软土地基处理技术毕业论文

哈尔滨工业大学华德应用技术学院

毕业设计（论文）

题 目：某工程二期软土地基处理技术

系 （部） 建筑与土木工程学院

专 业 土木工程

学 生 葛轶群

学 号 班 号 0996112

指导教师 张智钧

哈工大华德学院

题目：某工程二期软土地基处理技术

摘要：

软土地基的处理质量是保证建筑物安全、高效运营的关键，也直接影响到地

基的基础承栽力。目前在国内较为常用的地基处理方法有：垫层法、强夯法、和

灰土挤密桩、石灰桩、砂桩、碎石桩、深层搅拌法和高压旋喷注浆法等。不同的

软土地基应该结合工程的实际采取有效经济的处理办法！

本篇论文讨论的是软土地基处理技术，概况如下：

1、软土及软土地基的定义、特征和其工程性质；

2、探讨软土地基在工程中造成的危害和一些相关处理方法；

3、软土地基处理的目的和意义以及发展现状

4、着重介绍在某工程软土地基处理中所使用的喷粉桩地基处理技术

关键词：

软土地基处理 主要类型 危害 地基承载力 使用性能 抗剪强度

工程质量 空隙比 含水量 地基土 变形

摘要：Treatment of soft soil Foundation of quality is the key to guarantee the

completion of the buildings safe, efficient operations, also directly affect the basis for

Foundation planting. There are more commonly used method of Foundation treatment

in the country: the mat layer method, dynamic compaction, and lime-soil compaction

pile and lime pile and sand pile and gravel pile and deep mixing and high-pressure

Rotary spraying method and so on. Different soft ground should actually take

effective economic approach combined with engineering!

关键词：

Key words: bearing capacity of soft soil Foundation treatment of major types of

hazards foundation engineering quality of impact shear strength of performance gap

than the moisture content soil deformation

一、绪论

1、什么是软土

研究工程的软土地基处理，首先我们需要去了解什么是软土。具体该如何定

义软土，各行业部门如建筑、铁路、公路等，根据行业特点和习惯，给出的定义

或判定条件不尽相同。

例如，在建筑工程中认为：软（弱）土是指淤泥、淤泥质土、充填土、杂填

土或其他高压缩性土。其中淤泥是在静水或缓慢流水环境中沉积并经生物化学作

用而形成，为天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土;天然含

水量大于液限而天然孔隙比小于1.5、但大于或等于1.0的粘性土或粉土称为淤

泥质土。[1]

此外公路工程中认为：软土为天然含水量大、压缩性高、承载力低的一种软

塑到流塑状的粘性土，如淤泥、淤泥质土，以及其他高压缩性饱和粘性土、粉土

等。淤泥和淤泥质土的特征解释为，在静水或缓慢流水环境中沉积，经生物化学

作用而形成的饱和粘性土，含有机质，天然含水量大于液限。当孔隙比大于1.5

时称为淤泥;天然孔隙比小于1.5而大于1.0时称为淤 泥质土。当土的烧失量大

于5%时，称有机质土;大于60%时称为泥炭。[2]

