粉喷桩加固地基的应用(栏)

1、粉喷桩加固地基应用摘要：铁路工程建设进程中常常会碰到软弱地质，为达到设计的地基承载力要求，必需采取有针对性的技术方法进行处置。本文通过一工程实例，介绍了粉喷桩加固铁路盖板箱涵软弱地基的运用，在加固机理、技术参数、质量与工艺操纵等方面加以分析，为类似工程积存实践体会。关键词：软弱地基粉喷桩地基处置铁路是线形带状的特殊人工建筑物，不可幸免的要通过不同的地质地域。在工程实践中，不仅是路基部份，桥、涵的选址也常常会碰到软土地质地域。软土地质的基底承教力一样都不能知足设计要求，不能不采取特殊方法进行软基处置。软基处置方式有多种，要紧分为预压法、加筋法、置换法、排水法、挤密法、固结法和打桩法等类别，每一类

2、别乂有多种具体方法。针对不同工程项目，必需依照地质特点并综合考虑施工条件、经济效益和工期打算等因素，比选出较为适合的处置方法。本文以国家一级铁路干线一一京九铁路龙川北至东莞东增建二线工程（以下简称龙东复线工程）的实际工点为例，介绍目前较为少用的粉喷桩加固方式处置盖板箱涵软土地基的技术运用。一、粉喷桩简介粉喷桩是粉体喷射深层搅拌桩加固软土技术的简称，国外定名为DJM工法（DryJetMaxingMethod）o其原理是通过喷射搅拌机将粉状加固料如水泥、石灰粉等，用紧缩空气喷入地基深部，凭借搅拌机的回转钻头叶片使加固料与原位软土混合，当场搅拌形成具有整体性、水稳性及必然强度的桩体，桩体中的加固料与

3、软本地货生一系列物理化学反映，使软土硬结，从而使桩体与桩间土一路组成复合地基，起到加固地基的目的。二、粉喷桩加固机理粉喷桩经常使用固化剂为水泥，水泥含有水硬性粘结剂中最重要的基础物质，如石灰（CaO）、二氧化硅（SiOD、氧化铝（A1Q）、氧化铁（Fe：03）等，由于水化反映生成铝酸三钙（3GaOAl：03mH2）、硅酸钙（mCaOSiO：nH2）、铁酸钙（CaO-Fe=O3-nH：0）等水化物，使水泥慢慢凝结硬化。由于水泥在水化进程中能与其本身重量1/4的水结合，因此，在含水量适当的土中掺入水泥后，水泥与土中的水发生反映，产生凝硬作用，使土的强度提高。水泥既是一种遇水硬化的水硬性材料，乂是一

4、种含有凝结、硬化所必需的各类物质的自硬性材料，因此在加固地基时，必需将水泥与土均匀拌合，并保证有必然数量的水分，才能使水泥在土粒间起胶结剂作用o三、工程概况2001年初动工的龙东复线工程有桥涵建筑物多座，其中K2300+631(2-3m)立交排洪盖板涵是沿线130多座盖板箱涵中比较大型的一座箱涵，一孔排水，一孔过人，孔径均为，净高均为，采纳片石基础厚。涵洞北京端是开挖山坡形成的半填半挖路基；九龙端那么是高填土路基，通过软弱土质。涵洞处于两段不同地质条件的路基中间，作为连接点，其沉降将造成路基的不均匀起伏，从而致使线路不平顺，行车平安隐患加大。为此，对涵洞的地基要求有所提高，以确保沉降发生在许诺

5、范围内。四、地质条件K2300+625K2300+750段为一农耕地，地质勘探显示地质特点为表层有机腐质土，灰黑色，松散状，厚，承载力不到30kPa；之下为淡黄色杂填土，为软土表层硬壳，厚，承载力可达lOOkPa；再基层为软塑流塑淤泥质砂粘土,厚度。不等，承载力最大为67kPa：第四层为软土层底面以下，淡黄色的砂粘士，属于H级一般土，承载力达软土层分布图150kPa以上。详见软土层散布图。百工三三三壬三三笫1煨：有机柳质土,松放状.：；：；： = -： P/0. 51. 2m.。0=30kPa：可干/JU：:：:c % ；% ： 一：，二一, wpr . . . 6； 一1-J J、'

6、 , 心，茨森产津2层J条城匕破光状 七:":倒 1. 0 3. Om. o 0=1001cPa 三.；：；：*第§层:溃沌旗立斜土软型流.二里 P/1.0 5. 5m, O 0 = 67kPa 设计要求的地基士承载力为150kPa,涵洞基底相对与地面的标高为，正益处于淤泥质砂粘土层，须对地基进行加固处置。在可选的换填法、排水法、粉喷桩等处置方法中，换填法开挖深度太大，对既有路基边坡破坏严峻，危及正常的行车平安；排水法对紧缩性较高的软土层加固成效不明显，需要辅助予其它方法如土工织物加筋等，费用较昂贵，施工也相对复杂。最终确信采纳粉喷桩处置，施工方便，不阻碍既有路基平安，同时

