复杂地质条件下多向水泥搅拌桩应用技术研究

李祥

摘要：多向水泥搅拌桩是淤泥、淤泥质土、素填土、松软土等软弱地基处理的一种有效方式，利用多向搅拌桩机在钻进的同时将水泥喷入土体并充分搅拌，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。结合连徐铁路连云港地区复杂地质工程实际，阐述了多向水泥搅拌桩干、湿法结合的施工工艺、方法，制定了施工参数，说明了施工注意事项和要点，为今后类似工程提供参考价值。

Abstract： Multi-directional cement mixing pile is an effective way to deal with weak foundation such as silt， silty soil， plain fill and soft soil. The multi-directional mixing pile machine is used to spray cement into the soil and fully stir， and a series of physical and chemical reactions occur between cement and soil to harden the soft soil and increase the strength of the foundation. Combined with the actual geological engineering practice of Lianyungang area in Lianxu Railway， the construction technology and method of multi-directional cement mixing pile combined dry and wet method are expounded， the construction parameters are formulated， the construction precautions and key points are explained， and the reference value for similar projects in the future is provided.

關键词：多向水泥搅拌桩;复杂地质;施工技术;干、湿法

Key words： multi-directional cement mixing pile;complex geology;construction technology;dry and wet method

中图分类号：TU642+.2                                  文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）24-0189-03

0  引言

随着国民经济的不断发展，铁路建设规模日益扩大，对质量要求越来越高。软土地基如处理不好，会出现路基沉降、开裂等病害，对铁路行车安全带来安全隐患，因此，处理好淤泥、淤泥质土、素填土、松软土等软弱地基对铁路建设至关重要。本文结合连徐铁路连云港地区复杂地质工程实际，应用多向水泥搅拌桩干、湿法进行地基加固处理。

1  工程概况

新建连徐铁路连云港站、存车场以及联络线路基位于连云港市海州区，辖区范围内地势较平坦，主要为（冲）海积平原区，淤泥或淤泥质土层较厚，属于高压缩性软土，工程性质差，易产生过大、不均匀沉降和导致地基失稳，且受既有陇海铁路和连盐铁路影响，上部填土（含素填土、杂填土）分布范围较广。针对上述复杂地质情况，选用多向水泥搅拌桩采取“干法”施工，试验后取芯验证成桩效果明显，桩身完整性好，但在地表0～3m之间由于土质（杂填土和素填土）含水量低，不满足“干法”施工要求，导致桩身胶结性普遍较差。鉴此，结合多向水泥搅拌桩“干法”和“湿法”两种施工工艺特点以及机械特性，采取措施提高地表杂填土和素填土的含水量，达到可满足“干法”施工的要求，提高成桩质量和桩身完整性。

2  施工工艺流程及施工方法

2.1 施工工艺流程

2.2 施工方法

①根据测量员放出的控制点，用钢尺量出每根桩位，插上竹片并撒白灰点作为标记（见图3），移动钻机至指定位置并进行对中、调整，使钻杆垂直度偏差不大于1.5%。进行钻机垂直度检查（见图4），现场按照人工吊线初测钻机主臂是否垂直，并在钻机主臂上悬挂吊线锤，沿高度方向分别量取两个不同高度的尺寸，推算并调整钻机垂直度，使两个方向满足规范要求。

1）钻进：启动钻机，钻头开始旋转，启动自动记录仪，空压机送气，预搅钻进，根据原地面标高和桩底高程，在钻机主臂侧贴钻杆长度刻度线，并在钻杆上做好标识，当标识与刻度线处于同一高度时，钻头即到达设计深度。

2）喷粉、搅拌：根据钻头构造，喷嘴位于钻头的最下部，位于钻头上端的内外钻杆叶片起到正反搅拌，为达到更好的搅拌效果以及结合钻头构造，按照下钻时边喷粉边钻进搅拌，当钻头开始接近地面时，关闭送气阀门，打开送料阀门，喷送加固粉料（第一次喷粉用量为总结参数中每延米水泥+粉煤灰用量的一半）至钻头，边钻进喷粉边搅拌，在钻头接近设计深度时，应低速慢钻，并观察钻头进入持力层的变化值，做好记录。

