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粉喷桩在地基处理中的应用作者：张小军王军来源：《硅谷》2010年第17期摘要: 粉喷桩在公路工程地基处理项目中使用较为广泛,文章结合工程实践,从粉喷桩的施工机械设备、配合比试验、施工工艺、质量控制注意事项以及质量检验等方面进行介绍,并提出一些合理、有效的建议,希望能对粉喷桩的施工监理工作有一定帮助。
关键词: 公路;软土地基;粉喷桩;施工工艺;质量检验中图分类号:TU4文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0910149-01公路工程地基处理项目中,采用粉喷桩方法加固软土地基具有许多优点:如能有效地减少地基的总沉降量;控制地基工后沉降具有明显的效果,具体表现在地基加固深度内沉降量的大幅度减少;经加固后地基在填筑过程中侧向位移明显减少,不仅能增加地基的稳定,而且也减少地基的沉降。
粉喷桩复合地基能提高地基土的承载力,适应快速填筑施工,与排水固结法相比,可以允许有较高的填土速率。
因此粉喷桩在公路工程地基处理中的应用很广泛。
1 粉喷桩机械设备粉喷桩施工主要机械有钻机、粉体发送器、空气压缩机、搅拌钻头和动力设备等。
钻机是粉喷桩施工的主要机械,它必须满足:①动力大、扭矩大和符合大直径钻头成桩要求,钻头直径一般应与粉喷桩的直径相同;②具有正向钻进,反转提升的功能;③具有反转提升时能匀速提升、均匀搅拌、匀速喷粉等功能。
施工过程中监测一般包括深度计、电子称、各种压力表、电压表读数等。
施工前必须标定,施工过程中要有专人监控记录。
电压表、电流表主要反映钻头钻进过程中的受力情况,从中可判别钻头经过地层的情况。
2 粉喷桩配合比粉喷桩施工前必须根据设计文件提供的地质资料,选取典型地段钻探取样,进行室内配合比试验,试验方法可参照(TB10113-96)(YBJ225-91)进行。
①水泥应选购信誉好,质量稳定的厂家生产的普通硅酸盐水泥。
②试料土选择有代表性的土层,试料土的含水量必须在同一地层不同部位至少3处取样判定。
粉喷桩加固处理城市道路软基理论与应用摘要: 文章结合安徽省池州市城市道路软土地基粉喷桩处理实例,通过对粉喷桩加固机理、适用范围、计算理论、施工工艺及质量控制的研究,探讨了其在城市道路中的应用。
关键词:城市道路;粉喷桩;软土地基;应用中图分类号：f291.1 文献标识码：a 文章编号：1 前言安徽省池州市地处于长江中下游地区，湖泊河流众多，软弱土地带广泛分布。
池州市境内大部分道路路基穿越软土地基，必须采取相关的加固处理措施。
软基处理的效果将直接影响到路基的稳定性、工程的营运质量与经济性。
粉喷桩作为一种比较成熟的地基加固处理方法,在工程中已得到了广泛的应用,本文结合池州市某城市道路建设项目，探讨了其在城市道路领域中的应用。
2 研究背景20世纪60年代,瑞典和日本先后提出粉体喷射搅拌来加固软土。
近年来粉喷桩加固处理软土地基在我国工程建设中得到了广泛的应用,其能够有效地提高路基承载力和降低沉降量,经过国内外不断的实践及研究,粉喷桩在软土地基处理应用中取得了良好的效果。
图表 1粉喷桩3 加固机理及适用条件粉喷桩,是介于刚性桩与柔性桩之间的一种半刚性桩,是通过特制的搅拌机械就地将软土和粉状固化剂(干水泥、生石灰粉等)强制搅拌，利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的复合地基的一种软土加固方法。
4 路基加固方案设计4.1 工程概况该工程位于池州市，是由北向南的城市主干道，道路沿线地形起伏、变化较大，主要为山丘、农田与村庄，工程范围内有若干水塘沟渠等现状水系。
