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1、粉喷桩的简介、施工工法以及在工程中的应用2011年4月28日目 录第一章 粉喷桩简介41.1 粉喷桩定义41.2 粉喷桩检测41.3 粉喷桩施工预案4第二章 粉喷桩施工工法62.1 特点62.2 适用范围72.3 施工工艺72.4 施工机具82.5 操作要点82.6 劳动组织92.7 施工注意事项92.8 加固质量与检测92.9 技术经济比较102.10工程应用实例10第三章 水泥粉喷桩在地基处理中的应用123.1序言123.2 粉喷桩简介123.3 工程实例123.3.1 工程概况123.3.2 地基处理要求123.3.3 处理方案的选择123.3.4 喷粉桩复合地基设计133.3.5 施工
2、方法133.3.6 质量保证措施133.3.7 质量检测143.4 效果评价143.5 注意事项153.5.1 喷桩不是桩基153.5.2 复合地基中的土不可忽视153.5.3 应区别对待复合地基承载力15第四章 应用CFG桩与粉喷桩长短桩结合处理软土地基施工工艺164.1 序言164.2 工艺原理及适用范围164.3 工艺流程介绍及操作要点174.3.1 工艺流程174.3.2 施工操作要点174.4 质量控制要点204.4.1粉喷桩施工204.4.2CFG桩施工214.5 总结22第一章 粉喷桩简介1.1 粉喷桩定义粉喷桩属于深层搅拌法加固地基方法的一种形式，也叫加固土桩。深层搅拌法是加固
3、饱和软粘土地基的一种新颖方法，它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的搅拌机械就地将软土和固化剂(浆液状和粉体状)强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理一化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的优质地基。粉喷桩就是采用粉体状固化剂来进行软基搅拌处理的方法。粉喷桩最适合于加固各种成因的饱和软粘土，目前国内常用于加固淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高的粘性土。1.2 粉喷桩检测目前国内的粉喷桩检测主要有浅部开挖、轻型动力触探、瑞典贯入法、标准贯入试验、静力触探试验、取芯检验、截取桩段做抗压强度试验、静载荷试验、反射波动测法检验、袖珍贯入试验、电阻率法等1.3 粉喷桩
4、施工预案1、材料要求喷粉使用的粉体固化剂为425号普通水泥，要求新鲜无结块，入罐时应经筛网过滤，最大粒度不超过5mm，不得含有纸屑、塑料布、石子等杂质；石灰用磨细生石灰，最大粒径小于0.2mm，要求质地纯净无杂质，含氧化钙和氧化镁的总和应不少于85%，其中氧化钙的含量不低于80%。2、施工程序1）施工工艺流程测量放线桩机就位钻孔插管喷粉移动机具2）测量放线根据设计要求，定出孔位作出标记。3）施工机械设备喷粉桩机及配套水泥罐、贮灰罐及喷粉系统、空气压缩机。喷粉桩机由液压步履式底架、井架和导向加减压机构、钻机传动系统、钻具、液压系统、喷粉系统、电气系统等部分组成。4）施工工艺要点:（1）施工前进行
5、场地平整，桩位放线，组装架立喷粉桩机。检查主机各部的连接，液压系统、电气系统、喷粉系统各部分安装试调情况及灰罐、管路的密封连接情况是否正常，做好必要的调整和紧固工作，排除异常情况后，进料口应加盖密封。（2）成桩时，先用喷粉桩机在桩位钻孔，至设计要求深度后，将钻头以1.0-1.2m/min速度边旋转边提升，同时通过粉喷系统将水泥（或石灰粉）通过钻杆端喷嘴定时，定量向搅动的土体喷粉，使土体和水泥（或石灰）进行充分搅拌混合。（3）桩体喷粉要求一气呵成，不得中断，每根桩装一次灰并搅喷完。喷粉深度在钻杆上标线控制，喷粉压力控制在0.5-0.8MPa。（4）单位桩长喷粉量是控制成桩质量的关键，喷粉量随桩体