关于软土定义，除以上所述的两点观点外还有一些，但大同小异。总而言之，

工程界通常口语称呼的软土指天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、承载力低的

土。

2、我国的软土分布、类型及特征

我国软土分布广阔，地域差距大，形成的因素复杂，下表1-2简要的概括了

我国软土的分布、类型及其特征。

3、软土地基的危害

软土地基的危害是承载力低，变形大，特别是不均匀变形大，而且变形稳定

时间很长，几年甚至几十年。往往造成建筑物沉降大且不均匀，造成建筑物开裂，倾斜等。

例1：2009年6月27日上海闵行区

“莲花河畔景苑”一在建13层住宅楼于

清晨连根“卧倒”的事件。事后专家分

析，最有可能是地基出现问题，因为莲

花河畔景苑所在的区域属于上海流沙

比较严重的区域，其地基是属于我们

常说的软土地基，如果地基不经过加

固处理，很容易引起房屋倾斜。专家

认为由于是对土芯取样出现问题，导

致设计存在偏差；或者是打桩不深、

水泥标号等存在问题。因为地桩的水

泥有高标要求，如果没有达到会发生

断裂。

例2：2010年8月，福建正得房地产开发有限公司开发的格林兰景3号楼地

基塌陷一事，以及各地不断传来的“楼薄薄”、“楼脆脆”、“楼歪歪”等新闻，如此多的房屋出现质量问题，已经让老百姓不寒而栗。

例3：2004年4月4日下午4点左右，福建罗长高速公路马尾到琯头段长柄

高架桥往北500米处发生大面积塌方，塌方路段长度约70米，塌陷落差达15

米左右。陷下去的公路上有一辆小轿车。驾驶员心有余悸地告诉记者，当时的感

觉就像乘电梯往下掉，所幸人车都没有受损。据福建省高速公路公司负责人介绍，造成事故的主要原因是路基软、土质差，淤泥又深又厚，雨季来临使地下淤泥产

生流动。

根据以上三个例子可见，工程中软土地基处理的重要性和必要性。

二、软土地基处理目的和意义以及发展现状和存在问题

1、软土地基处理的目的和意义

意义：众所周知，地基与建（构）筑物的关系极为密切，建（构）筑物的安

全与正常使用，地基基础起着非常重要的作用。据调查统计，世界各国各种土建，水利、交通等类的工程事故中，因地基问题造成的工程事故的比例最大。软基处

理恰当与否，关系到整个工程质量、投资和进度，其重要性已越来越多的被人们

所认识。

目的是：利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土

进行加固，用以改良地基土的工程特性。1、提高地基的抗剪强度2、降低地基

的压缩性3、改善地基的透水特性4、改善地基的动力特性5、改善特殊土的不

良地质特性地基处理的对象是软弱地基和特殊土地基。

2、软土地基处理技术的发展现状和存在的问题

2．1发展现状

近40年来，国外的地基处理技术发展的十分迅速，老方法得到改进，新方

法不断涌现。在20世纪60年代中期，从如何提高土的抗拉性质这一思路上，发

展到土的加筋法；从如何有利于土的排水和排水固结这一基本观点出发，发展到

了土工合成材料、砂井预压和塑料排水带；从如何进行深层密实处理的方法考虑，采用加大击实工的措施，发展到了强夯法和振动水冲法等。另外，国外现代工业

的发展，对地基工程提供了强大的生产手段，如能制造重达几十吨的强夯起重机

械；潜水电机的出现，带来了振动水冲法中振动器等施工机械；真空泵的问世，建立真空预压法，生产了大于20MPa气压的空气压缩机，从而产生了高压喷射注

浆法。通过不断的发展使得如今对软土地基处理变得更加简单快捷。

2.2现有软土地基处理方法所存在的问题

为什么在世界各国各种土建，水利、交通等类的工程事故中地基问题造成的

工程事故的比例最大，现有的处理方法中存在哪些问题？

(1)未能因地制宜合理选用处理方法。在合理选用地基处理方法方面有时存

在一定的盲目性。例如饱和软粘土地基不适宜采用振密、挤密法加固。根据工程

地质条件和地基加固原理，因地制宜合理选用处理方法特别重要。在这方面，现

在的问题是对几个技术上可行方案进行比较、优化不够。采用的不是较好的方法，更不是最好的方法。有时工程问题是解决了，但造价高和工期长。

(2)不能正确评价每种地基处理方法的适用性。人人都承认每种地基处理方

法都有一定的适用范围，但遇到具体问题就会盲目扩大其应用范围，对这种情况

施工单位更应注意。

(3)施工单位素质差影响地基处理质量。这方面最典型的例子是搅拌桩施工。

几年前上海市建委发文禁用粉喷深层搅拌法，接着不少地区也采取类似措施。深

层搅拌法不能满足地基处理要求并不是深层搅拌法工法本身不成熟，也不是深层

搅拌法加固地基设计方法不对。影响施工质量主要是施工单位素质和施工机械两

方面问题。先分析施工单位素质存在的问题。前些年，地基处理施工队伍的快速

膨胀，造成绝大多数施工队伍缺乏必要的技术培训，熟练技术工人缺乏是普遍现

象。除此之外，还存在偷工减料现象。其它地基处理方或轻或重也存在类似问题。

(4)施工机械简陋影响地基处理水平和质量。近二十几年来，我国地基处理

施工机械发展很快，许多已形成系列化产品。但应看到与我国工程建设需要相比

较，差距还很大。还以深层搅拌法为例，不能很好保证施工质量不仅与施工单位

素质有关，也与目前应用的施工机械水平有关。简陋的机械要保持稳定良好的施

工质量是困难的。

(5)地基处理理论落后于实践。从实践一理论一再实践的角度看，实践先于

理论是一般规律，对土木工程更是如此。但重视理论研究，用理论指导实践也是

很重要的。对地基处理各种工法及一般理论缺乏深入系统的研究也是发展中存在

的问题之一。

(6)不少工法缺乏完善的质量检验手段。完善的质量检验手段是保证施工质

量的重要措施。目前不少工法缺乏完善的质量检验手段。

三、简要介绍常用的软土地基处理方法及其原理

随着现代工程技术的发展进步以及新的加固技术、新型材料的不断研发，使

得软土地基处理技术日趋完善。

(1)换土垫层法

换土垫层法的原理是：将基础底面以下不太深的一定范围内的软弱土或不良

土挖去，以质地坚硬、强度较高、性能稳定、压缩性较小、具有抗侵蚀性的砂、砾、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、矿渣等材料分层充填，并同时以人工或机

