淺析粉噴樁在軟基處理中的應(yīng)用

毛賢軍

（宏遠(yuǎn)建設(shè)有限公司，浙江 溫嶺 317500）

粉噴樁于20世紀(jì)70年代首先由日本和瑞典分別提出、推廣和應(yīng)用，我國(guó)于80年代初引入此項(xiàng)技術(shù)。由于此技術(shù)能使總沉降量減小，并且承受較大的加荷速率，擁有較強(qiáng)抗側(cè)向變形能力，可以使工期縮短等優(yōu)點(diǎn)，目前在高速公路建設(shè)領(lǐng)域已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。

1 粉噴樁概況

1.1 定義

粉噴樁是“粉體噴射攪拌樁”的簡(jiǎn)稱，是將粉體狀固化劑用專用的噴粉攪拌鉆機(jī)噴入軟土地基中，并將軟土與固化劑強(qiáng)制攪拌，利用二者之間所產(chǎn)生的物理化學(xué)反應(yīng)，形成復(fù)合體，是一種深層攪拌法加固地基方法的一種形式，也稱加固土樁。它適用于淤泥質(zhì)粘土、淤泥亞粘土、粉性土、砂性土等各類軟土地基的加固。經(jīng)粉噴樁處理的軟土地基，具有整體性、水穩(wěn)性好，并成為有一定強(qiáng)度的復(fù)合體。粉噴樁的抗壓強(qiáng)度可以高出天然軟土數(shù)十倍甚至數(shù)百倍，使路基的穩(wěn)定性和承載力大大提高，減小了沉降量。

1.2 特性

粉噴樁是介于剛性樁和柔性樁之間的一種樁型，其自身剛度以及抗壓強(qiáng)度和抗側(cè)壓力均處在剛性樁和柔性樁之間。受到外力的作用力后，由于樁本身具有的一定壓縮量，可同時(shí)與樁間土共同下沉。

粉噴樁狀體的長(zhǎng)短與樁間距大小成反比關(guān)系，樁體越長(zhǎng)樁間距越小，樁體越短樁間距越大。而長(zhǎng)樁體短樁距能促使處理軟土地基的效果更好。

通過(guò)粉噴樁而形成的復(fù)合地基的沉降量很小。但是粉噴樁一定要穿透軟土層，否則就起不到改善軟土性質(zhì)的目的，還會(huì)因軟土結(jié)構(gòu)遭受破壞而使涂土層重量增加，排水條件惡化，增加軟基沉降量，減慢固結(jié)速率，也就起不到對(duì)地基的加固作用。

1.3 優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：形成的復(fù)合地基沉降量小，承受的加荷速率較大，擁有較強(qiáng)抗側(cè)向變形能力，可以縮短施工工期，并且具有無(wú)公害、無(wú)噪音、不排污、對(duì)相鄰建筑物無(wú)不利影響等優(yōu)點(diǎn)。

缺點(diǎn)：對(duì)于過(guò)厚的土層，如要穿透軟土層所需要的粉噴樁較長(zhǎng)；要進(jìn)入承載力較高的土層，就要有較高的施工工藝，在施工時(shí)對(duì)樁體自身的勻稱性和強(qiáng)度，以及樁底情況都是很難控制。

2 粉噴樁應(yīng)用

2.1 適用范圍

粉噴樁主要適用于低強(qiáng)度，較差排水性能的軟土，尤其是深度為20m以內(nèi)無(wú)理想持力層的軟土路基。由于粉噴樁所用的固化劑需要一定的水分來(lái)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，因此所需要的軟土就要有一定的含水量。

2.2 施工前準(zhǔn)備

2.2.1 場(chǎng)地的平整：對(duì)施工場(chǎng)地上的障礙物以及雜物進(jìn)行清理，整平原地面。

2.2.2 測(cè)量放樣：按照施工圖紙，對(duì)各排樁的軸線以及各樁的坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量放樣，并預(yù)留鉆孔灌注樁樁位，放出每根樁的具體位置，并作出醒目的標(biāo)記。

2.2.3 試驗(yàn)總結(jié)：施工前應(yīng)對(duì)若干根樁進(jìn)行試噴，掌握施工機(jī)械的性能。了解各參數(shù)與水泥用量之間的關(guān)系，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，改善不足。

