粉喷桩综合项目施工基本工艺.doc

粉喷桩施工工艺和质量控制
颜鲁博 倪红珍
（山东省交通工程总公司）
摘要：通过对粉喷桩复合地基形成机理、施工工艺以及质量通病总结阐述，揭示了粉喷桩在施工过程中核心控制工序、质量控制要点和质理通病防治办法。
核心词：粉喷桩 加固料 预喷 复搅拌 持力层
一、 粉喷桩简介
粉喷桩是通过特制深层搅拌机械，在地基深处运用压缩空气向软弱土层内输送石灰、水泥等粉状加固料，不向地基内注入水分使其与原位软弱土混合、压密。并通过加固料与软弱土之间离子互换作用、凝聚作用、化学作用等一系列作用使软弱土硬结成具备整体性、水稳性和一定强度柱状加固土。它与原位软弱土层构成复合地基。
粉喷桩可分为端承型和摩擦型。其长度应依照建筑物对地基承载力和变形规定，结合地层状况合理选用。原则上粉喷桩应穿透软弱土层到达强度相对较高土层（简称硬土层），但以提高抗滑稳定为目粉喷桩其桩长应依照危险滑弧位置决定。
加固料水泥普通合用于淤泥质土、粘性土、粉土、素填土（涉及吹填土）杂填土、饱和黄土、中粗砂、砂砾等地基加固。依照室内实验，普通以为水泥作加固料，对具有伊里石、氯化物和水铝英石等粘土矿物粘性土以及有机质含量高，PH值较低粘性土加固效果较差。
加固料石灰普通合用于粘性土颗粒含量不不大于20%，粉粒及粘粒含量之和不不大于35%，粘土塑性指数不不大于10，液性指数不不大于0.7，土PH值为4－8，有机质含量不大于11%，土天然含水量不不大于30%偏酸性土质加固。
受机械设备限制，国内施工机械加固深度不不大于15米时，喷粉量难以保证，故粉喷桩加固深度不适当不不大于15米。
当前粉喷桩惯用加固办法及形式有：
1、 按加固断面形状分为：桩式加固、格子式加固、竖式加固、块体式加固。
2、 按支承形式可分为：承力层支承式、非承力层支承式。
二、 粉喷桩施工
（一）室内配合比实验
粉喷桩作为一种软土地基解决办法，它选取合理与否很大限度上取决于工程地质条件，故而粉喷桩施工迈进行室内配合比实验是必要。
1、 土样采集、数量及规定：
（1）、按照设计单位提供《工程地质详细勘察报告》，选用有代表性土层位置，钻孔取出一定数量试样土。
（2）、不同土层分别取出实验所需且有富余土样。
（3）、土样中含贝壳、树枝、草根等杂物应清除。
（4）、记录土样采集办法、位置、深度、取样日期。
2、 实验内容：
（1）、加固料质量检查
重要检查加固料物理、力学性能参数。
（2）、软土天然含水量、干容重、湿容重、塑限、液限、PH值等各项指标。
（3）、配合比实验
每个孔分别取上、中、下三组软土，依照事先拟定配合比分别做室内配合比实验。求得R7、R28、R90。试件尺寸应为70.7mm×70.7mm×70.7mm立方体。试件带模放入保湿室内进行湿润养护，养护温度宜为20±30C，湿度为75%，养护龄期为7天、28天，养生最后一天浸水24小时。
加固解决土强度应以无侧限抗压强度衡量，但在施工时必要同步满足强度和喷粉量双控指标。
（二）现场工艺性试桩
为了保证各种操作技术参数，在粉喷桩大面积施工前，必要按室内配比进行工艺性试桩。
可依照软土厚度选取2处有代表性土质状况位置进行试桩，每处不少于5根。
试桩检测项目及数量
（1）、试桩时现场记录内容
搅拌头直径(mm)；设计桩长(m)；粉喷深度(m)；停灰面标高(m)；钻进速度(m/min)，（参照值V≤1.5m/min）；搅拌速度（转/min）,（参照值R=30转/min－50转/min）；平均提高速度，（参照值VP＝0.5m/min-0.8m/min）；气体流量(L/S)；钻进、复搅与提高时管道压力（Mpa），（参照值0.25Mpa≤P≤0.4Mpa）；复搅长度（m）；水泥喷入量(Kg)；电流量（A）（正常与否）。
（2）、荷载实验
成桩28天后进行单桩承载力实验（3根）和复合地基承载力实验（3组）。
（3）、无侧限抗强度实验
每处3根桩，每根桩应在桩体三等分段各钻取芯样一种，实验规定见TB10113－96附录C。
（4）有效桩长及成桩均匀性检测
随机抽检3根桩，用钻探法或小应变动测法。
（三）粉喷桩施工
1、清表回填
进行粉喷桩施工场地，事先应予以平整，清除桩位处地上地下一切障碍物（如石头树根等），并进行清表解决；场地低洼时，应先填粘性土。沟塘处需打粉喷桩，应考虑抽水、清淤回填及平整。
2、施工放样
依照设计图施工范畴用全站仪每间隔10米精准放出中桩和边桩，其间用钢尺放出每根粉喷桩桩位，桩间距偏差应不大于100mm，并插以竹桩等标示物报监理复核。
3、 桩机就位
依照施放桩位拟定粉喷桩机体位置，使机体搅拌轴保持垂直状态。
4、下钻
启动搅拌钻机，钻头边旋转边钻进，为了不致堵塞喷射口和减少负载扭距，钻进时喷射压缩空气（不输送加固料）。钻进速度应不大于1.5m/min。如地层压力较小时可在下钻时就喷加固料，该办法可充分运用搅拌机械，增长复搅次数保证搅拌均匀性。
5、钻进结束
对于摩擦型粉喷桩达到设计深度时可停止钻进；对于端承型粉喷桩必要要穿透软弱土层到达强度相对较高持力层，并进一步硬土层50cm。持力层深度除依照地质资料外，还应依照钻进时电流表读数来拟定，当下钻速度在0.5m/min（最慢一档速度）时电流表电流值达70A以上并伴有钻头跳动现象时表白钻头已进一步持力层，如能持续50cm以上则表白钻头已进一步持力层应停止钻进。如软土层厚度与设计桩长不符时，应遵循如下原则：
（1）、如达到设计桩长，软土层仍未穿透时，应继续钻进，直至进一步下卧硬层50cm。
（2）、如未达到设计桩长，而钻杆钻进又十分困难时，至少应进一步硬层100cm。
6、喷粉、提高钻机
喷粉一定要在提高钻机前先预喷，预喷粉重量是在打试桩时依照钻头到桩底时送（喷）粉机管道压力喷灰时管道压力表上空气压力来拟定。见附表