械方法分层压、夯、振动，使之达到要求的密实度，形成良好的人工地基。垫层

能有效扩散基底压力，提高地基承载力、减少沉降、加速软弱土层的排水固结、防止冻胀、消除膨胀土的胀缩作用等。 适用于各种软弱土及山地不良地基的浅

层处理。 使用的主要材料：砂、砾石、石渣、粉煤灰、矿渣等。 使用的主要机

械设备：人工挖土或机械挖土、垫层材料运输、压实或夯实机械。

(2)挤淤置换法

挤淤置换法的原理是：依靠换填材料的自重以及借助于其他外力，如压载、

振动、爆炸、强夯或卸荷等，使软弱层遭受破坏后被强制挤出而进行的换填处理。 适用于厚度较小的淤泥地基。

(3)强夯置换法

强夯置换法是一种普遍运用的方法，其原理是采用边填碎石边强夯的强夯置

换法在地基中形成碎石墩体，由碎石墩、墩间土以及碎石垫层形成复合地基，以

提高地基承载力、减少沉降。 适用于人工填土、砂土、粘性土和黄土、淤泥和

淤泥土地基。 使用的主要材料：碎石、矿渣等。 使用的主要机械设备：夯锤、起重设备、脱钩装置及运输装卸机械。

(4)碎石桩(置换)法

原理是在软粘土地基中采用沉管法或其它方法设置密实的砂桩或碎石桩，以

置换同体积的粘性土形成砂石桩复合地基，以提高地基承载力。同时砂石桩还可

以同砂井一样起排水作用，以加速地基土固结。 适用于软粘土地基。 使用的主

要材料：砂或碎石、砾石。 使用的主要机械设备：打桩机。

(5)振冲置换法

振冲置换法的原理是利用振冲器在高压水流作用下边振边冲在地基中成孔，

在孔内填入碎石、卵石等粗粒料且振密成碎石桩。碎石桩与桩土间形成复合地基，以提高承载力，减小沉降。 适用于不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土、粉

土、饱和黄土和人工填土等地基。 使用的主要材料：碎石、砾石。 使用的主要机械设备：振冲器、起重机或施工专用平台和水泵。

(6)加载预压法

原理是在建造建筑物之前，天然地基在预压荷载作用下压密、固结，地基产生变形，地基土强度提高，卸去预压荷载后再建造建筑物，完工后沉降小，地基承载力也得到提高。堆载预压有时也利用建筑物自重进行。当天然地基土渗透性较小时，为了缩短土体排水固结的排水距离，加速土体固结，在地基中设置竖向排水通道，常用形式有普通砂井、袋装砂井、塑料排水板等。当采用竖向排水通道时，也分别称为袋装井法、袋装砂井法或塑料排水带法等。［7］适用于软粘土、粉土、杂填土、冲填土、泥炭土地基等。 使用的主要材料：堆载用料可用土石方或其他填料;垫层材料用渗透系数大于10-3 m/s、含泥量小于3%、级配较好的中粗砂；竖向排水通道之砂井法需用同垫层材料要求相同的砂，袋装砂井法还需聚丙烯机织土工物，塑料排水带法需塑料排水带。 使用的主要机械设备：堆载用料的运输、装卸机械，也可用人工运输，静压沉管机械、锤击沉管机械，动力螺旋钻机，袋装砂井专用打设机，塑料排水带插板机。

(7)降低地下水位法

原理是通过降低地下水位，改变地基土受力状态，其效果如堆载预压，使地基土固结。在基坑开挖围护设计中可减小作用在围护结构上的土压力。 适用于砂性土或透水性较好的软粘土层。

(8)石灰桩法

原理是通过机械或人工成孔，在软弱地基中填入生石灰或生石灰块加其他掺合料，通过石灰的吸水膨胀、放热以及离子交换作用改善桩周土的物理力学性质，并形成石灰桩复合地基，可提高地基承载力、减少沉降。［8］ 适用于杂填土、软粘土地基。 使用的主要材料：生石灰。 使用的主要机械设备：打桩机或洛阳铲成孔。

