张 蕾

（太原市热力公司，山西 太原 030001）

太原市某热源厂主体长77.5 m，宽15.5 m，施工场地为原旧建筑及仓库，场地上部原建筑物已拆除，但地下分布较多障碍物且无法提供该场地旧有地下构筑物施工图。而且场地地下水位较高，水位在自然地坪下-1.5 m处。原设计中基础采用伐板基础，桩采用CFG正三角形布桩。但在清除拟建建筑处地下障碍物（有原混凝土硬化地面、站台柱砼独立基础、砼储油罐）后，拟建场地中央形成了直径为17 m，深度为6 m的水坑。坑底标高已低于设计CFG桩有效桩顶标高1.5 m。将水坑抽完水回填土后，该部分场地抗变形能力性能较弱，CFG桩机无法进入场地施工，不能保证CFG桩施工安全和质量。随后该单位提出处理方案，利用增加粉喷桩短桩处理该场地，结合原CFG桩长桩组成复合地基。设置粉喷桩（干喷）可迅速提高场地地基抗变形能力，便于后续CFG桩施工，同时可以增强场地复合地基的承载能力。经设计院计算、认可、同意该处理方案。施工后CFG单桩和复合地基载荷试验均满足设计要求，达到了良好的地基处理效果。

1 工艺原理及适用范围

该技术应用CFG桩和粉体喷射搅拌桩（简称粉喷桩）形成复合地基，充分发挥CFG桩的高承载力性能和粉喷桩的抗变形性能，并且通过褥垫层的设置发挥桩间土的承载力。

图1 CFG桩+粉喷桩处理软土地基示意图

图2 工艺流程

粉喷桩加固地基的机理是利用粉体喷射桩机在钻孔过程中，用高压空气将粉状固化剂以雾状喷入被加固的软土中，凭借机械上特制的钻头叶片的旋转，使固化剂与原位软土就地强制搅拌混合；固化剂吸水后进行一系列物理化学反应，使桩位原土由软变硬，形成整体性好、水稳性强和承载力高的新桩体；这种桩体与桩间土相互作用形成比天然软土地基承载力有大幅度提高的复合地基。使场地复合地基抗变形能力有明确提高，并有一定的隔水作用，便于后续CFG桩基施工。

CFG桩、粉喷桩两种施工增强体与天然地基土体组成三元复合地基，既能发挥CFG桩高承载力的特点，又因CFG桩的插入而使粉喷桩的侧限约束作用得到增强。同时，由于设置了粉喷桩，上部地基土的变形能力得到改善，提高土体的抗剪强度，避免CFG桩产生刺入破坏。

该工艺技术适用于地下水位较高地区处理黏性土、粉土、沙土和桩端具有相对硬土层、承载力标准值不低于70 kPa的淤泥质土；地下水位较高的非欠固结人为不良填土地基；土层上部为正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基，地基土的天然含水量大于30%时。

2 工艺流程介绍及操作要点

2.1 工艺流程

若根据地质情况和设计布桩形式，CFG桩采用隔桩跳打施工，场地分两（三）遍施工完成，第一遍钻出的泥土、淤泥应及时清运出场地，为第二遍施工创造有利条件。

2.2 施工操作要点

2.2.1 场地标高控制

（1）粉喷桩施工前进行平整场地和标高测量计算，确定粉喷桩桩端标高。计算粉喷桩与CFG桩共同作用段长度、粉喷桩单独加固土体段长度、CFG桩设计桩顶标高上空桩长度。

（2）粉喷桩施工完毕后对场地进行平整，再次测量场地标高。确保后续CFG桩施工标高正确。

（3）若CFG桩采用隔桩跳打施工，场地分两（三）遍施工完成，第一（二）遍钻出的泥土、淤泥清运出场地后，在第二（三）遍CFG桩施工前要进行场地标高测量，计算CFG桩入土深度和空桩长度。

2.2.2 粉喷桩施工

（1）定位：平整场地，整套设备安装就位，喷粉桩机自动纵横向移动，钻头对准孔位。

（2）预搅钻进下沉：启动搅拌机电机，钻头正向旋转，实施钻进作业。为了不堵塞钻头上的喷射口，钻进过程中不喷固化料，只喷射压缩空气，即确保顺利钻进，又减小负载扭矩。随着钻进，使被加固的软土体在原位受到搅动，钻至设计孔底标高后停钻。