3.2 方案设计与计算计算单桩竖向承载力特征值ra:单桩承载力的计算有多种方法,根据《建筑地基处理基础规范》(jgj79-2002)中推荐的计算方法,由桩周侧摩阻力和桩端承载力提供的承载力rk1和由桩身强度提供的承载力rk2,取两值中的较小者作为单桩承载力特征值ra。
公式如下:——单桩竖向承载力标准值；——桩身截面积（），；——与搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块(边长为70.7mm的立方体,也可采用边长为50mm的立方体)在标准养护条件下90d龄期的立方体抗压强度平均值,kpa；——桩周土的侧阻力特征值。
335粉喷桩在道路路堤软土路基处理和分析胡伟 陕西路桥集团有限公司摘 要：本文通过杭州湾跨海大桥南岸接线工程，介绍粉喷桩在软土路基处理实际应用，提出了粉喷桩设计的设计要点和施工过程中的具体操作方法及施工注意事项。
关键词：粉喷桩；软土路基处理；杭州湾跨海大桥1 概述粉喷桩是加固饱和软粘土路基的一种路基加固方法。
它利用水泥、石灰等材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械边钻边往软土中喷射雾状粉体，在路基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理、化学作用，形成抗压强度比天然土强得多并具有整体性、水稳性的水泥加固土桩柱体，由若干根这类桩柱体形成复合路基。
粉喷桩由于具有众多优点，近十几年来在我国得到广泛的应用，发展很快。
尤其对沿海一带的滨海平原、河口三角洲、湖盆地周围的河海软土，在此类沉积厚度大、含水量高、孔隙比大、抗剪强度低、压缩性高、渗透性差的软土地区进行道路建设时，通常都需要进行路基处理。
粉喷桩是一种有效的软土路基处理方法。
2 粉喷桩的特点粉喷桩具有以下特点：成桩效率高；在路基加固过程中无振动，无噪音，对环境无污染；对土无侧向挤压，对邻近建筑物影响小；可有效提高路基强度；施工工期短，效果显著。
3 粉喷桩的加固机理水泥加固土由于水泥用量少，水泥水化反应完全是在土的围绕下产生的，凝结速度比混凝土慢。
水泥与软土拌和后，水泥矿物和土中的水分发生强烈的水解和水化反应，同时从溶液中分解出氢氧化钙生成硅酸三钙（3CaO·SiO 2）、硅酸二钙（2CaO·SiO 2）、铝酸三钙（3CaO·Al 2O 3）、铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe 2O 3）硫酸钙（CaSO 4）等水化物，有的自身继续硬化形成水泥骨架，有的则因有活性的土进行离子交换和硬凝反应和碳酸化作用等，使土颗粒固结、结团，颗粒间形成坚固的连接，并具有一定的强度。
4 工程实例4.1 设计方案比选设计提出了袋桩砂井和粉喷桩两种设计方案。
粉喷桩在公路软地基处理中的应用与施工张宏彬吕晓燕(河南省路桥建设集团有限公司，河南商丘476000)工程技术[摘要]粉喷桩主要是以水泥、石灰等材料作固化荆的主荆，利用深层搅拌机械和原往软王进行强制搅拌，经过物理化学作用生成一种特殊的具有较高强度、较好变形特性和水稳洼的混合柱状体。
短期内使原来的软圭地基变成具有鏊体J挫、水稳定性和一定强度的加固土桩复合地基，从而提高地基承数．力，减小地基的沉降，达到加固地基的目的舷周化荆形态可分为浆液固化剂和粉状固化刑。
[鬟；目害词]粉喷桩；公路歇地。
基；应用牡1糊愤桩的施工1)平整场地。
2)施工定线。
用全站仪定出此施工段的路中心线，以钢尺配合以中线向两边按正三角形逐个定出桩位，用小木桩标记，并对每个桩位进行编号。
编号时按排、列定位，路线前进方向，自左向右，从小到大排列。
排号在前，列号在后，中间用‘‘-—J号分隔。
放样完成后核对所放桩位数量并与设计数量相对照。
3)成桩试验。
