二建公路知识点：水泥土搅拌法干法施工要求

  粉体喷射搅拌法是利用压缩空气向软土输送和喷射干粉（生石灰粉、水泥干粉等），利用干粉与土拌和发生化学反应，改善土质，提高地基的强度，它属于化学加固方法。加固后，可增加路基的稳定，减少路基的沉降。这种技术使得施工能在解决了干粉连续输送、压缩空气与干粉在土中分离以及土中空气排除等技术问题后得以进行。压缩空气将粉体加固料以雾状喷入地基深部，凭借钻头叶片的旋转，使粉体加固料与原位软土搅拌并得到充分混合，形成桩体或墙体，与路基下软土形成复合路基，从而使软土硬结。

  水泥干粉与软土被搅拌后形成水泥加固土。它与混凝土的硬化机理不一样。水泥加固土，水泥掺量很小（仅是被加固土的7％-15％），水泥的水解和水化反应完全是在具有一定的活性介质软土内进行，硬化速度缓慢且作用复杂。水泥颗粒表面的矿物质能与软土中的水发生水解和水化反应，生成多种化合物，有的自身继续硬化，有的则与其周围具有一定活性的黏土颗粒发生反应。这些新生的化合物在水中和空气中趣均匀，则水泥土的结构强度的离散性越小，总体强度越高。

  粉体喷射搅拌法适合于加固各种成因的饱和软黏土，目前国内常用于加固淤泥、淤泥质土、粉土、杂填土等含水量较高的黏性土。大范围的应用于公路路基、机场、铁路、水坝、港口和工业与民用建筑工程中。以干粉作为加固料，不需向地基注入附加水分，反而能充分吸收周围软土中水分，因而初期强度高。可以事先合理选择加固料及配合比，针对不同的地质情况灵活设计桩径、桩长及桩距，可大幅度减少地基沉降量。

  粉体喷射搅拌法一般会用水泥、生石灰粉、粉煤灰等作为加固料，其质量规格应满足以下要求：

  生石灰应是磨细的，最大粒径应小于2mm。石灰中应无杂质，氧化钙、氧化镁含量不小于85％，其中氧化钙含量不应低于80％。

  水泥采用普通水泥或矿渣水泥，应是国家免检产品，严禁使用过期、受潮、结块、变质的劣质水泥。

  粉煤灰化学成分中要求SiO2和A12O3，的含量应大于70％，烧失量应小于10％。也可采用石膏粉作为添加剂，有利于强度的提高。

  施工实际使用的固化剂和添加剂一定要通过室内试验检验，契合设计要求后方能使用。

  粉体喷射搅拌法的施工机械主要是钻机、粉体发送器、空气压缩机和搅拌钻头等。

  ①钻机：是粉体喷射搅拌法施工的主要机械。为便于运输，钻机及桅杆架可安装在载体（如汽车）上，也可用汽车单独运至工地后，移置于地面上进行操作，它必须满足：动力大、扭矩大，适合大直径钻头成柱。钻头直径一般为500mm；具有正向钻进、反转提升的功能；提升力大，并能实现匀速提升。

  ②粉体发送器：是定时设置发送粉体材料的设备，它是粉体喷射搅拌法加固软土地基施工机械中的关键设备。

  由空气压缩机输送来的压缩空气，通过节流阀调节风量的大小，进入“气水分离器”，使压缩空气中的气水分离。然后，“干风到达粉体发送器喉管，与“转鼓”定量输出的粉体材料混合，成为气粉混合体，进入钻机的“旋转龙头”，通过空心钻杆喷入地下。

  粉体的定量输出，由控制转鼓的转速来实现。施工前必须按照加固工程的地质条件，通过室内试验，找出最佳粉体掺入量（例如石灰粉的最佳掺入量，采用相当于干土量的4％-5％）。根据施工时钻机的提升速度、钻机的转速、搅拌钻头的类型，选用合理的粉体发送量。

