水泥搅拌桩加固桥头软基的质量控制
2012-02-03 来源：作者：崔晨 来源：中国论文网
随着近年来高等级公路的快速发展，对地基强度、施工工期等要求越来越高，而在我国河南开封黄河两岸地区，软土层分部范围比较广泛，地下水位比较高，特别是分布在高速路桥头的软土处理，技术比较复杂。一旦处理不彻底，易引起桥头跳车现象，水泥搅拌桩是用于加固地基处理的一种方法，它是利用水泥等材料作为固化剂，通过深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂和软土之间产生一系列物理—化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的符合使用要求的地基。其工艺在高速公路施工中用来加固桥头软土层起到了非常好的作用。下面结合开封至通许高速公路五标段工程实例，谈一下水泥搅拌桩在加固桥头软基方面的质量控制措施。
1、概况
1.1 工程概况 开封至通许高速公路是交通运输部规划的大庆到广州国家重点公路的重要组成部分，全线长64.287公里，其中桥头段及桥头过渡段均采用水泥搅拌桩进行软基处理。
1.2 设计要求 我五标段水泥搅拌桩共计11万延米，全部分布在四个桥头段及四个起头过渡段，地质情况如表1所示。设计要求桩端持力层为粉砂土，桩长取12米，设计要求处理后的复合地基承载力为120KPa，设计其桥头段后容许沉降量设计要求不大于10厘米。
2、配合比设计
为了经济、合理地确定桥头水泥搅拌桩加固地基的技术参数，确定与地基土加固相适应的水泥品种、强度等级和掺入量，在施工前应该根据设计文件提供的地质资料，选取典型地段钻探取样，进行室内配合比试验。水泥土的强度以28天试块强度为准，一般要求R28≥0.8MPa，R90≥1.2 MPa，具体数值以施工图设计文件为准。
3、现场工艺性试桩
根据室内配合比试验结果，考虑到不同的地质情况，施工前应该按照各种室内配合比进行工艺性试桩，且每种配合比不得少于两根。通过试桩，掌握下钻、提升的困难程度；确定钻头进入硬土层电流变化程度；确定水泥浆液密度；确定适合的输浆泵的输浆量；掌握水泥浆泵到达搅拌机喷浆口的时间、搅拌桩机提升速度、复搅下沉、复搅提升速度等施工参数如表2所示。
4、施工过程
4.1 施工工艺流程 场地平整→测量放线→钻机安装就位→对正桩位、调平机身→钻进→提升搅拌机同时喷浆→提升至地面以下0.25米，停止喷浆、搅拌数秒→重复搅拌下沉、喷浆→重复搅拌提升→在离地面0.25米处、停钻→打印、输出数据→移机。
4.2 施工中的工艺要求
4.2.1 场地平整 施工前做好“三通一平”，清除地上地下一切障碍物（包括、树根和生活垃圾）。
4.2.2 定位 由技术测量人员按设计梅花形桩位通过轴线控制点逐个施放在现场，做好标记。
4.2.3 浆液配制 根据室内土工试验强度确定的配合比严格控制水灰比，加水数量应经过事先核准的定量容器。水泥浆必须充分拌和均匀，使水泥浆搅拌机制浆时，每次投料后拌和时间不得少于3min，检测水泥浆液密度并记录。
4.2.4 钻进、送浆 将制备好的水泥浆经筛过滤后，倒入贮浆桶，开动灰浆泵，将浆液送至搅拌头。喷浆可以根据每段地质情况采取以下两种方式。①钻进喷浆 开动灰浆泵，浆液从喷嘴喷出并具有一定的压力后，开始钻进搅拌，同时根据试桩结果调整灰浆泵压力档次，保证喷浆量满足要求。在钻进过程中连续喷入水泥浆液。钻进至设计桩长或硬土层后，应原地喷浆搅拌30S。如局部位置在喷浆不足的情况时，应在反转提升的过程中进行补浆。②提升喷浆 在钻进过程中不喷浆，钻进至设计桩长或硬土层后，并根据试桩结果调整灰浆泵压力档次，保证喷浆量满足要求。将搅拌头自桩端反转匀速提升搅拌，并连续喷入水泥浆液，直至地面，如局部位置存在喷浆不足的情况时，应在复搅的过程中进行补浆。
