水泥搅拌桩技术在市政公路建设中的应用

2021-06-30武建华

工程技术研究 2021年10期

武建华

中铁五局集团有限公司，广东韶关 512023

1 水泥搅拌桩技术概述

在市政公路建设中，水泥搅拌桩技术是将水泥材料作为固化剂使用，在公路的地层结构深处，通过搅拌桩让水泥浆喷入土地中并进行强制搅拌，固化剂作用在软土中能够使其发生硬化反应，从而强化地基结构。水泥搅拌桩技术操作便捷，施工期间不易产生污染和噪声。水泥搅拌桩技术原理如图1所示。

图1 水泥搅拌桩技术原理图

2 市政公路建设中水泥搅拌桩技术的应用要点

2.1 施工前准备

（1）机械准备。市政公路实施水泥搅拌桩施工之前，工作人员需要提前做好现场所需机械设备的准备工作。当前，公路的水泥搅拌桩施工作业常用设备包括压缩机设备、钻机设备、喷浆机设备等。压缩机设备负责为水泥搅拌桩提供动力，借助该装置产生的压力气源能够促进水泥浆进入路基内部。钻机设备主要用于成桩施工，能够进行正向钻进操作与反向钻进操作，设备移动比较灵活。喷浆机设备包括发送装置、浆液储罐以及计量装置，主要用于浆体的发送。在正式施工前，设备管理人员应对所需设备进行现场调试，将调试合格的机械设备进行标记编号名称，防止应用期间发生混淆；现场参与施工作业的人员应明确分工并配备工牌。

（2）场地准备。正式施工前，工作人员需要确保作业现场路面的平整度，清除路面的杂物、石块等障碍物，公路的侧面应设置排水沟，以防止路面积水。如果作业现场存在凹凸不平的区域，需进行补平压实处理，确保后续成桩效果。

（3）材料准备。正式施工前，施工单位需提前完成水泥库的建设工作，保障现场所用水泥材料的存储，并定期检查水泥库中水泥材料的状态，确保储存质量，取用水泥材料时需提交给专业质检机构进行参数检验，确保质量达标之后才能投入使用。

2.2 成桩实验

为了保证水泥搅拌桩施工各项重要参数的准确性，需要提前进行成桩实验，重点关注水泥搅拌速度与均匀程度、钻进速度、提升速度、喷浆量与喷浆压力等参数。在实验过程中，施工人员需注意实验桩数量的控制，最好不要少于5根，成桩一周之后，由技术人员对桩体进行检查，判断成型效果和搅拌均匀度是否达标，成桩一个月之后，由质检人员进行钻孔取芯检验，检测其无侧限抗压性能是否达标。如果各项重要参数均满足实验标准，则可结束成桩实验，进入正式施工流程。

2.3 桩机定位

桩机定位的要点如下。第一，技术人员按照工程标准设置桩机导轨装置，期间应严格控制垂直度，偏差不得超过1%。现场施工人员放样测量并完成钻孔之后，安排搅拌机装置进场并固定在指定钻孔位置，设备定位要使用经纬仪等装置。第二，严格控制桩的长度和直径，施工人员需标记钻机搭架位置，并标注桩的标准深度，未进钻的桩顶部位置也要进行明确标记。第三，为了正确控制桩位，施工人员需严格遵守定位流程，桩体直径不得超标，定期检查钻头，如果出现严重磨损位置，需要及时进行检修补焊。

2.4 制浆

制浆施工是水泥搅拌桩技术的关键控制环节，技术人员应注重水泥浆液的材料配比，严格控制水泥材料和水分的用量比例，浆液配置过程中应搅拌均匀，搅拌操作持续约5min后将浆液进行过筛处理，再根据浆液的实际状态，加入适量的外加剂。浆液制作期间需严格控制搅拌时长，不得出现人为失误，为此，可以在现场安排专业人员进行配置监管，确保水泥浆液的均匀状态，避免浆液凝固结团。

2.5 送浆

水泥搅拌桩施工进行送浆环节之后，施工人员需要严控以下要点。

第一，首次提钻喷浆操作时，到达柱底位置需停留一定时间，通常约为30s，再实施桩端施工。重点注意泵出口位置的浆液压力参数的控制，将压力值控制在4～6MPa。根据输送路径的长短实施合理调整水泥浆液的输送压力，浆液输送速度应控制在40～60L/min。在钻杆下钻到指定位置时，注意控制浆液输送量。