6、强度而定，一般为45-50Kg/m，工程的喷粉量应一次大体调定。喷粉先里排后外排，可由一端向另端进行。（5）当钻头提升到高于桩顶面约500mm，喷粉系统停止向孔内喷射水泥（或石灰粉）时，桩体即告完成。为保证质量，上部1.5-2.5米可复钻孔喷粉一次。（6）喷桩桩自然养护14天以上始可挖土，以免在水平力作用下造成断桩。第二章 粉喷桩施工工法粉喷桩是以干粉（生石灰粉或水泥粉等粉体材料）作为加固料，通过粉喷桩机，用压缩空气将粉体加固料送到地基中与软土搅拌并得到充分拌合，使其充分吸收地下水并与地基土发生理化反应，形成具有水稳定性、整体性和一定强度的柱状体，同时使桩间土得到改善，从而满足地基处理及建筑基
7、础的设计要求。2.1 特点1.机理科学、费用低廉（1）加固成本低。由于利用原土为原料，加入少量固化剂，一般为12-15%的土体重量。（2）桩身质量好。由于桩体粉体与土拌和，化学反应充分 ，桩身强度相对较高。（3）地基加固后其容量变化不大，仅比原容量增加5%， 故无附加荷载，含水量略低于原土，约减少3-7%，其抗压强度一般为1.6-2.0MPa，其主要与土的种类、含水量、粉体掺入量、养护龄期以及外加等因素有关。2.干法施工（1）施工不需水源，不需排污，故场地干净。（2）桩体强度高。此方法是从地基中吸收一定的水份，工艺效果较好，提高了地基加固效果。3.无侧向挤土问题该工艺与打入桩或压入桩相比，由于
8、成桩是将原位土体作为主要原料，使地基中几乎不增加体积，故不产生侧向挤土，所以粉体喷搅法施工时，对临近环境无影响，甚至可以紧贴相邻基础施工。4.桩身强度可因需要加以控制该工艺可按工程需要及地质条件，以不同掺入量来控制不同的桩身强度，也可在同一地基中不同层位控制不同桩身强度，满足工程上的需要。5.施工机械简单、操作方便粉喷法施工专用机械由成桩钻机、空压机、供料机三大件组成。设备简单，桩身体积小，移动方便，成桩直径一般为500-700mm。桩长最深可达18m，施工效率较高，台班成桩10-15根。2.2 适用范围该工艺桩位平面布置灵活，可以组成多种形状，如柱状、壁状、格栅状等，主要用于工程建设中的多种
9、地基改良加固，尤其以淤泥质软土改良效果较好。可作为支护体系，用于防止滑坡，防止流砂及止水围护等，还可以加固地基中的某个部位，故应用广泛。在住宅基础应用中单桩承载力可达300KN，复合地基承载力可达25Kpa.2.3 施工工艺粉喷桩施工工艺分为就位、钻入、预搅下沉、喷搅提升、复搅下沉、复搅喷粉提升、成桩等过程。见图1。1、桩体就位：移动钻机、使钻头对准桩位，分别以经纬仪、水平尺在钻杆及转盘的两个正交方向校正垂直度及水平度。2、上水泥等粉灰：打开粉喷机料罐上盖，按（设计有效桩长+余桩长）每m用料，计算出水泥等粉灰用量，并进行过筛，加料入罐，第一罐多加50kg水泥等粉灰。3、关闭粉喷机灰路蝶阀、球阀
10、，打开气路蝶阀。4、钻进：启动钻机和空压机，并缓慢打开气路调压阀，对钻机供气，视地质及地下障碍情况采用不同转速正转下钻，宜用慢档先试钻。5、压差控制：观察压力表读数，随钻杆下钻压力增大而调节压差，使后阀较前阀大0.02-0.05MPa压差。6、喷搅提升：钻头钻至设计桩长底标高，关闭气路蝶阀，并开启灰路蝶阀，反转提升，打开调速电机，视地质情况调整转速，喷灰成桩。7、钻机正转下钻复搅，反转提钻复喷。根据地质情况及余灰情况重复数次，保证桩体灰土搅拌均匀。8、钻头提升至桩顶标高下0.5m，关闭调速电机，停止供灰，充分利用管内余灰喷搅。9、原位旋转钻具2min，脱开减速箱、离合器将钻头提离地面0.2 m
