浅谈道路基础处理技术中水泥搅拌桩的施工

浅谈道路基础处理技术中水泥搅拌桩的施工

徐鹏

徐鹏

中国水利水电第十三工程局有限公司300384

[摘要]水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂，通过专用的深层搅拌机械，在地基土中边转进、边喷射固化剂，边旋转搅拌，使固化剂与土体充分拌和，形成具有整体性和抗水性的水泥土桩柱体，以达到加固地基的目的的工程措施。

1、概况

（1）工程概况

工程为某地外环线调线工程，承担着中心城区交通保护壳的作用，并将承担沿线大部分的交通需求。道路工程基础处理施工中水泥搅拌桩主要分布在鱼塘处理的位置。水泥搅拌桩总长度190072m；打桩平面布置方式均为等边三角形，横向桩距1.6m，纵向桩距1.39m，桩径0.5m，桩长8m，设置0.5m碎石垫层。

（2）工程地质及存在问题

本工程路线所经地区地势较为平坦，沟渠纵横、洼淀鱼塘众多，该地区海拔高度在4~-0.8m左右（黄海水平），坡降1/6000。地貌基本特征为以松散沉积物不断加厚的典型堆积平原为特征，以黏土、粉质粘土为主，地表以下7~15m以下，有粉细砂及粉砂质黏土，粉砂等细粒物质为主，局部地段也有古代海滨沉积的贝壳等物质。地下水埋深在0.5~2.5m左右。但本工程存在液化土层，在基本烈度7度时，其液化等级为中等~严重液化。不能作为路基段的持力层。

2、水泥搅拌桩施工

水泥搅拌桩施工程序为：深层搅拌机就位→预搅下沉至设计加固深度→制配水泥浆→喷浆搅拌、提升至预定的停浆面→重复搅拌下沉至设计加固深度→重复搅拌提升直至孔口→关闭搅拌机、清洗→移至下一根桩、重复以上工序。

（1）施工准备

首先查清场地内有无地下管线、架空线的障碍物。然后平整施工场地，清除桩位处地上、地下一切障碍物，并对场地进行填垫或超挖处理（根据设计桩顶高程），大致整平压实。保证进场临时道路畅通，施工用电采用发电机，并解决好施工用水问题。

组织材料进场，进场水泥必须具备出厂合格证，并经现场取样送试验室复检合格，存放场地要充分满足施工需要，现场布局合理。根据桩位平面图及主要轴线，用经纬仪定向，钢尺量距，确定桩位。并测量现场地面标高，确定桩顶标高。

施工机具运至现场后进行安装调试，待转速、压力及计量设备正常后方可就位。

（2）试桩

水泥搅拌桩施工前，应根据现场被加固土的性质及单桩承载力特征值要求，确定水泥掺入量，水泥渗入比一般在15%~20%之间，水泥掺入量不低于60Kg/m。

每个工点施工前，先打不少于5根的工艺试验桩（位置选择在临近构造物的边坡范围），以检验机具性能及施工工艺中的各项技术参数，其中包括最佳的灰浆稠度、工作压力、钻进和提升速度、搅拌机转数、料罐和送风管的风压，以及输浆量等。一般情况下，水灰比可选用0.5～0.6；钻进、提升时管道工作压力0.1～0.2MPa，喷浆时管道工作压力0.4～0.6MPa；钻进速度≤1.0m/min，提升速度≤0.5m/min。

（3）搅拌桩机设备要求

水泥搅拌桩施工采用双向水泥土搅拌成桩，该方法是指在水泥土搅拌桩成桩过程中，由动力系统带动分别安装在内、外同心钻杆上的两组搅拌叶片同时正、反向旋转搅拌水泥土，而形成的水泥土搅拌桩。结合现场的工程地质及水文地质条件，本工程的水泥双向搅拌桩采用浆液型多轴双向搅拌机和深层搅拌钻机进行搅拌桩施工。施工设备：SJB-Ⅱ型钻机，UB3柱塞泵，水泥浆双向搅拌机。

（4）水泥土搅拌桩施工

1）搅拌桩机就位：

搅拌桩机行走至放样孔位进行就位，搅拌机械塔架要保持垂直。施工中随时校正施工设备的垂直和平整度，保证搅拌桩机底盘的水平和导向架的垂直，以保证成桩质量。搅拌桩的垂直度偏差不超过1%，平面桩距偏差不大于50mm，成桩直径和桩长不小于设计值。

2）制备水泥浆：

按设计配合比制备水泥浆，在灰浆搅拌机与集料斗之间设一道过滤网，对水泥浆液进行过滤，以防堵钻，影响喷浆。水泥浆液随搅拌随用，为防止水泥浆发生离析，在灰浆搅拌机中不断搅动，压浆前缓慢倒入集料斗中。

