水泥搅拌桩在公路软土路基处理中的应用

水泥搅拌桩在公路软土路基处理中的应用摘要：在公路软基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，由固化剂和软土间产生一系列物理和化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥土搅拌桩。关键词：水泥搅拌桩软土地基喷浆配合比在公路施工中，经常遇到软弱地基，如不进行人工加固，必然会危害工程质量，造成重大损失，软土地基有许多处理方法，而水泥搅拌桩具有施工简单，快速，震动小挤土效应弱、无公害等特点，能有效地提高软土地基的稳定性，减少和控制沉降量。在邯大（邯郸—大名）高速公路s5合同施工中，由于地下水位高，存在大量复杂的软土地基，为达到加快施工速度，提高地基承载力，增加地基稳定性及减少工后沉降等目的，对原路基进行了水泥搅拌桩加固处理。1、施工工艺1.1配合比试验：取现场原状土和扰动土样，在室内进行配合比试验，根据土样含水量、孔隙率以及有机质含量不同，确定水灰比、最佳外加剂和水泥掺入量。试验设备采用土工试验和砂浆混凝土实验仪器，室内制作试件尺寸70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方体，放入标准养护室，分别进行各龄期的养护。抗压强度采用控制应力试验方法。每组试件不少于3个，同时要考虑室内配合比与现场施工条件的偏差。1.2成桩工艺性试验：工艺性试验应选择有代表性的地段进行现场成桩，试桩数量要求不少于3根，工艺性试验成桩后在试验桩竖向全长钻芯取样，检查桩身水泥土密实度、强度。根据试验情况最终确定固化剂掺入比、钻进速度、提升速度、喷浆压力、单位时间喷入量及搅拌次数等工艺参数。工艺试验结束后，各种数据报经监理确认后方可正式施工。1.3工艺流程及操作要点水泥搅拌桩工艺流程图场地平整施工放样定桩位桩机对位调整喷浆下沉喷浆搅拌提升停止喷浆清洗移位成桩检测1.3.1平整场地清除地表杂草、杂物（包括石块、树根、垃圾等），低洼地段，采用回填黏性土并进行夯实，以满足桩机行走时的地基承载力。对于水田地段，排水疏干后清表0.3—0.5m，将原地面做成4%的横坡，并在路基两侧开挖边沟，对于施工场地下的管线采取标示等保护措施。1.3.2测量放样用全站仪按图纸准确放出控制桩后，根据桩位布置放出具体桩位，对控制桩要设明显标志，并定期复核。1.3.3拌制水泥浆水泥浆严格按照设计配合比配制，水泥、外加剂、掺合料等各种原材料严格计量，确保配合比准确。搅拌时间通过工艺性试验确定，水泥浆随拌随用，要搅拌均匀无团块，出现初凝的水泥浆不得使用。每次搅的水泥浆量应稍多于一根桩的用量。1.3.4水泥搅拌机械安装、就位。现场拼装钻机、就位。首次进场施工时，应对桩机的电流表、管道压力表、电磁流量表、深度测量仪、电脑打印机进行标定。正常施工时要经常复查，特别是钻头叶片磨损超限应及时补焊，以保证桩体的桩径。移动钻机、准确对孔，水平校正钻机，使其钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置，施工时倾斜度不得大于1%。1.3.5搅拌、喷浆启动钻机，使其钻杆沿导向架向下匀速、持续下沉搅拌切土，同时开启送浆泵向土体喷水泥浆，此时双轴上的多层叶片同时正、反向旋转搅拌直到设计深度。达到设计深度后，在桩端就地持续喷浆搅拌30秒以上，使桩端水泥浆充分搅拌均匀。（下沉喷浆为总浆量的90~95%以上）1.3.6提升搅拌搅拌机提升，此时喷浆的目的是为了避免喷浆口被堵塞，同时搅拌桩机钻杆上叶片正、反向旋转，继续搅拌水泥土。提升过程中喷浆量为总量的5~10%以下。提升到桩顶后，原位搅拌不少于2分钟。1.3.7关闭搅拌机械，移位。