11、。10、打开球阀，减压放气。打开料罐上盖，检查罐内余灰，并记录喷灰量。11、钻机移位，进入下一个成桩桩位。2.4 施工机具施工机具主要由成桩钻机、空压机、供料机三大系统组成。目前使用的机械有：GPF-5、GPF-7、PH-5及PH-7型钻机、YP-1粉体喷射机、3N-1.6/1.0空气压缩机各1台；C-2储气罐、配电箱各一只；电缆、压力胶管、小平车若干。施工设备布置见图2。2.5 操作要点1、施工前应准确测放轴线和桩位，并用竹签或钢筋标定。2、施工现场要求平整，施工前彻底清除地下一切障碍物。3、正式打桩前宜按设计要求施打工艺试桩，以确定各地层和平面区域内钻杆提升速度和喷灰速度、喷灰量等。4、粉
12、体喷射机灰罐应按理论计算量投一次料，打一根桩，以确保成桩质量。5、喷射机内压力要保持稳定，压力要足够。 6、钻机提升速度控制于0.45-0.8m/min。 7、钻机预搅下沉，应尽量不用冲水下钻，当遇较硬土层太慢时，方可适量冲水。2.6 劳动组织每台班12人，其中指挥、施工员、机修工、电工、试验工各1人；机操工3人（钻机、喷粉机、空压机和储气罐各1人）；记录员2人（前、后台各1人），辅工2人。2.7 施工注意事项 1、每一根桩开钻后必须连续施工，严格控制喷灰及停灰时间，不得间断。严禁在尚未喷灰的情况下进行钻杆提升作用，以确保粉喷桩质量和长度。 2、如遇停电，机械故障等原因而喷粉中断，应及时记录中
13、断深度，待恢复正常后进行复打，复打重叠段不应小于1m。 3、钻杆下沉前，应用经纬仪检查或垂线量测钻杆的倾斜度，使倾斜度值不大于1.5%。 4、深层搅拌机喷灰提升至原地面以下50cm时，应关闭空压机，防止固化剂喷入大气层。 5、在桩径变更时应对直径进行复核，对使用过的钻头须随时检查，且磨损量不得大于1cm。2.8 加固质量与检测喷粉桩工程质量检查及地基强度检测，目前按以下方式进行：桩成型的开挖观测对挖出的桩体进行直观检查，检查其桩位、桩径是否应符合设计要求，检查喷搅的均匀程度。2、资料检查即对施工记录的检查，以复检桩端和停灰面标高、 喷粉量是否符合设计要求，检查施工时是否发现异常现象等。3、桩体
14、强度检测（1）桩体的静力触探（以养护龄期为14天）。（2）桩身取样进行室内立方强度试验。（3）应力波测试（为桩数的10-15%）。（4）静压试验：测定单桩或复合地基承载力。（5）实测沉降：建筑物施工时，多层进行沉降观察，掌握最终沉降量。（6）质量标准见表1。表1 粉喷桩施工质量允许偏差序号项目单位规定值或允许偏差检查频率检查方法1柱平面位置(纵横)cm10100%用经纬仪量测或钢尺量2桩底高程m不高于设计标高100%喷粉检查钻杆沉入长度3桩底高程m不低于设计标高100%检查停止喷粉时的钻头高程4单位喷粉量%7100%计量仪或场计量检查5桩体90天无侧限抗压强主度MPa不小于计要求2%桩头或抽芯
15、取样检验，可用7天或28天强度推算90天强度2.9 技术经济比较 大量工程实践证明，水泥粉喷桩工艺具有施工快、建筑材料省、造价低、强度高等优点。（1）施工周期短，每台班可完成300-400m左右。（2）加固体强度相当于浆液搅拌法的2倍。（3）材料成本低，每延长米仅10元左右，工程造价比浆液搅拌低1/3。2.10工程应用实例近年来，在码头、桥墩、高速公路、基坑支护及工业、民用建筑等方面，施工粉喷桩均取得了明显的技术效果。（一）沪宁高速公路 沪宁高速公路常州段路基采用粉喷桩加固地基，由铁道部第四勘测设计院南京办事处设计。地质情况：多数为淤泥质粘土，天然地基沉降量较大。基础设计决定采用梅花型网格状满
