粉喷桩施工工艺.docx
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粉喷桩施工工艺
粉喷桩施工工艺和质量控制
摘要：
通过对粉喷桩复合地基的形成机理、施工工艺以及质量通病的总结论述，揭示了粉喷桩在施工过程中的关键控制工序、质量控制要点和质理通病的防治措施。
关键词：
粉喷桩加固料预喷复搅拌持力层
一、粉喷桩简介
粉喷桩是通过特制的深层搅拌机械，在地基深处利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的离子交换作用、凝聚作用、化学作用等一系列作用使软弱土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的柱状加固土。
它与原位软弱土层组成复合地基。
粉喷桩可分为端承型和摩擦型。
其长度应根据建筑物对地基承载力和变形要求，结合地层情况合理选用。
原则上粉喷桩应穿透软弱土层到达强度相对较高的土层（简称硬土层），但以提高抗滑稳定为目的的粉喷桩其桩长应根据危险滑弧的位置决定。
加固料水泥一般适用于淤泥质土、粘性土、粉土、素填土（包括吹填土）杂填土、饱和黄土、中粗砂、砂砾等地基加固。
根据室内试验，一般认为水泥作加固料，对含有伊里石、氯化物和水铝英石等粘土矿物的粘性土以及有机质含量高，PH值较低的粘性土加固效果较差。
加固料石灰一般适用于粘性土颗粒含量大于20%，粉粒及粘粒含量之和大于35%，粘土的塑性指数大于10，液性指数大于0.7，土的PH值为4－8，有机质含量小于11%，土的天然含水量大于30%的偏酸性的土质加固。
受机械设备的限制，国内施工机械加固深度大于15米时，喷粉量难以保证，故粉喷桩加固深度不宜大于15米。
目前粉喷桩常用的加固方法及形式有：
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）室内配合比试验
粉喷桩作为一种软土地基处理方法，它的选择合理与否很大程度上取决于工程地质条件，故而粉喷桩施工前进行室内配合比试验是必要的。
1、土样的采集、数量及要求：
（1）、按照设计单位提供的《工程地质详细勘察报告》，选取有代表性的土层位置，钻孔取出一定数量的试样土。
（2）、不同土层分别取出试验所需且有富余的土样。
（3）、土样中含贝壳、树枝、草根等杂物应清除。
（4）、记录土样采集的方法、位置、深度、取样日期。
2、试验内容：
（1）、加固料质量检验
主要检验加固料的物理、力学性能参数。
（2）、软土的天然含水量、干容重、湿容重、塑限、液限、PH值等各项指标。
（3）、配合比试验
每个孔分别取上、中、下三组软土，根据事先拟定的配合比分别做室内配合比试验。
求得R7、R28、R90。
试件尺寸应为70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方体。
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。
加固处理土的强度应以无侧限抗压强度衡量，但在施工时必须同时满足强度和喷粉量的双控指标。
（二）现场工艺性试桩
为了确保各种操作技术参数，在粉喷桩大面积施工前，必须按室内配比进行工艺性试桩。
可根据软土厚度选择2处有代表性土质情况的位置进行试桩，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），（参考值V≤1.5m/min）；搅拌速度（转/min）,（参考值R=30转/min－50转/min）；平均提升速度，（参考值VP＝0.5m/min-0.8m/min）；气体流量（L/S）；钻进、复搅与提升时管道压力（Mpa），（参考值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）、荷载试验
成桩28天后进行单桩承载力试验（3根）和复合地基承载力试验（3组）。
（3）、无侧限抗强度试验
每处3根桩，每根桩应在桩体三等分段各钻取芯样一个，试验要求见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
进行粉喷桩施工的场地，事先应予以平整，清除桩位处地上地下的一切障碍物（如石头树根等），并进行清表处理；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
根据设计图施工范围用全站仪每间隔10米精确放出中桩和边桩，其间用钢尺放出每根粉喷桩桩位，桩间距偏差应小于100mm，并插以竹桩等标示物报监理复核。
3、桩机就位
根据施放的桩位确定粉喷桩机体的位置，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）。
钻进速度应小于1.5m/min。
如地层压力较小时可在下钻时就喷加固料，该方法可充分利用搅拌机械，增加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须要穿透软弱土层到达强度相对较高的持力层，并深入硬土层50cm。
持力层深度除根据地质资料外，还应根据钻进时电流表的读数来确定，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明钻头已深入持力层，如能持续50cm以上则表明钻头已深入持力层应停止钻进。
