粉噴樁加固軟土地基在保稅區的應用

楊寶軍

摘 要：通過分析粉噴樁的加固原理、施工工藝、施工方法、檢查方法和實際應用效果，闡述了其在加固軟土地基中的實踐應用，并證實此種方法是加固軟土地基的優選方案。

關鍵詞：粉噴樁；加固處理；軟土地基；承載力

中圖分類號：U416.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）19-0053-02

隨著我國經濟建設的快速發展，在土木建筑、水利水電、鐵路交通和化工化學等工程中，經常遇到較軟性土（也稱為軟土）等不良地基，出于對地上建筑穩定性和安全性的考慮，就必須對此類地基進行相應的處理。地基處理技術除了常用的挽填法、振沖法、強夯法、深層攪拌法、灰土擠密樁法和高壓噴射注漿法等外，還有目前已被廣泛應用的噴粉樁地基、排水固結地基、水泥粉煤灰碎石地基、土工織物地基和樹根樁地基等。其中，粉噴樁加固技術在保稅區被普遍采用。由于該技術提高了復合地基的承載力，大大減小了沉降量，所以在實際應用中取得了較好的運用效果。下面對粉噴樁法的加固原理和施工要點等展開論述。

1 粉噴樁的加固原理

采用噴粉樁機成孔，用壓縮空氣將水泥粉體輸送到鉆頭，以霧狀噴射到加固地基的土層中，借助鋁頭葉片的旋轉均勻攪拌，以便充分混合，形成水泥土樁體，并與原地基構成復合地基，最終達到加固軟弱地基的目的。復合地基的承載力可按下公式計算：

2 粉噴樁的施工方法

2.1 設備

采用PH-5型或其他型號的粉噴機。粉噴機主要由液壓步履式低架、井架、導向減壓機構、鉆機傳動系統、鉆機、液壓系統、噴粉系統和電氣系統等組成。

工序流程為：機械就位→對準樁位→調平機身→啟動主甩機鉆進→鉆頭接近地面時，啟動空氣機送氣→鉆至設計深度時停止鉆進，并反轉鉆頭→打開送料閥→關閉送氣閥→啟動噴送加固粉料→加固粉料到達樁底后，打開送氣閥→關閉送料閥→將攪拌鉆頭邊旋轉邊向下鉆至設計深度→提升攪拌鉆頭→據設計要求確定樁頭部位是否復打和復打深度→將攪拌鉆頭提升至地面→關閉主電機、空壓機→攪拌成樁。

2.2 施工要點

施工中具體要注意以下7點：①機身調平工序應以鉆桿是否垂直為依據，在實際操作時可采用鉆錘吊線法從正面和側面調整，必要時可在機身安裝激光對中儀等設備。②噴粉或噴氣時，噴粉壓氣一般在0.3～0.4 MPa之間，如果氣壓達到0.45 MPa以上，則噴送管路可能會出現堵塞，此時應立即停止噴粉，斷開空氣壓縮機的電源停止送氣，并將鉆頭提升至地面，查明堵塞原因并排除故障。值得注意的是，鉆頭未提至地面前不能停止送氣。③在鉆頭鉆至設計深度時，應停滯一段時間，以保證加固粉料送至樁底。一般在開工前，通過觀察確定停滯時間，采用的30 m送料管時，停滯時間一般在2～4 min之間。④在整個制樁過程中，一定要保證邊噴粉邊提升的連續作業，鉆頭提升速度=單樁加灰量÷噴粉速度·樁長。在空氣溫度高、粉體流動性差、噴氣壓力大或單位樁長噴粉量大時，還應開通灰罐進氣球閥，以加壓罐料。如果出現斷粉現象，則應及時補噴，補噴重疊長度不應<0.5 m。⑤粉體固化劑入罐時必須經篩網過篩。水泥可采用不同的品種，比如普通的硅酸鹽水泥、礦碴水泥和火山灰水泥等。一般采用425或525標號的水泥，摻入量應在7%～15%之間。當水泥標號提高100號時，水泥土的無側限抗壓強度會增加20%～30%.⑥開始噴粉時，應將電子稱顯示屏置零，并使噴粉過程在電子計量顯示下進行。在攪拌噴粉時，記錄人員應隨時觀察電子稱的變化，以保證本階段噴粉的均勻性。⑦在粉噴樁攪拌下沉時，應盡量不采用水沖下沉，當遇到硬土層或下沉太慢時，可適量沖水。在噴粉提升前，必須將噴漿管內的水排凈。在沖水成樁時，水會對樁強度產生影響，當土層的含水量增加10%時，水泥土的強度會降低10%～15%.