16、堂布置粉喷桩地基加固方案。加固浓度为5.0米，共6400根，水泥掺入量采用15%的425#普通硅盐水泥，要求90天桩身强度不得低于1.2Mpa。 本工程自93年5月施打，投入三台设备，历时2个月完成 了任务。按设计要求，由甲方委托常州高速公路建设部监理和测试，测试结果：38天无侧限抗压强度平均值为3.1N/mm2，远远大于设计值，满足了设计要求。（二）上海杨浦大桥桥墩边上的地基加固。该地面由于淤泥质较厚，对于大型建筑影响很大，为此采用粉喷桩来加固。此方案由上海市政设计院负责设计，总桩数为3500根，深度10-12m，总4万多延米长，要求60天完工。本工程投入二台设备进场施工，利用24小时采用二
17、班制工作，在规定的时间内完成了任务，并且工程桩测试结果达到了设计目的，得到了建设单位的一致好评。（三）徐连高速公路E8标采用粉喷桩处理软土地基。加固深度10.0米，共37.5万延米，水泥掺入量采用50kg/m的425号普硅水泥。本工程先后投入22台粉喷桩机，历时3个多月完成，检测结果全部达到设计要求。第三章 水泥粉喷桩在地基处理中的应用3.1序言在土木工程建设中，经常遇到不良的地质条件，需要对其进行处理，以满足结构物对地基的要求。地基处理方法有多种，其中水泥粉喷桩地基，在近几年得到了广泛的应用。3.2 粉喷桩简介喷粉桩是在学习引进国外高压喷射注浆桩的基础上创新发展的新桩型，我国自行创新研制了成
18、套施工机具设备和工艺，这种桩的优点：可加固改良地基，提高地基承载力(2-3倍)和水稳性，对环境无污染，无噪声，对相邻建筑物无影响，机具设备简单液压操纵，技术易于掌握，成桩效率高(8m长桩，每台桩机每天可完成100根)，加固所需费用较低，造价比灌注桩低40%.喷粉桩适用于7层以下的民用建筑以及在有地下水或土的含水量大于25%的粘性土、砂土、软土，淤泥质土地基中进行浅层(深14m)加固，但是这种桩不适用于杂填土(垃圾土)地基(会使承载力不均匀)同时要求土的含水率不低于23%，否则会造成桩体疏松。3.3 工程实例3.3.1 工程概况本工程为南堡盐场沿街商住楼，地基开挖后局部出现大量淤泥质土，土层深度
19、范围有少量厚度达到3.5米，地质勘查部门对该建筑场地的评价是：场地为软弱场地，属三类场地土，地下水位在地表以下0.9米。3.3.2 地基处理要求该建筑的特点是上部荷载较大，而场地土比较软弱;住宅楼图纸中基础形式为筏板基础，要求地基承载力标准值为150kpa，场地地基承载力达不到施工条件实测地基承载力标准值为110kpa;允许沉降量200mm;业主要求在尽可能的情况下降低地基处理造价。3.3.3 处理方案的选择南堡地区对这类地基常采用预制桩或灌注桩，勘察单位也建议采用灌注桩，项目部作出地基处理的方案。经过甲方、设计、监理、及建设主管部门的多方论证、调查研究及方案造价的比较表明，最终选中我们的地基
20、处理方案。水泥喷粉桩加固处理这种土质是适用的。采用搅拌桩比灌注桩更经济，且对周围环境的影响更小。3.3.4 喷粉桩复合地基设计设计有效桩长L=5.5m，桩径0.5m，加固体室内抗压强度为2Mpa(经室内试验确定水泥掺入比为15%)。由文献1式(9.2.2-2)、(9.2.23)算出单桩承载力Rke=140KN;根据(9.2.2-1)式可算出：住宅楼置换率m=0.3，按此进行桩的布置，布桩采用矩形形式。3.3.5 施工方法喷粉使用的固化剂为P.O32.5普通硅酸盐水泥，采用国产PH-5A型喷粉桩机施工。(1)施工前应整平场地，定出桩位并编号，组装架立喷粉桩机，检查主机及其他各系统工作是否正常。(
21、2)根据桩位平面布置图，排桩号和施工流水段，移动搅拌主机对准设计桩位。(3)开动搅拌机钻进50cm后，随钻随喷气，注意防止堵塞喷粉孔，随钻杆钻进，加固土体在原位被搅动切碎，钻至设计深度时停钻。(4)钻杆钻到设计深度后反向旋转，启动水泥发送装置，将钻杆边搅拌边提升，提升速度宜小于1m/min，强制喷出的粉体与原位土体进行搅拌。待钻头提升到距桩顶约2m时，宜降低提升速度。提升到超过设计高度30-50cm后，关闭水泥发送装置，钻机原位旋转1min后现继续提升到地面。桩体喷粉要求一气呵成，不得中断，喷粉压力控制在0.5-0.8N/MM2.为提高桩体强度及承载力，避免搅拌不均，再在原桩位全长范围内进行得
