【摘要】作为粉体喷射深层搅拌的简称，粉喷桩属于深层加固处理技术中的一种。该原理是通过专用的深层粉体喷射搅拌机，将水泥、石灰粉等粉状加固料用压缩空气向地基深处喷入，与搅拌机的回转钻头叶片相结合，使软土与加固料相互混合，就地搅拌有一定的水稳性、整体性以及一定强度的桩体存在，桩体中的加固料与软体构成一系列的物理化学反应，使软土相互硬结，从而使桩与桩间土之间构成复合地基，从而发挥地基加固的效果。
【关键词】公路工程；软基处理；粉喷桩；施工工艺
1.影响粉喷桩强度的因素
1.1地基土含水量对粉喷桩质量的影响
粉喷桩质量的优劣主要反映在粉喷桩的强度指标上，这不仅与掺入粉体的质量、施工工艺、地基土的性质有关，其中尤以含水量的关系甚为密切。规范规定，地基土的天然含水量在小于30%或大于70%时不宜采用。因为当土的含水量小于30%时，土中的水分不足以使粉体进行水化作用；当含水量大于70%时，含水量过高的土壤往往孔隙比大，若按常规掺入粉体数量，由于水分过多形成不了足够强度的水泥土桩体，将严重影响粉喷桩的强度，在这种情况下必须增加粉体的掺入量和采用复搅的施工工艺。高含水量、大孔隙比和粘粒含量多时，土周边的束缚力极低，当钻头反转提升喷灰时，产生一个垂直向下挤压力和一个径向水平推力，由于土呈流塑状，束缚力极低，桩体在成型过程中向下及向四周水平向排水，影响形成竖向桩体，通常形成所谓“掉桩”或“下沉”，常为地表下1m～2m。当发生“掉桩”或“下沉”时，只要当时采取立即回填土并重新复喷复搅，就能克服这种现象，如果不做处理将会造成过大的路基沉降。
1.2桩土置换率及粉体掺入量对复合地基强度的影响
在实际设计运算时往往提供所要求达到的复合地基强度、拟定的粉喷桩强度及天然地基土的强度来求桩土的置换率，计算出桩数，然后布置桩位，再做有关的验算。实践证明若置换率过低，如小于10%往往达不到设计要求，甚至全功尽弃。
1.3桩受到复搅和转速的影响较大
通过大量的施工实践表明，复搅与不复搅操纵存在较大的质量差异。运用复搅之后，可运用充分的搅拌能够使粉体和粘土及水有完全的接触及作用，促使桩体有充分产生。同时，通常情况下钻头喷出的粉体会形成脉冲状，若无法充分实施搅拌，粉体会在桩中产生层状，构成一种“夹生”桩体，导致桩的强度造成不利影响。如承受水平推力截止水作用，应实施全程复搅。若仅为加固路基，对垂直向里作用进行承受，也可以只对上部1/3的桩体实施复搅。为了时工效得到提升，可以提升粉喷钻机下钻的转速，但当反转对粉喷搅拌进行提升时，禁止快速旋转和提升，否则则会对搅拌的均匀性及足够粉量的掺入造成严重影响。
2.粉喷桩处理的特点与加固机理
2.1粉喷桩软基处理的特点
作为深层搅拌法加固地基的方法，粉喷桩通过特制搅拌机械，强制对软土和水泥实施搅拌，通过水泥和软土之间形成的物理化学反应，促使软土硬结达到一定强度、稳定性及整体性的优质地基状。
2.2粉喷桩处理软基的加固机理
2.2.1水泥的水化反映、碳酸化作用
普通硅酸盐水泥主要是由氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫等组成。在水泥拌入软土中后，很快与软土中的水化反应，生成氢氧化钙、水化硅酸盐钙、水化铝酸钙及水化铁酸钙等化合物。水泥与水化物中的氢氧化钙，与空气中的二氧化碳反应生成不溶于水的碳酸钙，提高软土的强度。
2.2.2土颗粒与水泥水化物的作用
（1）凝硬作用
水泥与水发生反应析出大量的钙离子，这些钙离子与粘土中的矿物质（如二氧化硅、三氧化二铝）进行化学反应，逐渐生成不溶于水的结晶化合物。
（2）离子交换作用
