双向水泥土搅拌桩施工技术及应用

2015-04-07张玲

四川水泥 2015年6期

关键词：喷浆钻杆双向

张玲

(中铁十局六公司，210015)

双向水泥土搅拌桩施工技术及应用

张玲

(中铁十局六公司，210015)

双向水泥土搅拌桩技术能够克服水泥土搅拌桩的技术问题，保障成桩质量，其使用范围越来越广，并取得了良好的效果。文章简要介绍了双向水泥土搅拌桩技术，希望能够促进双向水泥土搅拌桩施工技术的不断推广。

双向水泥土搅拌桩；施工技术；质量控制

1.传统水泥土搅拌桩施工的常见问题

水泥土搅拌桩施工的优点有振动小、速度快、施工便利等，能够使软土地基的稳定性得到提高，并对其沉降量进行有效的控制。然而由于不合理的成桩工艺和施工机械设备，加之施工操作的不规范，对桩身全长的质量检测的手段落后，造成了施工质量的下降。桩体的强度会受到桩体搅拌不均匀、沿桩体垂直分布的水泥浆不均匀等因素的影响。传统双向水泥土搅拌桩施工技术具有较小的有效处理深度和桩长，对其应用范围造成了束缚，当深度达到7米之后该技术的优势就难以发挥。双向水泥土搅拌桩施工技术具有较低的工效，施工时需要四搅两喷。

2.双向水泥土搅拌桩施工技术

所谓的双向水泥土搅拌桩技术指的是通过在双向水泥土搅拌桩机外同心杆和内同心杆的搅拌叶片上分别安装动力系统，使其能够同时从两个方向对水泥土进行搅拌的技术[1]。

2.1 双向水泥土搅拌桩机

通过改进传统水泥土搅拌桩成桩机械的钻头、钻杆和动力传动系统，设计了双向水泥土搅拌桩机。将反向旋转叶片安装在外钻杆上，将喷浆口和正向旋转叶片安装在内钻杆上，并使用同心双轴钻杆和双向动力传动系统来进行正反两个方向的旋转。

在施工的过程中通过外钻杆叶片来进行压浆，上下两组叶片能够对水泥浆进行控制，使其不能上冒，从而使桩体中的水泥浆掺入量得到了保障，并能够分布均匀。这样能够对搅拌桩及其深层的质量进行保障。

2.2 双向水泥土搅拌桩的钻头技术要求

一般情况下钻头叶片的厚度为25至30毫米，宽度为80至100毫米，只有这样才能保障水泥土搅拌桩的均匀。在搅拌的过程中，对搅拌均匀造成直接影响的就是钻头叶片的倾角，因此钻杆与叶片之间的倾角应该为10度至20度，如果是沙性土可以将夹角调小。为了避免“糊钻”现象，搅拌钻头叶片之间的间距一般在20至40厘米左右。在内钻杆叶片的三分之二处设置喷浆口，并根据现场测定的情况来设置喷浆的大小[2]。

实验证明，在水泥土桩的任意一点使用双向水泥土搅拌桩机进行20次以上的搅拌，能够取得最好的施工效果。施工时要保障钻杆的下降速度、提升速度和回转数，钻头翼片与搅拌轴的垂直夹角、宽度和枚数都符合相关的技术参数。

（3）根据工程实际情况，采用合适的经济手段，对那些有较大贡献的人员，应给予奖励，即引入奖惩机制，提高施工和管理人员的积极主动性。

2.3 双向水泥土搅拌桩施工技术的施工工艺

在施工时首先要进行放线和定位工作，使用方形或梅花形来布置双向水泥土搅拌桩。进而就位桩机，将搅拌机移动到制定位置，并进行安装和对中。第三，进行切土下沉，也就是将搅拌机启动，沿着导向架使用搅拌机进行切土，并使用灰浆泵来喷射水泥浆液，进行10秒以上的桩底持续喷浆搅拌。最后，就行提升搅拌，将灰浆泵关闭，提升搅拌机。

