水泥搅拌桩工艺性试验成果报告.doc

水泥搅拌桩工艺性试验成果报告
1.水泥搅拌桩工艺原理
水泥搅拌桩是利用水泥浆作为固化剂，通过特制的搅拌机械，将水泥浆与需加固深度范围内的软土强制拌合，使其固结成具有整体性、水稳定性和足够强度的水泥土。水泥在水泥土中的作用包括两个方面：一是水泥发生水解和水化反应，生成水泥胶凝体，将土颗粒凝结成一个稳定的结构体，起骨架作用；二是水泥在水化时形成的钙离子与土粒表面的钠离子进行离子交换，在土粒中形成稳定的钙离子，提高土体的强度和稳定性。通过水泥搅拌桩法加固后，在地基土中形成稳定的、强度较高的柱状水泥土体。这些水泥土体成为地基土的一部分，与原地基土构成复合地基，这种方法适用于饱和软黏土、淤泥质亚黏土、沼泽地带炭土、沉积粉土等，用于增加软土层的地基的承载力，减少沉降量。
我工区软基作业班组于2010年7月22日在DK37+478.68～DK39+000段线路进行了36根水泥搅拌桩工艺性试验。本次试验的目的为确定各种施工技术参数，以指导水泥搅拌桩以后大规模施工。该试验桩已按照既定方案顺利完成。现将该工艺试验施工情况总结如下。
2.工程概况
水泥搅拌桩桩采用正三角形布置，桩间距为1.3米，桩径为0.5m。加固深度为4.52～5m，桩顶铺设碎石垫层及土工格栅。先于桩顶铺设碎石垫层，厚0.2m，碎石最大粒径不得超过5cm，碎石垫层摊平后碾压,当路堤高H≤2.5m时，应满足地基系数K30≥130MPa/m;当路堤高H＞2.5m时，应满足地基系数K30≥120MPa/m。再铺设一层土工格栅，土工格栅拉平拉直，幅与幅间搭接不小于0.3m，然后，再于其上部铺0.3m厚碎石垫层,再填土，垫层和填土总厚度达到0.5m后，再用重型振动碾压机碾压至要求的密实度。土工格栅材料规格为单向拉伸土工格栅，抗拉强度为120kN/m。铺设时将格栅横向回折不小于2.0m。复合地基承载力不小于150KPa。
我工区路基工程水泥搅拌桩施工范围：
序号
桩基类型
里程
数量(根)
长度（m)
1
水泥搅拌桩
DK37+656.81～DK37+857
5023
22904
2
水泥搅拌桩
DK38+000～DK38+200
5019
24593.1
3
水泥搅拌桩
DK38+315～DK38+480.32
4149
20330
4
水泥搅拌桩
DK38+633.92～DK38+693
1482
7410
合 计

15673
75237.1
3.工程地质情况
新建铁路东通道前阳至庄河段线路位于辽东半岛东部、黄海之滨，本段路基工程位于庄河市青堆子镇境内。沿线地貌为滨海平原区，地形略有起伏，地表多位耕地，微向海岸倾斜。山前冲积平原地势较平坦，该地区大部分有软土。地震加速度动峰值为0.05g， VI度，土壤最大冻结深度1.2m。
4、试桩目的验证
4.1.工艺试验的施工设备、施工工艺和方法、施工顺序满足施工需要。
4.2.经试验结果印证：采用PH-5A型深层搅拌机（主电机功率45KW），选用18%水泥掺入量、0.5的水灰比、钻头下沉速度为0.6～1.2m/min、提升速度为0.6～1.2m/min、复搅下沉速度0.7～1.2m/min、停钻最后30s电流值90～120A、复搅提升速度0.6～1.2m/min。
5、 试桩施工方法
5.1.施工用原材料及试桩配合比

8

水泥搅拌桩作业示意图
7、施工控制及注意事项
7.1.工区指定专人旁站水泥搅拌桩施工全过程。
7.2.钻机开钻前应用水清洗整个管道并检查管道中有无堵塞现象，待水排尽后方可下钻。
7.3.桩体的垂直度偏差不应大于1%，为保证桩体垂直度满足规范要求，在主机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左右距离相等来进行控制桩位。
7.4.施工过程中，检查的重点是水泥用量、施工桩长、搅拌机提升和下沉速度、浆液泵送压力、单桩施工时间、水泥浆比重及钻机下沉最后30s的电流值。
7.5.水泥搅拌液应严格按照设计和试验确定的配合比拌制，制备好的浆液应均匀，不得离析。并由专职试验员用浆液比重计检测浆液密度。
7.6.段浆量的控制：段浆量为每米桩体所需喷浆量的体积。根据计算，水灰比为0.50，18%胶凝含量时段浆量为54.73L/m，20%胶凝含量时段浆量为60.8L/m。据此，施工桩的总浆量=段浆量×施工桩长度。按照配合比拌制浆液的罐数总量与施工的桩数量进行对比，以此来控制施工过程中桩身浆量总量。
7.7.在试桩部位28天内禁止任何车辆通行碾压。
8、检验结果
成桩28天取芯检测试验，现场共取芯3根,无侧限抗压强度试验结果分别为,25-11#桩2.09MPa、1.70MPa、2.02MPa，23-17#桩1.92MPa、1.95MPa、1.85MPa，20-18#桩1.85MPa、1.66MPa、2.02MPa，均满足设计要求强度。成桩28天做25-9#桩、23-15#桩、20-14#桩单桩复合地基承载力试验，均满足设计要求。后附试验报告。
9、通过试桩确定参数如下：
9.1.水泥搅拌桩掺灰量选用:水泥为加固湿土重的18%,水灰比0.50。
9.2.机械控制参数
钻进速度：0.6～1.2m/min；
提升速度：0.6～1.2m/min；
复搅下沉速度：0.7～1.2m/min；
复搅提升速度：0.6～1.2m/min；
泵压：0.6～0.8MPa；
进入持力层电流值：60A且呈稳定增长趋势；
钻机下沉最后30s电流值：60～70A；
总结如下：根据对上述水泥搅拌桩的试验成果分析，23-17#水泥掺入量18%，28天无侧限抗压强度分别为1.92MPa、1.95MPa、1.85MPa，符合设计及验收标准；25-11#、20-18#桩水泥掺入量20%，对应28天无侧限抗压强度为2.09MPa、1.70MPa、2.02MPa，1.66MPa、2.02MPa、1.94MPa，符合设计及验收标准。28天做25-9#桩、23-15#桩、20-14#桩单桩复合地基承载力，均满足设计要求。以上试桩委托山东广信工程试验检测有限公司经钻芯法验证其强度，合格率为100%。通过对以上试验结果进行经济对比分析选定18%水泥掺量配比。施工参数可以采用上述第9项中的施工参数，作为以后施工的控制参数。