水泥搅拌桩施工技术的应用.doc

浅谈水泥搅拌桩的施工技术应用
【摘要】
水泥搅拌桩是深层搅拌水泥桩的简称，是一种适合软土地区的高效优质桩型，可有效的提高地基的抗渗性、稳定性、承载力和减小地基沉降。本文通过京津高速公路天津段第六合同段水泥搅拌桩的施工来深入说明水泥搅拌桩施工技术在实践中的应用。
【关键词】 深层搅拌水泥桩 施工技术 应用
前言
水泥搅拌桩加固软土地基技术是利用水泥作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处将软土层和固化剂强制拌合，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理-化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和较高强度的优质地基。
我国地域辽阔，地质条件极为复杂，特别在沿海地区及内地湖河沉积地区存在着许多复杂的软土地基，在这些地质条件下修建高质量的公路及建筑物都要进行软基处理，以增加地基的稳定性、承载力及减少沉降。软土处理方法的选择使用对工程质量、工期和经济利益均有重要的影响。综合考虑三要素的关系，应用水泥搅拌桩加固地基的施工工艺无疑成为大众的选择。水泥搅拌桩适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力标准不大于120Kpa的粘性土地基，主要用于高等级公路的挡土结构、桥涵、通道等结构物的软基处理中。
水泥搅拌桩施工技术的应用
1、工程概况
×段第×合同段修筑起点桩号××，终点桩号××，全长××。第×合同段所属×道涵洞及*座箱型通道均采用水泥搅拌桩软基加固技术方案，其设计直径500mm，设计桩长分8m、10m两种长度，8m桩数量×根，10m桩数量×根，工程总量×延米。
2、水泥搅拌桩施工
2.1水泥搅拌桩的布设：箱型通道水泥搅拌桩桩径D=0.50m，桩距r=1.3m，采用正三角形平面布桩。圆管涵水泥搅拌桩桩径D=0.50m，桩距r=1.2m，采用正方形平面布桩。
2.2施工工艺：桩位放样→钻机就位→检验，调整钻机→正循环带浆钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下1m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束，施工下一根桩。
2.3设备安装、定位：按照桩位放样，准确安装搅拌机及相应的辅助设备（水泥浆泵，水泥搅拌机等）并保证期水平、稳固、定位可靠、移动方便。
2.4施工方法及顺序：采用排桩法施工，施工时应施工内排桩，后施工外排桩，由中间向两边施工。
2.5施工参数选择：水泥掺入比≥15%（每延米水泥掺入量不小于58Kg）；水灰比1：0.5；提升速度0.6m—1.0m／min；钻机转速20—30r／min
2.6水泥：水泥强度等级为32.5普通硅酸盐水泥，其性能按《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175--1999）的标准检测，严禁使用过期、受潮、结块、变质的水泥。
2.7施工前准备：水泥搅拌桩在开始施工前，搞好场地的三通（路通、水通、电通）一平（清除施工现场的障碍物，平整场地），设备检测调试，原材料的检验及存放，按布桩图施工放样，复核。经监理工程师检查认可后，依据施工规范和设计图纸的标准要求，科学合理进行水泥搅拌桩的施工。
2.8现场施工：
① 制备水泥浆：采用中高速强制式水泥搅拌机，按设计确定的配合比拌制水泥浆，待搅拌均匀后，在压浆前将水泥浆倒入集料斗。
②预搅下沉：待搅拌机的冷却水循环正常后，启动搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导架旋转切土下沉，下沉的速度可由电机的电流监测控制，当钻杆进入淤泥质土层，电流明显增大时，开始缓慢提钻喷浆，工作电流不应大于额定值。
