粉喷桩在高速公路软基处理中的应用

沪宁高速公路昆山试验段的实践证明，粉喷桩法具有诸多优点:若能有效降低地基总沉降，与排水固结法相比，总沉降可降低25% ~ 49%， 昆山试验表明，桩长11m以内的沉降量与桩端以下的沉降量之比为1∶1，其他文献也证明，当DJM桩穿过软土层进入硬持力层时，沉降量很小； 如果不穿透软土层，悬浮时沉降会很大。地基沉降量过大，说明桩尖下的软土层沉降量还是挺大的，而且持续时间长，所以要重新处理，甚至报废。目前高速公路不断向沿海地区延伸，遇到的深厚软土越来越多，远远小于现有粉喷桩机达到的深度。如何解决这个问题，除了进一步提高机械设备的性能，还需要设计理论的突破。正确评价下卧层软土的沉降，并在实践中探索解决方案。
2地基土含水量对粉喷桩质量的影响
粉喷桩的质量主要体现在粉喷桩的强度指标上，它不仅与混合粉的质量、施工工艺、地基土的性质有关，尤其是含水量。根据规定，地基土的天然含水量小于30%或大于70%时，不得使用。因为当土壤含水量小于30%时，土壤中的含水量不足以水合粉末；当含水量大于70%时，含水量过高的土往往孔隙比较大。如果加入常规量的粉体，由于水量太大，不能形成足够强度的水泥土桩，严重影响粉体旋喷桩的强度。在这种情况下，就需要增加粉末的用量，采用重新搅拌的施工工艺。当含水量高、孔隙比和粘粒含量高时，土体周围的结合力极低。当钻头反向提升喷射混凝土时，产生一个垂直向下的挤压力和一个径向水平推力。由于土呈流塑状，结合力极低，成桩过程中桩体水平向下及周围排水，影响直桩的形成。
3粉喷桩复合地基承载力与粉喷桩单桩承载力的关系
粉喷桩复合地基平均容许承载力公式为:
[σ复合] = a× [σ桩]+(1-a) [σ土]
其中:
σ复合-
A-置换率；
σ桩-搅拌桩容许承载力；
σ土——天然地基土的容许承载力。
毋庸置疑，桩的强度将直接影响复合地基的强度。假设在土的强度不变的情况下，桩的强度保持增加，根据公式，复合地基的强度也会保持增加，但实际情况并非如此。因为粉喷桩本质上是一种摩擦桩，当土的强度不变，饱和软粘土的强度很低时，在这种情况下，即使不断提高桩的强度，复合地基的总强度也不会提高。这就像浆糊里的筷子，浆糊里的钢筋。只有当天然土的强度也增强时，整个复合地基的强度才会增加。因此，桩的强度应适中，并与自然土壤的强度相匹配。另一方面，桩的强度很低，这当然是不行的。
4桩土置换率和粉喷桩含量对复合地基强度的影响
在实际设计计算中，往往提供复合地基所需强度、粉喷桩建议强度和天然地基土强度来计算桩土置换率，计算桩数，然后布置桩位，再进行相关验算。实践证明，如果替代率过低，如低于10%，往往达不到设计要求，甚至会前功尽弃。某高速公路采用粉喷桩复合地基，置换率仅为6% ~ 7%。当路堤填至设计标高时，出现裂缝，因此必须重新处理。这说明作为复合地基的桩土置换率必须大于一定值，否则不能起到复合地基的作用，所以在规范中设定为10% ~ 20%，是合理的。同粉量要控制在一定数值，规格为10% ~ 15%。如前所述，当软土含水量大于70%时，必须增加粉喷桩的用量，否则将无法形成桩身或强度达不到要求的桩身达不到设计要求。
5复搅速度对桩强度的影响
大量的施工实践充分证明，复搅和不搅的质量差别很大。再搅拌的作用是通过充分的搅拌，使粉料与粘土和水充分接触，促进堆体充分成型。同时，钻头喷出的粉末一般呈脉冲状。如果没有充分搅拌，粉末往往会在堆中分层，形成一种“三明治”，对堆的强度不利。如果受到水平推力断水，就要一路再混。如果用作路基加固，只承受竖向力，也可以只重新拌合上部1/3桩。为提高工作效率，钻孔时可提高喷粉钻机的转速，但反向提升喷粉搅拌机时严禁快速旋转和提升。否则会严重影响搅拌的均匀性和添加足够的粉末。
6注粉计量桩的质量
与加粉量直接相关，所以如何计量粉末就成了关键。从理论上讲，气固两相流的测量是非常困难的，但又是非常重要的。目前灰罐容积、电子秤、弹簧秤的测量方法都不理想。最近，一些单位通过研发新型粉喷桩计量装置，提出了气固两相流称重计量，可以在很大程度上克服现有计量装置带来的误差，同时也提出了改进现行电子秤称重方法的方案，从而使粉喷桩的施工工艺更加完善，质量更加可靠。