2.3 施工操作要點(diǎn)

2.3.1 施工前要將攪拌機(jī)的灰漿泵輸漿量、灰漿經(jīng)輸漿管到達(dá)攪拌機(jī)噴口的時(shí)間和起吊設(shè)備提升速度等施工參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的標(biāo)定，以便確定工程順利進(jìn)行。

2.3.2 施工前必須保證平整的施工場(chǎng)地，樁位處地上、地下的一切障礙物要徹底清除，低洼處要回填粘土整平。

2.3.3 施工前進(jìn)行測(cè)量放樣時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)樁位布置與施工圖的偏差不大于5cm，并做好復(fù)核記錄。

2.3.4 根樁一旦開鉆后就必須連續(xù)的施工，噴漿及停漿時(shí)間必須要嚴(yán)格控制，不得間斷。

2.3.5 鉆桿下沉前，確保傾斜度不大于1%。

2.3.6 在小型構(gòu)造物基底攪拌樁樁頂標(biāo)高施工時(shí)，為確保樁頭的完整性，基底攪拌樁樁頂標(biāo)高出涵洞基礎(chǔ)底面標(biāo)高以上50cm。

2.4 施工中應(yīng)注意的問題及解決辦法

2.4.1 如果在施工中噴粉攪拌鉆機(jī)出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象，應(yīng)放慢鉆井的速度，并使用其他的輔助辦法松動(dòng)土層然后再繼續(xù)開鉆；若是在升鉆桿時(shí)出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象，則應(yīng)當(dāng)暫時(shí)停止粉噴等正常運(yùn)轉(zhuǎn)后再?gòu)?fù)噴。

2.4.2 如出現(xiàn)粉噴不通暢或堵塞的情況，應(yīng)即檢查空壓機(jī)的運(yùn)行狀況，保證輸氣壓力正常，使供氣壓力穩(wěn)定；對(duì)噴口的粉泥要及時(shí)進(jìn)行清除；當(dāng)噴頭不通暢時(shí)，應(yīng)對(duì)噴料閥進(jìn)行多次的開關(guān)磨合。

2.4.3 對(duì)于樁體的松動(dòng)現(xiàn)象，應(yīng)在保證質(zhì)量的前提下，對(duì)局部含水量較低的土層適當(dāng)注水；如果干燥土層面積過(guò)大，應(yīng)當(dāng)改用漿液攪拌成樁的方法；可以采取兩次鉆井復(fù)噴一次粉料的辦法；對(duì)輸灰管路進(jìn)行全面檢查，提高噴灰的數(shù)量。

2.4.4 如果出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象，應(yīng)要注意水泥或石灰的妥善保管，防止其受潮變質(zhì)。固化材料一定要經(jīng)過(guò)篩選檢驗(yàn)，確保符合要求才能進(jìn)入貯灰罐；一定要有準(zhǔn)確的噴灰計(jì)量，供氣壓力要確保輸灰要求的需要；如果鉆頭或輸灰管堵塞要馬上停止施工，進(jìn)行清理；要把已斷樁的斷樁部分清除掉，然后用水泥砂漿補(bǔ)足斷裂部分。

2.4.5 如果樁體本身的強(qiáng)度不均，應(yīng)對(duì)提鉆速度進(jìn)行控制。確保均勻上升和攪拌；經(jīng)常檢查計(jì)量，保證灰量的均勻；經(jīng)常檢查輸灰管路和供氣壓力，使均勻的送灰速度得到保證；適時(shí)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整空壓機(jī)的供氣壓力，使均勻的供氣壓力得到保證。

2.4.6 在施工中如有不合理樁出現(xiàn)，應(yīng)在12h內(nèi)采取補(bǔ)噴措施，補(bǔ)噴的重疊長(zhǎng)度不得小于0.5m。新樁距離報(bào)廢樁的距離不得大于設(shè)計(jì)樁的15%，相鄰施工間隔不得超過(guò)24h。

