水泥粉喷桩在地基处理中的应用

1、粉喷桩简介

喷粉桩是在学习引进国外高压喷射注浆桩的基础上创新发展的新桩型，我国自行创新研制了成套施工机具设备和工艺，这种桩的优点：可加固改良地基，提高地基承载力（2-3倍）和水稳性，对环境无污染，无噪声，对相邻建筑物无影响，机具设备简单液压操纵，技术易于掌握，成桩效率高（8m长桩，每台桩机每天可完成100根），加固所需费用较低，造价比灌注桩低40%.喷粉桩适用于7层以下的民用建筑以及在有地下水或土的含水量大于25%的粘性土、砂土、软土，淤泥质土地基中进行浅层（深14m）加固，但是这种桩不适用于杂填土（垃圾土）地基（会使承载力不均匀）同时要求土的含水率不低于23%，否则会造成桩体疏松。

2、工程实例

2.1、工程概况本工程为南堡盐场沿街商住楼，地基开挖后局部出现大量淤泥质土，土层深度范围有少量厚度达到3.5米，地质勘查部门对该建筑场地的评价是：场地为软弱场地，属三类场地土，地下水位在地表以下0.9米。

2.2、地基处理要求该建筑的特点是上部荷载较大，而场地土比较软弱；住宅楼图纸中基础形式为筏板基础，要求地基承载力标准值为150kpa，场地地基承载力达不到施工条件实测地基承载力标准值为110kpa；允许沉降量≤200mm；业主要求在尽可能的情况下降低地基处理造价。

2.3、处理方案的选择南堡地区对这类地基常采用预制桩或灌注桩，勘察单位也建议采用灌注桩，项目部作出地基处理的方案。经过甲方、设计、监理、及建设主管部门的多方论证、调查研究及方案造价的比较表明，最终选中我们的地基处理方案。水泥喷粉桩加固处理这种土质是适用的。采用搅拌桩比灌注桩更经济，且对周围环境的影响更小。

2.4、喷粉桩复合地基设计设计有效桩长L=5.5m，桩径0.5m，加固体室内抗压强度为2Mpa（经室内试验确定水泥掺入比为15%）。由文献1式（9.2.2-2）、（9.2.2—3）算出单桩承载力Rke=140KN；根据（9.2.2-1）式可算出：住宅楼置换率m=0.3，按此进行桩的布置，布桩采用矩形形式。

2.5、施工方法喷粉使用的固化剂为P.O32.5普通硅酸盐水泥，采用国产PH-5A型喷粉桩机施工。

（1）施工前应整平场地，定出桩位并编号，组装架立喷粉桩机，检查主机及其他各系统工作是否正常。

（2）根据桩位平面布置图，排桩号和施工流水段，移动搅拌主机对准设计桩位。

（3）开动搅拌机钻进50cm后，随钻随喷气，注意防止堵塞喷粉孔，随钻杆钻进，加固土体在原位被搅动切碎，钻至设计深度时停钻。

（4）钻杆钻到设计深度后反向旋转，启动水泥发送装置，将钻杆边搅拌边提升，提升速度宜小于1m/min，强制喷出的粉体与原位土体进行搅拌。待钻头提升到距桩顶约2m时，宜降低提升速度。提升到超过设计高度30-50cm后，关闭水泥发送装置，钻机原位旋转1min后现继续提升到地面。桩体喷粉要求一气呵成，不得中断，喷粉压力控制在0.5-0.8N/MM2.为提高桩体强度及承载力，避免搅拌不均，再在原桩位全长范围内进行得搅1次，桩体即告完成。

2.6、确保桩体的强度及完整性关键在于喷粉量的控制和搅拌是否均匀，针对这种情况，施工中采取了以下措施。

（1）采用“一喷四搅”工艺，其流程如下。测量放线—桩机就位—开机钻进到底（喷气）—反转提升到顶（喷粉）—正转复搅到底—反转提升到顶（喷气）—桩机移位。

（2）在正式施工前选取一定数量的桩进行试打，从而确定桩机在本工程地质条件下的施工技术参数（桩机钻进速度、提升喷搅速度和复搅速度、刮灰器转速与喷搅提升速度的配合、空压机风压和风量等）。

（3）控制桩位偏差≤5cm，桩垂直度偏差≤1.5%，桩径偏差<4%，桩长偏差<50mm，每米水泥喷入量与设计值偏差<3%.