软土中含有多种矿物质，并有游离钠离子Na+和钾离子K+，它们能和水泥水化生成的钙离子Ga++进行当量吸附交换，使较小的土颗粒形成较大的团粒，使土体强度提高。
（3）桩体的作用
粉喷桩具有一定粘结强度的混合料，与其他散体材料的桩体相比，有较大刚度存在，因此也存在较大的应力分担。在荷载作用下，与周围软土相比，桩的压缩性明显较小，所以，试着地基的变形，基础传给复合地基的辅机应力则较多地在桩体上集中，使得有应力集中的现象出现，从而发挥桩体作用。通过加固，地基土的空隙比、含水量以及压缩系数都会有减少现象发生，压缩模量增加，通过加固桩间土会有挤密现象形成。
3.粉喷桩的应用
3.1施工前的准备
（1）粉喷桩施工前应对下列施工技术资料进行准备：施工场地的工程地质报告、粉喷桩位图、原地面高程数据表、加固深度、停灰面高程以及测量资料等内容。
（2）平整场地、障碍物清除。当存在场地低洼时，应运用粘性土实施回填。施工场地无法与机械行走要求相满足时，应运用砂土或碎石垫层实施铺设。控制压实度，使其达到85%以上。当存在较软地表时，应运用避免机械失稳的方法进行操作。
（3）施工机械设备的准备，实施机械组装与试运转。
（4）粉喷桩的施工工艺。与设计要求的配合比及实际测量的各项施工参数相结合，通过试桩的方式，对试桩的钻进速度、搅拌速度、提升速度、喷气速度以及单位时间喷粉量等进行确定。粉喷桩运用的水泥应与设计要求相符，并具备产品合格证书，通过试验室检验，与合格要求相符后即可进行使用。
3.2工艺性试桩
粉喷桩正式施工前要先进行成桩试验进行确定：
（1）要穿过软土层的实际深度。
（2）了解各软土的阻力，以确定钻进及提升速度和喷粉量。
3.3施工工艺流程
（1）桩基就位：根据设计，确定加固放置机体位置的基础(即加垫砂层)，使搅拌桩机机轴保持垂直，以防打斜桩，影响桩基承载力。
（2）下钻：启动搅拌桩机，钻头边旋转边钻进。为不致于堵塞喷射口，此时并不喷射加固材料，而是喷射压缩空气，可使钻进顺利，减小负载扭距。随着钻进，准备被加固的土体在原位受到搅动。
（3）提升钻头并反转：在提升过程喷粉搅拌，通过粉体发送器将水泥粉喷射人搅拌的土体中，使土体和水泥沿深度方向充分拌和。要根据地质情况，决定提升速度，以得到较均匀的水泥土桩，提升速度根据试桩参数确定。
（4）提升结束。当提升钻头达到与地面相距30~50cm时，即可停止发送器向孔内进行分料的喷射，成桩结束，由于装置的回路属于封闭状，粉体不会喷射及飞散至空中。因此在向土体内进行最后阶段的喷射时，应将搅拌钻头与地面相距30cm的位置实施停止喷粉，粉粒不会从地面溢出。通常应在设计桩桩顶对50cm的桩长实施预加，使其发挥破除桩头的作用。
（5）复搅：喷粉停止之后，桩头应边旋转边钻进，直至与设计深度相满足，再通过边提升边反向旋转的方法，使土体与粉体达到充分拌和，充分将土体粉碎，在桩土中对水泥粉是时候均匀地分散，复搅的运用能够使成桩均匀及桩体强度的提升得到保障。
4.结语
作为一种有效的软土地基处理方法，粉喷桩处理技术有较多的显著优势存在，因此得到广泛的应用。由于其存在较大的施工管理技术难度，因此，粉喷桩的施工质量直接受到施工队伍施工技术操作规程的直接影响。要求在施工过程中，应将施工管理作为关键，促使工程质量得到保障。[科]
【参考文献】
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［2］秦淑珍.粉喷桩加固软土地基施工技术[J].云南交通科技，2001(01).
［3］白宝玉,戴文亭,陈兆华.粉喷桩加固软土地基施工质量控制[J].公路交通科技，2000(05).
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