粉體噴射深層攪拌法是在軟土地基中輸入粉柱體加固材料，通過和原位地基土強制攪拌混合，使地基土和加固材料發生化學反應，在穩定地基土的同時，提高強度的方法。
粉體噴射深層攪拌法加固後初期強度高、對於高含水量的超軟土加固效果尤為明顯由於在施工過程中，對周圍環境及建築物無不良影響、因此特別適合在市區內施工。
基本介紹
- 中文名：粉體噴射深層攪拌法
- 外文名：dryjet mixing technology
- 學科：土木工程
- 發明時間：1974年
- 發明國家：瑞典和日本
- 設備：粉體噴射深層攪拌機械
發展歷程,原理,施工準備,施工工藝,質量標準,質量保證措施,施工注意事項,安全防護措施,
發展歷程
在將加固材料混合於軟弱土體內、進行土體加固處理的工法中，自古以來就有不少先例但用漿液深層攪拌法，將使地基土中水分增加，因而對於超軟土(高含水量淤泥)的改良效果不佳。1974年瑞典和日本分別製成了粉體噴射深層攪拌機械，並用於工程實踐。形成了新興的施工工藝——粉體噴射深層攪拌法（dryjet mixing technology，即DJM法）。
我國鐵道部第四勘測設計研究院於1983年初開始粉體噴射深層攪拌法加固軟土試驗研究，於1985年通過鐵道部部級技術鑑定‘並逐步推廣使用。
由於粉體噴射深層攪拌法採用粉體(生石灰或水泥等)作為加固材料、不再增加地基中的水分，反而能充分吸收周圍軟土中的水分。因此加固後初期強度高、對於高含水量的超軟土加固效果尤為明顯由於在施工過程中，對周圍環境及建築物無不良影響、因此特別適合在市區內施工。
原理
粉體噴射深層攪拌法是在軟土地基中輸入粉柱體加固材料，通過和原位地基土強制攪拌混合，使地基土和加固材料發生化學反應，在穩定地基土的同時，提高強度的方法。
（1） 施工原理：由壓縮空氣輸送的加固材料通過攪拌葉片旋轉產生的空隙部位噴出，並隨著攪拌葉片的旋轉和原位地基土攪拌均勻混合一起，和加固材料分離後的空氣，就沿著攪拌軸，由軸與土的縫隙處排出地面。
（2） 固結原理：粉體噴射深層攪拌法使用的固化劑，主要有石灰、水泥，還有石膏及礦渣，可使用粉煤灰作為摻合料。
通過固結反應而形成穩定的石灰粉體，在軟土中加入生石灰，生石灰和土中的水分發生化學反應成熟石灰，水分被吸收，起到了膠結作用，並產生熱量，柱體消化而產生體積膨脹1-2倍，促進周圍土體的固結。 拌入石灰後軟土物理性能起了變化，加灰後軟土液性指數隨含水量增加呈線性遞減，含水量小於50%的土加灰後，液性指數從原來流態進入半固態或固態，在穩定壓力下壓縮量隨石灰粉含量增加而遞減，壓縮量減小達1/3，提高石灰柱體的強度。拌入石灰後增加軟黏土的滲透性，石灰柱在不同類型軟土中起到排水作用。
施工準備
1.材料
（1） 粉體攪拌法目前主要使用的固化劑為石灰粉、水泥以及石膏及礦渣等，也可使用粉煤灰作摻
和料。
（2） 粉體生石灰馮技術要求
1）石灰應該是細磨的，在攪拌過程中，為防止樁體中石灰聚集，石灰最大粒徑應小於2mm。
2）石灰應儘量選取純淨無雜質的，石灰中氧化鈣和氧化鎂含量至少應為8.5%，其中氧化鈣含量最好不低於80%。
3）石灰的儲存期，不宜超過三個月。
4）石灰的液性指數不低於70%。
（3） 石灰樁法（包括塊灰灌入法、粉灰攪拌法）常用摻合料是粉煤灰，也可摻入火山灰、鋼渣或黏土、採用摻合料後可防止石灰樁軟心。
