1 前言
軟土地基具有高含水量、大孔隙比、高壓縮性的特點。承載力低，強度極差。80年代以來，在高等級公路建設(shè)中，因路面的工后沉降控制要求較高，處理軟土地基一般采用超載預(yù)壓，砂井、塑料板排水固結(jié)預(yù)壓。90年代以來，攪拌樁（水泥漿、水泥粉體）、高填土路基穩(wěn)定、管涵施工避免二次開挖等問題。
2 粉噴樁樁體特征
粉噴樁是粉體噴射攪拌加固軟土技術(shù)的簡稱，是通過各種深層攪拌機將粉狀加固材料以壓縮空氣為輸送動力，噴入軟土地基中，與原位土進行強制攪拌混合，使土與加固材料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，在改善土質(zhì)性狀的同時，提高其強度，從而達到提高軟基承載能力，減少軟基沉降的目的。
3 施工工藝流程
一般施工工藝流程為：施工準(zhǔn)備———鉆機就位———鉆進———提升噴粉攪拌———升到設(shè)計標(biāo)高后再復(fù)鉆———提升復(fù)拌———升到設(shè)計標(biāo)高后停機———下一樁循環(huán)施工
4 工藝參數(shù)
鉆地速度V=0.5-0.8m/min 提升速度V=0.5-0.8m/min 攪拌速度R=50r/min 氣體流量Q=20L/S 空氣壓力P=0.2-0.4Mpa 灰罐壓力P=0.4Mpa
5 施工設(shè)備
水泥粉噴樁的施工機械設(shè)備主要是鉆機、粉體發(fā)送器、空氣壓縮機、攪拌鉆頭和發(fā)電機組等。
1）鉆機。鉆機是粉體噴射攪拌法施工的主要機械，它必須滿足：①動力大、扭矩大和符合大直徑鉆頭成樁要求，鉆頭直徑一般與水泥粉噴樁的直徑相同；②具有正向鉆進，反轉(zhuǎn)提升的功能；③具有反轉(zhuǎn)提升時能勻速提升、均勻攪拌勻速噴粉等功能。
2）粉體發(fā)送器。粉體發(fā)送器是定時發(fā)送粉體材料的設(shè)備，它是粉體噴射攪拌法加固施工機械中的關(guān)鍵設(shè)備，其工作原理為：由空氣壓縮機送來的壓縮空氣，通過節(jié)流閥調(diào)節(jié)風(fēng)量大小，壓縮空氣進入“氣水分離器”使壓縮空氣中氣水分離，然后“干風(fēng)”送到粉體發(fā)送器喉管與“轉(zhuǎn)鼓”里輸出的粉體混合，成為氣粉混合體，進入鉆機的旋轉(zhuǎn)龍頭，經(jīng)空心鉆桿由鉆頭噴出，使水泥粉經(jīng)鉆葉與軟土拌和。
粉體的定量輸出，由轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速控制。施工時根據(jù)配合比確定摻入比和鉆頭提升速度及鉆機的轉(zhuǎn)速，并選定合適的粉體發(fā)送量（確定轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速）。
每根樁水泥總量噴入多少，由灰罐電子秤控制。噴粉過程中認(rèn)真做好粉量記錄，確保摻入量符合設(shè)計要求，一般摻入量采用l5％～16％。
3）空氣壓縮機。粉噴樁水泥的噴出，是以空氣壓縮機作為風(fēng)源?？諝鈮嚎s機的選定主要由加固工程的地質(zhì)條件及加固深度所決定，但平常采用的空氣壓縮機壓力不大，為0.2～0.4MPa，其風(fēng)量也不宜太大，一般為1.6～2.0m3.