(9)深层搅拌法

原理是利用深层搅拌机将水泥或石灰和地基土原位搅拌形成圆柱状、格栅状或连续墙水泥土增强体，形成复合地基以提高地基承载力，减小沉降。深层搅拌法分为喷浆搅拌法和喷粉搅拌法两种，也可用它形成防渗帷幕。 适用于淤泥、淤泥质土和含水量较高、地基承载力不大于120KPa的粘性土、粉土等软土地基。用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时宜通过试验确定其适用性。 使用的主要材料：水泥。 使用的主要机械设备：深层搅拌机，按搅拌轴分为单轴和双轴两种，按喷射方式分为浆液喷射和粉体喷射两种。配套设备：浆液喷射主要有灰浆搅拌机、灰浆泵，粉体喷射主要有粉体发送器、空气压缩机以及计量器等。

(10)高压旋喷注浆法

原理是利用钻机将带有喷嘴的注浆管钻进预定位置，然后用20Mpa左右的浆液或水的高压流冲切土体，形成水泥土增强体。有单管法、二重管法、三重管法。在喷射浆液的同时通过旋转、提升形成定喷、摆喷和旋喷。可形成复合地基以提高承载力，减少沉降，也常用它形成防渗帷幕。 适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石土等地基。当土中含有较多的大块石，或有机质含量较高时应通过试验确定其适用性。 使用的主要材料：水泥。 使用的主要机械设备：钻机、高压泵、泥浆泵、空气压缩机、注浆管、喷嘴、流量计、输浆管、制浆机等。

以上论述的几种软土地基处理方法，仅仅是众多处理方法中较具代表性的，

在各个不同的工程建设过程中，建设人员要针对不同的地质条件、技术条件、设备条件、资金力度等因地制宜的采用一种最为经济合理，施工方便的地基处理技术。本文将要重点介绍的喷粉桩加固地基处理技术，就是一种具有加固工艺合理、施工简单、技术可靠、成本低廉、进度快、无振动、无噪音、工期短、占地面积小等优点的处理技术。

四、喷粉桩加固地基的处理方法

本人于2011年暑期在义利建筑公司承建的某工程进行实习，该工程由地下3层地上8层组成。 建筑面积：总计28125.72平方米。 建筑总高均为94.5m。 工程设计框架剪力墙结构，住宅部分为混凝土剪力墙结构。抗震设防烈度为6度。剪力墙抗震等级为三级（框架柱为四级）。结构安全等级为二级。设计使用耐久年限为50年。建筑耐火等级为一级。屋面防水等级为Ⅱ级。由于建筑物所处地质条件不好，地基为软土地基，且地下水位较高，所以需要进行地基处理，此建筑工程采用的就是喷粉桩加固地基处理技术。

1、喷粉桩加固地基处理技术的概述

喷粉桩最早是由瑞典和日本于20世纪60年代后期提出的加固地基的技术工艺。80年代初，国内开始研究， 1984年7月在广东省云浮硫铁矿铁路专用线上用石灰搅拌桩加固单孔4.5m盖板箱涵软土地基获得成功，1985年4月通过铁道部部级技术鉴定。此后，很多设计单位将喷粉桩技术进行了推广应用，特别是地下水位较高的地区。

2、该技术的工作原理

喷粉桩加固地基的工作原理是利用粉体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将要加固的软土中，凭借机械上特制的钻头叶片的旋转，使固化剂与地基的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，使桩位软土由软变硬，形成整体性好、水稳性强和承载力高的新桩体，经过处理后的地基也变为比天然软土地基承载力有大幅度提高的复合地基。

2.1喷粉桩所采用固化剂的分类

当前在实际工程中喷粉桩所用的固化剂主要是水泥或石灰两钟，喷拌成水泥土桩或石灰土桩。

采用水泥作为固化剂时，水泥的水化与其在混凝土中的变化机理不同，混凝土的硬化是水泥在粗骨料中进行，而水泥土硬化是水泥在具有活性的粘土介质中进行，作用缓慢而复杂。删除1

采用生石灰作固化剂时，石灰在土层中吸水、膨胀、发热和进行复杂的离子交换，土微粒凝聚、火山灰、 碳酸钙、固结等一系列物理化学反应，生成复杂的化合物，这些化合物在水和空气中逐渐硬化、使土粒得到牢固结合和加强，促使周边土体固结，从而形成较高强度的石灰土。

3、喷粉桩处理的特性

喷粉桩是由水泥或石灰作固化剂而形成的灰土桩，因为它既不能掺入高强度的粗石骨料，也不能通过用配置钢筋的方法来提高自身的承载力，所以喷粉桩仅考虑竖直荷载的作用，不象砼桩那样，承受竖向力的同时还能承受水平力。喷粉桩自身性质介于刚性桩（钢筋混凝土灌注桩、钢筋混凝土预制桩、木桩、钢管桩等）与柔性桩(碎石桩、砂桩、土桩等)之间的一种桩型，它的刚度、抗压强度和抗侧向压力作用均小于刚性桩而大于柔性桩。由于喷粉桩所用的固化剂是在钻孔过程中、通过钻杆喷入土层中的，桩载面中心的钻杆占去一定的空间，钻头叶片

