洛阳路桥建设集团有限责任公司 卫亮亮 习晓东

粉喷桩施工技术

洛阳路桥建设集团有限责任公司 卫亮亮 习晓东

一、粉喷桩的定义

粉喷桩属于深层搅拌法加固地基方法的一种形式，也叫固土桩。深层搅拌法是加固饱和软黏土地基的一种新颖方法。它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的搅拌机械就地将软土和固化剂（浆液状和粉体状）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、水稳性和一定强度的优质地基。

二、粉喷桩的加固机理

1．石灰加固软土的机理。

用石灰粉作为固化剂进行软土的加固时，石灰粉应为生石灰经研磨而成的生石灰粉。由于生石灰的主要成分是CaO，其次是MgO，当通过喷粉搅拌机械将生石灰粉拌入软土后，能立即吸收软土中的水分，消解成熟石灰（Ca(OH)2），即：

CaO+H2O →Ca（OH）2+15.6千卡/摩尔（热量）

生石灰在消解过程中产生的大量热量会促进软土中水分的蒸发，降低含水量。但主要原因是生石灰消解时，会吸收土中大量的水分，1kg的CaO完全消解后的理论吸水量是0.32kg，Ca(OH)2与空气中的CO2发生炭酸化反应生成于溶与水的炭酸钙，使得软土强度提高，并与周围土体形成复合地基。再者石灰在消解时体积会增长2倍，也能促进周围土体的固结。

2．水泥加固软土的机理。普通硅酸盐水泥主要是由氧化钙、二氧化硅、三氧化铝、三氧化铁及三氧化硫等组成，在水泥拌入软土中后，很快于软土中的水发生水化反应，形成氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙及水化铁酸钙等化合物。

三、粉喷桩施工工艺

施工程序为：整平原地面—钻机定位—钻杆下沉钻进—上提喷粉强制搅拌—复拌—提杆出孔 —钻机移位。

1．操作方法。具体操作方法有以下几个 步骤。

（1）对正桩位，调整钻机机身，保证钻杆的垂直度，启动钻机下钻，待搅拌钻头接近地面时，启动空压机送气，开始钻进。

（2）钻到设计孔深时，关闭送气阀门，喷送加固粉料。

（3）确认加固粉料已到桩底时，提升搅拌钻头，为便于控制成桩质量，一般不得使用III挡提升。

（4）提升到设计桩顶标高时，停止喷粉。

（5）打开送气阀，关闭送料阀，但空压机不要停机，搅拌钻头提升到桩顶时停止提升，在原位转动2min，以保证桩头均匀密实。

（6）钻头再钻到设计桩底，进行二次搅拌。

（7）将搅拌钻头提出地面，停止主电机、空压机，填写施工记录。

（8）移动到下一个桩位。

2．操作要点。

具体操作要点如下。

（1）机身调平以钻杆是否垂直为依据，操作时以钻锤、吊线进行控制。

（2）钻头钻至设计深度时，应有一定的滞留时间，以保证加固粉料到达桩底。一般为2～5min。

（3）喷粉或喷气时，当气压达到0.45MPa时，管路可能堵塞，此时应停止喷粉，将钻头提出地面，切断空压机电源，停止送气，查明堵塞原因，予以排除。

（4）整个制桩过程一定要保证边喷粉、边提升连续作业。当空气湿度大、粉体流动性差、喷气压力大、单位桩长喷粉量大时，应开通灰罐进气阀，以对料罐加压。如出现断粉，应及时补喷，补喷重叠长度不小于0.5m。

（5）粉体固化料入罐时必须过筛，以保证入罐固化剂粒径最大不超过0.5cm，无纸屑石块等杂物。

（6）喷粉开始时，应将电子称显示屏置零，使喷粉过程在电子计量显示下进行。喷粉时，记录人员应随时观察电子称的变化显示，以保证各段喷粉均匀。

四、质量控制及检测

1．质量控制。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、粉喷量、钻进速度、提升速度等有关参数的变化。并应满足以下几点要求。

（1）严格控制喷粉标高和停粉标高，不得中断喷粉，确保桩体长度；严禁在尚未喷粉的情况下进行钻杆提升作业。

（2）桩身根据设计要求在地面以下1/2～1/3桩长并不小于5m的范围内必须进行重复搅拌，使固化料与地基土均匀拌和；施工中发现喷粉量不足，应整桩复打，复打的喷粉量应不小于设计用量。如遇停电、机械故障等原因，喷粉中断时，必须复打，复打时重叠段应大于1m。

（3）施工机具设备的粉体发送器必须配置粉料计量装置，并记录水泥的瞬时喷入量。严禁无粉料计量装置的粉体发送器投入使用；储灰罐容量应不小于一根桩的用灰量加50kg；当储量不足时，不得对下一根桩开始施工；钻头直径的磨损量不得大于1cm。

2．质量保证措施。

（1）开工前及时进行土样试验、加固料试验和水泥土比例试验，确定每米的喷灰量，做1～2根工艺性试验桩，以掌握该施工场所的各种制桩技术参数，如含灰量、钻进速度钻杆提升速度等，试验结果经监理工程师批准后作为工程桩的施工依据，并及时向施工人员进行技术交底。

（2）施工中依据工程要求召开质量专题会议，不得使用不合格的施工机具及不合格或失效的水泥。

（3）控制钻头下沉和提升速度，保证加固范围内每一深度都得到充分搅拌，严格按要求进行复拌。

（4）随时检查施工记录，对照施工工艺对每根桩进行质量评定，不合格的桩根据具体情况采取补救措施。

（5）选取一定数量的桩体开挖，检查桩体外观质量、搭接质量和整体性。

综上所述，通过对某工程的实际情况以及根据笔者的实际施工情况，对于粉喷桩处理软基施工过程中采取了有效的施工技术，有力地保证了喷粉桩施工质量和处理效果。达到了预期的目的，有效地减少了质量通病。