水泥搅拌桩在市政软基处理中的应用

水泥搅拌桩在市政软基处理中的应用

吴鸿鑫

关键词：水泥搅拌桩；软基处理；应用

现代工程技术的进步和不断发展已趋于完善。由于新的加固技术和新型材料的不断发展，软土地基处理的方法多种多样。其中，水泥搅拌桩因其具备经济适用且无振动、无污染以及加固效果好等优点，在软基处理工程中广泛应用。所谓水泥搅拌桩的是以水泥为固化剂的主要介质。水泥通过搅拌桩机喷入土壤，充分搅拌，使水泥与土壤之间发生一系列理化反应。使软土硬结成具有整体性、水稳定性，从而提高基础强度，是处理软土地基的有效形式。该方法适用于软基处理，效果显著。经处理后，可快速投入使用。下面，就介绍水泥搅拌桩在道路软基处理中的应用。

1、水泥搅拌桩基本原理

水泥搅拌桩技术是水泥加固土的物理化学反应过程。这项技术使用了一些特殊的设备，将固化剂倒入软土层。在浇注过程中，应注意的是，土壤和水泥被均匀地上下搅拌。土壤和水泥之间的水化反应导致凝胶、小土块或土壤颗粒，从而形成相对稳定的结构。在水泥水合过程中会产生钙离子，其与土颗粒中的钠离子通过离子交换，生成稳定的钙化物，使得土体的强度提高，从而提高了复合地基的承载力。

2、水泥搅拌桩在道路软基处理中的施工准备

2.1施工机械准备

目前，道路软基处理中水泥搅拌桩最常用的施工机械包括钻机、粉浆机和压缩机。水泥搅拌桩的主要机械是钻机。这种机械功率大，操作方便，在不同的速度下可以均匀的钻进或反转提升。同时，它也可以向各个方向移动。

2.2施工设备及材料检测

在道路软基施工过程中，每台桩机都必须配备相应的记录器。其主要功能是记录和有效控制每米桩身的灌浆量。在记录器上，操作时间、深度、灌浆量、桩位编号、搅拌深度和搅拌次数必须进行详细记录。桩机上的气压计、转速计、电流表、电子称等必须校准。如发现该仪器与施工规定不符合施工规定及质量不合格必须更换仪表，只有这样才能保证建筑质量。在桩架的两个垂直表面上设置两个0.5公斤的吊线锤，并绘制垂直线。将钻进刻度线画在每台桩机的钻架上，并清楚地标明钻具的深度。在这种情况下，钻具的直径会受到不同程度的磨损。在施工过程中，必须将磨损量控制在1cm以下，以保证软基处理的顺利施工。

水泥搅拌桩用的施工材料以水泥为主。在施工前，必须对其进行取样和测试，以确保其符合施工要求。水泥使用32.5级普通硅酸盐水泥。购买的水泥应为国家免检产品，在有效期内使用；严禁使用质量低劣的潮湿、结块或变质的水泥。非免检生产的水泥，应当分批提供标签号、安定性等试验报告。水灰比一般采用0.4～0.45。

2.3试桩作业

施工路段的地质条件也不尽相同。为达到加强道路软基加固的预期目标，需在施工前进行试验桩作业，试验桩的数量必须限制在5根内。软基处理施工试桩作业是为道路工程软基施工人员提供各种设计注浆量的操作参数。主要参数有管道压力、灰罐压力、钻机提升速度、钻进速度、搅拌速度等；同时对搅拌过程中的均匀性，成桩直径进行检验。在了解施工段的地质条件的情况下，确定水泥与水和其他材料的配比，以确保其符合施工要求；在质量标准的情况下，适当混合一定量的添加剂。在道路软基加固施工前，施工企业必须充分把握钻及提升的阻力情况，利用相应的施工技术，进行有效的施工。同时，对持力层进入的判别方式进行准确确定。

3、水泥搅拌桩在道路软基处理中的施工工艺

3.1平整路基路面及放样

对施工路面表面杂草和残块进行了彻底清理，对低洼地区进行了回填，用粘土压实，提高了路基的机械运行承载能力。在水田段进行软基处理时，必须先进行排水疏干在进行路面表层清理，清理厚度必须控制在0.3～0.5米的范围内，并把原有路面设置为4%的水平坡度。在路基两侧进行边沟施工，并采用标记等防护方法，有效保护施工现场路基下的管道。并在控制桩上设置明显的标志，并注意及时复查。

3.2拌制水泥浆

施工企业必须严格按照设计配比进行准确地制备水泥浆。为了保证配比的准确性，必须严格控制水泥、外添加剂和掺合剂等材料的数量。利用试桩试验对搅拌时间进行确定，在水泥浆施工过程中，施工企业必须同时进行搅拌、检测，保证搅拌均匀，避免出现块状、团状现象。在施工过程中，如出现凝结的水泥浆不能使用。在成桩施工中，必须将水泥浆每次搅拌的量控制在一根桩用量以上。

3.3水泥搅拌机械安装、就位

在施工场场将钻机进行准确拼装并就位。在机械设备第一次到施工场地进行施工时，必须标定桩机的电流表、管道压力表、电磁流量表、深度测量仪及电脑打印机。在施工过程中要定期进行复查，尤其是钻头叶片常常会出现磨损现象，当磨损程度超过一定额度时必须马上进行补焊，只有这样才能确保桩体直径的准确性。

3.4搅拌及提升搅拌

当钻机开始施工时，钻杆沿导向架方向以均匀的速度下沉进行切土和搅拌。同时开启浆泵，将水泥浆向土体喷洒。此时，双轴上的多层叶片可以一起旋转和反转搅拌直到设计深度。还需要在桩的末端连续喷淋搅拌，控制其时间大于30s范围，使桩末端的水泥浆达到均匀搅拌的效果。提升搅拌机，进行喷浆作业的根本目的就是防止堵塞喷浆口现象的产生，在提升施工中其喷浆量应控制在总喷浆量的5%～10%之间或小于5%。当提升位置达到桩顶时，其搅拌时间应控制在2min以上。最后将搅拌机械关闭并驶离施工路面。

3.5质量控制

水泥搅拌桩开钻之前，应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象，待水排尽后方可下钻。为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求，在主机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。对每根成型的搅拌桩质量检查重点是水泥用量、水泥浆拌制的罐数、压浆过程中是否有断浆现象、喷浆搅拌提升时间以及复搅次数。

为了确保桩体每米掺合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。同时现场应配备水泥浆比重测定仪，以备监理工程师和项目经理部质检人员随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求。水泥搅拌配合比：水灰比0.40～0.50、水泥掺量18％。