距端头越近搅拌力矩越大，使灰土搅拌愈均匀；因此桩身截面的强度是不均匀的，中心轴处强度最低，沿截面经向由中心轴向外边缘强度逐渐增强，在喷粉桩施工过程中应空杆复钻一次，以便提高混合土的均匀性是非常必要的。喷粉桩的轴向应力分布是不均匀的，从桩顶自上而下轴向力逐渐减小，最大轴向力位于桩顶3-5倍桩径范围内，再往下轴向力收敛很快，所以，喷粉桩的破坏机理是，以浅层桩向纵向压缩变形增长，外荷载继续增加，桩向达到抗裂极限状态，而使桩体失去传力功能。 删除3

4、喷粉桩在本工程施工中的应用

1、提高基础地耐力：喷粉桩适用于加固软土地基，增强软土地基的承载力，使之提高建筑物的基础地耐力。

2、加固软土边坡：当此次工程进行建筑物基坑开挖时，我们遇到地面宽度不够使放坡受到限制，开挖边坡的稳定性不够等问题。由于喷粉桩可用于加固软土边坡，所以采用单个喷粉桩互相搭接而形成竖壁状墙体作护岸结构，这样比起砼连续墙、预制钢筋砼桩、钢板桩等护岸方案，不但施工简便，而且经济效益可观。

3、基坑的施工：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校长，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。删除2

具有的优点：

加固工艺合理、施工简单、技术可靠、成本低廉、进度快、无振动、无噪音、工期短、占地面积小、对环境无污染、对周围建筑物无影响、加固效果好等，更引人注意的还有：

（1）可以直接在含有地下水的地层中施工成型。

（2）虽然负温下固化料与土的反应减弱，但温度回升后，反应可继续进行，故在地温为-10℃以上的情况下进行施工，毫不影响桩的质量。

（3）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，而且使固化料能充分吸收软土中的水分，从而增强加固效果。

（4）施工原料除原位软土外，仅掺入少量固化剂，因此施工工艺简单，施工成本低。

5、喷粉桩施工设备

本项目所使用的机械产品为液压式PH-5型喷粉桩机。喷钻机由步履机构、动力机构、传动机构、操作机构、钻架及钻井机构等组成。它们的共同任务是在钻孔的同时完成喷粉和搅拌作业，从而形成桩体。

6该工程喷粉桩施工程序：

1、平整场地，整套设备根据实际地形安装就位。

2、喷粉桩机自动纵横向移动，钻头对准孔位。

3、启动搅拌机，钻头正向旋转，实施钻进作业。为了不至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。

 （图B）

4、钻至设计孔底标高后停钻。

5、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放大小成正比，与钻头的提升速度成反比。

6、当钻头提升至高出桩顶40cm～50cm时，发送器停止向孔内喷射粉料，桩柱已形成，将钻头提出地面。

7、为了确保固化剂与土体充分混合或感到某一根桩喷粉质量欠佳时，对原孔应复钻一次，以达到图纸设计要求。

8、实践证明：在喷粉过程中，当钻头提升到最后阶段时应注意控制，使钻头距地表面≥50cm时停止喷粉，不然粉体被带出地面而向空中飞散污染环境。 9、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。

6.1喷粉桩施工程序图 见（图B）

a.钻机定位 b.喷气钻井 c.终孔停钻 d.喷粉提升 e.成桩、钻头提至地面

1.喷钻机 2.钻架 3.钻杆 4.钻头 5.钻孔 6.成桩

6.2喷粉桩施工工艺设备图

 （图A）

1、步履机构 2、主电动机 3、操作台 4、传动机构 5、钻架 6、旋转龙头 7、钻杆 8、钻孔 9、钻头 10、输料管 11、固化剂管

12、转鼓 13、料罐压力表 14、气管压力表 15、安全阀 16、气水分离器17、压力气管 18、流量剂 19、气流阀 20、贮气罐 21、空压机

7、施工组织及施工布置

1、在施工过程中为了确保粉喷桩的施工质量，必须进行严密组织。通过跟负责人的交谈和自己所查找的一些资料，总结出：

通常一台喷粉桩组建一个施工班组，每班组由9～10人组成。组长1名，负责该机的指挥，协调各工序间的操作联系；操作机工4人，负责钻机的移位、钻进、喷粉、提升等工作；施工记录及质量检查1人，详细记录施工情况，包括开机时间、钻进速度、提升速度、终孔时间、进尺情况、送灰情况、每延长米用灰量、总用灰量以及故障情况等，并负责监督检查桩位、桩数、标高、成孔质量等；机械工1～2人，负责配套设备的机械及电器安装、运输、维修等；辅助工2人，负责供气、供灰等工作。当两班作业时，应按两班要求配备劳动力。当多台机同时施工时，应相应增加人员。当然我们这个工程只需要一个施工班组就可以了。