2.4 水灰比和水泥掺入

要根据单桩的承载力来确定双向水泥土搅拌桩水泥掺入比，以被加固湿土质量的百分之十五左右为宜。如果水泥掺入量在百分之七以下，则会影响水泥土的强度。在百分之二十二的范围内，水泥土强度随着水泥掺入比的增加而增加。根据工艺性试桩将水泥浆液的水灰比确定下来，以0.5至0.6为宜。如果温度较高、桩径较大时可以取大值。水灰比不能小于0.45，也不能大于0.7，否则会影响成桩的质量，并造成施工的困难[3]。

2.5 双向水泥土搅拌桩施工技术的适用地质

在进行软弱地基的处理时往往使用双向水泥土搅拌桩技术，包括无流动地下水的松散砂土、软粘性土、粉土、淤泥质土和淤泥等。在使用双向水泥土搅拌桩施工技术对具有腐蚀性的地下水、塑性指数超过25的粘性土、有机质土和泥炭土进行处理时要先进行现场试验。一些特殊土质会影响双向水泥土搅拌桩技术的应用。例如有机质含量较高的软土和泥炭土中的有机质会对水泥水化过程进行延缓，从而对水泥土的结构形式进行破坏，使水泥土的强度降低。粘性土的塑性指数过大也会造成“糊钻”。如果地下水中的硫酸盐含量过高，水泥会与硫酸盐发生反应，形成结晶性侵蚀，造成水泥土的崩解和开裂。

3.双向水泥土搅拌桩施工技术的应用

3.1 工艺性试桩

工艺性试桩的目的在于用科学的技术参数来指导施工，保障施工的质量，工艺性试桩的主要内容有以下几点：要计算水灰比和水泥掺入量，据此来对单桩对喷浆量以及其他技术参数制定出来，例如进入持力层电流、搅拌机转速、喷浆压力、钻杆提升和下沉速度、钻进速度等。要对提升和下沉的阻力情况进行掌握，将合适的搅拌叶片的倾角和宽度、电机功率以及搅拌钻头形式选择出来。要对室内实验的水灰比和配合比进行检验，确定是否需要添加外加剂。对复合地基的承载力进行检验，并在同一工程地质条件下至少进行3根工艺性试桩。

3.2 控制施工质量

首先，在配制水泥浆液时要严格按照配合比，不要将制备好的浆液搁置超过两小时，先对其进行加筛和过滤，再倒入存浆桶，以免泵体受到结块浆液的损坏。必须配备专人对浆液拌制现场进行记录，记录内容包括停浆面、喷浆深度和送浆的时间等等，从而对水泥浆液的喷入量和喷入深度进行保障。要对钻机内外杆的速度、钻机提升和下沉的速度进行控制，使水泥浆液能够与破碎的土体进行拌合。要确保搅拌桩机的导向架和底盘水平的垂直，将其桩位偏差控制在50毫米以内，垂直度偏差控制在百分之一以内。

3.3 处理常见的施工问题

①处理桩顶部位的问题。桩顶的问题主要是蜂窝状土层，处理方法为挖除桩顶质量较差的部分，或者对其进行人工修整和二次喷浆搅拌。

②处理施工间断问题。如果由于突发状况不能进行连续供浆，要将搅拌机钻头退到停浆前的1米处，避免缺浆或断桩。如果需要半小时以上的停机检查，为了避免钻杆内水泥浆的硬化，要冲洗钻杆，并每隔半小时转动一次转杆，以免出现内外钻杆抱死的现象。

③处理“糊钻”。“糊钻”的产生主要是土质的含水量过小、塑性指数过大造成的，这就会造成在桩体的单位体积内钻杆和钻头占有较大的以及比例，难以均匀的搅拌水泥浆和土体。其处理办法为适当增大桩径、对钻杆和叶片之间的夹角以及水灰比进行调整、使搅拌叶片之间增大距离等。

④处理局部密实土质。密实土质指的是含水量较小的硬塑粘性土和厚度较大、标贯击数较大的砂性土，这些土质不适合使用双向水泥搅拌桩施工技术，应该调整施工方案，选择其他的施工技术。