3）提升：在钻头达到设计深度时，桩底原位喷搅10～30s后停止喷送，边搅拌边提升到桩顶标高（见图7）。

4）再次喷粉、提升搅拌：再次边喷粉（第二次喷粉用量为总结参数中每延米水泥+粉煤灰用量的一半）钻进边搅拌至设计深度后停止喷送，然后再搅拌提升至桩顶，完成一根桩所有的搅拌施工。

5）移位：桩机移至下一桩位，重复进行上述步骤的施工，直至完成所有桩的施工。

3  成桩质量检验

成桩28天后采用浅部开挖桩头检查桩身完整性，开挖深度0.5m，可见桩体圆匀，无缩颈和回陷现象，布置形式、桩间距以及直径均符合要求，桩体符合设计和施工规范要求。直接量测桩体截面最小直径，满足设计要求。

成桩28天后取芯试验。从芯样看，芯样连续、完整，呈长、短柱状、混合料分布均匀，无其他异常情况，桩长符合设计要求，桩身均匀性良好。从桩长范围内取上、中、下三个不同深度位置的芯样试件进行无侧限进行抗压强度试验，试验结果均符合设计要求。无侧限抗压强度试验28d无侧限抗压强度满足设计要求。

成桩28天后进行单桩承载力承载力试验。试验结果均符合设计要求。

4  施工过程控制要点及注意事项

①桩身上部0～3m素填土、黏土层含水量偏低采取三次咬合注水增加土体含水量，现场施工由两台搅拌桩机配合作业，第一台进行注水作业，另一台进行“干法”作业，对注水完成的桩位尽量在当日完成喷灰施工。

②施工完成的桩位采取措施进行养护，保证桩头质量，冬季施工可采取回填土进行覆盖或采取棉被覆盖达到保温效果，夏季施工选择对桩头进行洒水养护，保证施工完成范围内的桩头处于湿润状态，洒水养护天数不少于7d。

③搅拌桩施工过程中应经常检查钻头直径，搅拌钻头直径磨耗量不大于10mm。

④施工前应认真检查相关设备及管路系统。设备的性能应满足设计要求，管路系统的密封必须良好，管道必须畅通。

⑤灰量自动记录仪必须采用经国家计量部门认证的监测仪器进行自动计录。

⑥根据电流值来判定当钻头进入持力层时，需降低钻机钻进速度，并保持连续喷粉作业，在桩底原位处保持10～30s的喷搅，确保桩底质量。

⑦钻头提升距桩顶1m时要放慢提升速度，保证桩头质量。

⑧粉体喷射搅拌桩成桩过程中，应保证边喷粉、边钻进连续作业，因故缺粉或停工时，第二次喷粉应重叠接桩，接桩重叠长度不应小于1m。

⑨搅拌樁因故停喷间歇时间过长，无法接续时，应在原桩位旁边进行补桩处理。

⑩钻机成孔和喷粉过程中产生的废弃物做回收集中处理，防止环境污染。

5  工艺参数总结

根据成桩检测结果以及现场施工中各桩原始记录，制定出一组合理参数，以指导后续施工，具体参数见表1。

6  结束语

通过连徐铁路连云港软土地区工程实际，将多向水泥搅拌桩“干法”和“湿法”的施工工艺以及机械特性进行组合，改善地表杂填土和素填土含水量，有效地解决了因地表0～3m之间杂填土和素填土含水量低，不满足“干法”施工的技术难题，工艺试验成桩质量和桩身完整性好，达到了预期效果，在此基础上，将此施工方法推广应用到连云港站、存车场以及联络线等复杂路基的地基处理中，保证了工程质量，应用效果显著，为今后类似施工提供参考价值。

参考文献：

[1]JGJ-2012，建筑地基处理技术规范[S].

[2]TB10751-2018，高速铁路路基工程施工质量验收标准[S].

[3]Q/CR9602-2015，高速铁路路基工程施工技术规程[S].

[4]TB10106-2010，铁路工程地基处理技术规程[S].

[5]袁广学.基于岩溶复杂地质的高速公路桥梁桩基施工技术研究[J].价值工程，2017，36（34）：131-134.