高速公路粉喷桩技术的应用

王 宝 华

(山西路桥第一工程有限责任公司，山西 太原 030006)



高速公路粉喷桩技术的应用

王 宝 华

(山西路桥第一工程有限责任公司，山西 太原 030006)

介绍了粉喷桩技术的地基加固作用，从设计粉喷桩的要点、选定粉喷桩施工方案、粉喷桩的施工工艺等方面，阐述了粉喷桩技术在高速公路中的具体应用，并提出了粉喷桩技术的质量控制措施，从而保证良好的加固效果。

粉喷桩技术，高速公路，地基，路基

高速公路的修建工程正在不断增多，实际的施工过程中会遇到越来越复杂的地质状况。工程中所经过的高速公路地段，时常会遇到含水量比较大、土体比较松软的地区，在处理这种地段公路路基的时候，施工人员需要十分谨慎，如果处理得不得当，很有可能给工程留下严重的安全隐患。目前，应用最广泛的公路软土地基处理技术就是粉喷桩技术。这种技术具有投资成本低、加固效果好，以及施工方便、快捷等优点，在高速公路地基修复工程中有非常重要的推广价值。

1 粉喷桩技术的地基加固作用

1.1 置换作用

工程中的置换作用也被称作桩体效应，在复合地基中，如果桩体的模量与桩体的强度大于桩间土的模量与强度，那么在荷载负重的情况下，桩间土表面所承受的应力会比桩顶端所承受的应力小。桩体承受的荷载就会传递到土层的深处，从而减少了作用在桩间土上的荷载。在这种情况下，复合地基所承受的荷载就会被提高，有助于减小发生变形的概率，防止安全隐患的发生。

1.2 密实作用

粉喷桩的振密与挤密作用指的是，松散的粉土、细砂、填土在振动成桩的过程中，由于受到挤压的荷载，土体间的孔隙就会不断减小，密度不断增加的过程。这种密实作用有助于增加桩间土的模量与强度。

1.3 排水作用

一般而言，在复合地基中的桩体都会具有一定程度的透水性，例如砂桩、碎石桩等。粉喷桩桩体原本的透水性能并不理想，然而，桩体中含有的水泥粉能够吸收土体间大量的水分，有效地降低了蕴含在地基中的水分，有助于地基强度的提高。

1.4 对桩间土的约束作用

针对复合路基，桩可以给桩间土起到不同程度的约束作用，能够有效地预防土体侧向变形的发生。当土体承受一样荷载的时候，没有侧向约束力的土体会发生较大的侧向变形，严重时也会造成较大的竖向变形。粉喷桩能够起到良好的约束乃至阻止土体发生侧向变形的作用，相应地减少了土体发生竖向变形的概率，进而有效地预防了地基发生沉降变形的可能。

2 高速公路中粉喷桩技术的具体应用

2.1 设计粉喷桩的要点

第一，设计前应先确定加固路基的桩长和范围。当设计人员对项目路段的基体土层有了充分的了解之后，在决定确实需要应用粉喷桩技术对地基进行加固的时候，需要在软土的范围和基础底面的尺寸的基础上，将需要加固地基的具体范围确定下来，与此同时，还要将土层的厚度作为判断依据，将粉喷桩的高度确定下来，一般而言，粉喷桩的桩底应该伸到软土层的底部。

第二，确定桩数以及桩间距。根据设计需要达到的地基承载力，将粉喷桩所需的桩间距离初步确定下来，并计算出工程中需要修建的粉喷桩数量，最好做到粉喷桩的设计效果呈等边三角形形状修建在施工场地。

第三，计算粉喷桩地基的基本原则。通过一系列的工程实践以及各工程的研究可以知道，粉喷桩是半刚性桩体的一种，即是指粉喷桩介于散体材料与刚形状之间，因此在设计粉喷桩的时候，要充分结合以往的设计经验，尽可能地将粉喷桩的应力比更加科学合理。

2.2 科学选定粉喷桩的施工方案

在实际施工之前，应该对粉喷桩不同数量的成桩进行试验。以此来确定喷入量、喷气压力、搅拌的速度、提升的速度以及钻进的速度等基本参数。再按照这些参数去设计施工中的具体方法与方案，来验证粉喷桩设计的每一项技术参数都可以达到建筑要求。

2.3 粉喷桩的具体施工工艺

第一，粉喷桩施工的前期准备工作。施工前，应该对施工场地进行一系列必要的清理工作，按照设计方案，将每个桩体的具体位置确定下来，并在施工场地表示出来，而后将钻机调整到最好的工作状态，确定钻杆达到垂直的要求，再开启钻机，做好下钻的准备工作。

