浅谈水泥搅拌桩处理软土路基技术

2015-10-21张军

建筑工程技术与设计 2015年29期

张军

摘要：水泥搅拌桩作为常用的软土地基处理方法，近年来在淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、杂填土且土壤含水量大于30%的软弱地基加固中得到广泛应用，并取得良好效果。本文介绍了水泥搅拌桩的施工工艺，并探讨了其应用。

关键词：水泥搅拌桩；钻进；提升

一、水泥搅拌桩

水泥搅拌桩是一种应用较广泛的地基加固方法，根据水泥水化的化学机理，其施工工艺主要有两种：第一种，先在地面把水泥制成水泥浆，然后送至地下与地基土搅和，待其固化后，使地基土的物理力学性能得到加强；另一种，采用压缩空气把干燥，松散状态的水泥粉直接送入地下与地基土拌和，利用地基土中的孔隙水进行水化反应后，再行固结，达到改良地基的目的。目前我国水泥搅拌桩施工较多采用“喷浆”工艺。本法适用于淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、杂填土且土壤含水量大于30%的软弱地基加固。

水泥搅拌桩具有以下特点：它是仅有少量挤土的非置换桩，施工时无振动、无噪音、不需泥浆护壁、不产生废水污染、无大量废土外运。它的形状不一定呈独立的柱状，可以进行多个乃至无数个圆柱形的搭接组合。它的渗透性小，能防渗止水，为其他各种桩型所不及。

当作为柱状桩时，布桩间距可稀可密，几乎不受限制。它可以与其他桩型配合使用，从而共同形成复合地基。它的施工速度较快，造价较低。

二、水泥搅拌桩处理软土路基技术

（一）水泥搅拌桩施工工艺

1、场地的平整

把地表的杂物和杂草等和施工无关的东西统统清理干净，高的地方進行开挖，低洼的地方进行粘性土的回填，回填的土要压实填密。保证施工车辆能够在上面正常的行走，特别是桩机的行驶。

2、测量施工放样

使用精准的全站仪按照施工图纸进行准确的放样，先对控制桩进行放样，咋根据控制桩放出具体的其他的桩位的位置，对于控制桩要设置明显的标志，并进行保护和定期的复核。

3、水泥浆的拌制

拌制的水凝浆要严格按照设计的配合比进行拌制，水泥、掺加剂、掺合物等各种原材料要严格进行计量和计数，同时要确保配合比的正确。搅拌的时间要严格按照规范进行合适的搅拌和确定，要随用随时拌制，同时搅拌要均匀细腻，在拌制的水泥浆中出现有初凝的水泥不能使用，保证每次搅拌的水泥能够满足一根桩的用量和使用。

4、水泥浆的搅拌和喷浆处理

开动钻机实施钻探，保证钻机沿导向架匀速的下沉搅拌旋土。于此同时开动送浆泵向土体盆、喷水泥浆，钻机的双轴叶片同时正反向旋转下沉直至设计的深度。达到设计的深度之后，在桩端就地持续进行喷浆，保证桩端的水泥浆能够均匀。

5、钻机提升搅拌

搅拌机提升喷浆，目的是避免喷射口被封锁，并在同一时间，搅拌桩机钻杆叶片正、反向旋转，并不断搅拌水土。提升过程的所喷射的水泥浆量为总量的5 %以上10%以下。提升至桩顶，原位混合搅拌不少于2分钟。

6、关闭搅拌钻机，换到下一桩位

（二）水泥搅拌桩施工质量控制

1、确保原材料质量

对于所需要的水泥，需要把好进场关，需要进场的水泥，不仅要具有产品合格证和相关权威机构的检验报告，而且还要接批次进行抽样试验，对于不合格的水泥严禁进场。按照配合比配制好的灰浆，不能集团时间过长，不能发生离析的现象，否则禁止使用，而在浆液倒入集料斗内时要过筛，避免浆液内存有结块等物质，从而使泵体受到损坏。

2、确保搅拌桩数量

严格按照设计图的桩间距测量放样，间距的误差控制在验收标准范围内。施工过程中保持场地清洁，不能掩埋覆盖测量放样的水泥搅拌桩桩位竹签，加强施工现场管理，确保不漏打水泥搅拌桩。

3、确保桩身长度

为了确保水泥搅拌桩能够真正起到加固软土路基的作用，所以需要桩底要伸入到持力层当中，即打入全风化风岩或页岩深度要大到半米以上，而当桩身进入到持力层时，则钻机会发生一定的变化，如电流增大，而钻进速度减少等，以此来对桩底是否进入到持力层进行判断。

