水泥搅拌桩在市政道路软基处理中的应用
2012-10-11 来源：作者：曾令柱 来源：中国论文网
随着城市道路建设的快速发展，对地基强度、施工工期等要求越来越高，特别是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。
水泥搅拌桩的加固原理是以水泥材料为固化剂,利用深层搅拌机械对原位软土进行强制搅拌,经过物理、化学作用生成较坚硬的拌合柱体,与原地基形成复合地基,提高软土地基的承载能力,减少地基沉降量。
1、工程概况
番禺中心城区南区4-2地块项目市政道路（含软基处理）、排水工程,设计对于不良地质土层覆盖较薄,小于2.5m采用换填处理;对大于2.5m的软土地基加固设计水泥搅拌桩,采用湿喷法,水泥标号42.5号,掺入比例12%,桩长6.0m,桩径50cm,呈梅花形布置,桩间距1.5m、设计28d无侧限抗压强度应大于800kPa,7d桩体无侧限抗压强度应大于400kPa;桩顶铺筑50cm厚碎石垫层,垫层上下各铺设一层双向土工格栅,横向屈服力不小于50kN/m。
2、施工准备
首先是试验准备,备好满足设计要求的水泥,并按规定频率进行抽检试验,此道路工程选用42.5号水泥。根据被加固土的性质及单桩承载力要求,按设计文件要求水泥掺入比为12%,水泥浆液的配制要严格控制水灰比,一般为0.45～0.50,比重一般为1.65～1.7,要求调制出的水泥浆有较好的流动性、和易性。施工中可用泥浆比重计控制水泥浆稠度来确保最佳的水灰比。
其次是施工现场准备,施工现场场地应事先平整好,清除桩位处地上、地下一切障碍。场地低洼时应填好粘土,不得回填杂土。正式大面积开工前,应进行不少于5颗的工艺试验桩,试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及喷浆时间等参数,以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。同时,现场一定要做好水泥的防雨、防潮措施。
3、施工工艺流程
桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵（预喷持续30s）→反循环提钻并喷水泥浆（提升速度为0.6m/min左右）→至桩顶0.5m范围内（持搅30s）→重复搅拌下钻至设计深（钻机提升速度控制在1.0m/min～1.4m/min,且转速不小于60r/min）→喷浆并反循环搅拌提钻至地表（提升速度为0.7m/min）→成桩结束→移位。
4、施工方法
1）测量放线。按照设计图,准确放出搅拌桩孔位,并做好标识。
2）钻机就位。移动搅拌机到达指定桩位、对中,对中误差不大于2cm,并报现场技术值班工程师及专业监理工程师检查合格后,启动搅拌机,搅拌至设计深度后,再将搅拌机边搅拌边提升垂直度偏差不大于0.5L%。
3）预搅下沉。待搅拌机的冷却水循环正常后,启动搅拌机,使搅拌机沿导向架搅拌下沉,下沉速度由电气控制装置的电流监测表控制,工作电流不大于额定电流,如果下沉速度太慢,可从输浆系统补给清水以利钻进。
4）制备水泥浆。搅拌机预搅下沉的同时,后台按设计确定配合比拌制水泥浆液,搅拌桩采用42.5号普通硅酸盐水泥,每次投料后拌合时间不得少于3min,待压浆前将浆液倒入集料斗中。
5）喷浆搅拌提升。搅拌机下沉到设计深度后,开启灰浆泵,待浆液到达喷浆口,再严格按设计确定的提升速度边喷浆边提升搅拌机。
6）重复搅拌。待搅拌机喷浆提升至设计顶面标高时,关闭灰浆泵,集料斗中的水泥浆液应正好排空。为使软土和浆液搅拌均匀,再次将搅拌机边搅拌边下沉至设计深度,再边搅拌边提升出地面。