第二，钻进工程。将钻机调整好，并确保无误之后，将粉喷钻机开启进行钻进工作，应保证钻机以均匀的速度钻进，当在钻进的过程中遇到障碍的时候，工作人员应该使用慢速钻进的方法，以防止钻机发生故障。如果障碍物非常坚固，则应该及时将钻头提出，重新调整钻进的位置后再进行钻进工作，直到钻进深度达到设计要求。

第三，喷粉工程。当钻头钻进深度达到设计要求的时候，工作人员应该将送气阀门关闭，进行喷送水泥的工作。钻头钻进深度达到设计要求的时候，应该做2 min～5 min的停留，以确保水泥确实可以喷到桩的底部，而后再将搅拌钻头提升起来，在钻头提升的过程中需要做到一边提升一边喷粉的连续作业方式，同时应控制好钻头的提升速度，从而保证均匀的搅拌与喷粉。当空气温度较高、粉体流动性较差的时候，应该及时开启灰罐的进气阀，给料罐加以压力，来防止桩体内部过大的喷粉量。除此之外，当发生断粉现象的时候，要给粉喷桩进行补喷工作，此外当钻头被提升到与地面有30 cm的距离时，应该停止喷粉工作，开启送气阀，让钻头转动2 min，以此来确保桩头的密实程度。

2.4 粉喷桩的验收及检测工作

完成粉喷桩之后，将开挖露出桩段切割下来一节桩段作为试验段，对其进行静载实验、无侧限抗压实验以及强度实验，以此来检测粉喷桩的工作质量。

3 粉喷桩施工的质量控制

3.1 施工机械的选控

第一，钻机的选控。钻机作为粉喷桩施工中的一项至关重要的机械，应该选择大直径钻头的钻机，并具有扭矩大、动力大的特点，同时还应该具有反转提升和正转钻进的功能，并可以做到匀速提升。

第二，粉体发送机的选控。粉体发送机是发送粉体材料的机械设备，应该具有定时、定量的发送功能，它是进行粉喷桩施工中非常重要的一个设备。此外，可以利用控制转鼓的转速来调整粉体材料的喷出量，粉体材料的发送量可以通过施工前试验得到的搅拌钻头的类型、钻机的转速以及钻机的提升速度等具体参数来确定。

第三，空气压缩机的选控。空气压缩机是粉喷桩粉体材料喷射的风源，需要结合实际施工地段具体的桩体深度与地质条件来选定空气压缩机的类型，粉喷桩的气粉混合主要依靠机械预制搅拌来完成，让粉土充分的混合在一起，以此来完成桩体加固，因此，在选择空气压缩机的时候，不用选择压力太高的类型。

第四，搅拌钻头的选控。不同形状的搅拌钻头在粉喷桩的施工过程中，会对灰土的搅拌情况产生一定的影响，因此在选择搅拌钻头的时候，应该确保在反向旋转提升的同时可以压密桩间的土体，不让粉土溢升到地面上。

3.2 施工材料的选控

第一，水泥的选控。水泥作为粉喷桩施工中最重要的材料，可以选用硅酸盐水泥，但是要确保水泥的化学性质及质量能够达到施工的要求。

第二，生石灰的选控。生石灰一定要经过磨细工艺的处理，其中最大的直径不可以超过2 mm，石灰中不可以存有杂质。并且要保证氧化镁和氧化钙的含量达到85%以上，其中含有的氧化钙的量应该超过80%。

4 结语

粉喷桩是高速公路软土地基中一种非常常用的加固处理方法，其在高速公路的建设工程中发挥着非常重要的作用。然而，粉喷桩是隐蔽性施工的一种，因此施工质量就很难得到保证。这就需要项目的工作人员在具体的施工过程中，时刻保持高度的责任心，对施工中涉及到的每一个环节的质量与工艺都进行严格地把关，以此来确保高速公路的整体施工质量都能达到安全要求。

[1] 吕鹏华.粉喷桩技术在高速公路软基处理中的应用分析[J].西部交通科技,2016(3):41-43.

[2] 张晓莹.粉喷桩技术在高速公路软基处理中的应用[J].建筑工程技术与设计,2016(22):1529.

[3] 吴 江.粉喷桩技术在高速公路施工中的应用[J].交通世界(工程技术),2015(7):126-127.

Application of highway powder-spraying pile technology

Wang Baohua

(ShanxiHighwayBridge1stEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030006,China)

The thesis introduces foundation reinforcement functions of powder-spraying pile technology, describes the specific application of powder-spraying pile technology in highway from aspects of designing powder-spraying pile points, selecting powder-spraying pile construction scheme and powder-spraying pile construction technology, finally puts forward its quality control measures, so as to guarantee great reinforcement effect.

powder-spraying pile, highway, foundation, subgrade

1009-6825(2017)15-0126-02

2017-03-18

王宝华(1977- )，男，工程师

U412.36

A