2、根据任务的大小及制桩的范围进行施工工艺规划。一般情况下，可同时上1～3台喷粉桩机。空压机可单机配备，也可几台桩机共用一台。粉体发送器原则上单机配备，这样便于操作和控制。空压机和发送器应布置在适中位置，尽可能少移动，仓库的材料储备应充足，保证供应。

3、喷粉桩机的施钻路线应考虑移位和进出场的要求，如下图所示：

喷粉桩施工布置图

任何情况下，喷粉桩机的制桩路线都必须向尚未制桩的场区移位或前进，在设计喷粉桩机的作业路线时要充分考虑到这一点，切忌喷粉桩机从以制桩的区域穿过，避免制好的桩遭受损坏。

8、质量要求

施工结束后涉及到质量检测一项，合格的喷粉桩应该是灰土搅拌比较均匀，无粉料集中现象，外观整齐匀称，无明显凸凹，桩的表面呈钻头叶片的螺旋状痕迹。为保证质量，施工应注意以下几点：

1、施工管理：必须加强现场管理，有具体的管理措施，严格的施工组织纪律，最佳的施工方法，较强的技术力量。

2、技术管理：施工队伍必须是高质量、具有一定的技术等级和施工经验，尤其是生产骨干应有足够的施工经历及处理施工中可能出现问题的能力。

3、机械设备：必须根据工艺要求配备完整的制桩设备，所用设备应具有可靠性和配套性，机械的功能应能满足设计要求。

4、质量把关应落实到人。建立质量把关逐级责任制，质量责任人必须在施工过程中处处检查，层层验收，把事故消灭在萌芽状态。

5、所用的固化剂和各种掺合料都必须符合国家标准，不允许将不合格的材料用于工程。所有材料进场前必须经过检查验收和必要的试验，当确认符合要求时才可使用。

6、应严格按照施工工艺要求组织施工操作，钻进速度，喷灰量以及施工布置等，均要按施工组织设计要求的进行。施工过程中应设专职人员负责质量检查，并做好施工日记。

7、施工前应根据所用的材料，按设计要求的配合比在现场做2～3根短试桩，以确定提升速度，搅拌次数，喷灰量等要素。要钻取芯样做2～3组试块进行7d和28d室内无侧限抗压强度试验，检查材料的可靠性。试桩养护至一定龄期后（一般可取10d～15d），开挖出来进行外观、搅拌均匀程度等质量检查。

9、安全要求

1、严格按照施工机械安全操作规程进行施工操作，不得违章作业。

2、施工用电要采用三相五线制，用电设备接地良好，按施工用电要求设置配电箱和触电保护器。

3、安全检查员要持证上岗，做好施工机械的安全检查，凡检查有安全隐患的部位要停机排除，不能带病做业。

4、按施工组织要求，非机械操作人员不得擅自开机。

5、在施工全过程应有指挥员统一指挥，统一要求，统一调配。  十、施工注意事项

1、施钻前应进行测量放线，准确定出各桩位中心，打木桩作出标记，并在

木桩周围撒上白石灰粉以醒目，便于施钻过程中寻找。

2、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。

3、桩体顶端一般常因喷粉量不足、搅拌不匀等原因造成质量缺陷，因此，粉体的喷射高度应比设计桩顶标高高出40cm～50cm，待桩体达到一定强度（一般可取25d～30d）后，再将多余桩体截掉。

4、采用喷粉桩加固的建筑物基底均应设置有一定厚度的砂垫层，以均匀传递上部荷载。

5、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，对特别干燥的土层，可经试验论证后，提前向土层中注水或浸水湿润，并等水分均匀渗透到土层中后，再实施制桩。

6、必须做好粉体喷出量试验，保证按设计规定的掺入比向孔中喷射粉料。不允许降低喷入量。

7、严格防止地下水或其它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的送气。假若造成堵塞，则应起升钻杆，拆下钻头，用铅丝通开。

8、向固化剂罐中送料时，应在罐口装过滤网，防止纸屑、灰块、杂物、金属碴等掉进罐内。

9、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。

10、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。

11、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。

12、钻孔时应把握钻进速度，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量与设计值误差应小于3%。

13、喷粉桩在自然养护14d以后方可开始基坑开挖。为防止开挖中造成桩顶损坏，应采用人工开挖和出土，当挖除土层很厚时，桩顶以上80cm以下部分用人工挖除，桩顶80cm以上部分可用机械开挖。