（4）采取24h质监员跟班检查服务业，重点检查每米的喷粉量、桩长、桩位垂直度及桩机下钻、上提速度，此外，采用电子秤（计量装置）对每根桩的喷粉量进行控制，并每米记录一次喷粉量，以准确跟踪第根桩从下到上的质量情况，一旦在某个深度出现灰量不足或断灰情况，可以准确地进行补喷。

（5）若在钻进或喷粉过程中发生堵钻头、堵管或机械故障，应立即停喷提钻，待处理完毕再进行复钻、复喷。

（6）水泥必须经过复检合格后方能使用。

2.7、成桩质量检验本工程共施打水泥粉喷桩13587根，总延长118880米。经业主同意，采用以下4种成桩检测方法。

（1）轻便触探：在成桩后7d内用轻型动力触探进行桩体强度检验，检验数量为2%，对发现有问题的桩及时进行补桩处理。共检测280根桩，发现问题并补桩20根。

（2）桩头开挖：成桩7d抽取2%桩开挖约60cm深，检查桩体直径、桩身边疆性、灰土拌和均匀性及桩身密实性，共检验250根桩，桩身成型情况良好。

（3）钻芯抗压试验：成桩28d后，抽取6根桩进行钻芯检查，并取样养护测定桩身抗压强度、抗剪强度。检测结果表明：桩体已达设计深度，成型良好，采芯率≥75%；桩身试样抗压强度值约为3.1～4.6Mpa，粘聚力为1.9Mpa，内摩擦解φ为22.1度，均满足设计要求。

（4）载荷试验：成桩28d后选取4组进行单桩复合地基载荷试验，根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—91）所规定的试验方法，确定住宅楼粉喷桩复合地基承载力标准值fk≥180kpa，满足设计要求。随着龄期增长，地基承载力仍有一定程度的提高。

2.8、效果评价本工程采用水泥喷粉桩处理软弱地基，地基承载力由110kpa提高到180～200kpa，强度增长1倍左右。该建筑物自工程竣工验收三年来，未发现地基不均沉降和上部结构裂缝，加固效果良好，该工程获得南堡开发区优质工程。

采用这种方案具有设备简单、施工方便快速、无振动、无污染等优点，造价低廉，费用比采用灌注桩降低了40%.为甲方节约资金40万元。

3、注意问题

3.1、喷桩不是桩基粉喷桩可以称为“基桩”，但与桩基中的“基桩”并不完全一样。二者的具体区别如下。

（1）材料不同。粉喷桩由胶凝材料与原状土和天然水硬结形成，基中不掺加粗细骨料。

（2）强度不同。由于组成材料的区别，粉喷桩强度较低。

（3）承载性状不同。桩基中的桩为刚性桩，直接承担建筑物主体结构荷载。粉喷桩在受压时产生一定的（压缩）变形，因而属塑性桩，与桩间土共同作用，通过建筑物基础间接承担主体结构荷载。

（4）单桩承载力的决定因素不同。决定粉喷桩承载力的因素除土对桩的支撑约束外，还有桩身强度。

（5）确定标准强度试件的龄期的试件强度，粉喷桩标准强度则采用90d龄期的试件强度。

3.2、复合地基中的土不可忽视粉喷桩作为地基中的一部分，与地基土组成复合地基共同承担上部荷载。因此在桩设计和桩检测中不能忽视复合地基中的土。在对粉喷桩处理地基进行效果检测时，同样要进行复合地基承载力静载检验，而不能仅作单桩承载力检测。

3.3、应区别对待复合地基承载力复合地基承载力一般根据单桩和桩间土承载力之和来确定。复合地基承载力并不是单桩与土承载力简单的相加，而就根据桩所处地层土质情况区别对待。当桩身和桩底处于较好土层时，复合地基在一定荷载下沉降较小，粉喷桩承担大部分荷载。由于可压缩性大，桩间土只能发挥部分承载力。反之，当粉喷桩处于软弱地层中，地基沉降量大，桩间土才能充分发挥地基承载力。