粉喷桩在加固公路路基基床中应用

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1、粉喷桩在加固公路路基基床中应用　　摘要本文介绍土质改良加固基床的常用方法，以及粉喷桩在改良加固路基基床土质中的应用。通过对现场质量检测分析，发现加固效果明显，可以应用于路基基床土质加固工程。关键词路基基床；粉喷桩；加固中图分类号U416文献标识码A文章编号1674-6708（2013）93-0175-02路基是位于道路基层下面，受路面结构及荷载影响的那部分地层，当道路结构直接建造在未经加固的天然土层上时这种路基称为天然路基。有的天然路基很软弱不能满足荷载对路基的强度和变形要求时，那么就应事先对路基进行人工改良加固再建造路面，这种加固路基的方法称为路基处理，所

2、形成的路基称为人工路基。路基处理的主要对象是软弱路基系指由淤泥、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的[1]。1影响土改良加固效果的因素1.1土的矿物成分8如果粘性土主要的矿物成分是高龄石、蒙脱石等用水泥改良加固效果较好；而含有伊利石、氯化物、水铝石英和有机质的粘性土用水泥改良加固效果则较差。在潮湿和缺氧环境中未经充分分解的植物遗体堆积而成的一种有机质土，有机质含量大于60%，其含水量极高，压缩性很大且不均匀，一般不宜作天然地基，需进行处理。1.2土粒的大小一般来说，土粒越细其表面积越大，这样与水泥或石灰搅拌在一起后相互作用充分，能达到较好的加固效果。1.3

3、掺加物的含量不论掺加物是水泥还是石灰，我们都有一个最佳的掺入量来满足经济效益和技术要求。如果用石灰量太少，只能部分改善土的塑性和膨胀性，强度变化小；如果用石灰过多，那么石灰与粘土的反应不充分多余的石灰沉积下来，又因为石灰本身的强度不高，土体强度改变也不大[2]。2土质改良加固基床的常用方法对于新建线路，土质改良可以使路基设计规范规定的不得使用的填料（如膨胀土、湿陷性黄土等）用作基床填料，因为改良土的物理力学性质满足基床土的要求。若设计合理、施工质量得到保证，运营后基床稳定几乎不出现基床病害。此措施在我国广泛得到应用，解决了一些缺乏基床填料的困难，节约了资金，

4、效果良好。对于既有线路，土质改良可以用于治理基床病害，如整治基床下沉、翻浆冒泥、冻害等。一般方式有基床换填、挖孔桩或粉喷桩。83粉喷法的加固机理多年来，粉喷桩广泛应用于软土路基的加固，用于基床加固是近几年的发展。该法是通过带有喷嘴的钻头在软土中输入粉粒体加固材料。通过和原位加固土强制的搅拌混合使加固土与加固材料发生化学反应在稳定基床土的同时提高其强度的方法。常用的加固材料有水泥粉、石灰粉或粉状石膏等。通常将用水泥粉的处理方法称为深层搅拌法，多用于建筑地基上；而将主要用石灰粉的处理方法称为粉喷法，多用于铁路、公路的路基工程[3]。粉体喷射方法是在深层搅拌方法的

5、基础上演变而来的。它使用干燥的生石灰或水泥粉粒，用压缩空气输送至加固深度底端，采用叶片旋转搅拌是与周围软粘土颗粒混合并发生水解和水化反应通过离子交换从而产生硬化的加固柱体。粉喷法的加固机理如下：石灰的吸水、发热和膨胀作用。在软弱土层中加入生石灰它便和土中水分发生化学反应形成熟石灰。在这一反应中又相当于生石灰重量39%的水分被吸收。CaO+H2O→Ca（OH）2+25.6Kcal/mol8形成熟石灰时，每一摩尔产生25.6千卡的热量，即每1公斤的CaO水化作用，发生295千卡的热量。这一热量又促进了水分的蒸发从而使相当于生石灰重量48%的水分蒸发掉。形成熟石灰

6、时土中共减少了相当于生石灰重量的76%的水分，另外由生石灰变熟石灰的过程中石灰体积膨胀1～2倍这样就促进了周围土的固结[4]。从粉喷桩的加固机理可知，利用石灰固化处理基床土分为形成熟石灰快速反应强化的前半过程和形生熟石灰以后缓慢固结的后半过程。4粉喷桩施工方法与流程4.1施工前准备工作开工前应熟悉施工图，了解工程概况，了解施工现场地质水文资料。编制整套粉喷桩施工组织设计方案。施工组织设计的主要内容包括：确定粉喷桩施工方案、编排桩施工顺序平面布置、选择机械设备、编制各项计划措施等。4.2粉喷桩施工方法1）按桩位平面布置图，现场用钢尺定出粉喷桩桩位并用竹签插入土

7、层作标记，误差不大于5cm，机具移至桩位处并使钻头正对竹签以复核机架的垂直度；2）启动空压机送气，钻机正转并垂直钻进，当控制双螺旋搅拌头到达设计桩底标高时钻机反向转动启动送灰机送灰，待水泥送至喷灰口后再提升钻头，根据电子称重装置显示的喷灰量调节调速电机，这样一边喷粉一边搅拌，然后边提升和边压实；3）当钻头提升至设计桩顶标高以上0.5米时停止送灰8并关闭送灰机。此时钻机迅速换档并重复搅拌，复搅长度按设计要求为2m；4）复搅结束后，关闭空压机并消散所有管道压力和钻机主电机停机；5）开启液压步履和钻机移位。4.3粉喷桩施工流程粉喷桩工艺流程见图1，（a）定位下沉、

8、（b）深入到设计深度、（c）喷浆搅拌提升、（d）重复