4）攪拌鉆頭。粉體噴射攪拌法憑借鉆頭葉片的攪拌作用將使灰粉與軟土混合，因此，攪拌鉆頭的形狀直接影響灰、土的攪拌效果。攪拌鉆頭的形狀要保證在反向旋轉(zhuǎn)提升時，對樁中土體有壓密作用，而不是將灰、土向地面翻升而降低樁體質(zhì)量。
5）計量裝置及動力設(shè)備。
計量裝置在粉噴樁施工過程中起到質(zhì)量監(jiān)測的作用，施工前必須標(biāo)定，施工過程中要有專人監(jiān)控記錄。施工過程中監(jiān)測一般包括深度計、電子秤、各種壓力表、電壓表讀數(shù)等。電壓表、電流表主要反映鉆頭鉆進過程中的受力情況，從中可判別鉆頭經(jīng)過地層的情況。一般為75kw的發(fā)電機組即可滿足動力設(shè)備要求，也可使用市電。動力設(shè)備與樁機為一一配置。
6 施工中的質(zhì)量控制
1）檢測技術(shù)現(xiàn)場采集要加固的土樣及施工用的固化劑送至實驗室，按擬定的配合比和操作程序制作試塊，試塊成形后1～2d拆模，稱重后送入養(yǎng)護室進行各齡期養(yǎng)護，達到規(guī)定齡期后稱重，作無側(cè)限抗壓強度試驗，選定灰比。在樁身不同部位切取試塊，比較相同齡期室內(nèi)試塊與樁身切取的試塊的強度。
2）質(zhì)量控制措施開工前組織施工人員進行技術(shù)交底，施工中根據(jù)工程要求召開質(zhì)量管理專題會，不得使用不合格的施工機具及不合格或失效的水泥?？刂沏@頭下沉和提升速度，保證加固范圍內(nèi)每一深度都得到充分?jǐn)嚢?。隨時檢查施工記錄，對照施工工藝對每根樁進行質(zhì)量評定。對不合格的樁，根據(jù)具體情況采取補救措施。選取一定數(shù)量的樁體進行開挖，檢查樁的外觀質(zhì)量、搭接質(zhì)量和整體性。具體控制要點如下：
（1）機身調(diào)平以鉆桿是否垂直為依據(jù)，實際操作時可用鉛錘吊線。
（2）噴粉或噴氣時，當(dāng)氣壓達到0.45Mpa時，管路可能堵塞，此時應(yīng)停止噴粉，將鉆頭提升至地面，切斷空壓機電源，停止送氣。查明堵塞原因，予以排除。
（3）鉆頭鉆至設(shè)計深度，應(yīng)有一定的滯留時間，以保證加固粉料到達樁底。一般在開工前通過觀察確定滯留時間。當(dāng)用30m送料管時，滯留時間為2～4分鐘。
（4）整個制樁過程一定要保證邊噴粉、邊提升連續(xù)作業(yè)。在提升過程噴粉攪拌，通過粉體發(fā)送器將水泥粉噴射入攪拌的土體中，使土體和水泥沿深度方向充分拌和。要根據(jù)地質(zhì)情況，決定提升速度，以得到較均勻的水泥土樁，提升速度根據(jù)試樁參數(shù)確定。
（5）粉噴樁攪拌下沉?xí)r盡量不用水沖下沉。當(dāng)遇較硬土層下沉太慢時，方可適量沖水。
（6）樁頂設(shè)計標(biāo)高與地面標(biāo)高接近時，地面以下1m范圍內(nèi)噴粉、攪拌、提升宜用慢速，當(dāng)噴粉即將出地面時，宜停止提升，攪拌數(shù)秒鐘，以保證樁頭均勻密實。
（7）噴粉開始時，應(yīng)將電子秤顯示屏置零，使噴粉過程在電子計量顯示下進行。噴粉攪拌時，記錄人員應(yīng)隨時觀察電子秤的變化顯示，以保證各段（通常以1m為一個單位）噴粉均勻。
（8）粉體固化劑入罐時必須過篩，以保證入罐固化劑粒徑不超過0.5cm，沒有紙屑、石塊等雜物。水泥可采用不同品種水泥，標(biāo)號一般采用425#或525#，摻入比為7％～15％，水泥標(biāo)號每提高100號，水泥土的無側(cè)限抗壓強度qu約增加20％～30％。
7 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及驗收
1）基本要求。
水泥的標(biāo)號要符合設(shè)計要求。要按成樁試驗所確定的技術(shù)參數(shù)進行施工；嚴(yán)格控制噴粉時間、停粉時間及水泥噴入量，確保粉噴樁的長度；樁體上部l／3的樁長范圍內(nèi)必須進行兩次攪拌，確保樁體質(zhì)量；發(fā)現(xiàn)噴粉量不足時，應(yīng)整樁復(fù)打；噴粉中斷時復(fù)打的重疊孔段應(yīng)大于1米。
