粉喷桩加固地基的应用(栏)

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1、粉喷桩加固地基应用摘要：铁路工程建设过程中经常会遇到软弱地质，为达到设计的地基承载力要求，必须采取有针对性的技术措施进行处理。本文通过一工程实例，介绍了粉喷桩加固铁路盖板箱涵软弱地基的运用，在加固机理、技术参数、质量与工艺控制等方面加以分析，为类似工程积累实践经验。关键词：软弱地基粉喷桩地基处理铁路是线形带状的特殊人工建筑物，不可避免的要通过不同的地质地区。在工程实践中，不仅是路基部分，桥、涵的选址也经常会遇到软土地质地区。软土地质的基底承载力一般都不能满足设计要求，不得不采取特殊措施进行软基处理

2、。软基处理方法有多种，主要分为预压法、加筋法、置换法、排水法、挤密法、固结法以及打桩法等类别，每一类别又有多种具体措施。针对不同工程项目，必须根据地质特征并综合考虑施工条件、经济效益和工期计划等因素，比选出较为合适的处理措施。本文以国家一级铁路干线——京九铁路龙川北至东莞东增建二线工程（以下简称龙东复线工程）的实际工点为例，介绍目前较为少用的粉喷桩加固方法处理盖板箱涵软土地基的技术运用。一、粉喷桩简介粉喷桩是粉体喷射深层搅拌桩加固软土技术的简称，国外定名为DJM工法（DryJetMaxingMet

3、hod）。其原理是通过喷射搅拌机将粉状加固料如水泥、石灰粉等，用压缩空气喷入地基深部，凭借搅拌机的回转钻头叶片使加固料与原位软土混合，就地搅拌形成具有整体性、水稳性及一定强度的桩体，桩体中的加固料与软土产生一系列物理化学反应，使软土硬结，从而使桩体与桩间土一起组成复合地基，起到加固地基的目的。二、粉喷桩加固机理粉喷桩常用固化剂为水泥，水泥含有水硬性粘结剂中最重要的基础物质，如石灰（CaO）、二氧化硅（SiO2）、氧化铝（Al2O3）、氧化铁（Fe2O3）等，由于水化反应生成铝酸三钙（3GaO·Al

4、2O3·mH2O）、硅酸钙（mCaO·SiO2·nH2O）、铁酸钙（CaO·Fe2O3·nH2第5页共5页O）等水化物，使水泥逐渐凝结硬化。由于水泥在水化过程中能与其本身重量1/4的水结合，因此，在含水量适当的土中掺入水泥后，水泥与土中的水发生反应，产生凝硬作用，使土的强度提高。水泥既是一种遇水硬化的水硬性材料，又是一种含有凝结、硬化所必需的各种物质的自硬性材料，因此在加固地基时，必须将水泥与土均匀拌合，并保证有一定数量的水份，才能使水泥在土粒间起胶结剂作用。一、工程概况2001年初开工的龙东复线

5、工程有桥涵建筑物多座，其中K2300+631（2-3m）立交排洪盖板涵是沿线130多座盖板箱涵中比较大型的一座箱涵，一孔排水，一孔过人，孔径均为3.0m，净高均为2.5m，采用片石基础厚1.8m。涵洞北京端是开挖山坡形成的半填半挖路基；九龙端则是高填土路基，通过软弱土质。涵洞处于两段不同地质条件的路基中间，作为连接点，其沉降将造成路基的不均匀起伏，从而导致线路不平顺，行车安全隐患加大。为此，对涵洞的地基要求有所提高，以确保沉降发生在允许范围内。二、地质条件K2300+625～K2300+750段为

6、一农耕地，地质勘探显示地质特征为表层有机腐质土，灰黑色，松散状，厚0.5～1.2m，承载力不到30kPa；之下为淡黄色杂填土，为软土表层硬壳，厚1.0～3.0m，承载力可达100kPa；再下层为软塑～流塑淤泥质砂黏土，厚度0～5.5m不等，承载力最大为67kPa；第四层为软土层底面以下，淡黄色的砂黏土，属于Ⅱ级普通土，承载力达150kPa以上。详见《软土层分布图》。设计要求的地基土承载力为150kPa第5页共5页，涵洞基底相对与地面的标高为-3.2m，正好处于淤泥质砂黏土层，须对地基进行加固处理。

7、在可选的换填法、排水法、粉喷桩等处理措施中，换填法开挖深度太大，对既有路基边坡破坏严重，危及正常的行车安全；排水法对压缩性较高的软土层加固效果不明显，需要辅助予其它措施如土工织物加筋等，费用较高昂，施工也相对复杂。最终确定采用粉喷桩处理，施工方便，不影响既有路基安全，同时费用也比较低，还具有噪音小的优点。一、技术参数设计根据地质情况和设计检算，在室内试验的测定结果支持下，采用粉喷桩有效桩长4.5m，初始入土2.3m为空桩段，桩头预留1.0m作保护，钻筒实际入土深度为7.8m，保证所有桩伸入软土层底

8、面以下的砂黏土层。粉喷桩的设计桩径取0.5m，按正方形布置，桩间距1.2m，沿涵洞轴线方向（垂直线路方向）洞口分布4排，每排11根；洞身5排，每排9根，共89根，每根有效长度4.5m，总有效桩长为4.5×89＝400.5m，每根桩虚桩长2.3m。主要材料采用塔牌425普通硅酸盐水泥，掺入量经试验后确定为12～15％。二、施工工艺方法粉喷桩的施工顺序分六个步骤（《粉喷桩施工顺序图》），依次为对位→钻孔→初喷搅→复钻→复喷搅→移位。详细工艺流程见《工艺流程图》。施工机械采用PJ-15型