3）预搅下沉

搅拌桩机就位并接通砂浆泵后，开动电动机，搅拌机叶片相向而转，借设备自重把钻头沿着导向架边旋转边沉入土中，控制好下沉速度，使土体充分破碎，直至设计要求的加固深度，下沉速度控制在0.38~0.75m/min。

4）搅拌提升、喷浆

预搅下沉到设计加固深度后，开动砂浆泵，当水泥浆液到达出浆口后，喷浆搅拌30s，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，均匀提升搅拌头，直至预定的停浆面，完成一次搅拌过程。提升速度控制在0.3~0.5m/min。停浆面应高于桩顶设计高程50cm。

5）复搅下沉和提升

重复搅拌下沉至设计加固深度后，根据设计要求喷浆或仅搅拌提升直至预定停浆面，即完成一根桩。

6）清洗：向集料斗注入适量清水，开启灰浆泵，清洗管道中残余浆液，并将粘附在搅拌头上的软土清除干净。

7）移位：重复上述步骤，进行下根桩的施工。

3、施工中的注意事项

①拌制好的水泥浆液不得发生离析，存放时间不应过长。当温度在10℃以下时，不宜超过5h；当温度在10℃以上时，不宜超过3h；浆液存放时间超过有效时间时，应按废浆处理；存放时应控制浆体温度在5~40℃范围内。

②成桩要控制搅拌机的提升速度和次数，使连续均匀，以控制注浆量，保证搅拌均匀，同时泵送水泥浆必须连续；前台操作与后台供浆应密切配合，后台供浆停机时，应及时通知前台以防止断桩和缺浆；施工时如因故停浆，应将搅拌头下沉至停浆点以下0.5m处，待恢复供浆时再喷浆搅拌提升。若停机超过2小时，宜先拆卸输浆管路，并进行清洗。

当搅拌至接近桩顶设计标高时，应特别注意桩头施工质量，桩顶1~1.5m范围内增加喷浆搅拌一次。当喷浆口提升至桩顶标高时，宜停止提升，搅拌10~20秒，以保证桩头密实均匀。

③搅拌中遇有硬土层，搅拌钻进困难时，应启动加压装置加压，或边输入浆液边搅拌钻进成桩，也可采用冲水下沉搅拌。采用后者钻进时，喷浆前应将输浆管内的水排尽。

④施工偏差：桩位偏差不大于20mm，桩径偏差±10mm，桩身垂直度不应大于0.5%。

4、施工质量检查

施工过程检查：

检查内容包括水泥规格及用量、外加剂用量、水泥浆液密度、搅拌轴的提升速度及转速、成桩时间、成桩速度、钻头直径、桩架的垂直偏差、断桩处理情况和施工记录等。至少应做到每日一查，发现问题应及时处理。

检测方法

深层搅拌复合地基的检测方法参照我国现行JGJ79-2002，并结合水利水电工程特点，按以下方法检测：

①成桩后3d，抽检取总桩数的1%且不少于3根，进行轻便触探检验。也可利用轻便触探器的勺钻连续钻取桩身芯数，以观察其连续性和均匀性。必要时还可利用标准贯入仪或静力触探仪进行检验。

②经触探检验对桩身质量有怀疑的桩，在28d后用地质钻机（直径不小于108mm）钻取芯样，制成试件（50mm*50mm*50mm）进行无侧限抗压强度试验，检验数量不少于3跟。

③在地质条件复杂或重要工程中的桩，在成桩28d后应抽取不少于3根进行搅拌桩的静荷载试验，确定其承载力。

④成桩后28d，可抽取总桩数的20%用小应变反射波法进行桩体完整性和桩体水泥土质量检查。需要指出的是，反射波法用于深层搅拌桩检测精度不高，仅可用于定性评价桩的完整性。

5、工程验收

工程施工完成后，施工单位应及时提供以下资料，进行验收。

①水泥等原材料检验资料。

②工艺试验报告。主要包括水泥掺入比、浆液水灰比等施工参数的确定及施工工艺流程等资料。

③施工记录。主要包括桩深、喷浆量、垂直度及施工过程的重大事故处理记录。

④竣工图纸。

⑤单元工程质量评定资料。

⑥施工质量检验报告。

⑦施工管理工作报告。

6、结束语

水泥搅拌桩对道路工程基础处理的应用，有效的降低了工程造价，提高了工效，并达到地基加固、地基整体性的效果。满足了工程的需要和质量要求。

参考文献

[1]《水利水电工程施工手册》