2）樁體質(zhì)量檢驗及質(zhì)量分析。
樁長及強度檢測應(yīng)以取芯為準(zhǔn)，以取芯和輕便觸探聯(lián)合檢測，前者為甲方抽檢，頻率為2％，后者為施工單位自檢，頻率為5％。
從取芯結(jié)果看，原狀土為含水量大的軟弱淤泥時，樁體膠結(jié)較差，且為松散可塑硬塑狀，樁體強度低；若原狀土為粗砂層或細(xì)砂層時，樁體膠結(jié)好，強度高；若原狀土為粉砂、淤泥質(zhì)粘土?xí)r，樁體膠結(jié)介于二者之間。
軟土地基具有高含水量、大孔隙比、高壓縮性的特點。承載力低，強度極差。80年代以來，在高等級公路建設(shè)中，因路面的工后沉降控制要求較高，處理軟土地基一般采用超載預(yù)壓，砂井、塑料板排水固結(jié)預(yù)壓。90年代以來，攪拌樁（水泥漿、水泥粉體）、高填土路基穩(wěn)定、管涵施工避免二次開挖等問題。
2 粉噴樁樁體特征
粉噴樁是粉體噴射攪拌加固軟土技術(shù)的簡稱，是通過各種深層攪拌機將粉狀加固材料以壓縮空氣為輸送動力，噴入軟土地基中，與原位土進行強制攪拌混合，使土與加固材料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，在改善土質(zhì)性狀的同時，提高其強度，從而達到提高軟基承載能力，減少軟基沉降的目的。
3 施工工藝流程
一般施工工藝流程為：施工準(zhǔn)備———鉆機就位———鉆進———提升噴粉攪拌———升到設(shè)計標(biāo)高后再復(fù)鉆———提升復(fù)拌———升到設(shè)計標(biāo)高后停機———下一樁循環(huán)施工
4 工藝參數(shù)
鉆地速度V=0.5-0.8m/min 提升速度V=0.5-0.8m/min 攪拌速度R=50r/min 氣體流量Q=20L/S 空氣壓力P=0.2-0.4Mpa 灰罐壓力P=0.4Mpa
5 施工設(shè)備
水泥粉噴樁的施工機械設(shè)備主要是鉆機、粉體發(fā)送器、空氣壓縮機、攪拌鉆頭和發(fā)電機組等。
1）鉆機。鉆機是粉體噴射攪拌法施工的主要機械，它必須滿足：①動力大、扭矩大和符合大直徑鉆頭成樁要求，鉆頭直徑一般與水泥粉噴樁的直徑相同；②具有正向鉆進，反轉(zhuǎn)提升的功能；③具有反轉(zhuǎn)提升時能勻速提升、均勻攪拌勻速噴粉等功能。
2）粉體發(fā)送器。粉體發(fā)送器是定時發(fā)送粉體材料的設(shè)備，它是粉體噴射攪拌法加固施工機械中的關(guān)鍵設(shè)備，其工作原理為：由空氣壓縮機送來的壓縮空氣，通過節(jié)流閥調(diào)節(jié)風(fēng)量大小，壓縮空氣進入“氣水分離器”使壓縮空氣中氣水分離，然后“干風(fēng)”送到粉體發(fā)送器喉管與“轉(zhuǎn)鼓”里輸出的粉體混合，成為氣粉混合體，進入鉆機的旋轉(zhuǎn)龍頭，經(jīng)空心鉆桿由鉆頭噴出，使水泥粉經(jīng)鉆葉與軟土拌和。
粉體的定量輸出，由轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速控制。施工時根據(jù)配合比確定摻入比和鉆頭提升速度及鉆機的轉(zhuǎn)速，并選定合適的粉體發(fā)送量（確定轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速）。
每根樁水泥總量噴入多少，由灰罐電子秤控制。噴粉過程中認(rèn)真做好粉量記錄，確保摻入量符合設(shè)計要求，一般摻入量采用l5％～16％。
3）空氣壓縮機。粉噴樁水泥的噴出，是以空氣壓縮機作為風(fēng)源?？諝鈮嚎s機的選定主要由加固工程的地質(zhì)條件及加固深度所決定，但平常采用的空氣壓縮機壓力不大，為0.2～0.4MPa，其風(fēng)量也不宜太大，一般為1.6～2.0m3.
