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1、优质文档粉喷桩处理软土地基的施工工艺及质量限制作者：郝月娟摘要:经粉喷桩处理的地基，承载力大大提高，沉降量大大削减。由于桩体作用，地基抗剪强度增加，提高了地基的稳定性，路基填土可以不受速度的限制，大大加快施工进度。且路基沉降可在较短时间内完成，施工后一般沉降很少。而常用的排水固结法和铺土工布法，通过以往的施工实践，处理后的地基后期沉降仍很大，固结时间长，易产生塌方滑坡等剪切破坏，因此填土速度受到限制，工期长；往往通车一段时间后(23年)，由于路基变形须要整修，因此，虽然粉喷桩处理软基费用较其它处理方法高，但省却工后整修的二次费用，相比之下还是经济的。关键词: 粉喷桩 施工工艺 质量检测 质量限
2、制正文:1.绪论1.1概述粉喷桩于20世纪70年头首先由日本和瑞典分别提出、推广和应用，我国于80年头初引入此项技术。粉喷桩作为一种深层搅拌和桩，越来越多地被运用于马路、工业和民用建立中。尤其是近几年，随着高速马路建立的飞速开展，粉喷桩被广泛用来加固路基、维护边坡以及地下工程支护、防渗墙等，并以其能有效削减总沉降量、能承受较大的加荷速率、抗侧向变形实力强、可大大缩短施工期等优点成为应用广泛的一种简便而又经济有效的软土地基加固技术。深层搅拌法加固软土地基，就是在钻孔过程中利用水泥、石灰等材料作为固化剂，运用深层搅拌机械将浆液状或粉状固化剂注入软土地基的深层，经机械搅拌，使原位土和固化剂匀称混合并
3、发生一系列的物理化学反响，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和必须强度的优质地基。在深层搅拌法中，固化剂的注入有两种形式，一是浆液灌注，二是粉体喷射。前者由于有漏浆现象，工人操作条件较差，且对含水量较高软土地基的加固效果尚待论证，而粉体喷射法以它具有的诸多优点而青出于蓝，在工程中得到广泛的应用。粉喷桩是“粉体喷射搅拌桩”的简称，其加固地基的机理在于固化剂和原位土充分混合后，由于固化剂汲取四周土层中的水分而发生物理化学反响，使混合桩体凝合硬化，既提高了自身的强度，又稳定了桩四周土层，从而使自然的软土地基变更成优质的复合地基，大大提高了地基的承载实力。 固化剂可以采纳水泥、石灰、石膏等材料，由于水泥
4、桩的性能比拟优越，因此一般采纳平凡硅酸盐水泥作为固化剂。从水泥和软土的物理化学反响过程分析，水泥和原位土搅拌越充分，混合越匀称，那么水泥土构造的离散性越小，地基的总体强度也越高。粉喷桩有很多优点，主要有以下几方面：1加固工艺合理。在制桩过程中仅向土层中喷射固化料干粉，无需注入附加的水分，使固化剂能充分汲取软土中的水分，从而增加加固效果。 2施工简洁、技术牢靠。国内有多种粉喷桩施工成套机械，制桩过程完全机械化，减轻了工人的劳动强度，提高了成桩效率。制桩原料除原位土外，仅有适量的固化剂便可。 3可以在含有地下水的地层中干脆施工制桩，幸免了水下施工的麻烦，大大简化了施工程序。 4施工工期短，进度快。
5、经粉喷桩处理的地基，路基填筑时可大大加快填筑速率，根本不需考虑由于填筑过快而导致路基失稳的可能。 5爱护环境。在制桩过程中无振动、无噪音、无污染，对旁边建筑物无影响。 粉喷桩虽然有很多优点，但在应用上还有一些限制。 在理论上，粉喷桩群体范围内的压缩变形量较小，依据荷载、桩长、桩身强度、自然地基土强度、置换率、复合地基的变形模量等估算，一般可取2cm5cm。而下卧懦弱土层压缩变形量确实定，可以假定粉喷桩群体形成一种实体深根底，按双层地基计算该实体深根底底部的附加应力，然后再进展下卧懦弱土层压缩变形量的计算。在附加应力确实定上，有学者指出。室内试验说明，水泥土的重度比原位土略有增大，增大量在123