14、施工结束后应对所有桩按《建筑地基基础质量验收规范》(GB50202-2002)的有关规定进行质量检测及复合地基承载力检测，必要时还应进行单桩承载力和桩体强度检测。所有检测指标必须达到设计标准，桩位及桩数也必须符合设计要求。

15、对断桩、缺桩、缩颈、强度低、桩长不够、偏位较大，表面缺陷等事故，必须按设计要求进行补强处理，不允许降低设计标准。

16、在施工过程中应有专人负责，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。

参考文献：

[1]中国建筑科学研究院.《建筑地基基础设计规范》.北京:中国建筑工业出版社，

2002

[2]交通部第一公路勘察设计院.《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》.北京:人民交通出版社，1996

[8]翁春旭．处理软土地基排水固结法的技术经济分析． 2000

[7]殷宗泽、龚晓南．《地基处理工程实例》．中国水利水电出版社．2000

结束语：

软土地基有极大的危害性，如果不处理或处理不当，就会造成地基失稳，使构造物沉降过大或不均匀沉降，对构造物造成不同程度的危害。软土地基的处理方法很多，但是结合实际情况，我国各地区的环境，土质皆有不同。前辈们的工程实践经验很宝贵，值得我们借鉴，但在实际工程中需要我们勇于探索，力求用最简单 最经济的施工方法完成任务！

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水泥吸水后产生水化反应和水解反应，生成Ca(OH)2H2OCaSiO、H2OCa3(AiO)2、H2OFeCa2(AiO)2等化合物，土粒中的Na+和K+与化合物中的Ca++进行当量吹附交换：土颗粒＜Na+（K+）+Ca＜土颗粒+Na+（土颗粒+Ka+）正是由于Ca++的吸附交换作用，使大量的土颗粒形成较大的土团粒。随着水化反应的深入，Ca++的数量继续增多，当Ca++超过上述离子交换的需要量后，与粘土矿物中的SiO-2和Ai2O3的一部分或大部分进行化学反应，生成不溶于水的微晶凝胶，凝胶在空气中逐渐硬化，增大土的强度、并使水分不易侵入而增加土的水稳定性。微晶凝胶是由极细小的微晶聚集而成，它们在土粒表面形成纤维状的结晶，结晶析出端部、也就是露出晶边的Ai+3将吸引结合于已析出晶面的OH-1，结晶面之间发生排斥，形成“晶边——晶面”结合、并辐射向外延伸，进而再相互侵入并将土团包裹起来，形成水泥土独特的蜂窝状结构。水泥和土搅拌越充分，则水泥土结构的离散性就越小。

喷粉桩使软土地基竖向承载力的提高与桩位土质、含水量、固化剂掺入比、土灰混合均匀程度和龄期等因素有直接的因果关系。

1、土质：喷粉桩原位土以粉土为最好，掺入固化剂、粉土的强度增长效果远比对淤泥质土和粘性土的效果好；土粒越粗、增强效果越明显；同时，原位土越纯净，增强效果越好；软土层中有机物质含量越多，则增强效果越低。因此，喷粉桩适宜被加固软地基土为粉土、砂土、粉砂土、粉质粘土、淤泥等土层，而不适宜含有石块、树根、有机物的人工填土层。

2、含水量：在软土层中、尤其是粘土层中，存在着一个最佳含水率，天然土中的每一个含水量值对应一个最佳固化剂掺入比，如超出这个对应界限，增强效果则不明显。喷粉桩适用于含水量不小于23%的土层，效果最好的含水量为30%-60%。

3、固化剂掺入比μp：固化剂的掺入量与固化料的类别、加固地基土质情况、含水量、原位土的承载力、设计要求的桩体强度和复合地基承载力等条件有密切的关系。试验资料说明：当单桩强度值一定时，固化料强度等级越高，掺入

量就越少；原位土颗粒越粗，土质越纯净，掺入量越少；土层含水量越小，掺入量越少；原位承载力越大，掺入量越少。固化剂掺入比μp（指固化剂的掺入重量与被加固桩体土重量之比）。

μp=掺入固化料的重量/被加固桩体土的重量×100%

当设计考查地质资料后一般固化剂掺入量按原位土含水量经试验确定。通常含水量高时，掺入比可控制在μp=10%-15%；当含水量较低时，掺入量控制在μp=7%-10%。国家行业标准《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-91）中规定，固化剂掺入量μp=7%-15%。实际工程中应通过制作多组灰土试件，经试验后确定一个μp值，施工单位遵照执行。对于无条件作掺入比试验的工程，一般情况下对500mm直径的桩，掺42.5#水泥量为35-50kg/每延长米。

