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公路软基处理中水泥双向搅拌桩施工技术分析

赵红旗+盛献波
摘 要： 为满足现代化需求，提高交通运输效率，必须重视公路软基处理问题。水泥双向搅拌桩作为公路工程软基处理的重要技术之一，将其广泛应用于软基施工，可有效改善地基状况、提高路基强度与刚度。为此，施工企业必须在充分了解双向粉喷搅拌桩施工技术的基础上，做好施工准备工作，只有这样才能规范施工工艺，才能达到工程建设经济效益最大化。
关键词： 公路工程；软基处理；水泥双向搅拌桩
一、水泥土双向搅拌桩的概况
水泥土双向搅拌桩是通过特制深层搅拌机，利用同轴双向转动转杆以及可自动伸缩的钻头，沿深度方向将软土与固化剂（水泥浆，可掺入一定量的外加剂）就地进行强制搅拌，使土体与固化剂发生物理化学反应，形成具有一定整体性和一定强度的水泥土复合地基。
1、处理范围，河（塘）淤积较为严重，河（塘）淤积深浅不一，两侧桥台的处理以及任何底下暗浜、土质不好、不具备承载及摩擦强度的地基处理均可使用。
2、桩体的设计，水泥土双向搅拌桩的下部直径采用50cm，扩大头直径为100cm，桩长由沉降及稳定计算的结果确定，一般桩长为19米，擴大头高度4米，双向搅拌桩在平面上呈正三角形布置。室内配比试验水泥土90天强度应达到1Mpa。
3、主要材料要求及水泥掺量的确定，固化剂宜选用强度等级为42.5级以上的普通硅酸盐水泥，水灰比可选用0.50～0.60。外掺剂可根据工程需要和土质条件选用具有早强、缓凝、减水以及节省水泥等作用的材料，但应避免环境污染。添加剂为纯净的生石膏粉，水泥用量扩大头部分为200kg/m左右，下部为50kg/m左右。
二、公路工程水泥土双向搅拌桩施工准备
1、施工准备
开工前准备，在水泥土双向搅拌桩施工以前，施工单位要充分做好一切施工场地的准备工作，具体包括如下几个方面：进出场地的道路通畅，路基承载力应允许运输车辆通行。
施工场地已经平整，地上、地下障碍物已清除（包括大块石、树根、垃圾、线路、排水沟等），场地要满足桩基的位移要求。有低洼、沟塘的施工地段已排水回填，压实度要达到80%以上，回填材料不得用杂土，不得有直径大于8cm的石块。查阅场地勘测资料，对施工地段的土质情况要充分了解，对地下有无管线及需解决的问题应书面上报监理及业主认可。根据设计要求，对现场进行测量放线，定出桩位，并撒上白灰或定入木桩。准备好施工所需要的水泥等材料，并经检验合格。
2、工艺性试桩
为了更科学的指导施工，严格控制水泥土双向搅拌桩施工质量，在正式施工前，必须进行现场工艺性试桩，检验室内试验所确定的水灰比是否合适，同时合理选择喷浆口的位置及大小（供参考的喷嘴口的位置在叶片的2/3处，浆口大小按现场测定）。掌握下钻、提升的困难程度。确定钻头进入硬土层电流变化情况。确定水泥浆液密度。确定合适的输浆泵的输浆量。掌握水泥浆到达喷浆口的时间、搅拌机提升、下沉、复搅提升速度等参数。验证钻头叶片的角度设置。验证成桩的均匀度及桩径大小。一般情况下，同一场地验桩根数不少于3根，根据工艺性试桩检测结果编写施工组织设计，报总监及业主审查后方可开工。
三、公路软基处理水泥双向搅拌桩施工流程
1、施工放样
测量器具与设备是公路工程施工测量的主要机械设备，根据设计规定在实地进行道路具体标定，为公路路基施工作业提供便利。恢复中线测量、测设施工控制桩、测设路基边桩及边坡等都是路基施工测量的主要任务。完成测量放线工作后，应对路基施工人员进行技术交底。
2、桩机对位
按照设计要求对加固机体位置进行确定，钻机井架需进行深度标志尺设置，为桩机施工流程观测提供便利，调平施工需在钻机就位后进行，通过水平尺对粉喷机械水平进行准确测量，通过锤球对钻机井架垂直度进行测定，确保搅拌轴的垂直度，一般偏差需控制在1%以内。
桩机与桩位对准时，允许偏差需控制在5厘米以下。位移过程中，桩机常常损坏桩位，对桩机对位准确度造成严重影响，这种情况下，需重视桩间距，也可将一根长竹篙系在桩机，确保其垂直桩机，随后通过卷尺将钻杆中心和相同排列桩间距进行准确测量，以此对准桩位，防止漏桩情况的产生。
3、下钻
钻机就位后，搅拌钻机启动并实施送气施工。钻头50厘米下钻时，实施送粉施工，避免钻头因固化剂出现堵塞现象。钻头需同时进行旋转、钻进施工，其旋转速度可通过内外钻杆动力发动装置加以控制。钻进施工中，顺时针外钻杆旋转破土，软弱土层内钻进速度可选取4档（每分钟0.85米），逆时针内钻杆旋转喷粉，相比设计喷粉量，内钻杆喷粉量需控制在80%以上。要求钻进速度等同于外钻杆旋转速度，内钻头需均匀搅拌水泥、土。选取3档（每分钟0.35米）施工坚硬土层，要求缓慢下钻，避免机械损坏。
4、钻进结束、喷粉提升
下钻到设计标高位置并钻至50到100厘米硬层后可停止钻进施工，设计标高位置内外钻杆无需提升作业，20到30秒为停止时间，以此充分拌和水泥与土，提高桩底施工质量。加固料由料罐向送灰口运送时，具备相应时间延迟情况，此时钻进提升不能在没有喷粉的情况下进行，避免钻头提升时钻头堵塞现象的出现。钻头以反向形式旋转、提升，达到再次搅拌水泥与土的作用，以此为成桩质量提供可靠保证。
提升过程中需对提升速度加以控制，并重视灰罐压力情况，选取4挡（每分钟0.65分钟）提升速度，确保喷粉计量器数字变化的规律性，如管道不通顺及灰罐压力加大，表明堵塞现象已出现于钻头送灰孔内，此时需做好处理工作。送灰粉体需具有连续性，以此确保混合料拌和的均匀度符合施工规定。
5、提升结束
钻头与地面距离为50厘米时，发送器则可停止喷粉作业，以此成桩。因装置回路属于封闭性装置，回路输送时，空气内不会出现粉体喷散现象，降低对空气的污染程度，避免钻头堵塞。
6、停机、移位
搅拌钻头提升至桩顶50厘米后，无需进行提升施工，应在原位进行2分钟转动，确保桩头具有良好的密实度。搅拌钻头提升高度高于地面时，需将主电机、泥浆泵关闭，认真做好施工记录工作。通过桩机液压系统，向下一个桩位移动桩机，并进行有效施工。
四、结束语
综上所述，在公路路基施工中，如何优质、高效的处理好软土地基一直是一个困扰施工技术人员的问题，水泥双向搅拌桩的应用有效解决了这一问题。由于其具有成桩质量好、强度高等特点，可增大桩间距，减少桩数量，达到设计要求，节约成本。目前，该技术已得到广泛应用并取得了良好的施工效果，其科学性已经在实际工程中得到证实。■
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