粉喷桩技术在水利软基工程中的应用

摘要：近年来，粉喷桩技术在软基工程中得到了广泛地应用，尤其是在水利软基工程中。水利工程因其地基的天然性而多为软土地基，施工后会出现土层的不均匀下降等弊端，对施工结果有着很大的负面影响。粉喷桩技术能够有效地对地基进行加固处理，增强其承载能力。该技术一般以水泥为主要固化原料，再按比例添加外添加剂等，能够对地基起较深的加固作用。本文将对粉喷桩技术在水利软基工程中的应用做系统的分析与探讨。

关键词：粉喷桩；水利工程；软基工程

1 引言

工程中地基的要求一直很高，地基要有足够的承载能力与稳定能力，粉喷桩技术在水利软基工程中越来越的得到广泛的应用。水利工程具有天然的软基因素，土层相对较软。而粉喷桩技术则非常适合在水利工程下的土层加固，通过与土层构建成的复合地基，可以更有效地起到承载作用。但是粉喷桩技术并非适合于一切的软基工程，因此仍需充分掌握粉喷桩加固的原理，了解该项技术的适用范围，有效地将粉喷桩技术应用到实际工程中。

2 初识粉喷桩软基工程处理技术

2.1 粉喷桩的加固原理

首先对粉喷桩的概念进行阐述，粉喷桩是以水泥为主要固化原料，粉土、粘土等为外添加剂通过与软土进行强制的深层搅拌而形成的石灰桩，有些为水泥土桩。粉喷桩技术是利用水泥与软土中的水发生水化反应，产生大量的水化热，进而生成水化铝酸钙、氢氧化钙等质地比较坚硬的化合物，这些化合物仍可以进一步与软土中的矿物质发生化合反应，生成不溶于水的结晶体，这些结晶体可以将土块粘结成更大的晶体团粒，形成的桩体与土层构成复合地基，从而增强了软基的承载能力，减少了地基塌陷等现象[1]。

2.2 粉喷桩在软基处理中的优越性

粉喷桩技术被广泛应用于软基工程，尤其是水利软基工程中，主要是由于粉喷桩技术成本更经济实惠，施工进程快速，软基经处理后更加稳定牢固。

1）稳定性强、防渗漏性好

粉喷桩的稳定性主要源于其与土体共同形成的复合体地基，桩体与土体具有基本相同的承载能力，使得地基的稳定性更强；粉喷桩的置换率更高，可以有效的防治渗漏，也因此而被广泛地应用于水利软基工程。

2）施工进程快、成本低

粉喷桩技术比较容易掌握，制作过程也相对比较简单，日生产量很高，因此施工进度也快整体加快；粉喷桩的主要原料是水泥和粘土，成本都不是很高，因此粉喷桩更有实际的经济效益。

3 粉喷桩软基工程的施工注意事项

3.1 粉喷桩对软基工程的适用范围

粉喷桩技术应用广泛，优越性也较强，但并不适用于所有工程。粉喷桩技术是通过对软基进行加固处理，并且与土体共同形成的复合地基作为承载体。当建筑物较高时，对于地基的稳定性要求很高[2]，而粉喷桩技术并不适合沉降变形要求极高的建筑中；对于土层的要求粉喷桩技术也是有限制的，即尽量不要应用于淤泥质较厚的土层。

3.2 软基工程中的土质要求

在水利软基工程中，粉喷桩技术得到了很大的应用。该技术适合对粉质粘土以及自然含水量超过30%的土层。但并不是适合于所有的淤泥质土层，比如淤泥质很厚或者是碱性较强的土层等不适用，并且土层的含水量虽然可以大于30%,但不可以多于70%。这类土层即使应用粉喷桩技术也不能得到很好的效果，出现柱体松软，承载力不够等缺陷。出现这类现象主要是由于土层中含有大量的有机物或者是移动性的淤泥，水泥不易与这类土层发生水化反应而无法形成符合要求的晶体。因此，设计人员应该对软基工程的土质进行仔细的考究，然后再确定设计方案。

