粉喷桩在高速公路软基处理中的应用

粉喷桩进行软土路基处理的应用及施工

绪论

粉喷桩是在软土地基中输入粉粒体加固材料(水泥粉或石灰粉),通过搅拌机械

和原位地基土强制性地搅拌混合,使地基土和加固材料发生化学反应,在稳定地基土

的同时提高其强度的方法。

由于粉喷桩采用粉体作为固化剂,不再向地基中注人附加水分,反而能充分吸收

周围软土中的水分,因此加固后地基的初期强度高,对含水量高的软土,加固效果尤为

显著。该技术已在国、内外得到广泛地应用。

粉喷桩是为软土地基加固技术开拓的一种新方法,在铁路、公路、市政工程、港

口、码头、工业与民用建筑等软土地基加固方面广泛使用。

粉喷桩加固地基具有如下的特点：

⑴ 使用的固化材料（干燥状态）可更多地吸收软土地基中的水分,对加固含水

量高的软土、软土地基,效果更为显著。

⑵ 固化材料全面地被喷射到靠搅拌叶片旋转过程中产生的空隙中,同时又靠土

的水分把它粘附到空隙内部,随着搅拌叶片的搅拌,使固化剂均匀地分布在土中,不会

产生不均匀的散乱现象,有利于提高地基土的加固强度。

(3).与高压喷射注浆和水泥浆深层搅拌法相比,输入地基土中的固化材料要少得

多,无浆液排出,无地面隆起现象。

(4).粉喷桩施工可以加固成群桩,也可以交替搭接加固成壁状、格栅状或块状。

使用的固化材料是干燥状态的直径为0.5mm以下的粉状体,如水泥、生石灰、

消石灰,也可以掺入矿石碎渣、干燥砂和粉煤灰等,材料来源广泛,并可使用两种以上

的混合材料。因此,对地基土加固适应性强,不同的土质要求都可以找出与之相适应

的固化材料。

粉喷桩(干法)由深层搅拌法(湿法)改进而来。在原地基承载力高时,湿法施工比

干法施工搅拌可能性大,且搅拌效果更理想。若采用于法施工,搅拌后形成的水泥土

均匀性相对较差。另外,当天然地基土的含水量较低时,满足不了水泥水解水化反应

的水量要求,从而达不到理想的结果。

粉体喷射搅拌法施工使用的机械和配套设备有单搅拌轴和双搅拌轴的二种机

型,二者的施工工艺相似,都是利用压缩空气通过固化材料供给机的特殊装置,携带着

粉体固化材料,经过高压软管和搅拌轴输送到搅拌叶片的喷嘴喷出。借助搅拌叶片旋

转,在叶片的背面产生空隙,安装在叶片背面的喷嘴将压缩空气连同粉体固化材料一

起喷出二喷出的混合气体在空隙中压力急剧降低,促使固化材料就地粘附在由旋转

产生空隙的注中j旋转到半周,另一搅拌叶片把土与粉体固化材料搅拌混合在一起。

与此同时,这只叶片背后的喷嘴将混合气体喷出这样周而复始地搅拌、喷射;提升(有

的搅拌机安装二层搅拌叶片,使土与粉体搅拌混合得更为均匀)。与固化材料分离后

的空气传递到搅拌轴的四周,上升到地面释放掉。如果不让分离的空气释放出将影响

减压效果,因此,搅拌轴外形一般多呈四方、六方或带棱角形状。

粉喷桩复合地基是以水泥作固化材料，通过深层搅拌机将软土和固化材料强制

拌和，使软土结硬提高地基强度，成为桩土共同承担外部荷载的复合地基。因此，复合地基承重的水平荷载也是由桩和桩间土共同承担的，但分担的比例不但与桩和

桩间土的条件有关，还与复合地基的滑动形式、接触形式有很大关系。

复合地基的水平荷载试验仍可按天然地基的水平荷载试验方式进行。水工建筑

物在垂直及水平荷载共同作用下，如果沿地基表面滑动时，则其垂直压力与抗剪强

度的临界状态符合库仑定律。因此，只要施加一定范围的法向压力，测出在各法向

应力作用下的荷载板滑动临界状态的抗剪强度，就可以得出混凝土底板与复合地基

间的摩擦系数及黏聚力，也可以观察到粉喷桩复合地基在竖向及水平荷载作用下的

滑动形式。

第一章

1.1 粉喷桩的支承式与悬浮式对沉降的影响

昆山段试验表明，在桩长11m范围内的沉降量与桩尖以下沉降的比值达1∶1.5。

查阅其他资料也证明，当粉喷桩打穿软土层进入较硬的持力层沉降很少；若未打穿

软土层，成为悬浮式时沉降就大。地基的过大沉降，说明桩尖下卧软土层的沉降还

相当大，而且持续时间较长，将不得不重新进行处理甚至报废。目前高速公路不断

向沿海近海地区延伸，遇到的深厚软土越来越多，而且是现有粉喷桩机所达深度远

远不及的。如何来解决这个问题，除了进一步提高机械设备的性能外，在设计理论

上也需要有一个突破。对下卧层软土的沉降有一个正确的评估，同时在实践中探索

解决的方法。

1.2 地基土含水量对粉喷桩质量的影响

粉喷桩质量的优劣主要反映在粉喷桩的强度指标上，这不仅与掺入粉体的质

量、施工工艺、地基土的性质有关，其中尤以含水量的关系甚为密切。规范规定，地基土的天然含水量在小于30％或大于70％时不宜采用。因为当土的含水量小于

30％时，土中的水份不足以使粉体进行水化作用；当含水量大于70％时，含水量过

高的土壤往往孔隙比大，若按常规掺入粉体数量，由于水分过多形成不了足够强度