刘　强　王建芬

摘要：粉喷桩是介于刚性预制桩、灌注桩柔性碎石桩之间的一种桩型，又称粉体喷射搅拌桩。其承载力与刚性桩接近，且施工中无噪音、无振动、安全可靠、速度快、造价低。它适用于处理各种成因的饱和软粘土，包括回填土、淤泥土、粉质粘土、粘土，在软弱地基加固中得到了广泛应用。文章探讨了利用粉喷桩技术加固软弱地基需注意的几个方面。

关键词：粉喷桩技术；软弱地基；地基加固；土质分析

中图分类号：TV553

文献标识码：A

文章编号：1009－2374(2009)17－0170－02

粉喷桩是介于刚性预制桩、灌注桩柔性碎石桩之间的一种桩型，又称粉体喷射搅拌桩。其加固地基原理是利用压缩空气，把水泥、生石灰粉等固化材料，通过专用深层搅拌机空心钻杆的特殊喷灰口喷入地基内部已被螺旋翼强制切削、搅动的天然湿土地基上，使固化材料与地基土发生一系列物理、化学反应，并在反应过程中吸水、发热、膨胀，使搅拌均匀的灰土硬结，形成具有整体性、稳定性和一定强度的柱状固体。其承载力与刚性桩接近，且施工中无噪音、无振动、安全可靠、速度快、造价低。它适用于处理各种成因的饱和软粘土，包括回填土、淤泥土、粉质粘土、粘土，在软弱地基加固中得到了广泛应用。

一、利用粉喷桩技术对地质条件的要求

对于拟采用粉喷桩技术的工程，除了进行常规的地质勘察外，还应特别查明填土层的组成、土中的含水量及地下水的化学成分以及有机质含量。

1、填土层中建筑垃圾、石块含量与尺寸以及土层中有机质含量指标。填土层中过多的建筑垃圾与大尺寸的石块会严重影响成孔速度；土层中有机质含量超过2％时，对于加固土强度影响较大，要适当加大掺灰量，否则地基加固效果不明显。

2、土质分析和地下水的化学成分分析。施工设计前应实地取样作土质分析，了解土的矿物成分、含水量、有机质含量、可溶盐含量和总烧失量；作水质分析，了解地下水的酸碱度(pH值)、硫酸盐含量、侵蚀性等。根据土质、水质和工程要求，选用适宜的固化材料品种和早强、缓凝、减水等外加剂。地基土中过高或过低的含水量均会影响水化反应的进行。含水量过高时，可通过适当提高粉体掺量，使成桩多吸收水分而充分固化；含水量过低，如低于30％时，应通过外加水的办法使拌合物充分固化。地下水化学成分中sO等离子含量较高时，使用普通水泥拌制的加固体势必会受其侵蚀出现结晶性的开裂、崩坏而丧失强度。选用抗腐蚀性水泥或掺加外加剂，使加固体中产生的结晶膨胀物质控制在一定数量范围内，则可大大提高粉喷桩的抗侵蚀性能。

二、施工过程中应注意的几个方面

1对水泥、生石灰等固化材料的要求。根据有机质的含量、可溶盐的含水量、水的酸碱度和硫酸盐的含量来确定固化材品种及掺和比。选取水泥作固化材料时，对水泥的各项检测指标要核验，禁止使用过期、变质的水泥。对进场水泥要检查是否有合格证或进场试验报告，并检查其品种、标号是否与设计文件相符合，对包装，出厂日期等也须按规定进行检查。要注意水泥防雨、防潮。施工过程中要使用过滤网及时将杂物清除，以免造成管道堵塞。如果固化材料选用石灰，石灰应为质地纯净的一等石灰，氧化钙和氧化镁含量不少于85％，并应磨细，最大粉粒应小于0.2mm。

2、严格控制掺和比。施工过程中要采用专用电子称计量。掺和比不可过高，因为在一定限度内，粉体强度随掺和比的增加而增加，但超过—定限度时，粉体强度增加效果不明显，甚至降低。