正式施工前，进行成桩试验，工艺性试验桩定为8根，根据这八根桩的现场施工记录结合地质情况，确定技术参数如下：钻进速度：o．5一O B m／m i n；提升速度：O f f一0．8m／m i n：搅拌速度：30—50转／r ai n；气体流量：20L／S。
空气压力：02-0．4M pa。
具体操作步骤：机械就位：预搅下钻：钻杆提升。
到达溺十深度后开启粉体发送器喷灰，间歇一定时间再提升钻具，确保底部有足够的灰量，提升速度≤0．Sm／r ai n，边喷、边搅拌、边提升至离地面0．Sm(或规定标高)处停喷，因为表层50cm土层侧向约束软弱，成桩不利。
复搅；关闭机械：移位。
4)粉喷桩施工的注意事项。
施工设备的粉料发送器必须配置粉料计量装置，严禁无粉料喷八计量装置的粉料发送器投入使用，并记录水泥的瞬时喷^量和累计喷入量。
储灰罐容量应不小一根桩的用灰量加50K g，当上述重量不足时，不得开钻下一根桩的施工；严格控制喷灰标高和停灰标高，不得中断喷灰，确保桩体长度i严禁在尚未喷灰的情况下进行钻杆提升作业；施工中若喷粉量不足，实行整桩复打，复打的喷粉量仍应不小于设计用量；水泥应确保质量，严格使用过期、受潮、结块、变性的劣质水泥；粉喷桩施工时，为确保粉喷桩的成桩质量，应在粉喷桩的全长范围内进行复搅：当施工过程中遇到停电、机械故障原因中断喷灰时，应在12小时内复搅复喷，保证二次复搅复喷搭接长度不4、-T-1D m。
粉喷桩在道路软土地基处理中的应用摘要：软土，广泛分布在我国沿江、沿海的城市，即多分别在经济发达的城市，不可置否地，经济越发达的地区对道路质量的要求越来越高，对城市道路网的完善也有着迫切的需要，但这些软土的存在，给城市道路带来了不同程度的危害，比如桥涵通道处跳车、路面不平等问题，本文拟探讨的粉喷桩正好是解决软土地基的有效手段之一，因其能够较好地改善地基的受力状况，并可充分发挥桩侧基土的承载潜力而广受施工者的青睐。
笔者拟结合自己经验和所学理论，从粉喷桩的历史、现状及加固原理、设计等方面探讨一下粉喷桩在道路软地基处理中的应用，为各位提供一些参考。
关键词：城市道路粉喷桩软基处理应用abstract: the soft soil, and widely distributed in our country, along the coastal cities, namely respectively in economy more developed city, do not buy no land, the economic developed area of road to the requirements of the quality of the more and more high, to the improvement of the urban road network also has an urgent need, but these soft soil, the existence of city road to bring different degree of harm, such as bridges, road car in channel jump inequality problem, this paper is a review of pile of soft soil foundation is just to solve one of the effective means of, because of its better able to improve the stress of the foundation, and can givefull play to the side base load of pile soil potential and is very popular in the