3.3 软基固化剂的选择标准

粉喷桩技术中主要采用水泥作为固化剂，利用了水泥的水化反应，在水泥的选择上一般采用普通的硅酸盐水泥。虽然矿渣水泥也被一部分工程使用，但是由于矿渣水泥难于采购，供应性不强。此外，虽然矿渣水泥的强度在前期会略占优势，但是后期两者没有太大的差异，并且两者的市场价格相差不大。所以，综上考虑，还是选择硅酸盐水泥做为固化剂。

3.4 粉喷桩计算中的注意事项

粉喷桩要依照其长度考虑是否需要计算其端部的支撑力，当桩长低于10米的时候，就要考虑计算粉喷桩端部的承载力；如果桩长大于10米，由于粉喷桩端部喷粉量较小，对粉喷桩端部的承载力就不予考虑。在设计粉喷桩时，应使粉喷桩桩身的承载力略大于土层对桩体的支撑力；设计参数主要有桩身强度与土层对桩体的支撑力[3]。在设计方案时，要考虑到施工地的地质特点以及施工中的限制，确定好桩长以及桩体需要加固的深度。

3.5 施工现场的注意事项

施工现场要做好完善的准备，才可以使施工顺利进行。首先，要保证施工现场周边的道路通畅，如果进出车辆载重量很大，应该考察道路以及桥梁的承载力是否符合；其次，确定好粉喷钻机的高度，尽量远离高压电线。清除地下的障碍物，如大的石块等，以免损坏钻头。最后，测量好施工场地所能承受的压力，如果场地的土层较差，应增设铺垫。

3.6 施工操作人员的注意事项

第一、操作人员应对下钻的深度进行控制，保证粉喷桩的长度、喷粉高程以及停灰面。绝对不允许使用缺乏粉体计量的喷粉机；

第二、定期对钻头进行检查，磨损不可以大于20毫米，如果有不合格的钻头应及时更换，还需定时检查桩体的直径以及均匀程度；

第三、对桩体进行喷粉的过程中，如果机器出现故障而喷粉停止，在进行第二次喷粉时，要保证喷粉的重叠长度大于1米；如果需喷粉的桩体很长，应该对桩体有足够的喷粉量，可以通过降低钻机的提升速度来实现；

第四、对桩体的设计要避免出现外表过硬，内部松软的现象。通过调整好风压，避免在软土层处风压过大，就可以有效的解决上述问题。

4 对粉喷桩的检测

一项工程的竣工离不开完善的检测系统，施工单位应安排专业的检测人员对工程的质量进行监督。在粉喷桩的施工过程中，检测需要注意两大方面：第一是在施工过程中做好检测工作，第二是桩体完成后的检测。

（1）施工过程中的检测：施工过程中，要对粉喷桩的位置，长度尤其是对喷灰量进行检测。如果需进行二次喷粉，则要对喷粉的长度以及喷粉量进行严格的检测。还有就是对工地的原料，如水泥进行检查。

（2）桩体完成后的检测：桩体成桩后，要对其进行抗压强度以及桩径的合格度进行检查。一般是在成桩的一个月后，在桩体的端部进行开挖截取的检查；桩体中心可以通过钻机采取岩芯进行检测，测量桩体的连续性和桩体长度；施工场地应该进行载荷试验，对复合地基进行承载力大小的检测[4]。

6 结语

粉喷桩在水利工程软基工程中应用普遍，但是仍需对施工现场进行实地考察。掌握好粉喷桩技术的核心以及其适用范围，有针对性的应用该项技术。施工前，对施工现场的周边做详细的考察，减少因原料供应等问题造成的延误施工进程；对施工过程中，要严格遵守安全规定，依据施工方案进行；施工结束后，要安排专业人员进行工程质量检测，发现不合格的地方要及时上报，并尽快解决。