22、搅1次，桩体即告完成。3.3.6 质量保证措施确保桩体的强度及完整性关键在于喷粉量的控制和搅拌是否均匀，针对这种情况，施工中采取了以下措施。(1)采用“一喷四搅”工艺，其流程如下。测量放线桩机就位开机钻进到底(喷气)反转提升到顶(喷粉)正转复搅到底反转提升到顶(喷气)桩机移位。(2)在正式施工前选取一定数量的桩进行试打，从而确定桩机在本工程地质条件下的施工技术参数(桩机钻进速度、提升喷搅速度和复搅速度、刮灰器转速与喷搅提升速度的配合、空压机风压和风量等)。(3)控制桩位偏差5cm，桩垂直度偏差1.5%，桩径偏差4%，桩长偏差50mm，每米水泥喷入量与设计值偏差3%。(4)采取24h质监员跟班检
23、查服务业，重点检查每米的喷粉量、桩长、桩位垂直度及桩机下钻、上提速度，此外，采用电子秤(计量装置)对每根桩的喷粉量进行控制，并每米记录一次喷粉量，以准确跟踪第根桩从下到上的质量情况，一旦在某个深度出现灰量不足或断灰情况，可以准确地进行补喷。(5)若在钻进或喷粉过程中发生堵钻头、堵管或机械故障，应立即停喷提钻，待处理完毕再进行复钻、复喷。(6)水泥必须经过复检合格后方能使用。3.3.7 质量检测成桩质量检验本工程共施打水泥粉喷桩13587根，总延长118880米。经业主同意，采用以下4种成桩检测方法。(1)轻便触探：在成桩后7d内用轻型动力触探进行桩体强度检验，检验数量为2%，对发现有问题的桩及
24、时进行补桩处理。共检测280根桩，发现问题并补桩20根。(2)桩头开挖：成桩7d抽取2%桩开挖约60cm深，检查桩体直径、桩身边疆性、灰土拌和均匀性及桩身密实性，共检验250根桩，桩身成型情况良好。(3)钻芯抗压试验：成桩28d后，抽取6根桩进行钻芯检查，并取样养护测定桩身抗压强度、抗剪强度。检测结果表明：桩体已达设计深度，成型良好，采芯率75%;桩身试样抗压强度值约为3.14.6Mpa，粘聚力为1.9Mpa，内摩擦解为22.1度，均满足设计要求。(4)载荷试验：成桩28d后选取4组进行单桩复合地基载荷试验，根据建筑地基处理技术规范(JGJ7991)所规定的试验方法，确定住宅楼粉喷桩复合地基承
25、载力标准值fk180kpa，满足设计要求。随着龄期增长，地基承载力仍有一定程度的提高。3.4 效果评价本工程采用水泥喷粉桩处理软弱地基，地基承载力由110kpa提高到180200kpa，强度增长1倍左右。该建筑物自工程竣工验收三年来，未发现地基不均沉降和上部结构裂缝，加固效果良好，该工程获得南堡开发区优质工程。采用这种方案具有设备简单、施工方便快速、无振动、无污染等优点，造价低廉，费用比采用灌注桩降低了40%.为甲方节约资金40万元。3.5 注意事项3.5.1 喷桩不是桩基粉喷桩可以称为“基桩”，但与桩基中的“基桩”并不完全一样。二者的具体区别如下。(1)材料不同。粉喷桩由胶凝材料与原状土和天
26、然水硬结形成，基中不掺加粗细骨料。(2)强度不同。由于组成材料的区别，粉喷桩强度较低。(3)承载性状不同。桩基中的桩为刚性桩，直接承担建筑物主体结构荷载。粉喷桩在受压时产生一定的(压缩)变形，因而属塑性桩，与桩间土共同作用，通过建筑物基础间接承担主体结构荷载。(4)单桩承载力的决定因素不同。决定粉喷桩承载力的因素除土对桩的支撑约束外，还有桩身强度。(5)确定标准强度试件的龄期的试件强度，粉喷桩标准强度则采用90d龄期的试件强度。3.5.2 复合地基中的土不可忽视粉喷桩作为地基中的一部分，与地基土组成复合地基共同承担上部荷载。因此在桩设计和桩检测中不能忽视复合地基中的土。在对粉喷桩处理地基进行效