第二，在电机起动后，悬挂钢丝绳装置，借助空压机提供空气，按照既定深度下沉钻头装置，控制钻头下沉速率为80～135r/min。

第三，开起灰浆泵，待浆液到达出浆口后，严格控制浆液的喷浆速度，浆液搅拌操作和喷浆施工需同时进行，将工程标高控制在误差范围内。如果市政施工路段中存在软土路基结构，需注意控制地面与停灰面之间的间隔距离，间距控制在50cm左右，以保证成桩效果达标。

第四，在搅拌操作过程中，技术人员应注重均匀度控制。如果搅拌期间出现下沉或者提升的情况，及时修正操作方式和施工速度。

第五，操作过程中如果现场施工路段路基土体相对较硬，导致搅拌机设备的下沉速度减缓，可以采用冲水下沉的操作手段进行搅拌喷浆操作，但是在喷浆提升之前要将传输管中的水分排出。

第六，操作期间需确保水泥供应的连贯性，下沉期间需注意持力层深度参数的控制问题。如果施工期间出现意外或人为因素导致水泥供应不慎中断，需下沉搅拌钻头，将其下沉到距离喷浆面下方约50cm的位置，恢复正常供应之后才能正常施工，以此避免断桩。如果中途停工的时间超过12h，需要进行补桩施工。停灰口位置的施工处理结束后，关闭灰浆泵装置，及时清洗喷浆期间使用的机械设备，避免浆液凝固影响设备的后续使用。

2.6 成桩

在进行喷浆成桩施工时，施工人员需要注重以下操作要点。第一，现场进行喷浆成桩施工时，需要保障连贯性，如果现场发生突发问题，则暂缓施工，停止作业。问题处理完毕后进行接桩处理时，注意控制重叠高度，高度不得＜1m，同时由技术人员测量桩径尺寸是否达标。第二，严格控制停喷标高参数，成桩之后安排技术人员进行各项参数的校验查核，确保成桩质量。成桩完成并通过质量查验后，现场施工人员借助液压操纵装置将钻机移位，移位完成后继续重复上述搅拌桩施工流程，以完成后续桩体结构施工作业。

2.7 特殊地质加固止水处理

如遇特殊地质，可以应用水泥搅拌桩技术进行加固止水或者成桩处理。例如，郑州地铁10号线03标段中铁五局集团有限公司施工的七○一车站的围护桩施工部分地段为以前沟壑填充松散杂填土，难以成孔，地质为粉土、沙土、淤泥质土以及松散砂砾等地质，在进行地铁深基坑施工时，可以设置水泥搅拌咬合桩作为止水帷幕或者将土体进行加固，形成强度较高的复合型围护结构或者将沙土进行板结以便成孔，将地下水进行隔离和疏导，施工期间技术人员需确保水泥加固土成墙搅拌操作的均匀性，并严格控制喷浆量和喷浆提升速率，着重对脆弱地带实施注浆加固，水泥搅拌咬合桩的咬合位置与钢筋混凝土灌注桩之间的缝隙交错设置。

2.8 成桩质量检测

成桩施工完成后，安排验收人员进行质量检测，主要包括以下内容。

（1）检测水泥搅拌桩成桩强度。首先，在桩体形成一周之后，采取触探手段进行整体质检，同时借助专业探测器设备进行内部检测，在桩体的中心位置钻孔取芯，判断其内部颜色与搅拌均匀程度是否与工程标准存在差异，如果不符合质检要求，需及时返工处理。其次，在成桩一月之后，验收人员借助取样器装置进行钻芯取样质检，主要目的是判断桩体结构的整体抗压参数是否达标，钻孔取样期间还要注重直径控制，直径≥108mm。将取样比例控制在0.5%，检测桩体数量需要在3根以上。

（2）水泥搅拌桩外观鉴定。首先，对成桩结构的外观均匀性进行检测，判断其是否存在回缩塌陷、结构松散等问题，结构均匀性是否符合参数。其次，检查桩体顶部位置的状态，判断其是否齐整，并使用测量工具检测间隔距离，判断是否存在误差。