6、5之间，加固桩身对下部未加固局部不会产生过大的附加应力，也不会由于加固桩身附加荷重而引起地基附加沉降。但有些学者却持相反观点。目前，不同的软土特征和施工实际状况对附加应力的影响尚待探究。 相对于国外多种多样、五花八门的粉喷桩施工机械设备而言，国内的机械设备可以说是品种单一、类型雷同，这干脆制约了粉喷桩的设计和应用。比方在桩径确实定上，由于国内的机械设备均只能施工直径为50cm的粉喷桩，因此在设计上也只能按该直径考虑。又如在桩长确实定上，理论上以穿透软土层为最正确，但国内配套钻杆长度绝大多数都在15m以内、12m左右，因此在应用粉喷桩时，都以下卧软土层的厚度不超过上述长度为选择依据之一，假如下卧
7、软土层的厚度超过上述长度，那么一般可以不考虑采纳粉喷桩，转而采纳其他的软基处理方法如塑料排水板等。1.2粉喷桩的概念粉喷桩是粉体喷射桩的简称，就是利用专用的喷粉搅拌钻机将水泥等粉体固化剂喷入软土地基中，并将软土和固化剂强制搅拌，利用软土和固化剂之间所产生的物理化学反响，使软土结成具有必须强度的水泥桩体而形成复合地基的一种施工方法。1.3粉喷桩的加固机理当水泥加固软土时，水泥外表的各种矿物很快和软土中的水发生水解和水化反响，生成的化合物中有些能快速溶于水中，水泥颗粒外表那么重新暴露出来，再和水发生反响，使四周的水溶液到达饱和，新的生成物不能再溶解，形成胶凝体；当水泥的各种水化物生成后，有的自身接
8、着硬化，形成水泥石骨架，有的那么和四周具有必须活性的黏土颗粒发生离子交换和团粒化作用硬凝反响，形成了水泥土的团粒构造，并封闭各土团的空隙，形成坚实的联结，从宏观上看使水泥土的强度大大提高；硬凝反响生成不溶于水的稳定结晶化合物，增大了水泥土的强度；碳酸化反响，生成新的化合物，从而提高水泥土的强度，到达提高地基承载力的要求。1.4粉喷桩适用范围用于软基的涵洞、挡土墙根底处理，桥头软基处理，可有效地削减根底沉降、桥头跳车现象；在高路堤软基处理中，一般软土厚度在10m以内，运用粉喷桩打穿淤泥层，效果较好且经济；对10m以上的深软基，采纳以上的方法均难以到达志向的处理效果，在此状况以建桥为宜。2.粉喷桩
9、的施工和质量检测2.1施工打算粉喷桩施工前应打算以下施工技术资料：施工场地的工程地质报告，土工试验报告，室内配比试验报告，粉喷桩设计桩位图，原地面高程数据表，加固深度和停灰面高程以及测量资料等。场地平整、去除障碍。如场地低洼，应回填粘性土；施工场地不能满意机械行走要求时，应铺设砂土或碎石垫层。假设地表过软，那么应采纳防止机械失稳措施。施工设备打算。粉喷桩施工设备严禁运用非定型产品或自行改装设备，对粉喷桩设备要严格检验，按招标文件中的技术标准和铁道部粉体喷撑法加固懦弱土层技术标准TB11011396的要求进展标定和工艺性试桩。进场设备必需配备良好的能显示钻杆钻进时电流变更的电流表、显示管道压力表
10、和计量水泥喷入量、复搅深度的电脑监测记录装置应能打印每根桩施工中钻头各次下钻深度及提提升度的全过程记录和水泥用量量器、衡器，且必需经过计量部门的检定。a.钻机：钻机是粉喷桩施工的主要成桩机械。它必需满意以下条件：动力大、扭矩大，适合大直径钻头成桩，钻头直径一般为50cm；具有正向转进、反转提升的功能；提升力大，并能实现匀速提升。b.喷粉机喷粉机是定时设置发送粉体材料的设备，它是粉喷搅拌法加固软土地基施工机械中的关键设备。粉体发送机的工作原理，见以下图一 图一：发送机的工作原理图 注：1-节流阀；2-流量计；3-气水分别器；4-平安阀；5-管道压力表；6-灰罐压力表；7-发送器转鼓；8-灰罐由空