4.2.5 复搅 钻头提升至地面25厘米，应立即反向钻进复搅、喷浆，复搅深度原则上应为桩身全长；在复搅过程中，应对局部喷浆不足的桩身部位进行补浆，并防止喷口堵塞。重复搅拌提升，直至离地面25厘米。
4.2.6 资料打印 成桩后，在钻机移动前打印施工过程资料和成桩资料，严禁移机后补打资料。
4.2.7 清理搅拌叶片上包裹的土块及喷浆口，桩机移机至另一桩位施工。
5、 质量控制措施
5.1 为保证浆（湿）喷桩的垂直度，应保证起吊设备的平整度和导向架的垂直度，搅拌桩的垂直度偏差不得超过1.0%，桩位偏差不得大于5厘米。
5.2 严格控制钻机下钻深度、浆喷高程及停浆面，确保浆喷桩长度和水泥浆液喷入量达到设计要求，桩长不得短于设计桩长，每米用浆量误差不得大于5%。
5.3 水泥浆液应按预定的配比拌制，加入缓凝剂防止初凝现象，保证每根桩所需浆液一次单独拌制完成，并应有专人记录每根桩的水泥用量。
5.4 搅拌机每次下沉或提升的时间必须有专人记录，时间误差不得大于5s。
5.5 一般情况下，应在全桩长范围内重复搅拌一次，以增加水泥土的均匀性并且复搅宜一次完成。
5.6 供浆必须连续，拌和必须均匀，一旦因故停浆，应使搅拌钻头下沉至浆面以下0.5米，待恢复供浆后再喷浆提升，如因故停机超过3h，应先拆卸输浆管清洗后备用，此根未完成桩应采取补喷措施或重新打设。
5.7 对输浆管要经常检查，不得泄漏及堵塞，管道长度不大于60米，对使用的钻头要定期检查，其直径磨耗量不得大于1厘米，但也不宜用直径过大的钻头（以不大于设计桩径30mm为宜，以免影响桩身成型质量）。
5.8 应注意湿喷桩的桩位施工顺序。在一个区域内，应先打设路基两侧及该处理段两头的桩，以形成一个封闭的区域，再逐渐往中心打设，有利于整体的成桩质量和软基处理效果。
5.9 浆液储量应不少于一根桩的用量，否则不得进行下一根桩的施工。
6、 施工质量检测及效果评述
6.1 质量检验方法及结果 桥头水泥桩施工完毕28d后，应进行成桩检测，检测方法有以下两种：
6.1.1 人工开挖验桩 其深度为停浆面以下达到桩实体，一般深度宜为50厘米，目测搅拌桩的均匀性，量测成桩直径和间距。通过现场随机抽检，测的桩径均大于500mm，桩间距都在±100mm之内，符合设计要求。
6.1.2 钻孔取芯、标准贯入试验（CPT）钻孔取芯和标准贯入试验方法参照《粉体喷搅法加固软弱土层技术规范》（TB10113—95）、《软土地基搅拌加固法技术规程》（YBJ225—91）、《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）、《公路工程地质勘察规范》（JTJ064—98）有关规定执行。28d时现场钻孔取芯，水泥土搅拌均匀、无水泥粒块，取芯率大于60%，5m以内水泥稠度均匀坚硬，现场标贯击数均10~20击，室内无侧限抗压强度均0.15~0.45Mpa之间。检测结果表明所检测的水泥搅拌桩满足设计要求。
6.2 效果评价 从检测结果可得，本合同段工程桥头软基水泥搅拌桩桩体施工质量达到设计要求。处理后复合地基承载力均超过设计要求的承载力；从桩体完成施工到高速公路通车，桥头没有明显的沉降，很好地防止了桥头跳车现象，实践证明本合同段运用水泥搅拌桩处理桥头软基段是成功的。
7、结语
水泥搅拌桩作为一种桥头软基的处理方法，既能缩短工期，又能节约投资，值得推广应用，但是在其应用过程中，要通过试验确定各种施工参数，并且要注意由于地质的变化，导致处理效果不稳定的现象，所以在下一步施工中需要不断总结经验。