builders’ favor. the author intends to, based on his experience and learn theory, of powder-jetted pile history, present situation and reinforcing principle, design, this paper discussed the pile in the soft foundation treatment of the application of the road, and provides some references for you.key words: the city road pile soft foundation treatment application中图分类号：tu471.8文献标识码：a文章编号：粉喷桩，目前我国常用的一种软土深层加固技术，又被称为深层搅拌法，属于深层搅拌桩的范畴，是利用钻机将粉体固化剂喷入软土地基中，然后通过对软土与固化剂的强制搅拌，利用二者之间所产生的反应，使软土变硬，共同形成具有整体性、水稳性和一定强度的优质复合地基，从而增加路基强度的一种软土处理技术。
多被用于处理表层厚度大于3～4m的软土地基，常适用的土类有淤泥质土、粉土以及软粘土含水量较高的部分。
1、粉喷桩的历史与现状二十世纪六十年代后期，瑞典bpa建筑公司采用生石灰与原位软粘土搅拌成石灰柱，标志着粉喷桩技术的问世，接着在欧美国家掀起了一阵广泛使用的浪潮。
我国引入此项技术是在二十世纪七十年代末，由我国冶金建筑研究总院和交通部水运规划设计院引进，并在1980年应用于实践，之后即在我国沿海地区和长江中下游地区得到广泛应用，取得了良好的效益。
经过三十多年的反复实践，在设计科研、工程应用、施工机械、质量检验等方面都积累了丰富的经验。
2、粉喷桩的加固原理水解、水化反应当水泥与粘土两者结合时，粘土中的水就会和水泥中的矿物发生水解和水化反应，生成含水硅酸钙、氢氧化钙及含水铁酸钙等化合物，如图1。
这些化合物迅速在水中溶解，就会导致水泥颗粒表面再一次暴露出来，重新与水发生反应，逐渐使其周围的水溶液达到饱和状态。
饱和后，新生物仅能以细分散状态的胶体析出，悬浮起来形成胶体，而不能再进行溶解。
（图1）硬凝反应在水泥水化的反应过程中，粘土矿物中的一氧化硅及二氧化一铝与溶液中析出的钙离子发生化学反应，从而生成不溶于水的稳定的结晶化合物。
如图2：（图2）这些化合物生成后，会逐渐在水和空气中硬化，从而增大水泥土的强度。
此外，这些物质的结构十分密实，水分侵入困难，因此还能使水泥粘土具有很好的防水性。
离子交换和团粒化当粘土中含量最高的二氧化硅遇水后，就会形成硅酸胶体微粒，此种微粒的表面带有钠离子或钾离子，和水泥水化生成的物质进行等量吸附交换，最终聚集较小的土颗粒从而形成较大的土团粒，起到提高土体强度的作用；此外，水泥水化生成的凝胶粒子的表面积也会比原来大接近一千倍，能产生极大的表面能，强烈吸附土团粒进一步结合起来，形成水泥蜂窝结构，同时封闭土团粒之间的空隙。
碳酸化水泥水化物中游离的氢氧化钙，在吸收水和空气中的二氧化碳后，与之发生碳酸化反应，从而生成不溶于水的碳酸钙。
如图3：（图3）这种反应的功效就是加强水泥土的强度，但其也有所缺憾，即：增长速度较慢、增长的幅度较小。
3、粉喷桩在道路软土地基处理中的应用加固道路软土地基粉喷桩用于加固道路软土地基，是利用本身和桩间土的共同作用形成水泥土桩复合地基，水泥与土互相结合，在经过化学作用后，其强度和变形模量即可比原来提高数十甚至数百倍，因而有效地提高地基的承载力，同时还能减少地基上所置建筑物的沉降。
加固边坡，形成水泥土支挡结构物为了确保墙自身的安全、提高加固的效果，在加固道路软土边坡时多采用高标号的水泥作固化剂，粉喷桩之间的搭接宽度应控制在10cm左右，才不会导致墙体强度和稳定性不够，更不会造成桩身材料的浪费。
