浅谈粉喷桩的施工

浅谈粉喷桩的施工粉喷桩是用于加固饱和软粘土地基的一种新方法。

它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地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、化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。

粉喷桩适用于处理淤泥、淤泥质土和含水量较高且地基承载力标准值不大于120kpa的粘性土和粉性土等地基。

珠江三角洲和广东沿海一带软土层分布范围广、土层厚度大，其特点主要是含水量高、孔隙比大、抗剪强度低、压缩系数高、渗透系数低、沉降稳定时间长，给工程施工带来一定困难。

粉喷桩作为一种较新型的软基处理技术，适用于这类软弱地基加固方法，加固效果明显，回固后可很快投入使用，满足了经济合理、缩短工期的要求，并已广泛应用于高等级公路、铁路、港口码头、市政工程等大型建筑中。

我公司(广东佛山地质工程勘察院基础工程公司)自1997年以来，先后进行了大量粉喷桩工程施工，如广州市环城高速公路东南西环D12标，国道324线海丰穿城改线工程软基处理等，均取得了显著的效果。

现结合实际施工经验谈谈粉喷桩的施工。

一、材料和机械设备1.材料：一般选用32.5MPa普通硅酸盐水泥作固化剂，对桩身强度要求高、受力条件不利或成桩龄期较短的桩体，宜选用高强度早强水泥。

每批水泥到场之前都必须有出厂检验合格单，并按一定比例随机送检，检验其强度、安定性、细度、凝结时间等物理力学性质指标。

2.机械设备(1)深层搅拌机：采用上海探矿厂生产的GPF－5型或铁道部武汉工程机械研究所生产的PH－5型桩机；(2)粉体发送器，如YP－1型；(3)空气压缩机：Q>1m3/min；(4)发电机组：P≥75kW；(5)搅拌钻头：直径Φ500～700mm，钻头的型式应保证在反向旋转提升时，对加固土体有压密作用。

二、施工准备1.工程资料收集：工程施工前，应取得下列资料：(1)工程地质详细勘察资料，必要时补充勘察；(2)建筑物平面布置总图、基础平面图等有关图表；(3)粉喷桩设计说明、技术要求及桩位布置图；(4)测量控制点(线)位置和座标；(5)地下地上障碍物情况及相邻建筑物有关资料。

2.清表、平整场地场地清理应做到清除场地内树根、杂草、有机质、腐泥等，清除有碍成桩的块石、混凝土块等硬质杂物，将原凹凸不平的地面回填整平，在其上按设计要求铺垫中粗砂工作垫层。

3.配比试验现场取样，保持湿度，带回室内制备不同配比的试件(试块模型70.7mm×70.7mm×70.7mm)，进行7天龄期无侧限抗压强度试验，选取符合设计强度的配比作为今后施工的配比依据。

4.成桩试验粉喷桩施工前必须进行成桩工艺性试验，并取得满足设计喷入量的各种技术参数，如钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气(粉)压力、单位时间喷入量，确定搅拌的均匀性，并根据地层、地质情况掌握下钻和提升的阻力情况，选择合理的技术措施。

成桩工艺性试验桩不应少于5根。

三、粉喷桩施工工艺1.桩位放样施工前根据导线点，定出基轴线及其垂直线，按施工顺序排桩放样，布置出所有桩位并测量桩位标高，桩位布放误差≤2cm。

2.装料将水泥提前装入储灰罐，装料时必须筛网过筛，入罐水泥最大粒度不能超过5mm，不得有纸屑、塑料布、石头、钢球等杂物，以免造成管道堵塞，有碍成桩。

3.桩机对位按施工顺序，移动桩机就位，利用支腿油缸调平桩机，使桩机倾斜小于1.5％，检查钻头直径，磨损≤1cm，使钻头对准桩位，误差≤5cm。

4.钻杆下沉钻进启动电机，空压机送气，使钻头沿导轨下沉钻进，钻至接近设计深度时，应用低档慢速钻，目的是让土体充分松动。

同时注意工作电流的变化，不能大于额定电流。

如遇地下障碍物钻进困难时，应查明障碍物情况，不得强行施工。

5.提升搅拌钻进到位后，反向施转钻头，开启粉体发送器喷粉，按规定的速度提升钻头，边喷边搅拌，同时保持喷粉空气压力为0.3～0.4Mpa，流量20L/s，当提升至设计停灰标高时，停止喷粉，慢速原地搅拌1～2min。