（4） 石灰加摻合料比例通常為15%-30%，加大摻合料比例，使樁身強度提高較大，粉體材料為生石灰粉摻入3%，半水石膏適用於地基酸性反應。
（5） 摻粉煤灰必然引起減少樁身吸水效果，對不追求石灰吸水脹發作用可增大粉煤灰摻量，最高摻量達80%-90%。
（6） 摻入30%細磨石灰粉，提高流塑狀輕亞黏土地基的加固效果。
2.作業條件
（1） 工作場地表層硬殼很薄時，需先鋪填砂、礫石墊層，以便機械在場內順利移動和施鑽，如場
內樁位有障礙物，例如木樁、石塊等應排除。
（2） 機械設備配置：鑽機、粉體傳送器、空氣壓縮機、攪拌鑽頭等。
（3） 根據地質資料，通過原位測試及室內試驗取得地基土、灰土污吏力學及化學指標，選取最佳含灰量，作為設計摻灰量，決定設定攪拌範圍，選擇樁長、截面及根數。
施工工藝
粉體噴射深層攪拌法是以機械強制攪拌土粉混合體，使灰土混合形成加固柱體。
1.粉體攪拌加固形成
（1） 製成獨立柱狀
（2） 連續搭接布置成壁狀
（3） 連續縱、橫網向搭接成塊狀。
2.分體攪拌樁的排列和間距
（1） 根據結構要求的承載力，初步選定間距，從而定出加固範圍內攪拌樁的數量以及每平方米內攪拌樁所占的面積。
（2） 攪拌樁的排列一般呈等邊三角形，也可四方形布置，樁徑為0.5-1.5m，樁距約1m。
3.粉體攪拌法施工順序
（1） 樁體對位
（2） 下鑽
（3） 鑽進
（4） 提升
（5） 提升結束
質量標準
1、使用材料的各種指標，包括含灰量、灰液性指數和外加劑品種摻量，必須符合設計要求。 檢驗方法：材料出廠證明、合格證、試驗報告及施工日誌。
2、豎向水泥攪拌樁複合地基和承載力特徵值應通過現場單樁或多樁複合地基承載實驗確定。
3、豎向承載攪拌樁複合地基應在基礎和樁之間設定褥墊層,褥墊層厚度可取300mm,其材料可選用中砂、粗砂、細級配沙石等，最大粒徑不宜大於20mm。
4、水泥攪拌樁施工前應根據設計進行工藝性試樁，數量不得少於2根。
5、水泥攪拌樁現場事先予以平整，必須清除地上河地下的障礙物。遇有明濱、池塘及窪地時應抽水和清淤，回填粘性土料並予以壓實，不得回填雜填土或生活垃圾。
6、豎向承載攪拌樁施工時，停漿（灰）面高於樁頂設計標高300—500mm。在開挖基坑時，應將攪拌樁頂施工質量較差的樁段用人工剔除。
7、施工中應保持攪拌樁機底盤的水平和導向架應豎直，攪拌樁的垂直度偏差不得超過1%；樁位的偏差不得大於50mm；成樁直徑和樁長不得小於設計值。
8、水泥攪拌樁（乾法）噴粉施工機械必須配置國家計量部門確認的具有能順時檢測並記錄出粉量的粉體計量裝置及攪拌深度自動記錄儀。
9、攪拌樁每旋轉一周，其提升高度不得超過16mm，攪拌頭的直徑應定期覆核檢查，其磨損量不得大於10mm。
10、水泥攪拌樁的質量控制應貫穿在施工的全過程，並應堅持全程的施工監理。施工中必須隨時檢查施工記錄和計量記錄，並對照規定的施工工藝對沒根樁進行質量平評定，檢查方法如下：
1）成樁7d後，採用淺部開挖樁頭，深度宜超過停漿（灰）面下0.5m，目測檢查攪拌的均與性，量測成樁直徑，檢查數量為總樁數的5%。
2）成樁3d後，可用輕型動力觸探（N10）檢查每根樁身的均與性，檢查數量為施工樁數的1%，且不少於3根。
11、豎向承載水泥土攪拌樁地基竣工驗收時，承載力檢驗應採用覆核地基載荷試驗和單樁荷載試驗，試驗宜在成樁28d後進行，檢驗業數量為樁總量的0.5%—1%，且沒項單體工程不應少於3點。