同时，档墙可作为防渗帷幕，具有良好的经济、社会效益。
形成道路防渗帷幕以水泥作为固化剂的粉喷桩是比较密实的水泥土体，相对于原来的土体，渗透系数明显降低，比如某一粘土渗透系数加固前为1×10-8cm/s，提高水泥掺量140 kg/m3的加固后，则变成大约1×10-10cm/s的样子。
可见，水泥土体的渗透性很小，即具有很好的防渗水能力。
正因为此，粉喷桩在近几年的道路工程中被广泛应用。
粉喷桩应用的限制第一，它主要适用于天然含水量不低于30%的淤泥质土、粘性土和粉性土地基，当软土地基的ph值小于4，或者当软土地基的天然含水量大70%时均不宜采用；第二，因桩有一定的柔性，太长加固不能保证效果，所粉喷桩的加固深度不宜大于15m，但也不能太短，否则起不到加固作用。
成桩质量的不足在实践中，一般施工文件中都只规定做一定比例的大桩头足尺试验，没有规定其他要求更高的检测方法，这在一定程度上导致了一些施工单位的少数桩只注重浅处数米的施工质量，保证了浅部的喷粉量，甚至在浅部的喷粉量大大超过了强度要求，但在深部则敷衍了事，没有达到质量要求；此外，同样压力下的喷粉工作，由于复土压力的存在，使得深部喷粉阻力增大，最终导致桩含灰量、强度不均，其下部含灰量通常不如中、上部。
虽然在设计文件中对每米喷粉量均有规定，但根据抽查的部分桩的统计资料来看，整体含灰且强度全部达标的桩少之又少。
4、施工方法及注意事项4.1施工方法粉喷桩的施工程序：整平原地面→钻机定位→钻杆下沉钻进→上提喷粉强制搅拌→复搅拌→提升出孔→钻机移位(如图4所示)。
（图4）将钻机移至桩位，调整钻机机身，将钻头对准桩位，分别用经纬仪、水平尺来校对，以保证钻杆的垂直度；打开送料阀门，按计算出来的水泥用量进行过筛、加料，第一罐多加一包水泥；关闭粉喷机灰阀、球阀，打开气阀；启动搅拌机及空压机，接着缓缓打开气路调压阀，对钻机进行供气，用慢档试钻后再根据具体情况采用不同转速正转下钻，做到钻头边旋转边下钻；不定时观察压力表读数，视情况调节压差，使后阀较前阀大0.02-0.05 mpa压差；钻头提升到设计高程时，关掉送料阀，停止喷粉，但空压机不停机，打开送气阀，在原位转动两分钟，以保证桩头均匀密实；将搅拌钻头再钻到设计桩底的深度，进行第二次搅拌；复搅结束后将搅拌钻头提出地面，主电机、空压机停止运转，填写施工记录表；开启液压步履，进入下一个成桩桩位。
4.2注意事项切忌使用没有粉体计量装置的喷粉机；小心控制下钻深度、喷粉高程以及停灰面，一定要确保粉喷桩的长度；应定时检查成桩直径及搅拌均匀程度；使用过的钻头要定期进行复核检查，确保其直径磨耗量不大于两毫米；当钻头提升至地面以下0.5m 时，应立即停止喷粉；储灰罐容量应至少为一根桩的用灰量再加上50kg，若储量不足则禁止对下一根桩开钻施工；当遇到故障停止喷粉后，在第二次喷粉接桩时的喷粉重叠长度至少为一米；泵送水泥必须连续，并应记录材料的用量、时间，确保其用量误差不得大于±1％；按时检查起吊设备的平整度以及导向架对地面的垂直度，每工作班至少进行两次，确保垂直度偏差不大于1％；提升的速度和次数必须符合施工工艺要求，搅拌机每次下沉或提升的时间都要有专人负责记录，力求深度达到设计标准，时间误差低于5 秒。
另外，施工前应丈量钻杆长度，并标上明显标志，以便掌握钻入深度和复搅深度；最后，施工中出现问题应及时处理、做好记录、及时解决。
总而言之，我们应该利用好粉喷桩技术来解决道路软土问题，只要我们严格按照粉喷桩的施工工艺，及时更新自己的工程技术知识，就能够将它运用自如，充分发挥粉喷桩技术在有需要的地区的应用的有效性。
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