4）攪拌鉆頭。粉體噴射攪拌法憑借鉆頭葉片的攪拌作用將使灰粉與軟土混合，因此，攪拌鉆頭的形狀直接影響灰、土的攪拌效果。攪拌鉆頭的形狀要保證在反向旋轉(zhuǎn)提升時，對樁中土體有壓密作用，而不是將灰、土向地面翻升而降低樁體質(zhì)量。
5）計量裝置及動力設(shè)備。
計量裝置在粉噴樁施工過程中起到質(zhì)量監(jiān)測的作用，施工前必須標(biāo)定，施工過程中要有專人監(jiān)控記錄。施工過程中監(jiān)測一般包括深度計、電子秤、各種壓力表、電壓表讀數(shù)等。電壓表、電流表主要反映鉆頭鉆進過程中的受力情況，從中可判別鉆頭經(jīng)過地層的情況。一般為75kw的發(fā)電機組即可滿足動力設(shè)備要求，也可使用市電。動力設(shè)備與樁機為一一配置。
6 施工中的質(zhì)量控制
1）檢測技術(shù)現(xiàn)場采集要加固的土樣及施工用的固化劑送至實驗室，按擬定的配合比和操作程序制作試塊，試塊成形后1～2d拆模，稱重后送入養(yǎng)護室進行各齡期養(yǎng)護，達到規(guī)定齡期后稱重，作無側(cè)限抗壓強度試驗，選定灰比。在樁身不同部位切取試塊，比較相同齡期室內(nèi)試塊與樁身切取的試塊的強度。
2）質(zhì)量控制措施開工前組織施工人員進行技術(shù)交底，施工中根據(jù)工程要求召開質(zhì)量管理專題會，不得使用不合格的施工機具及不合格或失效的水泥?？刂沏@頭下沉和提升速度，保證加固范圍內(nèi)每一深度都得到充分?jǐn)嚢?。隨時檢查施工記錄，對照施工工藝對每根樁進行質(zhì)量評定。對不合格的樁，根據(jù)具體情況采取補救措施。選取一定數(shù)量的樁體進行開挖，檢查樁的外觀質(zhì)量、搭接質(zhì)量和整體性。具體控制要點如下：
（1）機身調(diào)平以鉆桿是否垂直為依據(jù)，實際操作時可用鉛錘吊線。
（2）噴粉或噴氣時，當(dāng)氣壓達到0.45Mpa時，管路可能堵塞，此時應(yīng)停止噴粉，將鉆頭提升至地面，切斷空壓機電源，停止送氣。查明堵塞原因，予以排除。
（3）鉆頭鉆至設(shè)計深度，應(yīng)有一定的滯留時間，以保證加固粉料到達樁底。一般在開工前通過觀察確定滯留時間。當(dāng)用30m送料管時，滯留時間為2～4分鐘。
（4）整個制樁過程一定要保證邊噴粉、邊提升連續(xù)作業(yè)。在提升過程噴粉攪拌，通過粉體發(fā)送器將水泥粉噴射入攪拌的土體中，使土體和水泥沿深度方向充分拌和。要根據(jù)地質(zhì)情況，決定提升速度，以得到較均勻的水泥土樁，提升速度根據(jù)試樁參數(shù)確定。
（5）粉噴樁攪拌下沉?xí)r盡量不用水沖下沉。當(dāng)遇較硬土層下沉太慢時，方可適量沖水。
（6）樁頂設(shè)計標(biāo)高與地面標(biāo)高接近時，地面以下1m范圍內(nèi)噴粉、攪拌、提升宜用慢速，當(dāng)噴粉即將出地面時，宜停止提升，攪拌數(shù)秒鐘，以保證樁頭均勻密實。
（7）噴粉開始時，應(yīng)將電子秤顯示屏置零，使噴粉過程在電子計量顯示下進行。噴粉攪拌時，記錄人員應(yīng)隨時觀察電子秤的變化顯示，以保證各段（通常以1m為一個單位）噴粉均勻。
（8）粉體固化劑入罐時必須過篩，以保證入罐固化劑粒徑不超過0.5cm，沒有紙屑、石塊等雜物。水泥可采用不同品種水泥，標(biāo)號一般采用425#或525#，摻入比為7％～15％，水泥標(biāo)號每提高100號，水泥土的無側(cè)限抗壓強度qu約增加20％～30％。
7 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及驗收
1）基本要求。
水泥的標(biāo)號要符合設(shè)計要求。要按成樁試驗所確定的技術(shù)參數(shù)進行施工；嚴(yán)格控制噴粉時間、停粉時間及水泥噴入量，確保粉噴樁的長度；樁體上部l／3的樁長范圍內(nèi)必須進行兩次攪拌，確保樁體質(zhì)量；發(fā)現(xiàn)噴粉量不足時，應(yīng)整樁復(fù)打；噴粉中斷時復(fù)打的重疊孔段應(yīng)大于1米。
2）樁體質(zhì)量檢驗及質(zhì)量分析。
樁長及強度檢測應(yīng)以取芯為準(zhǔn)，以取芯和輕便觸探聯(lián)合檢測，前者為甲方抽檢，頻率為2％，后者為施工單位自檢，頻率為5％。
從取芯結(jié)果看，原狀土為含水量大的軟弱淤泥時，樁體膠結(jié)較差，且為松散可塑硬塑狀，樁體強度低；若原狀土為粗砂層或細(xì)砂層時，樁體膠結(jié)好，強度高；若原狀土為粉砂、淤泥質(zhì)粘土?xí)r，樁體膠結(jié)介于二者之間。