1.3.8检测成桩7d内，浅开挖桩头1.5m左右，目测检查搅拌桩的均匀性，测量成桩直径，用轻便触探仪检查桩的质量。成桩28d后，在桩径1/4处，桩长范围内取芯，检验桩的完整性、均匀性及施工长度，检验频率为总桩数的2%，同时进行单桩地基静载试验，检查频率为0.2%，且不少于3根。芯样的无侧限抗压强度要满足设计要求。取芯后的孔洞用水泥砂浆灌注封闭。2、施工要点及质量控制2.1根据加固深度选择合适的搅拌桩机、浆液发送器及配套设备，严禁没有计量装置的机械投入使用。材料应具有质量合格证，不得使用受潮结块、过期变质的加固料。使用的固化剂和外加剂的品种、规格及性能要满足设计要求。2.2搅拌桩的施工顺序宜从中间向外围进行，或以由一边推向另一边的方式施工。2.3泵送浆液前，管道应保持湿润，以利于输浆，现场拌制浆液，应有专人记录每根桩水泥用量，并记录送浆开始、结束时间。供浆必须连续，拌合必须均匀，一旦因故障停浆，为防止断桩和缺浆，应使搅拌机下沉到浆面以下1m，待恢复供浆后再喷浆上升。如因故停浆超过3小时，为防止浆液硬结堵管，应先拆除输浆管路清洗后备用，并记录中断深度，在12h内进行补喷，补喷接桩时，其重叠段应大于1m，超过12h时，应进行补桩。2.4施工中如发现喷浆量不足，应按要求整桩复搅，浆液用量不少于设计用量。为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量，第一次提钻喷浆时应在桩底部停留10s，使浆液完全到达桩端。2.5当搅拌桩桩顶接近设计高程时，要注意在桩顶1~1.5m范围内增加喷浆搅拌，搅拌桩机提升出地面时，应减速，当喷浆口至桩顶高程时，宜停止提升，搅拌10~20s，以保证桩头密实均匀。2.6当输浆管有弯折、外压或漏浆情况时，要及时检查、理顺管道，清除外压，漏浆点要及时补漏，严重时要停机换管。如输浆管道过长、沿程压力损失增大时，可使注浆池布置靠近桩位，缩短输浆管道。如机具下沉搅拌中遇有土阻力较大时，应增加搅拌机自重，然后启动加压装置加压，边搅拌边钻进。2.7施工中要始终保持搅拌桩机底盘的水平和导向架的垂直，搅拌桩的垂直偏差不得超过1%，桩位偏差不大于50mm。严格按照设计的桩位、桩长、桩数、喷浆量及试验确定的参数施工。施工时施工人员要认真填写原始记录，包括：桩号、日期、天气、喷浆深度、停浆高程、灰浆泵压力、管道压力、钻机转速、钻进速度、提升速度、浆液流量、外掺剂用量、复搅深度等。2.8搅拌桩路基段应注意尽量安排提前施工，并观测其沉降。3、常见问题及处理方法3.1当遇有下沉困难、电流值高、电机跳闸等情况时，其原因是电压低、土质硬，阻力大或遇有石块等障碍物。此时采取调高电压、适量冲水和挖除障碍物等方法处理。3.2当土质粘性大、搅拌机自重不够时，往往会导致搅拌机下沉不到设计深度，此时要增加搅拌机自重或设加压装置。3.3当投料不准确、灰浆泵磨损漏浆、灰浆泵输浆量偏差大时，会导致喷浆还未到设计高程时浆液已排空，针对这种情况要重新标定投料量、检修灰浆泵、重新标定灰浆泵的输浆量。3.4当搅拌加水过量或输浆管部分堵塞时，会导致剩浆过多，此时要采取重新标定用水量和清洗输浆管的措施来解决。3.5当输浆管内有水泥结块或喷浆口球阀间隙过小时，会导致输浆管堵塞爆裂，此时要拆洗输浆管并适当调节喷浆口球阀。3.6当灰浆浓度过大或搅拌桩叶片角度不合适的时候，易导致钻头和混合土同时旋转，这时应该重新标定水灰比并更换钻头或调整叶片角度。4、结束语水泥搅拌桩适用于加固、处理各种成因的饱和软黏土、淤泥、淤泥质土、黏土、亚黏土等地质情况，施工时与桩周土体一起组成复合地基，从而达到提高地基承载力，减少地基沉降的目的，且对周围土体无扰动、无振动，对周围环境噪声污染较小，具有广阔的应用前景。注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。