12、基槽開挖後，應檢驗樁位、樁數與樁頂質量，如不符合設計要求，應採取有效補強措施。
質量保證措施
合格的粉噴樁應該是灰土攪拌比較均勻，無粉料集中現象；外觀整齊勻稱，無明顯凸凹存在；樁的表面成形較好，呈鑽頭葉片攪拌
上升的螺旋狀痕跡；終粉施工樁頂標高應相差不大，具有樁頂平齊，無缺塊現象；設計樁頂截斷面（永久性樁頂截面）比較平整，無鬆土上浮現象。
優質不能建立在僥倖心理上，應在施工前做好施工組織設計，計算好噴粉量和灰土攪拌次數，解決好施工工藝上存在的問題.把好原材料質量關；制樁過程中精心操作，堅決杜絕斷樁、縮頸、攪拌不均、強度達不到要求等質量事故發生。只要在思想、材料、措施、施工上引起足夠重視，粉噴樁的質量就一定能夠得到保證。
施工過程中的質量控制，嚴加注意以下幾點：
1、施工管理。必須加強現場管理，有具體的管理措施，嚴格的組織紀律，最佳的施工方法，較強的技術力量和既懂技術又善管理的指揮者。不少工程的質量事故就是由於領導指揮無方和現場管理混亂造成的。
2、技術管理。施工隊伍必須是高質量的，具有一定的技術等級，尤其是生產骨幹應有足夠的技術素質，否則就不可能制出質量好的粉噴樁。那些技術水平低、不懂制樁工藝、無足夠的固定人員而臨時拼湊、倉促上陣的施工單位，是絕不可能創造出優良工程的。
3、機械設備。必須根據工藝要求配備完整的制樁設備，所有設備應具有可靠性和配套性，機械功能應能滿足設計要求。
4、質量把關應落實到人。建立質量把關逐級責任制，質量責任人必須在施工過程中處處檢查，層層把關，把事故消滅在萌芽狀態。
5、所用的固化劑和各種摻合料必須符合標準，不允許將不合格的材料用於工程。所有材料進場前必須經過檢查和試驗，當確認符合要求時始可使用。要使用符合國家標準的水泥，嚴防使用吸水受潮、過期、某引起有害元素超標的水泥。
6、施工工藝控制。應嚴格按照施工工藝組織施工，鑽進速度、提鑽速度、噴灰量以及施工布置等，均要按設計要求的進行。施工過程中應設專職人員負責質量檢查，並做好施工記錄。
7、施工前應做好技術交底，嚴格執行各項質量檢查與驗收制度。 8、在成樁過程中，由於各種原因造成的停機，使成樁工藝中斷時，當攪拌機重新起動時，為防止斷樁，均應將攪拌機下沉0.5m再繼續制樁，且噴灰量≥60kg。
9、原始施工記錄應對每樁的深度、加灰量等情況及時、準確進行現場記錄，嚴禁事後補記，並及時移交給施工技術負責，施工技術負責應及時匯總、登記。
10、施工技術人員負責人應隨時檢查施工記錄，並對每根樁進行質量評定。對於不合格樁應根據其位置和數量等具體情況，分別採取補樁或加強鄰樁等措施。
11、質量檢驗：
a.為控制施工質量，在施工過程中運用輕便觸探，對成樁2～3天內的水泥土樁進行質量抽查。
b．結束後，進行動測、靜載荷試驗。
以上檢驗要求和標準依據有關技術規範、規程執行。
施工注意事項
（1）施工前應進行放線，準確定出各孔位中心，打木樁作出標記，並在木樁周圍撒上石灰以醒目，便於施鑽過程中尋找。
（2）所有樁在制樁過程中，都必須準確測量鑽進深度，確保樁頂及樁底標高符合設計要求。
