利用粉噴樁技術加固軟弱地基需注意的幾個方面

劉　強　王建芬

摘要：粉噴樁是介于剛性預制樁、灌注樁柔性碎石樁之間的一種樁型，又稱粉體噴射攪拌樁。其承載力與剛性樁接近，且施工中無噪音、無振動、安全可靠、速度快、造價低。它適用于處理各種成因的飽和軟粘土，包括回填土、淤泥土、粉質粘土、粘土，在軟弱地基加固中得到了廣泛應用。文章探討了利用粉噴樁技術加固軟弱地基需注意的幾個方面。

關鍵詞：粉噴樁技術；軟弱地基；地基加固；土質分析

中圖分類號：TV553

文獻標識碼：A

文章編號：1009－2374(2009)17－0170－02

粉噴樁是介于剛性預制樁、灌注樁柔性碎石樁之間的一種樁型，又稱粉體噴射攪拌樁。其加固地基原理是利用壓縮空氣，把水泥、生石灰粉等固化材料，通過專用深層攪拌機空心鉆桿的特殊噴灰口噴入地基內部已被螺旋翼強制切削、攪動的天然濕土地基上，使固化材料與地基土發生一系列物理、化學反應，并在反應過程中吸水、發熱、膨脹，使攪拌均勻的灰土硬結，形成具有整體性、穩定性和一定強度的柱狀固體。其承載力與剛性樁接近，且施工中無噪音、無振動、安全可靠、速度快、造價低。它適用于處理各種成因的飽和軟粘土，包括回填土、淤泥土、粉質粘土、粘土，在軟弱地基加固中得到了廣泛應用。

一、利用粉噴樁技術對地質條件的要求

對于擬采用粉噴樁技術的工程，除了進行常規的地質勘察外，還應特別查明填土層的組成、土中的含水量及地下水的化學成分以及有機質含量。

1、填土層中建筑垃圾、石塊含量與尺寸以及土層中有機質含量指標。填土層中過多的建筑垃圾與大尺寸的石塊會嚴重影響成孔速度；土層中有機質含量超過2％時，對于加固土強度影響較大，要適當加大摻灰量，否則地基加固效果不明顯。

2、土質分析和地下水的化學成分分析。施工設計前應實地取樣作土質分析，了解土的礦物成分、含水量、有機質含量、可溶鹽含量和總燒失量；作水質分析，了解地下水的酸堿度(pH值)、硫酸鹽含量、侵蝕性等。根據土質、水質和工程要求，選用適宜的固化材料品種和早強、緩凝、減水等外加劑。地基土中過高或過低的含水量均會影響水化反應的進行。含水量過高時，可通過適當提高粉體摻量，使成樁多吸收水分而充分固化；含水量過低，如低于30％時，應通過外加水的辦法使拌合物充分固化。地下水化學成分中sO等離子含量較高時，使用普通水泥拌制的加固體勢必會受其侵蝕出現結晶性的開裂、崩壞而喪失強度。選用抗腐蝕性水泥或摻加外加劑，使加固體中產生的結晶膨脹物質控制在一定數量范圍內，則可大大提高粉噴樁的抗侵蝕性能。

二、施工過程中應注意的幾個方面

1對水泥、生石灰等固化材料的要求。根據有機質的含量、可溶鹽的含水量、水的酸堿度和硫酸鹽的含量來確定固化材品種及摻和比。選取水泥作固化材料時，對水泥的各項檢測指標要核驗，禁止使用過期、變質的水泥。對進場水泥要檢查是否有合格證或進場試驗報告，并檢查其品種、標號是否與設計文件相符合，對包裝，出廠日期等也須按規定進行檢查。要注意水泥防雨、防潮。施工過程中要使用過濾網及時將雜物清除，以免造成管道堵塞。如果固化材料選用石灰，石灰應為質地純凈的一等石灰，氧化鈣和氧化鎂含量不少于85％，并應磨細，最大粉粒應小于0.2mm。

2、嚴格控制摻和比。施工過程中要采用專用電子稱計量。摻和比不可過高，因為在一定限度內，粉體強度隨摻和比的增加而增加，但超過—定限度時，粉體強度增加效果不明顯，甚至降低。