4、混合料搅拌均匀程度：喷粉桩的强度与土料混合均匀程度成正比，灰土搅拌越均匀，其改善原状土的效果越好，相应的抗压强度越高。

5、龄期：喷粉桩的强度随养护龄期的延长而增大。28d内强度增长显著，尤其在前7d，强度急剧提高，一般可达到28d强度的60%左右，可达90d强度的35%-50%，28d后强度仍然有明显增长，90d后强度增长缓慢，因此，喷粉桩的无侧限抗压强度标准值以90d龄期作为强度指标。

资料表明：在淤泥质粘土中，水泥土桩无侧限抗压强度能达到gU=3250Kpa-3720Kpa，相应的变形模量EV=180Mpa-600Mpa。变形模量与抗压强度之比为EV/gU=120-150.石灰土喷粉桩的无侧限抗压强度达到gU=1309Kpa.粘聚力c=330Kpa.内摩擦角β=35°45′。

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5、喷粉桩加固地基，主要是利用群桩的作业原理，使之提高建筑的地基承载力。根据建筑物的不同形式和要求，喷粉桩可以满堂布、带状布和块状布，不论何种布置方法，桩位排列可采用三角形、正方形、长方形或梅花形均可，桩距应计算确定。目前常用的喷粉桩长不超过14m，在14m深度的范围内，应选择土质均匀、地耐力比较高的土层做为持力层；桩底进入持力层的深度不得小于500mm。

工程实践表明：喷粉桩主要是用来加固100-150Kpa及以下的低承载力软土地基；经喷粉加固后复合地基的地耐力可达160-250Kpa。如果原天然土层承载力达200Kpa或工程要求复合地基承载力超过300Kpa时，目前限于机械能力及投资上的经济问题几乎是不能采用喷粉桩工艺的。

1.1.3 软土地基的特性

软土的性质与地基土的成层构造、沉积年代、成因类型有密切关系。不同年代和成因的软土，其物理性质指标尽管可能相近，但作为地基，工程性质却可能相差很大，其大概特点总结如下：

1．含水量较高。因为软土的成分主要是由粘土粒组和粉土粒组组成，并含少量的有机质。粘粒的矿物万分之二为蒙脱石、高岭石和伊利石。这些矿物晶粒很细，呈薄片状，表面带负电荷，它与周围介质的水和阳离子相互作用，形成偶极水分子，并吸附于表面形成水膜，在不同的地质环境下沉积形成各种絮状结构。因此这类土的含水量比较高。

2．透水性差。软土的渗透系数一般在1×10-6～1×10-8cm/s之间，所以在荷载作用下固结速度很慢。当地基中有机质含量较大时，土中可能产生气泡，堵塞渗流通道而降低其渗透性。所以在软土层上的建筑物基础的沉降拖延很长时间才能稳定，同样在荷载作用下地基土的强度增长也是很缓慢的。

3．压缩性较高。一般正常固结的软土层的压缩系数约为0.5～1.5Mpa-1，最大可达到4.5Mpa-1；压缩指数约为0.35～0.75。天然状态的软土层大多数属于正常固结状态，但也有部分是属于超固结状态，近代海岸滩涂沉积为欠固结状态。欠固结状态土在荷重作用下产生较大沉降。超固结状态土，当应力未超过先期固结压力时，地基的沉降很小。

4．流变性强。在荷载的作用下，软土承受剪应力的作用产生缓慢的剪切变形，并可能导致抗剪强度的衰减，在主固结沉降完毕之后还可能继续产生可观的次固结沉降。

[2]《工程地质手册》编写委员会.工程地质手册(第三版)[M」，北京:中国建筑工业出版社，1992

[3]铁道第一勘察设计院.《铁路工程地质手册》[M].北京:中国铁道出版社，1999

[4]铁道第三勘察设计院.铁路工程设计手册:《桥梁地基和基础》[M].北京:中国铁道出版社，2002

[6]建设部综合勘察研究设计院.《岩土工程勘察规范》.北京:中国建筑工业出版社，2001

一般而言，软土是指近代水下沉积的饱和粘性土，是淤泥、淤泥质粘土、泥质粉土、泥炭、泥炭质土等一类土体的简称。软土广泛分布在我国沿海内陆平原或间盆地。不同地域软土的成因、结构和形态各不相同，但都具有基本相同的物理力学特征：天然含水量高、天然孔隙比大、渗透系数小、压缩性高、强度低，可呈灵敏性结构。如果软土作为工程建筑的地基，由于其承载力低、往往就会产生不同程度的坍滑或沉降。所以当一个工程在遇到地基土为软土时，如何做到正确且经济的处理就显得尤为重要。