7）清洗。向集料斗中注入适量清水,开启灰浆泵,清洗全部管路中残的水泥浆,直至基本干净,并将粘附在搅拌头的软土清洗干净。
8）移位。重复上述步骤进行下一根桩的施工。
5、施工控制
1）选择合理的位置开挖配制水泥浆用的灰浆池,并用水泥砂浆抹面进行防水处理;测量放线布桩时要重点对控制性轴线、桩位进行复查,满足要求后方可开钻。
2）桩长、桩位、桩径的控制:桩长的控制不仅要看表,而且要在钻机搭架上做出明显的标记,在设计桩长深度位置、没进钻的钻顶的位置贴上明显标记并写上数字,其他刻度用较小的标记;桩位控制时测量放样后应钉小桩,然后钻白灰点,垂直度是桩位控制的关键,因为垂直度影响桩的承载力。最好用吊锤球的方法控制垂直度;桩径控制要求不小于设计直径,要经常检查钻头,发现磨损超限时及时焊补。
3）水泥剂量的控制:为确保桩体水泥每米掺入量以及水泥浆用量达到设计要求,每台机械均应配备电脑记录仪,同时现场应用比重计控制水泥浆稠度。最好做到一桩一配浆,一桩一清池。
4）确保搅拌桩施工的均匀性:如遇到硬土,搅拌机下沉速度过慢时,对于喷浆搅拌可采用冲水下沉,但在喷浆提升前必须将输管中的存水排净。其次水泥的供应量必须连续;一旦因故中断,必须将搅拌头下沉到停浆面以下0.5m处,待恢复供浆后再搅拌提升,防止断桩。还应控制重复搅拌时的下沉速度和提升速度,以保证加固深度范围内每一深度均得到充分搅拌。
5）水泥搅拌桩桩头复搅的控制:当钻机反循环提钻并喷浆升至工作基准面以下30cm～50cm时,持喷30s水泥浆,目的是保证桩的上部密实度和强度,根据荷载的扩散及传递原理,有必要加强水泥桩上部的密度和强度。
6）喷浆时间的控制: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。
6、质量检验
6.1外观鉴定
桩体圆匀,无缩颈和回陷现象;搅拌均匀,凝体无松散;群桩桩顶齐,间距均匀。
6.2检验方法
1）水泥搅拌桩成桩7d可采用轻便触探法进行桩身质量检验。a.检验搅拌均匀性。用轻便触探器中附带的勺钻,在搅拌桩身中心钻孔,取出桩芯,观察其颜色是否一致,是否存在水泥浆富集的“结核”或未被搅匀的土团。b.触探试验。
2）水泥搅拌桩成桩28d后,用钻孔取芯的方法检查其完整性、桩土搅拌均匀程度及桩的施工长度。
3）如果某段或某一桥头水泥搅拌桩取芯检测结果不合格率小于10%,则可认为该段水泥搅拌桩整体满足要求;如果不合格率大于10%小于20%时,则应在该段同等补桩;如果不合格率大于30%,则该段水泥搅拌桩为不合格。
4）对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。
7、施工常见问题及处理
1）喷浆阻塞:原因可能是水泥受潮结块或制浆池滤网破损或者是清浆不彻底。处理措施应改善现场水泥存储环境,及时清渣并时常检查滤网的破损状况。
2）喷浆不足:原因可能是输浆管弯折、外压、泄漏或输浆管道过长,沿程压力损失大。处理措施应及时检查、维护管道并选择适当的位置开挖制浆池。当场地条件不具备时,可适当调增泵送压力。
3）进尺受阻:原因可能是地下存有尚未清除的孤石、树根或其他。处理措施应停机排除障碍或移位。
4）速度失稳:原因可能是设备自身控制系统问题或机组人员操作不规范、不熟练,处理措施做到不合要求的设备不得进场,制定完善明确的责任制并搞好岗前培训。
8、结语
总之，水泥搅拌桩作为基础工程，其质量好坏直接影响到上部结构物的质量，因此不仅要求我们严格按照施工工艺流程的步骤去做，还需要对整个施工过程进行监理，加大监理控制力度，严格各施工参数、施工工艺及施工工序，保证桩的质量，解决软基问题。