3、控制好噴粉壓力。采用空壓機供壓時，風壓要合適、穩定。風壓過高，粉灰會在短時間、短距離內全部噴光，致使水泥超量，造成樁體縱向強度不均勻；風壓過低，粉灰會因土體阻力噴不出來，達不到加固目的。一般灰罐壓力根據噴灰量要求比風壓大0.02～0.05Mpa左右。當發現壓力過低時，應將鉆機鉆至發現問題以下部位進行空鉆，再進行調壓，待正常提升鉆機，這樣就可避免出現斷樁，否則，因壓力過低噴粉量不足，又沒有復打，就會出現因該段樁體缺少粉體而出現斷樁事故。

4、施工過程中事故的處理。粉噴樁要求一次成樁，由于噴粉壓力不均勻而導致斷樁時，應復噴重疊深度≥500mm，注意鉆頭不帶混進鉆；中間因故停機時應予重鉆；對于因灰面比較淺，上覆土層含水量小，被攪松散體顆粒大，出現冒灰現象的，可通過在提桿時加水的方法解決；對于樁頭處因硬殼層粘土攪拌不均勻出現粉噴效果不明顯的，應按設計要求復攪復噴；對于樁端處，為保證質量，鉆頭至樁底時應原處旋轉10min以上，以便葉片對土壤的充分壓實及粉體的充分攪和，再進行復噴。此外，由于樁體受壓破壞一般在樁體下4～5倍樁徑處，在此范圍內應適當加大噴粉壓力或進行復噴，增加其強度。

三、試驗方面的要求

工程開始前，要做試塊試驗。通過試驗確定固化材料品種及外加劑摻量并提供合理的設計參數。在該項試驗中，一定注意含水量和養護條件。

四、質量要求和檢驗

1、質量要求。(1)樁位偏差不大5=5cm，樁體垂直偏差不超過1.5％；(2)樁體強度符合設計要求，樁身連續均勻。

2、質量檢驗。(1)檢查原始記錄是否詳盡、如實，如有不符合要求的，應采取補救措施；(2)按樁數2％作開挖檢驗，對樁頂以下10m附近進行外觀檢查，量測直徑應符合設計，樁身應連續，灰土拌合應均勻；(3)基槽開挖后，應組織設計、監理、施工等方面的有關人員現場驗槽，發現有質量問題的，及時研究解決方案。并須從開挖外露樁體上取樣檢驗，切取試件作室內抗壓強度及壓縮試驗；(4)于成樁7d時采用標準貫入或輕便觸探(NIO)試驗，根據擊數判斷樁體強度，暈是檢查樁頭質量快速有效的方法，達不到要求時，及時采取補救措施；(5)做復合地基和單樁的靜載荷試驗，以檢驗加固效果。

五、工程實例

某市計劃生育服務中心托老康復中心工程，建筑面積約5000m²，長64m，寬17m，高五層，磚混結構。

據工程地質勘察報告，該工程場地地層由雜填土、粗礫砂、強風化花崗巖等組成，各土層分述如下：

第(1)層：雜填土，黑色，稍濕，可塑。

第(2)層：粗礫砂，黃色，濕—飽和，松散。該層承載力標準值fk=120kp。

第(3)層：強風化花崗巖，灰白色，受強風化作用影響，巖石用手捻之，呈粗礫砂狀及粘土狀但可見原巖結構。沖擊鉆進容易。

該層承載力標準值fk=300KPa。

該工程原設計基礎持力層落在第(3)層強風化花崗巖上，挖到底用毛石砌上來。由于該場地地下水位很淺，且地基為松散粗礫砂，透水性強，如用降水法開挖，僅降水開挖費用就達29萬元，目施工難度大，工期長。后決定改用粉噴樁處理地基，基礎底標高提高至－2.1m(自然地坪下1.O.0～1.2m)，采用粉噴樁直徑傘φ500mm，樁長1.8～3.0m(樁底落在第(3)層上，樁距1.0m×1.0m，樁數1594，造價14.8萬元，實際工期22天)。

完工后，任選三點進行了單樁復合地基靜力載荷試驗，結果顯示，復合地基承載力標準值為311KPa。

預算比較證明，采用粉噴樁處理地基，工程造價僅相當于基礎底標高提高后設計減掉的毛石費用。為建設單位節省工程投資30余萬元。

六、結論

粉噴樁作為一種有效的軟土地基加固技術，要達到其加固目的，既要深入分析地質資料及地基土的物理、水化學指標，選用合適的固化材料及摻和比，還要對施工過程中選用的材料及工藝嚴格控制。出現斷樁等質量事故時，要及時采取有效的補救措施。

作者簡介：劉強(1967-)，男，山東廣饒人，東營市建筑工程質量檢測站高級工程師，研究方向：建筑工程質量。