（3）喷粉搅拌提升：当深层搅拌机下沉到设计深度时，再次启动搅拌机，反向旋转提升钻头，同时打开发送器前面的控制阀，按需要量向被搅动的疏松土体中喷射固化料——水泥粉（或石灰粉），边提升、边喷射、边搅拌，尽量达到搅拌均匀，使软土与固化料充分混合，喷射量与控制阀的开放大小成正比，与钻头的提升速度成反比。

（4）重复搅拌：搅拌机喷灰反转提升至原地面以下50 cm时，关闭空压机，防止粉体被带出地面而向空中飞散污染环境。为使软土和固化剂搅拌均匀，再次将搅拌机钻进下沉，直至设计深度，再将搅拌机按规定速度反转提升出地面。

（5）移位：利用喷粉桩机的步履功能移动钻机至新孔位重复以上过程。

2.2.3 CFG桩施工

（1）桩机就位必须铺垫平稳，钻塔垂直、稳定、牢固，钻尖对准桩位。

（2）开钻前必须检查钻头上的契形出料活门是否闭合，严禁开口钻进。

（3）钻进过程中，未达设计标高不得反转提升钻杆，如因特殊情况需要提升钻杆或反转，应将钻杆提升到地面，对钻头活门重新清洗、疏通、闭合。

（4）施工前应按设计要求由试验室进行混合料配比试验，根据选择机型进行塌落度的选择。长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工的坍落度宜为160 mm～200 mm。

（5）开始钻进或穿过软硬土层交界处时，应保证钻杆垂直，缓慢进入；在含有砖头、瓦块的杂填土层或含水量较大的软塑黏性土层中钻进时，应尽量减少钻杆晃动，以免扩大孔径。

（6）钻进时，应注意观察电流值变化在正常工作状态（≤200A）。

（7）开动混凝土输送泵，提前将拌合好的混凝土充满整个输送管道，并将混凝土储满输送泵料斗。

（8）压力灌注与钻杆提升速度应配合好，一般提升速度是当听到空心钻杆中有混凝土落声时提升钻杆为宜，以确保桩径。

（9）压力灌注时混凝土的泵送应连续进行。泵斗内混凝土容量应高出进料口50 mm以上，以防吸进空气造成堵管。当料斗混凝土低于进料口时应及时通过口哨或其他警示音通知钻机停止提升钻杆，待混凝土补充足量后再进行压力灌注、提钻。

（10）钻进过程中，操作人员与指挥人员要密切注意钻进情况，如遇卡钻、钻杆剧烈抖动、钻杆偏斜等异常情况，应立即停钻，查明原因，采用相应措施解决后方可继续作业。

（11）桩体垂直度严格按设计要求及GB50202-2002规范要求控制，为保证有足够的工作面和提高成桩质量，钻出的泥土要及时清运。

（12）成桩桩顶标高宜高出设计桩顶不少于50 cm。成桩过程中应注意做好混合料试块，每台机械每天应做一组（3块）试块（边长为150×150×150 mm立方体），标准养护，测定其为立方体抗压强度。

（13）施工垂直度偏差不应大于1%，对满堂布桩基础，桩位偏差不应大于0.4倍桩径；对条形基础，桩位偏差不应大于0.25倍桩径；对单排布桩桩位偏差不应大于60 mm。

2.2.4 褥垫层

（1）桩顶和基础之间按设计要求设置褥垫层，褥垫层材料宜用中砂、粗砂、级配砂石或碎石等，最大粒径不宜大于30 mm。

（2）褥垫层铺设宜采用静力压实法，当基础底面下桩间土的含水量较小时，也可采用动力夯实法，夯填度（夯实后的褥垫层厚度与虚填厚度的比值）不得大于0.9。

3 质量控制要点

3.1 粉喷桩施工

（1）打桩前场地平整不宜对拟建场地土方进行开挖后施工，保留一定深度的土方以确保后续施工CFG成桩的有效桩顶上部保护桩体长度，避免CFG桩在施工过程中桩机碾压对周围先成桩有效桩体的上端造成破坏。

