【摘要】本文从设计、施工与质量控制三个方面出发，浅析采用水泥粉喷桩对软土地基进行加固的各种措施，仅供参考。
【关键词】水泥粉喷桩；设计；施工；质量认定
水泥粉喷桩加固软土地基是利用水泥作固化剂，通过专用的粉体喷射施工机械，将搅拌钻头下沉到预计孔底后，用压缩空气将水泥粉体以雾状喷入加固部分的地基土，凭借钻头和叶片旋转使水泥加固料与软土原位搅拌混合，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和足够强度的水泥加固土，从而提高地基强度。这些加固体与天然地基形成复合地基，共同分担上部荷载并协调变形。
1. 水泥加固土的原理
（1）水泥与软粘土采用机械喷搅加固的基本原理，是基于水泥加固土的物理化学反应过程。它与混凝土的硬化机理有所不同，混凝土的硬化主要是水泥在粗填充料中进行水解和水化作用，所以凝结速度快。而水泥加固土中，由于水泥掺入量很小，仅占被加固土重的7%～15%，水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性的介质――土的围绕下进行，所以硬凝速度缓慢且作用复杂。水泥的各种水化物生成后，有的自身继续硬化，形成水泥石骨架，有的则与其周围具有一定活性的粘土颗粒发生反应。水泥加固软粘土主要产生水泥的水解和水化反应、离子交换和团粒化作用及硬凝反应，生成稳定的不溶于水的结晶化合物，降低了地基土的渗透性，从而提高软土强度。
（2）水泥作为固化剂是提高软土强度的主要因素，其化学成分和掺入比对水泥加固土的强度影响极大。普通硅酸盐水泥的活性高，其早期和后期强度均较好，因而其加固效果优于其他水泥品种，一般可采用325#普通硅酸盐水泥。水泥加固土的强度随水泥掺入比的增加而增加。由于软土的含水量高，因此对水泥加固土强度的增长很不利。一般认为含有高岭土、蒙脱土等粘土矿物的软土加固效果较好；而含有伊里土、氯化物等矿物的软土以及有机质含量高、酸碱度（PH值）较低的粘性土。如仅采用水泥进行加固效果较差。混凝土的强度在龄期28d基本增长规律则不同于混凝土，在龄期28d后，强度仍有明显增长，以龄期100d的强度作为水泥加固土的标准。
2. 水泥粉喷桩的设计与施工技术
（2）一般水泥粉喷桩是介于刚性桩与柔性桩之间，具有一定压缩性，以摩擦桩计算为佳，受力重点部位在桩头5m段内，单桩和群桩的工作性能又有所不同。水泥粉喷桩群桩中的每根单桩一般都不能充分发挥其作用，这对摩擦型群桩而言尤其如此，因此摩擦型桩主要通过摩擦阻力把荷载传递到桩侧及桩端的土层中，而粉喷桩桩基的桩距通常都较小，必然产生应力重叠，而使群桩的承载力小于各单桩承载力之和，群桩的沉降量大于每根单桩的沉降量。
3. 影响粉喷桩复合地基质量的因素
水泥粉喷桩加固的地基属于复合地基，其质量受设计、施工和岩土工程地质等三方面的影响。其中设计是影响水泥粉喷桩复合地基加固质量的关键，由该阶段所确定的桩端持力土层、桩距、桩土置换率、桩体直径、桩身水泥强度等因素都直接决定着水泥粉喷桩复合地基的质量。施工时桩身长度控制的准确程度、单位体积土体体内水泥掺入量、水泥旋喷速度、旋喷均匀程度、复喷遍数以及对施工现场的保护等均影响成桩质量，因此确保桩体的强度及完整性非常重要，其关键在于喷粉量的控制和搅拌是否均匀。上述因素经常导致复合地基设计承载力与实测结果不符。
4. 保证水泥粉喷桩复合地基质量的设计与施工措施
（1）设计人员应认真分析岩土工程勘察资料的基础上，设计布桩图，图中应标明桩底标高、桩顶停灰面、桩径、单位延长米最低用灰量和各层水泥应达到的标准值。
（2）施工单位施工前，应根据岩土工程报告勘测结果和设计加固深度进行分层取样，进行原状土室内试配，按照设计要求的桩土强度确定各层土中水泥掺入量。施工中应按动态管理控制水泥掺灰量。
5. 水泥粉喷桩复合地基检测
复合地基设计中应将理论计算和实际检测结果进行综合考虑。理论计算结果主要用于基础的初步设计，而最终应以检测值为准。应对以下指标进行检测值为准。应对以下指标进行检测评定：
（1）单桩承载能力基本值。
（2）复合地基承载力标准值。
（3）不同深度及土层的桩身水泥土强度值。
（4）桩体观感质量。应将静载试验和触探检验结合起来评估加固质量，两项指标均达到设计要求方能认定为合格产品。
6. 质量责任界定
6.1采用水泥粉喷桩对地基进行加固处理时，其施工操作规程和技术检测方法国家尚无统一标准。有的套用《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-91）中的检测方法，有的套用铁道部1996年颁布的行业标准《粉体搅拌加固软粘土层技术规范》，致使对桩基质量认定笼统、对质量责任界定不清，易引起纠纷。
6.2实测结果与设计要求不符时应认真分析原因，判断责任归属。具体可按以下步骤进行：
（1）由浅至深分层从桩体上截取原桩试件进行抗压试验。
（2）采用触探试验检测桩身是否均匀一体。
（3）采用观察、触摸敲击等方法判定桩身质量是否均匀，有无“卷饼”、空心，是否密实。
（4）根据现场记录检查钻机进尺和水泥掺入情况。
（5）利用钢尺、水准仪检测桩的平面位置和桩顶标高。
6.3若上述指标均达到规定要求，应认定施工质量合格。设计值与实测值不符的原因：一是设计中计算有误或者分析判断错误；二是岩土工程中不确定的自然因素。水泥粉喷桩加固后的地基实测值与设计要求值相比较，出现波动属于正常现象，基础设计时应以试桩实测数据为准。
6.5上述方法已在地基加固工程中应用，实践证明，对桩基质量的认定等较符合工程实际，得到设计、建设和施工三方认可。
7. 结语
目前，我国大力进行高速公路建设，遇到软土地段，不能满足承载力要求，尤其是桥头高填土地段，路基稳定性很难保证，沉降量难以控制。对于江淮冲积平原，这些地区沉积相地层多为软土淤泥，其含水量高、压缩性大、灵敏度大、抗剪强度和承载力低、固结时间长，如采用传统的排水固结法和置换法多数不能取得理想的加固效果，还将产生软土的二次沉降（次固结沉降）。采用传统的预制桩和钻孔桩等作法又不经济。而水泥粉喷桩除具有造价低、布桩灵活、对桩尖下卧层要求不高等优点外，还具有施工中无振动、无噪声、无地面隆起和对周围建筑物无有害影响等优点，同时，桩间土的实际极限承载力一般也比天然地基的极限承载力大。因此，水泥粉喷桩在高等级公路软基处理中具有广阔的前景。