11、气压缩机送来的压缩空气，通过节流阀调整风量的大小，进入“气水分别器”，使压缩空气中的气水分别，然后“干风”到达粉体发送器喉管，和“转鼓”定量输出的粉体材料混合，成为气粉混合体，进入钻机的“旋转龙头”，通过空心钻杆喷入地下。粉体的定量输出，由限制转鼓的转速来实现。施工前须遵照加固工程的地质条件，通过室内试验，找出最正确粉体掺入量。依据施工时钻机的提升速度、钻机转速、搅拌钻头的类型，选用合理的粉体发送量。c.空气压缩机粉体喷出，是以空气压缩机作为风源。空压机的选型，主要以加固工程地质条件和加固深度为依据。粉体喷射搅拌法是以机械强制搅拌，气粉混合体只需克制喷灰口处土及地下水的阻力而喷入土中。旋喷法那
12、么是依靠高压脉冲泵所喷射的高压水来破坏土层。因此，粉喷桩所用压力不须要很高，空压机的风量也不宜太大。d.搅拌钻头粉体喷射搅拌法凭借钻头叶片的搅拌作用使灰粉和软土混合。因此钻头的形态干脆影响灰土搅拌效果。钻头的形式，应保证在反向旋转提升时，对柱中土体有压实作用，而不是使灰、土向地面翻升，而降低柱体质量。e.计量装置该装置用于监测粉喷桩施工中粉体输入量的连续性及匀称性的装置，刚好驾驭钻机在粉喷过程中，喷入软土层的水泥数量，它能逐段逐层分析粉体的输入量。通过安装在粉体发送机上调孔装置，使输入量能满意设计要求，并能自动记录及打印。粉喷桩的施工工艺依据设计要求的配比和实测的各项施工参数通过试桩来确定。试
13、桩一般为5根，通过试桩来确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷粉量等。 粉喷桩所用的水泥。425平凡硅酸盐水泥，水泥用量因自然含水量而异，按以下方法配比：W150%，水泥用量50kg /m；50%W170%，水泥用量为55kg/m；W170%，水泥用量为60kg/m65kg/m。应符合设计要求，并有产品合格证，并经室内检验合格才能运用，严禁运用受潮、结块变质的加固料。加固处理的强度，应以无侧限抗压强度衡量，试件养护龄期为7d，28d，90d，要R280.8MPa，R901.2MPa.2.2施工工艺工艺性试桩全面施工前应进展工艺性试桩，以确定在此地质条件下，粉喷桩施工设备的成桩工
14、艺及各项技术参数，水泥的初始凝时间、安定性强度登记等施工工艺参数，并依据设计要求通过成桩试验确定每台机组各自的钻进速度、提升速度、拌和速度、单位时间喷浆量、桩长、成桩时间、复搅遍数等，为全面施工供应依据。施工工序施工程序为：放线定桩位钻机就位钻桩孔至设计深度边拌和喷粉边提升钻杆至桩顶以上50cm拌和、喷粉全程或局部复搅复喷一次或数次，提杆至地面移至下一桩位接着施工，见以下图二.钻孔定位调平钻进设计孔深成桩设计桩顶检验用灰量、标号等转入下一循环停灰停气复位喷粉、搅拌、提升、钻头升至地面下50时停顿送灰机送灰图二 粉喷桩工艺流程图施工前，应进展场地平整，参照施工图纸事先整平，再去除地面以下一切障碍
15、物包括石块、树根和垃圾等，场地低凹地段应先排水清淤后再回填素土不得回填杂填土至整平高程。软泥地段应进展外表处治，保证施工机械施钻时不倾斜，位移时不陷车；有地表水的地段，要求在桩位空隙间开挖排水沟，开挖尺寸以既能排水，又能保证钻机移位为目的。桩位放线时，依据牢靠的水准点及限制桩，用经纬仪将桩位准确放样，标出每根桩的位置。粉喷桩平面误差不得超过5cm。且组装并架立粉喷桩机设备，检查主机各部的连接，喷粉系统各局部安装试调状况及灰罐、管道的密封连接状况是否正常，做好必要的调整和紧固工作；灰罐装满料后，进料口应加盖密封，解除异样状况前方可起先施工。在成桩时，先用粉喷桩机在桩位钻孔，至设计要求深度后(钻速为0.51mmin)，将钻头以1mmin的速度边拌和边提升，同时通过粉喷系统将水泥(或石灰粉)通过钻杆端喷嘴定时定量向搅动的土体喷粉，使土体和水泥进展充分拌和混合，形成水泥、水、土混合体。桩体喷粉要求一挥而就，不的中断，每根桩宜装一次灰，喷粉深度在钻杆上标线限制，喷粉压力限制在0.50.8Mpa。单位桩长喷粉量是成桩质量的关键，喷粉量随质状况桩体状况要求而定，一般为45