注意事项：(1)钻头钻至设计深度，确认送灰至孔底才能上提搅拌。

(2)操作粉体发送的人员应时刻观察压力变化及管路的送粉情况，若发现管道漏气或堵管应立即停止喷粉。

(3)时刻观察喷粉记录量仪，及时记录异常情况，以利于确定补救措施。

保证每根桩及每米段的喷粉量，每米喷粉量偏差±5％。

6.复搅下沉为保证软土与水泥粉搅拌均匀，关闭粉体发送器，开启空压送气，再次将钻头下沉至设计深度。

7.提升搅拌重复步骤5。

当钻头提升到地面以下50cm时，粉体发送器停止喷灰。

整桩完工后，应及时检查喷粉记量仪及喷粉记录，若喷粉量不足时，应整桩复打，复打的喷粉量应不少于设计用量。

若局部喷粉量不足，须部分复打，复打重叠孔段大于1m。

8.成桩段位移位下钻前，须清除钻头上余泥。

四、施工记录粉喷桩施工过程中，应及时、详细记录水泥强度等级桩号、钻进起止时间、钻进速度、提升速度、喷粉量、压力、停灰标高等参数，并注明工程名称、施工单位、施工日期、施工机长、施工员等内容。

严禁填写回忆录式表格。

记录表要有专人记录、当天汇总。

完工后装钉成册，归档保存。

记录表格式一般由监理提供，也可采用表1所示格式。

五、现场技术质量管理1.现场技术管理人员必须跟班管理，跟踪检查施工过程及加固效果，严格按设计要求及施工规范施工。

并经常向监理、设计、建设、质检方报告工程情况，共同监督工程质量。

2.严禁使用过期、受潮、结块、变质的劣质水泥。

施工中要对原材料进行定期、定批量随机抽查，凡是不合格的原材料一律不准使用。

3.粉喷桩施工应根据成桩试验确定的技术参数进行。

操作人员应随时记录压力、喷粉量、钻进速度、提升速度等有关参数的变化。

4.施工中如遇停电、机械故障等原因喷粉中断时，必须复打，复打重叠孔段应大于1m。

5.严格控制喷粉标高和停粉标高。

不得中断停粉，确保桩体长度，严禁在尚未喷粉的情况下提升钻杆。

6.钻头直径磨损量不得大于1cm。

7.当施工现场所用水泥品种、强度等级同室内试验所用的不同时，为保证粉喷桩强度满足设计要求，对每一批不同规格的水泥应备样进行配比试验。

8.储灰罐容量应不小于一根桩的用灰量加50kg，当储灰量不足时，不得对下一根桩开始施工。

9.完工后清理出桩头，对柱位全面复测，如出现遗漏及时补桩，对桩位偏差超过设计或规范要求的桩记录汇总，据情况确定是否补桩。

六、工程检测与验收粉喷桩工程检验包括施工质量检验及加固效果检验。

施工质量检验内容包括①桩数、桩径、桩深、粉体材料必须符合设计要求。

②桩身强度必须符合设计要求。

③桩位偏移、桩径及垂直度应在规范允许偏差范围内；加固效果检验包括桩体质量检验和复合地基检验。

具体检验包括以下项目。

1.查施工记录检查施工过程所有记录，重点检查桩长、垂直度、水泥喷粉量等项目。

对不符合设计要求的桩应进行补钻。

2.开挖检验按已完工桩数的2％随机抽检，开挖桩头深约0.5m，一般以设计桩位布置形式(正三角形或正方形)为一组，测量桩径、桩间距，检查桩头强度。

如发现桩位偏差过大，桩头强度偏低等情况，应采取有效补救措施。

3.抽芯检验在成桩28天后，按总桩数的2％抽检桩体。

采用金刚石钻头，直径不小于101mm，取芯率达到90％，钻孔偏斜<1％，抽芯孔位置距桩中心15cm左右，深度应超过桩长1m，注意桩端土层是否与设计要求的桩端持力层相符。

