路基软基处理中水泥深层搅拌桩的应用研究

林璐璐

路基软基处理中水泥深层搅拌桩的应用研究

林璐璐

路基处理工程是公路建设中的重要步骤，而软基作为路基的一种，由于其土质的松软特性，如处理不善就会造成路面变形甚至坍塌，从而影响公路质量，所以本文从水泥深层搅拌桩在路基软基处理施工前、施工过程中、依次分析其技术运用，并在此基础上，对水泥深层搅拌桩在路基软基处理中的质量控制措施作出浅析。

路基软基处理；水泥深层搅拌桩；应用研究

引言

目前由于各国环境等存在差异，国际上对于工程软土没有统一的定义。然而，我国在交通行业标准《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》中对路基软土进行了相关定义。由于公路路基软土的物理结构特性，导致路基软土施工中需要进行加固处理。水泥深层搅拌桩是路基软土处理中的一项常用施工技术。水泥深层搅拌桩通过将水泥、水等按一定比例调配成固化剂注入到软土中，强制搅拌使软土与固化剂充分混合，利用固化剂使软土形成具有一定强度的水泥桩。

1　水泥深层搅拌桩施工前的应用研究

1.1施工机械设备

水泥深层搅拌桩在路基软基处理中的主要设备包括钻机、喷浆机和空压机。钻机主要是用于水泥深层基桩应用中的成桩，通过机身钻具作用向地下钻进，达到破开土体的目的。喷浆机主要通过混凝土泵道实现固化剂浆液的输出。空压机通过压力气源对抗土体的阻力从而将固化剂浆液喷入土体中。此外水泥深层搅拌桩应用中还包括其他辅助施工的机械设备等。

1.2设备检验

在水泥深层搅拌桩路基软基施工前，需要对施工的设备进行检验。一方面保障人员安全，另一方面确保路基施工的质量。

（1）为保证固化浆液喷射量的控制，需要对每台桩机配备相应的记录器，以反映喷浆的实际情况。因此，需要检测记录仪器是否正常运行，其记录功能是否准确，能否自动记录喷浆时间、深度等相关指标参数。

（2）由于空压机利用气源压力进行施工，因此，对于空压机也要进行检验，以免存在安全隐患。空压机的检验包括空压机是否存在设备老旧或损坏、压力系统是否能够正常运行、相关仪表是否运行、数据显示是否准确等。

（3）为保证钻孔的方向，在钻机机架上一方面要利用吊线锤标明钻机机架的平面垂直线。另一方面在机架上要检验是否设置了相关刻度线。对于钻机的钻头，钻头直径的磨损情况要小于或等于1cm。

1.3原材料检验

原材料检验是对采购的水泥质量进行检验，抽检一部分水泥原料样品在试验室中进行质量检测。选择质量符合水泥深层搅拌桩施工要求标准的水泥原料，保障水泥深层搅拌桩施工过程中的固化剂产量和质量。此外，原材料的放置要符合材料放置要求，避免材料受潮等影响施工质量。

1.4施工前检验

水泥深层搅拌桩应用前需要进行试桩检验。首先水泥搅拌桩每种类型试桩数要达到总桩数量的0.2%，并且要保证桩数在5根及以上。进行试桩的仪器均要标有相关计量部门的证明。试桩检验包括对设计的固化浆液各种参数进行检验，以了解水泥配比是否适用于该路段路基软土。对于基桩成桩情况、成桩直径等进行检验。试桩过程中对桩身进行无侧限抗压强度的试验，检测桩身是否满足28d无侧限抗压强度等于或高于0.8MPa，检验28d桩身所能承受的承载力和复合地基承载力是否满足居于300～130kPa之间。检验固化剂浆液的均匀程度和相应的加固程度是否满足路基软土处理设计要求。

2　水泥深层搅拌桩施工过程中的应用研究

2.1施工的主要流程

水泥深层搅拌桩在路基软基处理中的施工流程主要是先进行场地的清理，保持场地平整，再进行施工的放样和钻机定位。启动钻机钻至设计土体深度情况下，再进行成桩、调平、送风等操作。所有工作就绪后，利用喷浆机进行喷浆和搅拌，并提升喷头直至离地面距离达到50cm后停止喷浆施工（如图1所示）。然后再次重复喷浆工作，一边下沉一边进行喷浆，同时不断搅拌浆液与土体，直至到达基桩底部为止，在底部停止搅拌1min后再停止喷浆。一边搅拌一边将喷头上提至桩顶处，关闭电源。施工完成，将钻机进行移位后进行下一工序。