③ 提升喷浆搅拌：搅拌机下沉到达设计深度后，开启水泥浆泵将水泥浆压入软基中，边喷边旋转，同时严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机。
④重复上、下搅拌：搅拌机提升至设计加固深度的顶面标高后，为使软土和水泥浆搅拌均匀，再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计加固深度后，边喷水泥浆边旋转提升，同时严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机。
⑤ 清洗：向集料斗注入适量温水，开启水泥浆泵、清洗全部管线中的残存水泥浆，直到基本干净，并将黏附在搅拌钻头上的杂物清洗干净。
3.施工注意事项：
3.1 施工前应丈量钻杆长度并标上显著记号，以便掌握钻杆钻入深度、复搅强度，保证设计桩长。
3.2设备就位后，必须水平，确保在施工过程中不发生倾斜、移动。保证机架和钻杆的垂直度且偏差不大于1%。桩机桩位必须对中，对中偏差不大于2cm，桩径偏差不大于4%。
3.3水泥浆不得有离析现象，泵送必须连续，停置时间不得超过2小时，停置时间过长时不得使用。配置好的浆液要必须过滤。配合比最好写在储浆罐上，以便于施工人员控制各材料的用量，从而配制出质量优的浆液。
3.4施工前应该确定搅拌机械的灰浆泵输浆量、灰浆经输浆管到达搅拌机喷口的时间，用流量控制输浆速度，确保搅拌机提升速度和输浆速度同步。
3.5第一次下钻时为避免堵塞管可带浆下钻，喷浆量小于总量的1／2，严禁带水下钻。第一次下钻和提钻时一律采用低档操作，复搅时可提高一个档位。每根桩的正常成桩时间应不少于40分钟，喷奖压力不小于0.4Mpa。
3．6 如果由于钻时深度大，土质粘，造成堵管时，应予以及时疏通。疏通管道后应在上下1m的范围内复喷复搅，以防断桩。
3.7为了确保桩顶、桩体及桩端强度，第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30s，进行磨桩端，余浆上提过程中喷入桩体，且在桩顶部位进行磨桩头，也停留30s。所有水泥搅拌桩都要在设计桩顶以下3m范围内复搅，目的是为了保证桩上部密实，复搅的速度应稍快，应该在桩上部形成强度前完成。
3.8 搅拌机搅拌下沉时不宜冲水，当遇到较硬土层下沉太慢时，经许可可适量加水下沉，但应严格控制冲水量，以保证水泥搅拌桩的强度。
3.9水泥搅拌桩的施工必须严格控制掺灰量，加强现场检测，掺灰量不足或未达到设计深度时，必须及时重打。水泥搅拌桩必须在桩长范围内至少复搅一遍，以确保搅拌均匀。
3.10施工中发现喷浆量不足，应按监理工程师要求整桩复搅，复喷的喷浆量不小于设计喷浆量。如果停电，机械故障等原因，喷浆中断时应及时记录中断深度。在12小时内采取补喷处理措施，并将补喷情况填报于施工记录内并及时上报技术质检部。补喷重叠段应大于100cm，超过12小时应采取补桩措施。
3.11施工时应该严格控制喷浆和停浆时间，确保桩身强度和均匀性。每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。储存罐内的的储存水泥浆应不小于一根桩的用量加50kg。若储浆量小于上述量时，不得进行下一根桩的施工。
3.12现场技术员负责施工记录。通过试桩应确定施工工艺、旋喷参数、浆液配比及最佳灰浆稠度、钻进和提升速度，及时上报技术质检部。现场施工人员严格监控成桩质量，如发现异常情况应及时报告监理工程师研究解决。
3.13箱型通道施工中，在桩顶铺设40cm厚碎石垫层，中间加设土工格栅，土工格栅置于碎石垫层的中间并包裹，锚固长度2m。碎石两侧铺设宽度超出路基坡脚0.5m；圆管涵施工中，先铺土工格栅在铺设15cm碎石垫层。
4、质量检验
①水泥搅拌桩完成28d后进行质量检验，单桩承载力按3%取样且不小于3根