2.5 應(yīng)用中的問題分析探討

2.5.1 粉噴樁的支承式與懸浮式對(duì)沉降的影響

實(shí)踐證明，當(dāng)軟土層中較硬的持力層打入粉噴樁時(shí)沉降減少，如果沒能打入軟土層，成為懸浮式時(shí)沉降就大。如果有過(guò)大沉降的地基，說(shuō)明樁尖下臥軟土層的沉降還相當(dāng)大，并且已經(jīng)有較長(zhǎng)的時(shí)間，這就不得不重新進(jìn)行處理甚至報(bào)廢。如今現(xiàn)有的粉噴樁機(jī)已經(jīng)不能完全解決各種地形各種情況的軟土，如果要更好的解決這一問題，就要將機(jī)械設(shè)備的性能進(jìn)一步提高，同時(shí)在設(shè)計(jì)理論上也要有更多更好的突破性發(fā)展。要對(duì)下臥層軟土的沉降作出一個(gè)正確的評(píng)估，同時(shí)在實(shí)踐中尋求更多的解決途徑和辦法。

2.5.2 地基土含水量對(duì)粉噴樁質(zhì)量的影響

粉噴樁的強(qiáng)度指標(biāo)可以直接反映出粉噴樁質(zhì)量的優(yōu)劣，這不僅要對(duì)摻入粉體的質(zhì)量、施工工藝、地基土的性質(zhì)有所要求，對(duì)軟土中的含水量更是有著嚴(yán)格的要求。嚴(yán)格的規(guī)范規(guī)定，當(dāng)天然含水量在地基土中小于30%或大于70%時(shí)就不宜使用該技術(shù)。因?yàn)楫?dāng)土的含水量小于30%時(shí)，粉體不能完成水化作用；當(dāng)含水量大于70%時(shí)，土壤的空隙比較大，將不能形成足夠強(qiáng)度的水泥土樁體，也就使粉噴樁的強(qiáng)度受到嚴(yán)重影響。

2.5.3 復(fù)攪和轉(zhuǎn)速對(duì)樁強(qiáng)度的影響

在粉噴樁的施工應(yīng)用中，大量的事實(shí)證明復(fù)攪和不復(fù)攪的的質(zhì)量差異是很大的。復(fù)攪能夠使粉體與粘土及水在充分的攪拌中得到比較完全的接觸和作用，從而使樁體的充分形成。同時(shí)，鉆頭中噴出的是呈脈沖狀的粉體，如不進(jìn)行充分的攪拌，粉體將在樁中呈現(xiàn)層狀，形成一種“夾生”，對(duì)樁的強(qiáng)度是十分不利的復(fù)攪的作用在于通過(guò)充分的攪拌使粉體與土及水得到比較完全的接觸與作用，促使樁體的形成。為了確保攪拌的均勻性，施工時(shí)要嚴(yán)格控制好鉆機(jī)的提升速度、攪拌葉旋轉(zhuǎn)速度等，并應(yīng)盡量采用全樁復(fù)攪以保證質(zhì)量。當(dāng)樁長(zhǎng)較長(zhǎng)、土體天然含水量較高、粘性重時(shí)，采用“二噴二攪”的施工工藝，即鉆進(jìn)-鉆至樁底后慢檔提升、噴灰、攪拌至?；颐?鉆進(jìn)、復(fù)攪復(fù)噴至樁底-提升、攪拌至?；颐?移位。

為了使工效有更好的提高，可以在粉噴鉆機(jī)下鉆時(shí)將轉(zhuǎn)速提高，但是在反轉(zhuǎn)提升噴粉攪拌時(shí)應(yīng)注意，一定不要快速旋轉(zhuǎn)和提升，否則將會(huì)對(duì)攪拌的均勻性和足夠粉量的摻入有嚴(yán)重的影響。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)粉噴樁在軟基處理的應(yīng)用，實(shí)踐證明粉噴樁可以有效的減少地基的總沉降量，與排水固結(jié)法相比總沉降量能減25%～49%，對(duì)路堤的工后沉降和解決橋頭跳車的控制有顯著效果；路基經(jīng)加固后在填筑過(guò)程中側(cè)向位移明顯減少，與排水固結(jié)法相比減60%～70%，并且其穩(wěn)定性在短時(shí)間內(nèi)即可保證，不僅能增加路基的穩(wěn)定，而且也減少地基的沉降。粉噴樁能適應(yīng)快速填筑施工，有較高的填土速率。

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