图1　水泥深层搅拌桩

2.2施工的控制

在水泥深层搅拌桩路基软基施工处理中（如图2所示），要严格控制施工的流程、施工项目参数和相关施工行为要求规范，保证水泥深层搅拌桩路基软基处理的质量。相关项目负责人要派专人进行施工现场的监督，全程观测水泥搅拌桩的施工过程。对于机械设备等进行编号，明确划分责任以确保责任到个人。在水泥搅拌机使用前需要对喷浆管道进行检查和清洗，保证管道无堵塞问题的发生。此外应在水泥搅拌机旁设置吊垂线，保证机身放置平整，下桩角度平直，保证施工的桩身不会出现歪斜。在每次基桩施工中要检测水泥的用量、喷浆过程中是否出现断浆现象等。水泥深层搅拌桩施工时往往采用二喷四搅的工艺，喷浆机中储浆罐内的浆液含量要高于一根桩正常用量标准的50kg及以上。在施工时第一次下钻喷浆量要控制在总量的1/2以下，严禁带水下钻。第一次下钻和提钻的工程一律采用低档位操作。每根桩的施工完成时间等于或超过40min，喷浆产生的压力等于或超过0.4MPa，且第一次提钻时需要在桩底处停留30s，在桩顶进行磨头处理时也要停留30s。对于由于某些原因造成的喷浆中断，必须在12h内进行补喷，并且将补喷情况记录在案。补喷操作要保证补喷的重叠部分超过100cm。此外，现场还要安排专门人员进行施工记载，包括施工的日期、天气、施工进程以及水泥搅拌桩施工的具体细节等，并记录在案。

图2　施工的控制图

2.3施工中常见问题及处理

水泥深层搅拌桩的路基软基施工中，并不能完全按照施工流程设计进行。在施工过程中往往会遇到诸多意外，这就需要在施工过程中进行及时补救。水泥深层搅拌桩的施工中会遇到的主要问题包括喷浆管道出现阻塞、喷浆速度不稳定、喷浆机的浆液喷射量不足、钻机深入土体出现阻碍等。对于施工过程中出现的问题，一方面要积极地分析可能的原因，并进行及时补救；另一方面要对问题进行总结归纳，避免后续施工出现同样的问题，影响施工的进度和质量。例如在施工过程中出现喷浆管道堵塞的情况，一种原因可能是水泥固化浆液受潮出现结块导致，另一种原因可能是由于喷浆管道未清理干净或清理不及时，造成管道淤积导致喷浆堵塞。对于水泥受潮造成的固化浆液硬化引起的堵塞，需要对水泥储存仓库进行检查完善，避免再次出现受潮现象。对于由于管道清洁不到位造成的问题，需要加强喷浆机清洁管理工作，并定期对机械进行检查维修和保养。

3　水泥深层搅拌桩在路基软基处理中的质量控制措施

3.1检验施工的适用性

深层搅拌水泥桩主要适用于淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土硬化施工当中。实际上深层搅拌水泥桩在处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时其施工的质量是很难控制的，因此在正式施工以前，应通过试验确定其适用性。另外，低温对水泥的强度、硬度等性能有很大的影响，在使用前应根据是工地的低温情况进行检验，确保水泥的性能不受影响。

3.2确定原材料的和机械的最佳施工条件

如果想要水泥土的强度提高，就必须通过深层搅拌桩施工。其技术要将搅拌头与水泥浆和软土强制拌和，搅拌的次数越多，拌和的均匀度越好。但是，搅拌的次数不宜过长，因为搅拌过长会带来很多缺点。首先搅拌次数的增多，将影响施工的工程量，且耗时过多。最佳的搅拌次数，可以通过试桩的工艺发现，这样可以明确水泥浆的泵送时间、水灰比、搅拌机提升速度、泵送压力、下钻速度和复搅深度等参数。通过这样的程序，就能够让接下来的大规模施工提供参考数据，力所能及的保证施工质量，和缩短工程的工期。

3.3试桩要求

试桩符合相应的要求，必会得到真实准确的数据。根据以往的施工经验，每个标段的试桩在不少于7根的情况下，才能进行下面的全面施工。具体的步骤是：确定施工段→进行试桩→7d后直接开挖取出→14d后取芯，以检验水泥搅拌桩是否能够达到设计要求主要是通过试块的无侧限抗压强度，或者才能钻探等轻型动力触探试验来确定搅拌桩及桩问土的承载力，确定试桩的效果。

3.4确保桩身水泥用量及耐腐蚀剂用量

水泥的用量对桩身强度产生直接影响，过多会造成浪费，少则会不符合标准，所以要适当控制水泥用量。其中方法有两点：①要求每根桩的送浆压力和水灰比与成桩试验的数据相同。②根据每根桩的长度或成桩的长度的计算，要与实际水泥用量相符合，并严格按照实验的配比进行掺加。

4　结语

对路基软基进行处理对路面工程施工建设的开展具有重要意义。其中，水泥深层搅拌桩是一种较为常见的路基软基处理技术。通过在土体中加入水泥浆液进行加固，从而强化路基承载力，使路基能够承受相应的路面载重，从而保证路面安全。水泥深层搅拌桩在路基软基建设中具有广泛的应用，同时其在具体应用中还需要注意诸多问题，以保障工程的质量。因此，在水泥深层搅拌桩的应用中，我们要严抓施工质量，管控施工环节确保路面工程的质量。

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1673-0038（2015）26-0297-02

2015-6-12