3 檢測方法

對于經過加固的復合地基，可采用釬搽、面波測試、樁基無損動測、靜載試驗、抽芯檢驗、樁身抗壓強度、靜載試驗等檢測方法。

3.1 釬探

采用質量為10 kg的穿心錘，自由落距為50 cm，將探頭連續擊入土中，記錄探頭每次進入土層30 cm的錘擊數，并根據錘擊數確定地基土的密實度和承載力。該方法在開淺部地層測試中具有直接、可靠等特點。

3.2 面波測試

均勻地布置測線，每米布置1個檢波器，用DZQ-12型江層地震儀接收重錘激發的面波，根據面波的頻率特性，找出不同頻率面波部分相鄰管道上的時差，從而求得面波波速、自由面波波速和頻率，取相應波長的1/2作為波動影響深度，并以此評價復合地基的整體質量。對于土體而言，此方法的誤差率僅為5%.

3.3 樁基無損動測

嵌入土中的樁相當于在阻層介質上端自由、下端彈性大的彈性桿。由于樁長L遠大于樁徑∮，所以可將樁視為重向一維彈性桿。如果在樁頂施以激勵，就會產生沿樁身向下傳播的彈性波，彈性波遇到阻抗界面（樁底面或斷裂、夾泥、擴徑、縮徑等樁間缺陷界面）并反射。設樁底的反射時間為T，缺陷部位的反射時間為T'，則在已知樁長L的情況下，樁體彈性波速的計算公式為：

樁體的缺陷性質可由反射波的性質或勘察、施工記錄確定。

3.4 抽心檢測

采用地質勘探儀從樁心鉆孔抽樣，以此檢測樁的完整度和實際長度。

3.5 樁身抗壓強度試驗

準備樁身材料，按實驗規程將其做成標準試件，并對試件施加壓力，直到其破壞為止，以此求出樁身材料的抗壓強度值。

3.6 靜載試驗

按照實驗規程規定，取合適的靜載板并對其加載，記錄變形時間和變形壓力，以此推斷地基的承載力和變形尺度。

4 粉噴樁加固地基的特點和應用

粉噴樁具有可加固、改良地基的作用，可提高地基的承載力和水穩性。它具有無污染、無噪聲和造價低的優點。其機具設備簡單，液壓操縱方便、快捷，操作技術簡單，成樁效率高，適用于7層以下在用建筑或底層工業建筑，且只能在含水率大于3%的黏性土、砂土軟土地基上做淺層（深14 m以內）加固。目前，該方法已在保稅區40%的項目工種中被應用，并取得了良好的技術、經濟效果。

〔編輯：張思楠〕

摘 要：通過分析粉噴樁的加固原理、施工工藝、施工方法、檢查方法和實際應用效果，闡述了其在加固軟土地基中的實踐應用，并證實此種方法是加固軟土地基的優選方案。

關鍵詞：粉噴樁；加固處理；軟土地基；承載力

中圖分類號：U416.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）19-0053-02

隨著我國經濟建設的快速發展，在土木建筑、水利水電、鐵路交通和化工化學等工程中，經常遇到較軟性土（也稱為軟土）等不良地基，出于對地上建筑穩定性和安全性的考慮，就必須對此類地基進行相應的處理。地基處理技術除了常用的挽填法、振沖法、強夯法、深層攪拌法、灰土擠密樁法和高壓噴射注漿法等外，還有目前已被廣泛應用的噴粉樁地基、排水固結地基、水泥粉煤灰碎石地基、土工織物地基和樹根樁地基等。其中，粉噴樁加固技術在保稅區被普遍采用。由于該技術提高了復合地基的承載力，大大減小了沉降量，所以在實際應用中取得了較好的運用效果。下面對粉噴樁法的加固原理和施工要點等展開論述。

1 粉噴樁的加固原理

采用噴粉樁機成孔，用壓縮空氣將水泥粉體輸送到鉆頭，以霧狀噴射到加固地基的土層中，借助鋁頭葉片的旋轉均勻攪拌，以便充分混合，形成水泥土樁體，并與原地基構成復合地基，最終達到加固軟弱地基的目的。復合地基的承載力可按下公式計算：

