高铁水泥搅拌桩配合比的设计与应用

王晓东

（葛洲坝集团试验检测有限公司，湖北　宜昌　443002）

高铁水泥搅拌桩配合比的设计与应用

王晓东

（葛洲坝集团试验检测有限公司，湖北宜昌443002）

某新建高铁客运专线沿线的大部分地基属于软基，设计要求针对此类型地基采取水泥搅拌桩进行加固处理，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高地基强度。该配合比的设计及应用，可为相关工程提供参考。经检查，水泥搅拌桩的质量达到优秀水平。

水泥搅拌桩；设计；应用

1　工程项目概况

某新建铁路工程为沪汉蓉快速客运通道的组成部分，东起汉口站，西至宜昌东站，途经汉川、仙桃、天门、潜江、荆州、枝江、宜昌等市，线路全长293.096km。全线设汉口、汉川、仙桃、潜江、荆州、枝江、宜昌东等7个车站，其中5个新建站、2个既有站（汉口站、宜昌东站）。全线共划分6个标段，本标属第6标段。起止桩号为DK206+500～DK293+623.24，正线全长87.41km。铁路等级：Ⅰ级；正线数目：双线。主要工作内容有正线桥梁34577.4m/39座（双线）、4665.63m/6座（单线），桥梁桩基大部分为钻孔桩，设计强度为C30、C35、C40，隧道及明洞2375m/8座，路基47.81km。正线铺轨170.40km，站线铺轨14.09km。制架梁4030片。

2　设计依据及技术要求

2.1设计依据

该配合比设计试验依据（但不限于）下列标准、规范、规程及文件：

（1）TZ212—2005《客运专线铁路路基工程施工技术指南》

（2）TB10414—2003《铁路路基工程施工质量验收标准》

（3）TB10102—2004《铁路工程土工试验规程》

（4）JGJ55—2000《普通混凝土配合比设计规程》

（5）GB175—2007《通用硅酸盐水泥》

（6）JGJ63—2006《混凝土用水标准》

2.2水泥搅拌桩的设计要求

表1　水泥搅拌桩技术要求

3　水泥搅拌桩配合比设计与试验

3.1原材料

水泥搅拌桩原材料：华新“堡垒”牌P·O42.5水泥；采用当地原状土；拌合及养护用水采用江口城区饮用水。

3.2配合比设计

根据设计要求，进行水泥搅拌桩室内配合比试验。水泥搅拌桩在施工过程中，如果水灰比过小，则会堵塞出浆口造成施工困难，如果水灰比过大，又会影响桩身质量。因此，通过室内配合比试验选择合适的水灰比，对控制施工质量和进度极为重要。在室内进行配合比试验时，在实地取5层土样，按水泥掺入比15%，水灰比0.45、0.48、0.50成型70.7mm×70.7mm×70.7mm的标准水泥土试块，并进行0.50水灰比，水泥掺入比为12%、18%的两组试件进行对比试验，具体室内试验结果见表2。

表2　水泥土配合比室内试验结果表

4　配合比的确定

从以上试验成果可以看出，水泥土的抗压强度在同一水灰比情况下随着水泥掺入比的增大而增大；水泥土在同一水泥用量的情况下随着水灰比的增大而减小。根据90天室内试验成果，推荐水胶比0.48时材料用量为水泥搅拌桩的配合比，具体材料用量及组成见表3。

表3　水泥搅拌桩配合比材料用量表

5　水泥搅拌桩的质量控制

（1）场地平整，清除障碍物，回填区域要分层夯实，路基的承载力应满足重型桩机平移、行走稳定的要求，确保搅拌桩能够连续作业，而且垂直度达到设计要求。

（2）对测量成果进行全面复合。

（3）开挖样槽：样槽的尺寸以排除涌出的土体并不影响桩顶标高控制及后期施工为宜。

（4）每次桩机就位后，要严格检查桩架垂直度和平面位置的复核，钻杆垂直度误差控制在1%内，桩位偏差不得大于20mm。

（5）做好工艺成桩工作，以确定施工工艺参数，如钻进深度、灰浆配合比、喷浆下沉及提升速度、喷浆速率、喷浆压力及钻进状况等。试桩数量以满足规范、施工需要。

（6）对成桩深度进行逐孔检查。

（7）工程拟采用电脑计量的自动搅拌系统和散装水泥罐，以确保浆液质量的稳定，因故搁置超过2小时以上拌制浆液，应作废浆处理，严禁再用。

（8）喷浆、搅拌成桩：启动电动机，根据土质情况按计算速率，放松卷扬机使搅拌头自上而下切土拌合下沉，直到钻头下沉钻进至桩底标高。按照搅拌桩施工工艺要求，钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液，每次下降时喷浆60%，提升时喷浆40%。钻机钻进和提升速度宜控制在0.6～1m/min，按照技术交底要求均匀、连续注入拌制好的水泥浆液，钻杆提升完毕时，设计水泥浆液全部注完。

（9）严格控制搅拌桩下沉速度和搅拌提升速度，并保持匀速下沉（提升），搅拌提升时不应使孔内产生负压造成堤坝周边地基沉降，在桩机筒身上做好明显标志，严格控制隔水帷幕桩顶和桩底标高。

（10）防止断桩：施工中发生意外中断注浆或提升过快现象，应立即暂停施工，重新下钻至停浆面或少浆桩段以下0.5m的位置，重新注浆提升，保证桩身完整，防止断桩。

（11）邻桩施工：连续的水泥土墙中相邻桩施工的时间间隔一般不应超过24h，因故突袭、停歇时间超过24h，应采取补救桩或者后施工桩中增加水泥掺量（可增加20%～30%）及注浆等措施，前后排桩施工应错位成踏步式，以便发生停歇时，前后施工桩体成错位搭接形式，有利墙体稳定及止水效果。

（12）要求施工方要经常对所有的机械设备进行施工前和施工中的检查，以保证其正常运转，连续施工，尤其是钻头的磨损情况和注浆线路、出水回路的通畅情况。

6　施工质量检测

某新建高铁线路基于2009年10月完工，完工后施工单位对部分路基的水泥搅拌桩进行钻孔取芯试验，以论证水泥搅拌桩的完整性及抗压强度等技术指标。经检测，此次抽检的水泥搅拌桩的完整性及抗压强度值均良好。具体检测结果见表4。

表4　某新建高铁线路路基水泥搅拌桩的试验结果汇总

［通讯地址］湖北 宜昌市西陵区 清波路25号（443002）

王晓东（1981—），男，于2004年三峡大学毕业后工作于葛洲坝集团试验检测有限公司，助理工程师，目前从事技术与管理岗位工作。