摘要：粉噴樁具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、固結系數小、固結時(shí)間長(cháng)、靈敏度高、擾動(dòng)性大、透水性差、土層層狀分布復雜、各層之間物理力學(xué)性質(zhì)相差較大等特點(diǎn)。粉噴樁施工在鐵路軟土路基施工中具有顯著(zhù)的優(yōu)勢。文章對軟土地基特性進(jìn)行了闡述，分析了粉噴樁處理鐵路軟土地基中的應用特性。

　　關(guān)鍵詞：粉噴樁；鐵路軟土路基；地基處理

　　一、鐵路軟土路基

　　軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低的細粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、固結系數小、固結時(shí)間長(cháng)、靈敏度高、擾動(dòng)性大、透水性差、土層層狀分布復雜、各層之間物理力學(xué)性質(zhì)相差較大等特點(diǎn)。

　　從廣義上說(shuō)，軟土是指強度低、壓縮性高的軟弱土層，可將其分為軟粘性土、淤泥質(zhì)土、淤泥、泥炭質(zhì)土及泥炭5種類(lèi)型，習慣上把前3種總稱(chēng)為軟土。所以，在軟弱路基設計和施工處理過(guò)程中，必須通過(guò)詳細的研究，掌握軟土的性質(zhì)和土層特征（特別是軟土的強度和變形動(dòng)態(tài)變化規律），采取合適的工程措施，才能保證軟弱路基在施工期間的穩定并控制鐵路的工后沉降。

　　粉噴樁的歷史并不長(cháng)，它是在攪拌樁的基礎上發(fā)展起來(lái)的。這兩種工法合在一起，有時(shí)被稱(chēng)為深層攪拌法。這兩種方法的原理都是通過(guò)機械的原位攪拌，將原粘土的原狀結構破壞，再用石灰、水泥等粘結材料，以粉狀或漿狀噴入深層軟土，形成新的復合體，最終提高了基礎結構的整體強度。

　　二、粉噴樁處理軟土地基的優(yōu)點(diǎn)

　　粉噴樁主要應用于軟土地基的處理，粉噴樁施工時(shí)常用的粘結材料有石灰、水泥等。隨著(zhù)現代大型工程的增多，對地基要求的不斷提高，粉噴樁、大部分采用水泥作為粘結材料。本文研究的粉噴樁也都是以水泥為粘結材料的。

　　深層攪拌法對于處理有機質(zhì)土、粉質(zhì)土和粘質(zhì)土都有較好的處理效果，由于深層攪拌法施工速度快、無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪音、無(wú)地面隆起、不排污、不排土、不污染環(huán)境及對相鄰建筑物無(wú)不利影響等，所以粉噴樁在地基加固、基坑支擋結構及形成止水帷幕等多方面得到廣泛的應用。近年來(lái)，隨著(zhù)高速鐵路的大量修建，在我國各省特別是沿海地區，粉噴樁已被廣泛地應用于高速鐵路的軟基處理中。實(shí)踐證明，噴粉攪拌樁加固軟土地基能夠有效地減少和控制沉降量及工后沉降量，與其它軟基處理方法相比，具有無(wú)法替代的優(yōu)越性，能夠較有效的解決橋頭跳車(chē)現象。然而，噴粉樁處理軟基在設計理論、施工技術(shù)及檢測方法等方面尚不完善，因此在一定程度上又限制了它的發(fā)展。具體優(yōu)勢如下：

　　1.能大幅減少加固范圍內的地基沉降量，與排水固結法相比總沉降量能減少25%～49%.

　　2.加固區域側向位移明顯減少，與排水固結法在相同條件下相比，側向位移能減少60%～70%，而且在較短時(shí)間內即趨穩定。

　　3.提高地基土的承載力，適應快速填筑施工，與排水固結法相比，可以允許較高的填土速率。

　　4.采用鉆頭攪拌鉆孔成樁，對地基及周?chē)�建筑物擾動(dòng)小，地表下沉得到控制，施工中振動(dòng)小、噪聲低，具有良好的社會(huì )效益。

　　5.施工中無(wú)下沉坍落，作業(yè)安全可靠；施工作業(yè)簡(jiǎn)便，機械設備容易解決；成本低、效益高。

　　三、軟基加固機理與粉噴樁施工工藝

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　　粉噴樁處治軟基屬于深層攪拌法中的一種，它是利用壓縮空氣向軟弱土層中輸送石灰、水泥等粉狀加固料，使其與原位軟弱土混合、壓密，通過(guò)加固料與軟弱土之間的離子交換作用、凝聚作用、化學(xué)結合作用等一系列物理化學(xué)作用，使軟弱土硬結成具有整體性、水穩性和一定強度的柱狀加固土，它與原位軟弱土層組成復合地基，提高軟土地基承載力，減少地基沉降量。但是粉噴樁的成樁過(guò)程，不是鋼樁、預制樁的“打樁”過(guò)程，也不是沉管樁的“沉樁”過(guò)程：