27、果检测时，同样要进行复合地基承载力静载检验，而不能仅作单桩承载力检测。3.5.3 应区别对待复合地基承载力复合地基承载力一般根据单桩和桩间土承载力之和来确定。复合地基承载力并不是单桩与土承载力简单的相加，而就根据桩所处地层土质情况区别对待。当桩身和桩底处于较好土层时，复合地基在一定荷载下沉降较小，粉喷桩承担大部分荷载。由于可压缩性大，桩间土只能发挥部分承载力。反之，当粉喷桩处于软弱地层中，地基沉降量大，桩间土才能充分发挥地基承载力。第四章 应用CFG桩与粉喷桩长短桩结合处理软土地基施工工艺4.1 序言复合地基由于其充分利用桩和桩间土共同作用的特有优势,以及相对低廉的工程造价得到了越来越广泛的应
28、用。该工艺技术简便,在地下水位较高的地区进行热源厂建设中,在清除原有建筑物基础后,人为造成的不良软土地基加固可采用该技术,既经济又合理。太原市某热源厂主体长77.5m,宽15.5m,施工场地为原旧建筑及仓库,场地上部原建筑物已拆除,但地下分布较多障碍物且无法提供该场地旧有地下构筑物施工图。而且场地地下水位较高,水位在自然地坪下-1.5m处。原设计中基础采用伐板基础,桩采用CFG正三角形布桩。但在清除拟建建筑处地下障碍物(有原混凝土硬化地面、站台柱砼独立基础、砼储油罐)后,拟建场地中央形成了直径为17m,深度为6m的水坑。坑底标高已低于设计CFG桩有效桩顶标高1.5m。将水坑抽完水回填土后,该部
29、分场地抗变形能力性能较弱,CFG桩机无法进入场地施工,不能保证CFG桩施工安全和质量。随后该单位提出处理方案,利用增加粉喷桩短桩处理该场地,结合原CFG桩长桩组成复合地基。设置粉喷桩(干喷)可迅速提高场地地基抗变形能力,便于后续CFG桩施工,同时可以增强场地复合地基的承载能力。经设计院计算、认可、同意该处理方案。施工后CFG单桩和复合地基载荷试验均满足设计要求,达到了良好的地基处理效果。4.2 工艺原理及适用范围该技术应用CFG桩和粉体喷射搅拌桩(简称粉喷桩)形成复合地基,充分发挥CFG桩的高承载力性能和粉喷桩的抗变形性能,并且通过褥垫层的设置发挥桩间土的承载力。粉喷桩加固地基的机理是利用粉体
30、喷射桩机在钻孔过程中,用高压空气将粉状固化剂以雾状喷入被加固的软土中,凭借机械上特制的钻头叶片的旋转,使固化剂与原位软土就地强制搅拌混合;固化剂吸水后进行一系列物理化学反应,使桩位原土由软变硬,形成整体性好、水稳性强和承载力高的新桩体;这种桩体与桩间土相互作用形成比天然软土地基承载力有大幅度提高的复合地基。使场地复合地基抗变形能力有明确提高,并有一定的隔水作用,便于后续CFG桩基施工。CFG桩、粉喷桩两种施工增强体与天然地基土体组成三元复合地基,既能发挥CFG桩高承载力的特点,又因CFG桩的插入而使粉喷桩的侧限约束作用得到增强。同时,由于设置了粉喷桩,上部地基土的变形能力得到改善,提高土体的抗
31、剪强度,避免CFG桩产生刺入破坏。该工艺技术适用于地下水位较高地区处理黏性土、粉土、沙土和桩端具有相对硬土层、承载力标准值不低于70kPa的淤泥质土;地下水位较高的非欠固结人为不良填土地基;土层上部为正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基,地基土的天然含水量大于30%时。4.3 工艺流程介绍及操作要点4.3.1 工艺流程若根据地质情况和设计布桩形式,CFG桩采用隔桩跳打施工,场地分两(三)遍施工完成,第一遍钻出的泥土、淤泥应及时清运出场地,为第二遍施工创造有利条件。4.3.2 施工操作要点1、场地标高控制(1)粉喷桩施工前进行平整场地和标高
