粉喷桩论文：浅谈粉喷桩的加固机理和施工工艺

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1、粉喷桩论文：浅谈粉喷桩的加固机理和施工工艺摘要：粉喷桩是软基处理中常用的一种加固技术，在我国铁路建设中应用越来越广泛。本文结合具体工程实例介绍了粉喷桩的加固机理和施工工艺。关键词：粉喷桩铁路工程软基处理0引言在我国铁路修建的过程中，受到地理位置的限制，相当多的路段不得不修建在软土地基上，本地层大部分是淤泥、淤泥夹砂层、淤泥质粉质粘土和淤泥质粘土。此种地基的密度较小、孔隙和含水量较大，且具备较低的抗剪强度及较高的压缩性和灵敏度，工后沉降量大等特点。在软土地基上修建铁路，需采取合适的地基加固方法来解决软土不均匀沉降和工后沉降量大的问题[1]。近几年，地基处理技术不断发展复合地基处理技术被广泛

2、运用于软土地基的处理上。粉喷桩作为一种复合地基处理技术，其施工质量容易控制[2]，同时不会使邻近土体受压变形而使地面松动、隆起和破坏，搅拌时没有振动、噪音和排污，减少了基础开挖上方和配筋等项的费用支出，已经应用于铁路工程软基处理中并取得较大的经济效益和社会效益。1粉喷桩加固软土地基机理1.1水泥土加固机理机械将水泥和软土混合搅拌形成水泥加固土，其基本原理不同与混凝土的硬化机理，而是土与水泥发生的物理化学反应过程，在粗填充料内进行水解、水化的过程就是混凝土的硬化过程，因此能够迅速凝结。但若是水泥加固土，因在被加固土中只有7％－15％的水泥掺量，水泥必须被一定活性的介质——土围绕，才能进行水

3、解、水化，它有复杂的作用，且是缓慢硬化，因此，水泥加固土的强度增长过程比混凝土缓慢[3]。当前往往认为水泥土机理可分为三个过程：一是水泥的水解、水化反应；二是水泥土水化物和黏土颗粒的作用；三是碳酸化作用。水泥的水解和水化过程主要是指水泥中的硅酸三钙，硅酸二钙，铝酸三钙等与水发生化学反应。若形成了水泥的各种水化物，一部分自身能够硬化而构成水泥骨架；一部分和四周的一定活性的粘土颗粒发生反应。碳酸化作用是指水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水中和空气中的二氧化碳，经碳酸化反应生成不溶于水的碳酸钙。1.2粉喷桩复合地基工作机理桩式复合地基是粉喷桩加固地基后的产物，因水泥属半刚性桩复合地基，具备一定

4、的强度，以下是其工作机理。1.2.1桩体作用。由于桩体四周的土体小于桩体刚度，受路堤填筑荷载的影响，会根据材料模量进行复合地基中应力的分布。所以使应力集中，桩体承担了很多填土荷载，相应的减少了作用在桩间土的应力，从而增加了复合地基承载力，减少了沉降量[4]。1.2.2垫层作用。粉喷桩通过喷注水泥粉和地基土原位均匀搅拌硬结成桩体，同时也和桩间土复合构成称复合层或复合地基。这一层的力学特性明显的能够使应力扩散角增大和均匀应力,比天然地基软土要好。如果整个软弱土层地基未被贯穿桩体，则粉喷桩复合地基起垫层会有更加显著的作用。1.2.3挤密作用。现场搅拌粉喷桩且地基土和喷注水泥粉构成桩体的阶段，没

5、必要再将附加水注入地基内，因为桩体内的水泥粉能够自动膨胀、发热，吸收四周软土内的水，也可桩土四周挤密。1.2.4加筋作用。粉喷桩能使地基承载力提高，同时还可增强软基路堤填筑的稳定性及土体抗剪强度。2工程实例某铁路线地基孔隙潜水发育，地下水位埋深浅，水量丰富。根据地质资料，水质camg型水，对混凝土无侵蚀性，可作为施工用水，属软土地基，软土路段一般地质分层(由上而下)为：①耕填土(粉质粘土)：分布于地表，厚度0－0.6m，呈软塑状。②低液限粉土：厚度小于l—l.5m，地下水位埋深多小于1.0m。③灰黑色淤泥：流塑，一般厚度2～7m，含水量49.6％～92.1%。④粉质粘土：厚度0.5-lm

6、，灰黄色，土质较均匀，局部夹粉土，含水量饱和。⑤砂砾石：埋深基本在6－7m以下，中密，含水量饱和，允许承载力280kpa。该工程主要是加固砂砾石以上软土，因而设计粉喷桩的长度为7.5m，水泥掺放量为10%。3施工工艺3.1施工工艺3.1.1对正桩位，对钻机机身做调整，使钻杆垂直，启动钻机下钻，当搅拌钻头与地面接近时，启动空压机送气，然后进行钻进作业。3.1.2若钻至设计孔深，则将送气阀门关死，进行加固粉料的喷送。3.1.3当加固粉料达到桩底就需要提升搅拌钻头，以便对成桩质量进行控制。3.1.4当钻头与设计桩顶标高持平时不再喷粉。3.1.5将送气阀打开，再将送气料阀关上，继续进行空压机作业

7、，另外为确保桩头均匀密实，当把搅拌钻头提至桩顶时最好使其在原位转动2min。3.1.6钻至设计桩底时开始二次搅拌。3.1.7提升搅拌钻头使其离开地面，空压机和主电机要关闭，完成施工记录的填写。3.1.8移动至下一桩位。3.2粉喷桩施工的关键技术和操作要点喷粉属粉喷桩施工的关键环节。喷粉操作的顺序为：开通粉喷球阀、将气阀关闭，根据下无级变速器电机将按钮开启，通过旋转供料器将料送至喷射口。当需要较大的单桩长喷粉量及喷气压力时，或者粉体不