如软土层厚度与设计桩长不符时，应遵循以下原则：
（1）、如达到设计桩长，软土层仍未穿透时，应继续钻进，直至深入下卧硬层50cm。
（2）、如未达到设计桩长，而钻杆钻进又十分困难时，至少应深入硬层100cm。
6、喷粉、提升钻机
喷粉一定要在提升钻机前先预喷，预喷粉的重量是在打试桩时根据钻头到桩底时送（喷）粉机管道压力喷灰时管道压力表上的空气压力来确定。
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，这样才能保证桩底喷粉量达到设计要求。
提钻时钻头呈反向以0.5－0.8m/min的速度边旋转边提升，同时粉体发射器以0.25-0.4Mpa的喷粉压力将加固料喷入被搅拌的土体中，使土体和加固料进行充分拌和。
注意钻机提升时管道压力不宜过大（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、提升结束
当钻头提升至距离地面50cm时，发送器停止向孔内喷射加固料，成桩结束。
8、复拌
复搅是否均匀是确定成桩质量的重要因素。
复搅不均匀桩体会变成球形或千层饼形，这样的桩就是加固料掺入量再多也没有强度。
因而对于一般土质，要求全桩复搅，最好上部60%再进行二次复搅。
若遇到特殊土质可适当缩短复搅长度，但必须保证复搅长度不小于5米。
为了搅拌均匀在复搅时钻杆的移动速度要在0.5m/min以下，而钻杆的回转搅拌速度要在92转/min以上，这样才能把土质打散、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范围用参有同剂量加固料的土回填。
粉喷桩施工工艺框图
三、粉喷桩处理地基质量通病及防治措施
1、卡钻
产生原因：
通过含水量低的粘土层，或板结的硬土层，或局部遇到障碍物（如石头树根）。
防治措施、方法：
应停止钻进或慢速钻进，严重时应停钻，并提升钻具，改进钻头；如在提升钻杆时卡钻，则应暂时停止喷粉，待正常后再复打。
2、喷粉不畅或堵塞
产生原因：
气路连接部分密封不严；气源不足，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；部分地层透气性不良，输灰管过长。
防治措施、方法：
复打并应使气路连接严密，供气保持充足，气压稳定并满足要求；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，反复多次来克服，严禁以物体敲击灰罐罐体；控制输灰长度并满足要求。
3、桩体疏松
产生原因：
加固料安定性不合格；土层含水量太低，或遇松散杂填土，造成粉体流失，使桩体含水量不够；土壤含水量低，复打也易产生疏松。
防治措施、方法：
先取加固料、土样进行试验，找出原因，安定性不合格加固料禁用；土层含水量低，在钻孔时适当注水，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
产生原因：
加固料潮湿，或有异物堵管；管道漏气或供气不足或气压不稳；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。
防治措施、方法：
雨季、夏季对加固料应采取防雨、防潮措施；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
产生原因：
土壤含水量太低；中心部分气压减小，造成桩体四周强度高，中部为土芯，形成空心桩；另外土干气压偏大，加固料从两侧喷出，也易产生中间无加固料的空心现象。
防治措施、方法：
遇含水量低于20%的干土，应改为喷浆搅拌法施工，或钻孔搅拌时适当注水，加大桩体含水量。
6、桩体强度不够
产生原因：
喷灰量不足；加固料强度不够；加固料安定性不合格，钻杆提升速度不均；喷粉管路轻微堵塞，造成气压不稳，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；以减压阀调定的灰罐与喷灰管间存在压差，也常会影响到定量喷粉。
防治措施、方法：
控制喷粉量；用合格加固料，控制提升速度，经常观察电子称或流量计进行了解和控制，防止管路堵塞；遇松软土、粘土应适当进行调整，使喷粉均匀。
7、沉桩
产生原因：
土壤含水量过大；桩底空松、喷灰少；气压不稳，喷灰不匀，造成断桩，气流过大，土体波动；停灰面位置偏低，喷灰量不足。
防治措施、方法：
取土样试验，含水量过大时改变处理措施；提升钻杆前先喷灰；保持气压稳定，喷灰均匀，避免断桩；调整气压，避免气流过大；严格控制规定的停灰面和喷灰量。
四、质量控制指标、检测频率和方法
粉喷桩施工应严格按照设计及技术规范要求的检查项目进行质量控制，其检测项目、检测频率和方法如下表：
粉喷桩检查项目
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法
1
桩距（mm）
±100
抽检2%
2
桩径（mm）
不小于设计
抽检2%
3
桩长（m）
不小于设计
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）
不小于设计
抽查5%
7
单桩承载力
不小于设计
按监理工程师要求的频率用荷载试验检查
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