32、测量计算,确定粉喷桩桩端标高。计算粉喷桩与CFG桩共同作用段长度、粉喷桩单独加固土体段长度、CFG桩设计桩顶标高上空桩长度。(2)粉喷桩施工完毕后对场地进行平整,再次测量场地标高。确保后续CFG桩施工标高正确。(3)若CFG桩采用隔桩跳打施工,场地分两(三)遍施工完成,第一(二)遍钻出的泥土、淤泥清运出场地后,在第二(三)遍CFG桩施工前要进行场地标高测量,计算CFG桩入土深度和空桩长度。平整场地、测量场地标高、放粉喷桩桩点桩机就位、调平、对中预搅钻进下沉粉喷搅拌机提升重复搅拌移位，下一根粉喷桩施工完毕，平整场地，测量场地标高，放CFG桩桩点桩机就位桩位复核成孔提升钻杆至桩顶标高成桩移位，桩机
33、移位下一根施工施工工艺流程图2、粉喷桩施工(1)定位:平整场地,整套设备安装就位,喷粉桩机自动纵横向移动,钻头对准孔位。(2)预搅钻进下沉:启动搅拌机电机,钻头正向旋转,实施钻进作业。为了不堵塞钻头上的喷射口,钻进过程中不喷固化料,只喷射压缩空气,即确保顺利钻进,又减小负载扭矩。随着钻进,使被加固的软土体在原位受到搅动,钻至设计孔底标高后停钻。(3)喷粉搅拌提升:当深层搅拌机下沉到设计深度时,再次启动搅拌机,反向旋转提升钻头,同时打开发送器前面的控制阀,按需要量向被搅动的疏松土体中喷射固化料水泥粉(或石灰粉),边提升、边喷射、边搅拌,尽量达到搅拌均匀,使软土与固化料充分混合,喷射量与控制阀的开
34、放大小成正比,与钻头的提升速度成反比。(4)重复搅拌:搅拌机喷灰反转提升至原地面以下50cm时,关闭空压机,防止粉体被带出地面而向空中飞散污染环境。为使软土和固化剂搅拌均匀,再次将搅拌机钻进下沉,直至设计深度,再将搅拌机按规定速度反转提升出地面。(5)移位:利用喷粉桩机的步履功能移动钻机至新孔位重复以上过程。3、CFG桩施工(1)桩机就位必须铺垫平稳,钻塔垂直、稳定、牢固,钻尖对准桩位。(2)开钻前必须检查钻头上的契形出料活门是否闭合,严禁开口钻进。(3)钻进过程中,未达设计标高不得反转提升钻杆,如因特殊情况需要提升钻杆或反转,应将钻杆提升到地面,对钻头活门重新清洗、疏通、闭合。(4)施工前应
35、按设计要求由试验室进行混合料配比试验,根据选择机型进行塌落度的选择。长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工的坍落度宜为160mm200mm。(5)开始钻进或穿过软硬土层交界处时,应保证钻杆垂直,缓慢进入;在含有砖头、瓦块的杂填土层或含水量较大的软塑黏性土层中钻进时,应尽量减少钻杆晃动,以免扩大孔径。(6)钻进时,应注意观察电流值变化在正常工作状态(200A)。(7)开动混凝土输送泵,提前将拌合好的混凝土充满整个输送管道,并将混凝土储满输送泵料斗。(8)压力灌注与钻杆提升速度应配合好,一般提升速度是当听到空心钻杆中有混凝土落声时提升钻杆为宜,以确保桩径。(9)压力灌注时混凝土的泵送应连续进行。泵斗内
36、混凝土容量应高出进料口50mm以上,以防吸进空气造成堵管。当料斗混凝土低于进料口时应及时通过口哨或其他警示音通知钻机停止提升钻杆,待混凝土补充足量后再进行压力灌注、提钻。(10)钻进过程中,操作人员与指挥人员要密切注意钻进情况,如遇卡钻、钻杆剧烈抖动、钻杆偏斜等异常情况,应立即停钻,查明原因,采用相应措施解决后方可继续作业。(11)桩体垂直度严格按设计要求及GB50202-2002规范要求控制,为保证有足够的工作面和提高成桩质量,钻出的泥土要及时清运。(12)成桩桩顶标高宜高出设计桩顶不少于50cm。成桩过程中应注意做好混合料试块,每台机械每天应做一组(3块)试块(边长为150150150mm