3、控制好喷粉压力。采用空压机供压时，风压要合适、稳定。风压过高，粉灰会在短时间、短距离内全部喷光，致使水泥超量，造成桩体纵向强度不均匀；风压过低，粉灰会因土体阻力喷不出来，达不到加固目的。一般灰罐压力根据喷灰量要求比风压大0.02～0.05Mpa左右。当发现压力过低时，应将钻机钻至发现问题以下部位进行空钻，再进行调压，待正常提升钻机，这样就可避免出现断桩，否则，因压力过低喷粉量不足，又没有复打，就会出现因该段桩体缺少粉体而出现断桩事故。

4、施工过程中事故的处理。粉喷桩要求一次成桩，由于喷粉压力不均匀而导致断桩时，应复喷重叠深度≥500mm，注意钻头不带混进钻；中间因故停机时应予重钻；对于因灰面比较浅，上覆土层含水量小，被搅松散体颗粒大，出现冒灰现象的，可通过在提杆时加水的方法解决；对于桩头处因硬壳层粘土搅拌不均匀出现粉喷效果不明显的，应按设计要求复搅复喷；对于桩端处，为保证质量，钻头至桩底时应原处旋转10min以上，以便叶片对土壤的充分压实及粉体的充分搅和，再进行复喷。此外，由于桩体受压破坏一般在桩体下4～5倍桩径处，在此范围内应适当加大喷粉压力或进行复喷，增加其强度。

三、试验方面的要求

工程开始前，要做试块试验。通过试验确定固化材料品种及外加剂掺量并提供合理的设计参数。在该项试验中，一定注意含水量和养护条件。

四、质量要求和检验

1、质量要求。(1)桩位偏差不大5=5cm，桩体垂直偏差不超过1.5％；(2)桩体强度符合设计要求，桩身连续均匀。

2、质量检验。(1)检查原始记录是否详尽、如实，如有不符合要求的，应采取补救措施；(2)按桩数2％作开挖检验，对桩顶以下10m附近进行外观检查，量测直径应符合设计，桩身应连续，灰土拌合应均匀；(3)基槽开挖后，应组织设计、监理、施工等方面的有关人员现场验槽，发现有质量问题的，及时研究解决方案。并须从开挖外露桩体上取样检验，切取试件作室内抗压强度及压缩试验；(4)于成桩7d时采用标准贯入或轻便触探(NIO)试验，根据击数判断桩体强度，晕是检查桩头质量快速有效的方法，达不到要求时，及时采取补救措施；(5)做复合地基和单桩的静载荷试验，以检验加固效果。

五、工程实例

某市计划生育服务中心托老康复中心工程，建筑面积约5000m²，长64m，宽17m，高五层，砖混结构。

据工程地质勘察报告，该工程场地地层由杂填土、粗砾砂、强风化花岗岩等组成，各土层分述如下：

第(1)层：杂填土，黑色，稍湿，可塑。

第(2)层：粗砾砂，黄色，湿—饱和，松散。该层承载力标准值fk=120kp。

第(3)层：强风化花岗岩，灰白色，受强风化作用影响，岩石用手捻之，呈粗砾砂状及粘土状但可见原岩结构。冲击钻进容易。

该层承载力标准值fk=300KPa。

该工程原设计基础持力层落在第(3)层强风化花岗岩上，挖到底用毛石砌上来。由于该场地地下水位很浅，且地基为松散粗砾砂，透水性强，如用降水法开挖，仅降水开挖费用就达29万元，目施工难度大，工期长。后决定改用粉喷桩处理地基，基础底标高提高至－2.1m(自然地坪下1.O.0～1.2m)，采用粉喷桩直径伞φ500mm，桩长1.8～3.0m(桩底落在第(3)层上，桩距1.0m×1.0m，桩数1594，造价14.8万元，实际工期22天)。

完工后，任选三点进行了单桩复合地基静力载荷试验，结果显示，复合地基承载力标准值为311KPa。

预算比较证明，采用粉喷桩处理地基，工程造价仅相当于基础底标高提高后设计减掉的毛石费用。为建设单位节省工程投资30余万元。

六、结论

粉喷桩作为一种有效的软土地基加固技术，要达到其加固目的，既要深入分析地质资料及地基土的物理、水化学指标，选用合适的固化材料及掺和比，还要对施工过程中选用的材料及工艺严格控制。出现断桩等质量事故时，要及时采取有效的补救措施。

作者简介：刘强(1967-)，男，山东广饶人，东营市建筑工程质量检测站高级工程师，研究方向：建筑工程质量。