　�。�1）粉噴樁的制樁過(guò)程是在軟土地基中將加固材料（水泥粉或石灰粉等）通過(guò)攪拌機械和原位地基土攪拌混合成樁，不會(huì )有較大的擠土效應；

　�。�2）粉噴樁使用的的固化材料是水泥粉或石灰粉，在干燥狀態(tài)下它們能吸收樁體附近軟土中的水分；

　�。�3）粉噴樁加固的往往是軟土地基，而天然軟粘土具有顯著(zhù)的結構特性，顆粒之間膠結作用抑制了超孔隙水壓的產(chǎn)生。

　　總之，不能將粉噴樁的成樁過(guò)程看成“沉樁”過(guò)程，有些工程人員忽略粉噴樁的工程特點(diǎn)，把粉噴樁施工過(guò)程簡(jiǎn)單地模仿看成其它工程樁的沉樁過(guò)程，并采用相應的計算方法估算粉噴樁地基的空隙水壓力，筆者認為這樣的做法在理論上是錯誤的，在工程上是有害的。

　　當然，粉噴樁在打樁施工過(guò)程中對樁周地基土也會(huì )有較大擾動(dòng)的，此時(shí)若地基土體結構破損，顆粒之間的膠結作用受到破壞，對超孔隙水壓力的抑制作用減弱，也會(huì )造成地基土的超孔隙水壓力，使得粉噴樁在施工后一定時(shí)期內其承載力較小，工程技術(shù)人員在設計時(shí)如果沒(méi)有考慮這一點(diǎn)，將會(huì )高估此時(shí)復合地基的承載力，特別是在由于過(guò)高估計地基的承載力而決定在路基上快速填筑路堤或修建結構物的情況下，路基很可能會(huì )出現裂縫、大的沉降和水平位移甚至滑塌事故。另外，地震和路面載荷等也會(huì )引起超孔隙水壓力的上升，地震作用時(shí)，樁側土的孔壓比沿深度方向先急劇增大，再逐漸減小，振動(dòng)孔隙水壓力隨時(shí)間累積增長(cháng)，導致樁豎向承載力不斷降低。實(shí)際上，對于高速鐵路的工程建設，路堤填土加載或者雨水及其它水源也會(huì )造成孔隙水壓力的上升，在工程設計中這些因素都是需要考慮的。

　　（二）粉噴樁施工工藝

　　粉噴樁利用噴粉攪拌鉆機鉆進(jìn)軟弱土層，進(jìn)行土體切割攪拌，壓縮空氣將粉體固化劑從鉆頭上的噴嘴向四周土體旋轉噴射，鉆頭上的葉片切割四周土體使其與固化劑攪拌混合，膠結硬化后形成一定直徑的粉噴樁體，樁體與樁間土形成復合地基，共同承擔外部荷載。粉噴樁的一般施工工藝為如下：

　　1.對正樁位，調整鉆機機身，保證鉆桿的垂直度，啟動(dòng)鉆機下鉆，待攪拌鉆頭接近地面時(shí)，啟動(dòng)空壓機送氣，鉆進(jìn)土層。

　　2.鉆到設計孔深時(shí)，關(guān)閉送氣閥門(mén)，噴送粉體固化劑。

　　3.根據要求或試樁結果，噴料停留一段時(shí)間，確認粉體固化劑已到樁底時(shí)，方可提升攪拌鉆頭。

　　4.提升到設計樁頂標高時(shí)，停止噴粉。

　　5.打開(kāi)送氣閥，關(guān)閉送料閥，空壓機不停機，攪拌鉆頭提升到樁頂時(shí)停止提升，在原位轉動(dòng)2min，以保證樁頭均勻密實(shí)。

　　6.進(jìn)行二次攪拌。

　　7.將攪拌鉆頭提出地面，停止主電機、空壓機，填寫(xiě)施工記錄。

　　8.移動(dòng)到下一個(gè)樁位，繼續作業(yè)。

　　四、結語(yǔ)

　　本文對現有粉噴樁加固軟基的研究成果的基礎上，進(jìn)一步分析粉噴樁加固軟基的機理和粉噴樁復合路基的受力變形性狀，通過(guò)理論分析，對粉噴樁加固高速鐵路軟基的若干關(guān)鍵問(wèn)題作了深入的探討，并在此基礎上對粉噴樁加固鐵路軟基進(jìn)行了分析。

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