在桩体上、中、下各取芯样1件，一根桩取3件试样进行无侧限抗压强度试验。

试样可制成立方体或与直径等高的圆柱体，其无侧限抗压强度应高于设计要求。

4.静载试验静载试验应在28天后进行，检验点数占成桩数的0.2％且不少于3个点，可进行桩土复合地基静载试验或单桩静载试验，复合地基静载试验的压板面积应与桩加固元面积相等。

单桩静载试验，在桩顶上做一个桩帽，以使受力均匀。

粉喷桩通常是摩擦桩，试验结果一般不出现明显的拐点，容许承载力可按沉降的变形条件选取。

单桩或复合地基承载力应高于设计要求。

5.工程验收工程验收由建设方组织，设计、监理、质检、施工等单位参加，按设计及施工规范要求对工程质量验收，评定工程质量等级。

工程验收时应提供材料试验报告，开工报告、试桩报告、施工原始记录、施工质量检验报告等资料。

粉喷桩检验项目及检验标准见表2。

6.沉降、位移观测工程完工后，定期进行沉降、侧向位移等观测。

选取一定的基准点或预设沉降观测点，定期观测、记录，检验加固效果。

七、施工中常见问题和处理方法1.桩体施工中，钻机出现不正常振动、晃动、倾斜、移位等现象，电流值偏高，其原因可能是土质太硬或遇到旧基础，石块。

若土质太硬改用慢档钻进，并沿钻杆向土壤中浇少量水，减少部分阻力。

若遇到旧基础、石块必须挖除，重新回填砂并压实后再钻。

2.钻头喷口堵塞，其原因可能是喷口粘结粉、泥后变小，或是粉料中混有杂物。

处理方法是提出钻头，掏出喷口堵塞物。

掏动时应特别小心，注意防止突然喷出的粉体喷入人的眼或口中。

3.土层强度较低而主机电流却偏大，其原因是电路故障。

处理方法是拧紧电线接头，调高电压。

4.送灰过程中压力突然下降，灰罐加不上压，其原因可能是灰罐内水泥粉体已喷完，或管道、容器漏气。

处理方法是将钻头下至一定深度，重新加料复打，保证成桩质量。

5.桩偏位、桩身倾斜，原因是钻杆平台倾斜，导致钻杆倾斜。

处理方法是重新调整钻杆平台，或支腿下垫枕木，保证钻杆垂直。

6.喷粉量不足、喷粉量不均匀，其原因可能是提升过快或粉体发送器转速不均匀。

处理方法是降低提升速度及调整粉体发送器转速。

7.设计上要求搭接的桩体，因停电、机械故障而超过允许间隔时间，应征得设计部门同意，采取适宜的补救措施。

八、粉喷桩的适用性粉喷桩的加固效果，不仅受加固料(水泥强度等级、矿物成分、掺入比)及外掺剂的影响，还与软土的矿物成分、有机质含量及地下水的侵蚀性等因素有关。

一般情况下，含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较高，而含有伊里石、氯化物和水铝英石等粘土矿物的软土，及有机质含量高、酸碱度(PH值)较低的粘性土加固效果较差。

地下水具侵蚀性时，应通过试验确定其适用性。

在施工过程中，根据软土层的实际情况，选用合适的施工工艺，也可达到较好的加固效果。

工程实例1.改进成桩工艺达到加固效果广州某高等级公路，设计采用粉喷桩加固，正三角形布桩，涵洞位置桩距1.2m，其余部位距1.5～1.8m，桩径Φ500mm，采用425＃普通硅酸盐水泥，掺入比14％，要求加固后水泥土28天强度不小于1.2MPa。

场区内土层软弱，含水量高，抗剪强度低，地层剖面见图2。

设计要求桩长进入粉土0.5m，实际施工时发现，第③层粘土呈白色，质纯，具强粘性，上提喷粉时水泥粉难以喷入，每次喷入量仅12～15kg/m，且经常堵塞钻头，造成施工困难，经过反复试验，我们决定改进成桩工艺。