2 粉噴樁的施工方法

2.1 設備

采用PH-5型或其他型號的粉噴機。粉噴機主要由液壓步履式低架、井架、導向減壓機構、鉆機傳動系統、鉆機、液壓系統、噴粉系統和電氣系統等組成。

工序流程為：機械就位→對準樁位→調平機身→啟動主甩機鉆進→鉆頭接近地面時，啟動空氣機送氣→鉆至設計深度時停止鉆進，并反轉鉆頭→打開送料閥→關閉送氣閥→啟動噴送加固粉料→加固粉料到達樁底后，打開送氣閥→關閉送料閥→將攪拌鉆頭邊旋轉邊向下鉆至設計深度→提升攪拌鉆頭→據設計要求確定樁頭部位是否復打和復打深度→將攪拌鉆頭提升至地面→關閉主電機、空壓機→攪拌成樁。

2.2 施工要點

施工中具體要注意以下7點：①機身調平工序應以鉆桿是否垂直為依據，在實際操作時可采用鉆錘吊線法從正面和側面調整，必要時可在機身安裝激光對中儀等設備。②噴粉或噴氣時，噴粉壓氣一般在0.3～0.4 MPa之間，如果氣壓達到0.45 MPa以上，則噴送管路可能會出現堵塞，此時應立即停止噴粉，斷開空氣壓縮機的電源停止送氣，并將鉆頭提升至地面，查明堵塞原因并排除故障。值得注意的是，鉆頭未提至地面前不能停止送氣。③在鉆頭鉆至設計深度時，應停滯一段時間，以保證加固粉料送至樁底。一般在開工前，通過觀察確定停滯時間，采用的30 m送料管時，停滯時間一般在2～4 min之間。④在整個制樁過程中，一定要保證邊噴粉邊提升的連續作業，鉆頭提升速度=單樁加灰量÷噴粉速度·樁長。在空氣溫度高、粉體流動性差、噴氣壓力大或單位樁長噴粉量大時，還應開通灰罐進氣球閥，以加壓罐料。如果出現斷粉現象，則應及時補噴，補噴重疊長度不應<0.5 m。⑤粉體固化劑入罐時必須經篩網過篩。水泥可采用不同的品種，比如普通的硅酸鹽水泥、礦碴水泥和火山灰水泥等。一般采用425或525標號的水泥，摻入量應在7%～15%之間。當水泥標號提高100號時，水泥土的無側限抗壓強度會增加20%～30%.⑥開始噴粉時，應將電子稱顯示屏置零，并使噴粉過程在電子計量顯示下進行。在攪拌噴粉時，記錄人員應隨時觀察電子稱的變化，以保證本階段噴粉的均勻性。⑦在粉噴樁攪拌下沉時，應盡量不采用水沖下沉，當遇到硬土層或下沉太慢時，可適量沖水。在噴粉提升前，必須將噴漿管內的水排凈。在沖水成樁時，水會對樁強度產生影響，當土層的含水量增加10%時，水泥土的強度會降低10%～15%.

3 檢測方法

對于經過加固的復合地基，可采用釬搽、面波測試、樁基無損動測、靜載試驗、抽芯檢驗、樁身抗壓強度、靜載試驗等檢測方法。

3.1 釬探

采用質量為10 kg的穿心錘，自由落距為50 cm，將探頭連續擊入土中，記錄探頭每次進入土層30 cm的錘擊數，并根據錘擊數確定地基土的密實度和承載力。該方法在開淺部地層測試中具有直接、可靠等特點。

3.2 面波測試

均勻地布置測線，每米布置1個檢波器，用DZQ-12型江層地震儀接收重錘激發的面波，根據面波的頻率特性，找出不同頻率面波部分相鄰管道上的時差，從而求得面波波速、自由面波波速和頻率，取相應波長的1/2作為波動影響深度，并以此評價復合地基的整體質量。對于土體而言，此方法的誤差率僅為5%.