（3）樁體頂端一般常因噴粉量不足、攪拌不勻等原因造成質量缺陷，因此粉體的噴射長度應比設計樁標高高出40cm～50cm，待樁體達到一定強度（一般可取25d～30d）後，再將多餘樁體截掉。此時應注意採用合適的截斷方法，避免保留樁體遭到破壞。截掉樁頭時應謹慎操作，先用人工沿周邊鑿槽，再用鐵錘輕輕擊碎，任何情況下者不得採用猛力衝擊的方式來切割樁頭。條件允許時，應採用有效的切割工具實施樁頭截除。為避免樁頂因送氣壓力驟減出現鬆散段，在每根樁的上部4.00m範圍內，應重複鑽進攪拌一次。
（4）採用粉噴樁加固的建築物基礎底下均應設定有一定厚度的墊層，以均勻傳遞上部荷載。制樁時，必須按設計要求將樁頂嵌入到墊層中，這是保證樁基的整體性所必須的。
（5）粉噴樁適宜在含地下水的土層中施工，但在任何情況下的鑽進和制樁過程中，均不得隨意向孔中注水；對特別乾燥的土層，可經試驗論證後，提前向土層中注水或浸水濕潤，並等水分均勻滲透到土層中後，再實施制樁。
（6）必須做好粉體噴出量試驗，保證按設計規定的摻入比向孔中噴射粉體，不允許降低噴入量。
（7）嚴格防止地下水或其他水滲入套管等輸送氣粉混合料的通道中，以免堵塞通道，影響噴粉質量。防止方法是鑽頭一入土就不停地送氣。假若造成堵塞，則應起升鑽桿，拆下鑽頭，用鉛線通開。
（8）向固化劑鐵罐中送料時，應在罐口裝過濾網，防止紙屑、灰塊、雜物、金屬碴等掉進罐內。
（9）鑽架必須注意保持豎直，以保證樁體的垂直度。每一孔在開鑽前均須檢查鑽頭是否對準樁位中心，不得偏位。
（10）制樁過程中要時刻注意施工情況，避免發生供氣不足、噴粉不夠、斷噴、噴嘴堵塞等不良現象，發現問題應及時處理。
（11）每根樁體製作應一氣呵成，不得在噴粉過程中間歇中斷。應根據樁長和固化料摻入比計算出一根樁的噴灰量，並裝入灰罐，完成一根樁後，再裝入另一根樁的用灰。當然，每根樁的用灰入罐量應稍高於計算用量，以防因噴灰不均勻造成貯灰量不足。
（12）樁體強度除與摻入料有直接關係外，要與地層條件相結合，還與土層的物理力學性質密切相關，施工時應充分結合土層的含水量、粘土粒含量、密度、壓縮係數、塑性指數、鬆散強度、抗剪指標、土層厚度、地下水埋深等，合理確定鑽進速度、提升鑽頭速度、成樁時間、摻入料用量，以達到最佳的成樁效果。
（13）鑽孔地應把握鑽進速度，不宜過快，確保原位土攪拌後疏鬆透氣。提升鑽頭時應均勻慢速，保證摻入料與原位土充分混合。嚴格控制固化劑噴入量，每延米的固化劑噴入量與設計值誤差應小於3%。
（14）粉噴樁應自然養護14d以上始查進行基坑開挖。為防止開挖作業中造成樁頂損壞，應採用人工開挖和出土。
（15）施工結束後開挖基槽對所有樁進行質量檢測及複合地基承載力檢測，必要時還應進行單樁承載力和樁體強度檢測。所有檢測指標必須達到設計標準，樁位及樁數也必須符合設計要求。
（16）對斷樁、缺樁、縮頸、遜徑、強度較低、樁長不夠、偏位事故，必須按設計要求進行補強處理，不允許降低設計標準。
（17）隨時檢查鑽頭尺寸，其磨損量不得大於1CM。
安全防護措施
（1）、對電工、機械司機、起吊工、安全檢查員等要嚴格培訓，經考試合格後發給上崗證。
（2）、安全檢查員要認真進行上工前的檢查，施工中的督查，停工後的複查的三查制，杜絕事故隱患。
（3）、卷揚機司機要精力集中，防止高空墜物傷人。
（4）、打設機在移位行走過程中，道上嚴禁站人，防止軋傷。
（5）、電源、電線要有安全防護措施，電線不得已放置地面時，要挖槽覆蓋以免損壞漏電。
（6）、進行高空檢修的人員必須戴安全繩。