37、立方体),标准养护,测定其为立方体抗压强度。(13)施工垂直度偏差不应大于1%,对满堂布桩基础,桩位偏差不应大于0.4倍桩径;对条形基础,桩位偏差不应大于0.25倍桩径;对单排布桩桩位偏差不应大于60mm。4、褥垫层(1)桩顶和基础之间按设计要求设置褥垫层,褥垫层材料宜用中砂、粗砂、级配砂石或碎石等,最大粒径不宜大于30mm。(2)褥垫层铺设宜采用静力压实法,当基础底面下桩间土的含水量较小时,也可采用动力夯实法,夯填度(夯实后的褥垫层厚度与虚填厚度的比值)不得大于0.9。4.4 质量控制要点4.4.1粉喷桩施工(1)打桩前场地平整不宜对拟建场地土方进行开挖后施工,保留一定深度的土方以确保后续施
38、工CFG成桩的有效桩顶上部保护桩体长度,避免CFG桩在施工过程中桩机碾压对周围先成桩有效桩体的上端造成破坏。(2)施钻前应进行测量放线,准确定出各桩位中心,打短木桩作出标记,并在木桩周围撒上白石灰粉以醒目,便于施钻过程中寻找。(3)在施工过程中,每根桩都必须准确测量钻进深度,确保桩顶及桩底标高符合设计要求。(4)喷粉桩适宜在含有地下水的土层中施工,但在任何情况下的钻进和制桩过程中,均不得随意向孔中注水。(5)严格防止地下水或其他水渗入套管等输送混合料的通道中,以免堵塞通道,影响喷粉质量。防止方法是钻头一入土就不停地送气。假若造成堵塞,则应起升钻杆,拆下钻头,用铅丝通开。(6)向固化剂罐中送料时
39、,应在罐口装过滤网,防止纸屑、灰块、杂物、金属碴等掉进罐内。(7)钻架必须保持竖直,以保证桩体的垂直度。在每一根桩开钻前,必须检查钻头是否对准桩位中心,不得偏位。(8)制桩过程中时刻应注意施工情况,避免发生供气不足,喷粉不够、断喷、喷嘴堵塞等不良现象,发现问题应及时处理。(9)每根桩的桩体制作应一气呵成,不得在喷粉过程中间歇、中断。应根据桩长和固化料掺入比计算出一根桩的喷灰量。当然,每根桩的用灰入罐量应稍高于计算用量,以防因喷灰不均匀造成储灰量不足。(10)钻进速度不宜过快,确保使原位土搅拌后疏松透气。提升钻头时应均匀慢速,保证掺入料与原位土充分混合。严格控制固化剂喷入量,每延长米的固化剂喷入
40、量与设计值误差应小于3%。(11)应有专人负责,记录所有喷粉桩的桩号,成桩时间、设计桩长、实际桩长、设计桩径、实际桩径、固化剂实际喷入量、桩底标高、桩顶标高等。成桩时间记录必须按制桩程序(钻进、提升、复搅)详细记录,时间记录误差不得大于5s,桩深记录误差不得大于5cm。4.4.2CFG桩施工(1)在CFG桩施工时,桩机应缓慢移动,避免对前面施工的粉喷桩桩体造成较大破坏。(2)混凝土进场后首先检验塌落度并做好试块。(3)桩位偏差:桩位偏差不大于50mm,为达到要求,应进行两次桩位复测,校正桩尖位置,以及成桩后进行桩位偏差检验。(4)桩头处理:桩顶标高应大于设计标高的0.5m以上,在开挖时可采用人
41、工或者人工和机械联合开挖,但是在人工和机械联合开挖时应预留人工开挖厚度,具体厚度应根据现场实际情况确定。以保证机械开挖造成的断裂部位不低于基础底面标高,桩间土不受到扰动。(5)质量检验:按设计要求复合地基检测在桩体强度满足试验荷载条件时进行,一般宜在施工结束4周后进行检测;复合地基承载力宜用单桩或多桩复合地基载荷试验确定,试验数量不应少于3个试验点;对高层建筑或重要建筑,抽取总桩数的10%进行低应变动力检测,检测桩身结构完整性。4.5 总结采用水泥作固化剂制成的喷粉桩,由于水泥与原位土混合后,原位土变成较密实的水泥土,大大降低软土的渗透系数,可有效地起到阻水作用,避免坑壁流砂发生。同时,由于喷粉桩下端入土深度较长,切断了地下水的渗透途径,使得基坑降水漏斗变陡,减小了由于降水量大对周围环境的危害,从而使基坑排水作业简便化,有利于基坑的施工。CFG施工前先加入粉喷桩短桩,粉喷桩加固工艺合理,施工简单、技术可靠、成本低廉、施工快、无振动、无噪声、工期短、占地面积小,对环境无污染,对周围建筑物无影响,加固效果好,它可以直接在含有地下水的地层中施工成型。施工过程中只向土层中喷射固化料干粉无需向地层中注入附加水分,不但减少了施工污染,而且使固化料能够充分吸收软土中的水分,从而增强加固效果。