3.3 樁基無損動測

嵌入土中的樁相當于在阻層介質上端自由、下端彈性大的彈性桿。由于樁長L遠大于樁徑∮，所以可將樁視為重向一維彈性桿。如果在樁頂施以激勵，就會產生沿樁身向下傳播的彈性波，彈性波遇到阻抗界面（樁底面或斷裂、夾泥、擴徑、縮徑等樁間缺陷界面）并反射。設樁底的反射時間為T，缺陷部位的反射時間為T'，則在已知樁長L的情況下，樁體彈性波速的計算公式為：

樁體的缺陷性質可由反射波的性質或勘察、施工記錄確定。

3.4 抽心檢測

采用地質勘探儀從樁心鉆孔抽樣，以此檢測樁的完整度和實際長度。

3.5 樁身抗壓強度試驗

準備樁身材料，按實驗規程將其做成標準試件，并對試件施加壓力，直到其破壞為止，以此求出樁身材料的抗壓強度值。

3.6 靜載試驗

按照實驗規程規定，取合適的靜載板并對其加載，記錄變形時間和變形壓力，以此推斷地基的承載力和變形尺度。

4 粉噴樁加固地基的特點和應用

粉噴樁具有可加固、改良地基的作用，可提高地基的承載力和水穩性。它具有無污染、無噪聲和造價低的優點。其機具設備簡單，液壓操縱方便、快捷，操作技術簡單，成樁效率高，適用于7層以下在用建筑或底層工業建筑，且只能在含水率大于3%的黏性土、砂土軟土地基上做淺層（深14 m以內）加固。目前，該方法已在保稅區40%的項目工種中被應用，并取得了良好的技術、經濟效果。

〔編輯：張思楠〕

摘 要：通過分析粉噴樁的加固原理、施工工藝、施工方法、檢查方法和實際應用效果，闡述了其在加固軟土地基中的實踐應用，并證實此種方法是加固軟土地基的優選方案。

關鍵詞：粉噴樁；加固處理；軟土地基；承載力

中圖分類號：U416.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）19-0053-02

隨著我國經濟建設的快速發展，在土木建筑、水利水電、鐵路交通和化工化學等工程中，經常遇到較軟性土（也稱為軟土）等不良地基，出于對地上建筑穩定性和安全性的考慮，就必須對此類地基進行相應的處理。地基處理技術除了常用的挽填法、振沖法、強夯法、深層攪拌法、灰土擠密樁法和高壓噴射注漿法等外，還有目前已被廣泛應用的噴粉樁地基、排水固結地基、水泥粉煤灰碎石地基、土工織物地基和樹根樁地基等。其中，粉噴樁加固技術在保稅區被普遍采用。由于該技術提高了復合地基的承載力，大大減小了沉降量，所以在實際應用中取得了較好的運用效果。下面對粉噴樁法的加固原理和施工要點等展開論述。

1 粉噴樁的加固原理

采用噴粉樁機成孔，用壓縮空氣將水泥粉體輸送到鉆頭，以霧狀噴射到加固地基的土層中，借助鋁頭葉片的旋轉均勻攪拌，以便充分混合，形成水泥土樁體，并與原地基構成復合地基，最終達到加固軟弱地基的目的。復合地基的承載力可按下公式計算：

2 粉噴樁的施工方法

2.1 設備

采用PH-5型或其他型號的粉噴機。粉噴機主要由液壓步履式低架、井架、導向減壓機構、鉆機傳動系統、鉆機、液壓系統、噴粉系統和電氣系統等組成。

工序流程為：機械就位→對準樁位→調平機身→啟動主甩機鉆進→鉆頭接近地面時，啟動空氣機送氣→鉆至設計深度時停止鉆進，并反轉鉆頭→打開送料閥→關閉送氣閥→啟動噴送加固粉料→加固粉料到達樁底后，打開送氣閥→關閉送料閥→將攪拌鉆頭邊旋轉邊向下鉆至設計深度→提升攪拌鉆頭→據設計要求確定樁頭部位是否復打和復打深度→將攪拌鉆頭提升至地面→關閉主電機、空壓機→攪拌成樁。