②水泥搅拌桩完成14d后进行质量检验，对总数3‰进行抽芯检验且不小于3根
③ 桩距允许偏差±100mm，抽样2%
④ 桩径不小于设计值，抽样2%
⑤ 桩长不小于设计值
⑥竖直度小于1%
⑦对水泥搅拌桩取芯后留下的空间应采用同等强度的水泥砂浆回灌密实。
根据以上检验标准，天津科第基础工程有限公司对水泥搅拌桩进行检验。根据施工图纸对试验桩数量的要求，选取编号为3-4、3-5、3-6、4-4、4-5、4-6、试1、试2、试3的桩进行检验。其施工参数见下表
日期
桩
号
K×
桩
长
桩
径
施工时间（分）
供灰情况
月
日
小计
预搅下沉
喷浆提升
重复下沉
重复提升
水泥用量
（kg）
水
灰
比
总
施
工
时
间
喷
浆
时
间
编号
3
10
3-4
9.9m
0.5m
59
29
15
15
15
14
594
1：0.5
3
10
3-5
9.9m
0.5m
59
29
15
15
15
14
613.8
1：0.5
3
10
3-6
9.9m
0.5m
61
29
16
15
16
14
574.2
1：0.5
3
10
4-4
9.9m
0.5m
59
29
15
15
15
14
574.2
1：0.5
3
10
4-5
9.9m
0.5m
60
30
15
15
15
15
594
1：0.5
3
10
4-6
9.9m
0.5m
58
28
15
14
15
14
613.8
1：0.5
1
20
试1
8.5m
0.5m
60
29
16
15
15
14
527
1：0.5
1
20
试2
8.5m
0.5m
59
29
15
15
15
14
510
1：0.5
1
20
试3
8.5m
0.5m
60
29
16
15
15
14
493
1：0.5
注：外掺料的用量为0kg
试桩成桩检测结果如下：
1. 4-4、4-5、3-6三根桩试桩单桩静荷载试验确定的单桩极限承载力值不小于160KN
2. 试1、试2、试3三根试桩单桩复合地基静荷载试验确定的单桩复合地基承载力特征值不小于120Kpa
3. 3-4、3-5、4-6三根试桩抽芯结果：桩身强度较高，搅拌均匀，桩长均达到设计要求，桩身无侧限抗压强度均大于设计值。
桩号
桩长（m）
取样深度（m）
抗压强度(Mpa)
3-4
8.0
1.0—1.2
3.20
3-4
8.0
4.0—4.2
1.73
3-4
8.0
7.0—7.2
0.82
3-5
8.0
1.0—1.2
3.37
3-5
8.0
4.0—4.2
4.69
3-5
8.0
7.0—7.2
5.14
4-6
8.0
1.0—1.2
5.59
4-6
8.0
4.0—4.2
2.36
4-6
8.0
7.0—7.2
2.31

根据以上结果显示：桩身强度高，搅拌均匀，桩长均达到设计要求，桩身无侧限抗压强度均符合设计及规范要求。
结束语
水泥搅拌桩通过特制的深层机械在地基深处将软土和水泥固化剂强制拌合，使软土硬结而提高地基强度。这种方法适用于软基处理，处理效果显著。
在高等级公路中，经常遇到不少涵洞、通道、挡土结构等结构物置于软弱地基上或软厚的杂填土之上，施工期短暂时，成为不少建设单位和设计单位的棘手问题。针对这个问题，采用水泥搅拌桩进行软基处理，具有技术简单可行，工程造价低、施工速度快和适宜大面积施工等优点，能有效地加固软弱地基，减少软土层沉降和整体工程工后沉降，提高软土层的承载力，是一种经济、科学的基础处理施工方案，具有比较大的推广应有价值。

参考文献：
[1].JTG F10-2006《公路路基施工技术规范》北京：人民交通出版社，2006.
[2].JTG F80/1-2004《公路工程质量检验评定标准》第一册 土建工程 北京：人民交通出版社，2004.  
　 [3].JTJ017-96《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》北京：人民交通出版社，1997.