（2）施钻前应进行测量放线，准确定出各桩位中心，打短木桩作出标记，并在木桩周围撒上白石灰粉以醒目，便于施钻过程中寻找。

（3）在施工过程中，每根桩都必须准确测量钻进深度，确保桩顶及桩底标高符合设计要求。

（4）喷粉桩适宜在含有地下水的土层中施工，但在任何情况下的钻进和制桩过程中，均不得随意向孔中注水。

（5）严格防止地下水或其他水渗入套管等输送混合料的通道中，以免堵塞通道，影响喷粉质量。防止方法是钻头一入土就不停地送气。假若造成堵塞，则应起升钻杆，拆下钻头，用铅丝通开。

（6）向固化剂罐中送料时，应在罐口装过滤网，防止纸屑、灰块、杂物、金属碴等掉进罐内。

（7）钻架必须保持竖直，以保证桩体的垂直度。在每一根桩开钻前，必须检查钻头是否对准桩位中心，不得偏位。

（8）制桩过程中时刻应注意施工情况，避免发生供气不足，喷粉不够、断喷、喷嘴堵塞等不良现象，发现问题应及时处理。

（9）每根桩的桩体制作应一气呵成，不得在喷粉过程中间歇、中断。应根据桩长和固化料掺入比计算出一根桩的喷灰量。当然，每根桩的用灰入罐量应稍高于计算用量，以防因喷灰不均匀造成储灰量不足。

（10）钻进速度不宜过快，确保使原位土搅拌后疏松透气。提升钻头时应均匀慢速，保证掺入料与原位土充分混合。严格控制固化剂喷入量，每延长米的固化剂喷入量与设计值误差应小于3%。

（11）应有专人负责，记录所有喷粉桩的桩号，成桩时间、设计桩长、实际桩长、设计桩径、实际桩径、固化剂实际喷入量、桩底标高、桩顶标高等。成桩时间记录必须按制桩程序（钻进、提升、复搅）详细记录，时间记录误差不得大于5 s，桩深记录误差不得大于5 cm。

3.2 CFG桩施工

（1）在CFG桩施工时，桩机应缓慢移动，避免对前面施工的粉喷桩桩体造成较大破坏。

（2）混凝土进场后首先检验塌落度并做好试块。

（3）桩位偏差：桩位偏差不大于50 mm，为达到要求，应进行两次桩位复测，校正桩尖位置，以及成桩后进行桩位偏差检验。

（4）桩头处理：桩顶标高应大于设计标高的0.5 m以上，在开挖时可采用人工或者人工和机械联合开挖，但是在人工和机械联合开挖时应预留人工开挖厚度，具体厚度应根据现场实际情况确定。以保证机械开挖造成的断裂部位不低于基础底面标高，桩间土不受到扰动。

（5）质量检验：按设计要求复合地基检测在桩体强度满足试验荷载条件时进行，一般宜在施工结束4周后进行检测；复合地基承载力宜用单桩或多桩复合地基载荷试验确定，试验数量不应少于3个试验点；对高层建筑或重要建筑，抽取总桩数的10%进行低应变动力检测，检测桩身结构完整性。

4 总结

采用水泥作固化剂制成的喷粉桩，由于水泥与原位土混合后，原位土变成较密实的水泥土，大大降低软土的渗透系数，可有效地起到阻水作用，避免坑壁流砂发生。同时，由于喷粉桩下端入土深度较长，切断了地下水的渗透途径，使得基坑降水漏斗变陡，减小了由于降水量大对周围环境的危害，从而使基坑排水作业简便化，有利于基坑的施工。

CFG施工前先加入粉喷桩短桩，粉喷桩加固工艺合理，施工简单、技术可靠、成本低廉、施工快、无振动、无噪声、工期短、占地面积小，对环境无污染，对周围建筑物无影响，加固效果好，它可以直接在含有地下水的地层中施工成型。施工过程中只向土层中喷射固化料干粉无需向地层中注入附加水分，不但减少了施工污染，而且使固化料能够充分吸收软土中的水分，从而增强加固效果。