2.2 施工要點

施工中具體要注意以下7點：①機身調平工序應以鉆桿是否垂直為依據，在實際操作時可采用鉆錘吊線法從正面和側面調整，必要時可在機身安裝激光對中儀等設備。②噴粉或噴氣時，噴粉壓氣一般在0.3～0.4 MPa之間，如果氣壓達到0.45 MPa以上，則噴送管路可能會出現堵塞，此時應立即停止噴粉，斷開空氣壓縮機的電源停止送氣，并將鉆頭提升至地面，查明堵塞原因并排除故障。值得注意的是，鉆頭未提至地面前不能停止送氣。③在鉆頭鉆至設計深度時，應停滯一段時間，以保證加固粉料送至樁底。一般在開工前，通過觀察確定停滯時間，采用的30 m送料管時，停滯時間一般在2～4 min之間。④在整個制樁過程中，一定要保證邊噴粉邊提升的連續作業，鉆頭提升速度=單樁加灰量÷噴粉速度·樁長。在空氣溫度高、粉體流動性差、噴氣壓力大或單位樁長噴粉量大時，還應開通灰罐進氣球閥，以加壓罐料。如果出現斷粉現象，則應及時補噴，補噴重疊長度不應<0.5 m。⑤粉體固化劑入罐時必須經篩網過篩。水泥可采用不同的品種，比如普通的硅酸鹽水泥、礦碴水泥和火山灰水泥等。一般采用425或525標號的水泥，摻入量應在7%～15%之間。當水泥標號提高100號時，水泥土的無側限抗壓強度會增加20%～30%.⑥開始噴粉時，應將電子稱顯示屏置零，并使噴粉過程在電子計量顯示下進行。在攪拌噴粉時，記錄人員應隨時觀察電子稱的變化，以保證本階段噴粉的均勻性。⑦在粉噴樁攪拌下沉時，應盡量不采用水沖下沉，當遇到硬土層或下沉太慢時，可適量沖水。在噴粉提升前，必須將噴漿管內的水排凈。在沖水成樁時，水會對樁強度產生影響，當土層的含水量增加10%時，水泥土的強度會降低10%～15%.

3 檢測方法

對于經過加固的復合地基，可采用釬搽、面波測試、樁基無損動測、靜載試驗、抽芯檢驗、樁身抗壓強度、靜載試驗等檢測方法。

3.1 釬探

采用質量為10 kg的穿心錘，自由落距為50 cm，將探頭連續擊入土中，記錄探頭每次進入土層30 cm的錘擊數，并根據錘擊數確定地基土的密實度和承載力。該方法在開淺部地層測試中具有直接、可靠等特點。

3.2 面波測試

均勻地布置測線，每米布置1個檢波器，用DZQ-12型江層地震儀接收重錘激發的面波，根據面波的頻率特性，找出不同頻率面波部分相鄰管道上的時差，從而求得面波波速、自由面波波速和頻率，取相應波長的1/2作為波動影響深度，并以此評價復合地基的整體質量。對于土體而言，此方法的誤差率僅為5%.

3.3 樁基無損動測

嵌入土中的樁相當于在阻層介質上端自由、下端彈性大的彈性桿。由于樁長L遠大于樁徑∮，所以可將樁視為重向一維彈性桿。如果在樁頂施以激勵，就會產生沿樁身向下傳播的彈性波，彈性波遇到阻抗界面（樁底面或斷裂、夾泥、擴徑、縮徑等樁間缺陷界面）并反射。設樁底的反射時間為T，缺陷部位的反射時間為T'，則在已知樁長L的情況下，樁體彈性波速的計算公式為：

樁體的缺陷性質可由反射波的性質或勘察、施工記錄確定。

3.4 抽心檢測

采用地質勘探儀從樁心鉆孔抽樣，以此檢測樁的完整度和實際長度。

3.5 樁身抗壓強度試驗

準備樁身材料，按實驗規程將其做成標準試件，并對試件施加壓力，直到其破壞為止，以此求出樁身材料的抗壓強度值。

3.6 靜載試驗

按照實驗規程規定，取合適的靜載板并對其加載，記錄變形時間和變形壓力，以此推斷地基的承載力和變形尺度。

4 粉噴樁加固地基的特點和應用

粉噴樁具有可加固、改良地基的作用，可提高地基的承載力和水穩性。它具有無污染、無噪聲和造價低的優點。其機具設備簡單，液壓操縱方便、快捷，操作技術簡單，成樁效率高，適用于7層以下在用建筑或底層工業建筑，且只能在含水率大于3%的黏性土、砂土軟土地基上做淺層（深14 m以內）加固。目前，該方法已在保稅區40%的項目工種中被應用，并取得了良好的技術、經濟效果。

〔編輯：張思楠〕