气　　压（Mpa）
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
预喷粉量（Kg）
15
18
20
23
19
15
13

预喷应在钻头到达桩底前1m内开始喷粉，但从预喷开始到提钻喷粉中间绝对不能断喷，这样才干保证桩底喷粉量达到设计规定。提钻时钻头呈反向以0.5－0.8m/min速度边旋转边提高，同步粉体发射器以0.25-0.4Mpa喷粉压力将加固料喷入被搅拌土体中，使土体和加固料进行充分拌和。注意钻机提高时管道压力不适当过大（以不堵塞出气孔为原则），以防钻孔淤泥向孔壁四周挤压形成空洞。
7、提高结束
当钻头提高至距离地面50cm时，发送器停止向孔内喷射加固料，成桩结束。
8、复拌
复搅与否均匀是拟定成桩质量重要因素。复搅不均匀桩体会变成球形或千层饼形，这样桩就是加固料掺入量再多也没有强度。因而对于普通土质，规定全桩复搅，最佳上部60%再进行二次复搅。若遇到特殊土质可恰当缩短复搅长度，但必要保证复搅长度不不大于5米。为了搅拌均匀在复搅时钻杆移动速度要在0.5m/min如下，而钻杆回转搅拌速度要在92转/min以上，这样才干把土质打散、拌匀使土体和加固料充分拌和。
9、桩机移位桩顶回填
复拌完毕机体移至下一桩位，桩顶50cm范畴用参有同剂量加固料土回填。