7、费用也比较低，还具有噪音小的优势。五、技术参数设计依照地质情形和设计检算，在室内实验的测定结果支持下，采纳粉喷桩有效桩长，初始入土为空桩段，桩头预留作爱惜，钻筒实际入土深度为，保证所有桩伸入软土层底面以下的砂粘土层。粉喷桩的设计桩径取，按正方形布置，桩间距，沿涵洞轴线方向（垂直线路方向）洞口散布4排，每排11根；洞身5排，每排9根，共89根，每根有效长度，总有效桩长为X89=,每根桩虚桩长。要紧材料采纳塔牌425一般硅酸盐水泥，掺入量经实验后确信为1215%。六、施工工艺方式粉喷桩的施工顺序分六个步骤（粉喷桩施工顺序图），依次为对位一钻孔一初喷搅一复钻一复喷搅一移位。详细工艺流程见工艺流程图。

8、粉喷桩施工顺序图粉喷桩施工工艺流程图施工机械采纳PJ-15型喷射式深层搅拌桩机，由钻机、粉喷机、空压机三个部份组成。PJ-15型桩机高，单节钻杆长分为和，通过接长钻杆最大可钻深22m,钻头可配300-1000mm各类直径尺寸的搅拌钻头。钻进速度和提升速度一样都为每分钟左右，搅拌头的旋转速度那么为每分钟30转，空气压力调到，气体流量设置为S。施工时.，在施工厂地清理平整的条件下，先调整好桩机位置，钻头对准桩位，并检查钻杆垂直度后标识机身高度，同时预备好粉喷机储蓄量等各机械部位状态，即可开始施钻。正常每根桩操纵在15分钟左右就能够够钻到设计深度。在碰着硬壳层钻进困难时适当调高钻速，注意渐进式提高，

9、以5转作为增加的阶梯，直到通过钻层为止。喷入水泥粉，边喷边转动钻头，带动旋转叶片搅动原位土，使之与喷入的水泥粉拌和起来。在成桩进程中，记录下实际提升速度和喷粉量，以备成桩后核查掺入量是不是符合设计要求、检查是哪个深度范围内喷粉量不足，需要进行针对性的搭接补喷。一样情形下，为了确保桩身搅拌均匀和喷粉量充沛，保证桩体强度和施工质量，施工时都进行了复搅。本工点施工中严格依照施工工艺流程和要求进行，检查结果均符合设计要求，幸免了返工浪费。七、质量操纵要素粉喷桩成品具有隐蔽性，阻碍其施工质量的因素比较多，要使粉喷桩加固软土地基成效能够中意，除地质勘探、技术参数设计之外，钻机搅拌头形式和工艺操纵方法也都是

10、超级关键的阻碍因素。钻头形式要紧反映在不同的叶片和不同的喷孔组合上。叶片有单层和多层之分，有的钻头除主叶片，还增加了两组副叶片。在钻速相同的情形下，搅拌叶片越多，搅拌的成效固然就会越好；在选用叶片较少的钻头情形下，也能够通过提高钻速来增强搅拌成效。喷孔的位置也有区别，有的位于叶片上，有的位于中心轴上，两种喷孔位置会阻碍到加固料沿桩体横截面方向的喷射成效不一样。简单来讲，叶片上的喷孔喷射状态呈外密中蔬现象，而且桩身孔径越大，中空现象越明显，同时喷孔也比较容易堵塞，这种喷孔需要采纳颗粒极小的水泥作为加固料。中心轴上的喷孔在高强气压作用下使加固料散布比较均匀，而且适用于颗粒较大的粉煤灰加固料。选用钻

11、头以地理地质条件为主，同时也考虑电力、技术、原料和经济等条件。施工工艺方面的操纵要紧表此刻粉喷量、风压、风量和钻进提升速度操纵上。粉喷量应依照设计技术参数进行严格操纵，尤其不能小于设计值。粉喷量与风压和风量紧密相关，因此在施工中操纵好风压风量显得相当重要，而风压、风量乂取决于钻进深度、钻头形式和钻杆提升速度。风压风量过小、提升速度过慢，会造成喷粉困难，喷孔容易堵塞；风压风量过大、提升速度过快，乂容易致使水泥散布不均匀，桩身质量没有保障。在喷粉进程中，应随着深度转变，慢慢调剂风压、风量及提升速度，使粉喷量大体处于一个恒值。另外，在整个施工进程中，桩位测设、钻杆垂直度、成桩长度等都应操纵在设计允许

12、误差范围内。八、检测与评判施工完成后，通过一按时刻的凝固期，在开挖基础时，可进行外观检查，评判桩身水泥土的均匀性和密实度、桩的直径和垂直度。但由于粉喷桩的隐蔽性，即便开挖检查也只是看到桩头部份，而这部份桩体在施工中就已经采取了操纵喷粉量和搅拌程度的手腕，不能反映出整个桩体的质量，而且桩头在后续施工中将被挖除，对地基加固不起作用，因此要紧仍是对隐蔽的桩身进行检测。经常使用的检测方式有静载实验、压桩头实验和钻探取芯实验等几种。本工点采纳了钻探取芯实验手腕，结果说明桩体强度尽管随深度增加而慢慢下降，但其无侧限抗压强度仍能达到450kPa以上，复合地基的整体成效良好，知足铁路盖板箱涵地基承载力的设计要求。工