  ③空气压缩机：粉体喷射法的粉体喷出，是以空气压缩机作为风源。空气压缩机的选型，主要受加固工程的地质条件和加固深度所控制。

  粉体喷射搅拌法与旋喷法（CCP工法）不同。粉体喷射搅拌法是以机械强制搅拌，气粉混合体只需克服喷灰口处土及地下水的阻力而喷入土中，通过搅拌叶片的机械搅拌作用，使灰、土混合，形成加固柱体；旋喷法则是依靠高压脉冲泵所喷射的高压水来破坏土层。因此，粉体喷射搅拌法所用空气压缩机的压力不需要很高。此外，空气压缩机的风量也不宜太大。

  ④搅拌钻头：粉体喷射搅拌法凭借搅拌钻头叶片的搅拌作用使灰粉与软土混合，因此搅拌钻头的形状直接影响灰土的搅拌效果。钻头的形式应保证于反向旋转提升时，对柱中土体有压密作用，而不是使灰、土向地面翻升而降低桩体质量。

  ⑤计量装置：是用于监测粉喷桩施工中粉体输入量的连续性及均匀性的装置，及时掌握钻机在粉喷过程中喷入软土层的水泥数量，它能逐段按层分析粉体的输入量，通过安装在粉体发送机上的调孔装置，使输入量能满足设计的基本要求，并能自动记录打印。

  施工机械设备进场前，必须做好下列施工场地准备工作：①施工机械进出场的道路条件。对道路及桥梁的要求，一般应满足lot卡车及汽车吊机的行走要求。②电力供应。一台粉喷桩施工机械其用电功率为50kW，在没有电源的地区，应配备75kW柴油发电机组。③查明障碍物。地下有无大块石、树根、地下管线等，空中有无高压线。障碍物均应事先消除。④料库及工具间。施工场地的料库及工具间应便利加固料的运输及工作方便，并有防火、防盗设施。⑤施工场地。地面土质较差、承载力较低时，应铺设山皮土或碎石垫层，以满足施工机械场地的行走要求。

  ①场地清理。工作场地表层硬壳很薄时，需先铺砾石、干燥土垫层，厚50cm左右，以便机械在场区内顺利移动和施钻。不宜铺垫碎石材料，以免给施钻造成困难。如果场地填有石质材料或植有树木，需将石质材料、树木及其根部挖除。

  ③钻机就位。根据确定的加固桩体的位置，移动钻机，准确对孔，水平对孔误差不得大于50mm，钻机主轴垂直度误差应不大于1％。

  ④钻孔。启动搅拌钻机，钻头边旋转边钻进。依据施工要求，以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ档逐级加速的顺序，正转预搅下沉。钻至接近设计深度时，应用低速慢钻，钻机应原位钻动l-2min。为了不致堵塞喷射口，不喷射加固材料而是喷射压缩空气，钻进一定深度启动一次，将泥沙从喷射口吹出。钻进时喷射压缩空气，可使钻进顺利，负载扭矩小。钻孔深度由钻机上面的刻度盘指示（刻度盘上有指针表明钻孔深度），桩长误差不得超过土100mm，垂直偏差不超过1.5％。

  ⑤提升喷粉搅拌。当钻机达到设计高程后，即开启空压机连接水泥罐的阀门，边提升钻杆边喷水泥（水泥是通过空压机与钻杆顶部用橡皮胶管连接，靠空气压力，使水泥从钻杆内孔穿过，由麻花钻头中部小孔喷射），直至孔口。在确认加固料已喷至孔底时，按0.5m/min的速度反转提升。当提升到设计停灰高程后，应慢速原地搅拌l-2min。沿深度方向加固材料的混合量，系根据发送器输出的加固材料数量与搅拌叶片提升速度的关系确定。

  ⑥提升结束，桩体形成。当钻头提升至距离地面30-50cm时，发送器停止向孔内喷射粉料，成桩结束。由于装置的回路是封闭的，在回路内输送过程中，粉体不会向空中喷发与飞散。在搅拌钻头距地表30-50cm处停止喷粉，则粉粒不会溢出地面。

  ⑦重复搅拌。为使水泥搅拌均匀，对其复钻是必要的，一般复钻深度为设计桩长的2/3。此时，停止喷粉，钻头边旋转边钻进至设计的基本要求的复拌深度，再提升反向边旋转边提升。提升搅拌时，其速度控制在0.5-0.8m/min左右，使土体和粉体充分拌和，土块被充分粉碎，水泥粉均匀分布在地基中。