粉喷桩施工工艺框图
放线定桩位
钻机就位

钻桩至设计深度
边搅拌喷粉边提高钻杆
至桩顶（底面如下50cm）处停止搅拌、喷粉
全程复搅一次，提高至地面
关闭搅拌机械
移至下一桩位继续施工

三、 粉喷桩解决地基质量通病及防治办法
1、 卡钻
产生因素：通过含水量低粘土层，或板结硬土层，或局部遇到障碍物（如石头树根）。
防治办法、办法：应停止钻进或慢速钻进，严重时应停钻，并提高钻具，改进钻头；如在提高钻杆时卡钻，则应暂时停止喷粉，待正常后再复打。
2、 喷粉不畅或堵塞
产生因素：气路连接某些密封不严；气源局限性，气压不够；加固料吸湿结块；喷口粘结粉、泥后变小；粉料中混有杂物、大颗粒；某些地层透气性不良，输灰管过长。
防治办法、办法：复打并应使气路连接严密，供气保持充分，气压稳定并满足规定；防止加固料受潮，并过筛；遇喷粉不畅应迅速操纵喷粉阀，由开到关，由关到开，重复多次来克服，禁止以物体敲击灰罐罐体；控制输灰长度并满足规定。
3、 桩体疏松
产生因素：加固料安定性不合格；土层含水量太低，或遇松散杂填土，导致粉体流失，使桩体含水量不够；土壤含水量低，复打也易产生疏松。
防治办法、办法：先取加固料、土样进行实验，找出因素，安定性不合格加固料禁用；土层含水量低，在钻孔时恰当注水，或改用注浆法成桩；发现桩体疏松，可钻进复喷一次加强。
4、 夹层断桩
产生因素：加固料潮湿，或有异物堵管；管道漏气或供气局限性或气压不稳；喷粉孔磨损，被粘土堵塞；提钻速度过快，先提钻后喷粉；灰喷完后未察觉，喷灰中断，仍在搅拌成桩。
防治办法、办法：雨季、夏季对加固料应采用防雨、防潮办法；喷粉时严格过筛计量和气压检查；注意控制喷粉与提钻速度，应先喷粉1－2min后再提钻搅拌；堵孔应将钻头提出清理，将上部断桩打去，在原位复喷或邻位补桩。
5、 空心桩
产生因素：土壤含水量太低；中心某些气压减小，导致桩体四周强度高，中部为土芯，形成空心桩；此外土干气压偏大，加固料从两侧喷出，也易产生中间无加固料空心现象。
防治办法、办法：遇含水量低于20%干土，应改为喷浆搅拌法施工，或钻孔搅拌时恰当注水，加大桩体含水量。
6、 桩体强度不够
产生因素：喷灰量局限性；加固料强度不够；加固料安定性不合格，钻杆提高速度不均；喷粉管路轻微堵塞，导致气压不稳，灰流量时高时低，喷灰不匀；遇局部松软土漏灰；遇粘土搅不开；以减压阀调定灰罐与喷灰管间存在压差，也常会影响到定量喷粉。
防治办法、办法：控制喷粉量；用合格加固料，控制提高速度，经常观测电子称或流量计进行理解和控制，防止管路堵塞；遇松软土、粘土应恰当进行调节，使喷粉均匀。
7、 沉桩
产生因素：土壤含水量过大；桩底空松、喷灰少；气压不稳，喷灰不匀，导致断桩，气流过大，土体波动；停灰面位置偏低，喷灰量局限性。
防治办法、办法：取土样实验，含水量过大时变化解决办法；提高钻杆前先喷灰；保持气压稳定，喷灰均匀，避免断桩；调节气压，避免气流过大；严格控制规定停灰面和喷灰量。
四、质量控制指标、检测频率和办法
粉喷桩施工应严格按照设计及技术规范规定检查项目进行质量控制，其检测项目、检测频率和办法如下表：

粉喷桩检查项目
项次
检查项目
规定值或容许偏差
检查办法
1
桩距（mm）
±100
抽检2%
2
桩径（mm）
不不大于设计
抽检2%
3
桩长（m）
不不大于设计
查施工记录
4
竖直度
1.5%
查施工记录
5
单桩喷粉量
符合设计
查施工记录
6
强度（MPa）
不不大于设计
抽查5%
7
单桩承载力
不不大于设计
按监理工程师规定频率用荷载实验检查