4、确保桩身水泥用量

水泥用量是影响桩身强度的直接因素，多则浪费，少则达不到设计要求的强度。控制水泥用量，一是要求每根桩的水灰比和送浆压力与成桩试验确定的相同。二是根据每根桩的长度或每工作班的成桩长度，按每延米桩身使用50kg水泥，反算实际水泥用量是否符合要求。

5、确保搭接长度

每根水泥搅拌桩应连续施工，如因故中断，恢复喷浆搅拌时，搭接长度不得小于0.5m。

三、水泥搅拌桩处理软土路基的应用

（一）工程概况

某公路合同段路基特殊，处于河漫滩，该处软土地层层号为②-4-3，呈灰黑色，很湿，软塑～流塑，具压缩性高、强度低、透水性差、灵敏度高等特点，揭露厚度为3.1～3.2m，揭露层面标高为7.02～7.52m，揭露层底标高为3.92～4.34m，属河漫滩相沉积。因此需进行软土路基的处理，经研究采用水泥搅拌桩处理软土路基。本水泥搅拌桩桩径600mm，桩长20米，间距1200mm.水泥搅拌桩为239根。采用425R复合硅酸盐水泥，水泥掺入量为15%，水灰比为 0.4`～0.5m；桩位水平允许偏差≤50mm，桩身垂直允许偏差≤5%。设计深层搅拌桩长为20m ，桩与桩间距1200mm。

（二）施工技术

1、测量和施工放样

施工测量和施工放样，是各项工程开工前最重要的一环，将根据业主提供的座标控制点、水准点及里程、桩位点、轴线设立辅助施工控制网。施工控制网及施工水准点应设置在不受干扰，牢固可靠，且通视好，便于控制的地方。施工控制网和施工放样测量均采用南方J2径纬仪测量，高程采用苏光DIS3型自动安平水准仪进行测量。

搅拌桩放样首先放样出所有的主要工程控制点，再根据主要工程控制点，用径纬仪和钢卷尺（50米）相结合测量，用内差法和内分法放样出每个搅拌桩的中心点位，其放样精度要求应符合规范要求，即桩的点位误差应控制在±3cm以内。桩位处地面标高测量用自动安平水准仪和普通水准标尺测量。

2、设备布置与安装调试

制浆点离桩机的水平输送距离不超过50米，以保证注浆出口压力保持在0.4-0.6Mpa。机具安装时应注意深层搅拌桩机的组装就位、水泥浆液制备系统安装、用压力胶管连接灰浆泵出口与搅拌桩出口与搅拌桩的输浆进口应准确、紧密、稳固、可靠。机械设备试运转时，应注意以下相关事项：电压保持在额定工作电压范围内，电机工作电流不得超过额定值；调试搅拌桩轴转运速度，使其达到规定的要求；调试输送浆的管路和供水水路通畅：各种监测仪表应能正确显示，监测的数据应准确可靠。

3、钻进与提升

搅拌机的钻杆须垂直并对准桩位，检查深度计转轴中心是否位于刻度盘中心，确保搅拌桩深度计量准确。

第一次钻进：在确认浆液从搅拌叶的出浆口喷出后，方可启动搅拌机，以60 r/min的转速和不大于1m/min的钻进速度，顺时针方向边钻边喷浆，直至设计桩长（在不变动档位的前提下，电流表电流突变后，再向下钻进50cm），再繼续喷浆30s后，改逆时针方向搅拌喷浆提升至设计桩顶。

第二次钻进：以同样方式再次顺时针方向钻进注浆，直至复搅喷浆到设计桩长后，改逆时针方向搅拌喷浆提升到设计桩顶标高，再原地继续喷浆30s，停止喷浆。

两次循环钻进成桩：经过上下两次循环钻进提升，使水泥浆液在桩孔内搅拌3次成桩。

4、桩机移位

复搅完成后，将钻头提出地面，停止主电机、填写施工记录并将桩机移至下一孔位。

（三）施工检验

1、轻便触探检测

该工作应在成桩后3d内，采用轻型动力触探（N10）检查每米桩身的均匀性，本工程轻便触探检测结果如下：检测深度范围内N10离散性小、搅拌基本均匀；轻便触探数N10贯入100mm击数不低于10击，地基处理规程，确定该工程水泥土搅拌桩桩身强度均属合格。

2、开挖检查

通过现场开挖来检查桩身外观质量，该项工作在成桩7d后，采用浅部开挖桩头（开挖深度超过停浆面下0.5m）。