水泥砼搅拌桩在软基处理中的应用
时间：2021-01-08 20:00:33 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：本文主要针对水泥砼搅拌桩这种软基处理方式的施工特点，借助广东省某高速公路项目使用水泥砼搅拌桩进行软基处理的应用情况，对这类桩体的作用机理及质量要求进行了详细阐述，以供业内各位同行日后在进行类似工程的施工控制时能起到参考借鉴的目的。
关键词：软基处理；水泥搅拌桩；工艺要求；技术要点；注意事项
在高速公路路基施工过程中，一般公路线路较长，沿线所经过的地质条件非常复杂，其中，软土路基是最常遇到的特殊路基之一。由于软土地基具有压缩性高，含水量大，强度低，透水性差等特点，因此必须对其进行加固处理，以提高地基承载力。保证路基承载力及稳定性符合设计及路基规范要求。常用的路基软基处理方法很多，水泥搅拌桩是特殊路基处理的方法之一，通过对软土地基进行处理，可取得显著的效果。
1 工程概况
广东省某高速公路软基处理合同段，路基设计宽度24.5m，设计车速为100Km/h，其中K20+000~K24+400段路基全部处于低丘间冲积洼地，淤泥层厚度为9~16m，路基平均填土高度为6.2m。通过地质勘探、取样测试，淤泥主要物理力学指标为：含水量在32.4~75.5%之间，压缩系数α0.1~0.2一般为042~2.4MPa-1之间，孔隙比一般为1.03~2.38，平均为1.6，固结系数CV一般为10-3cm2/s量级；渗透系数K20一般10-7cm/s量级；强度低，天然状态下十字板抗剪强度Cu为14~20Kpa、静力触探锥尖阻力一般为0.3~0.6Mpa，标贯击实为3~5击、天然地基承载力低，一般为50~90KPa等。
2 软基处理设计原则
根据《公路软土地基路基设计及施工技术规范》（JTJ017-96）要求，结合沿线软土分布特点，填土高度，总沉降及工后沉降大小，软基处理施工特点、及工程其他要求，确定软基处理原则如下：采用水泥搅拌桩（5m）+砂垫层（0.6m）+双层土工格栅综合处理方案。
3 水泥搅拌桩处理加固软基的作用机理
水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过特制搅拌机械，在地基深处将软土与固化剂强制搅拌，由固化剂与软土间所产生物理-化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土，并与砂垫层及土工格栅形成复合地基，从而提高地基强度和增大变形模量，达到提高地基承载力。
4 水泥搅拌桩的施工
4．1 施工前准备工作
实施性施工组织设计。在正式开工前，应由技术负责人会用相关施工、管理人员进行现场踏勘，阅读设计图纸，编制详细实施性施工组织设计，将工期、人员、材料、质量保证措施作统一安排。并对施工现场作业人员进行技术交底。
施工现场准备。检查施工机械是否完好，施工机械进场的便道应修好，现场的供电设施应齐全，同时应配备备用的发电机组。输送水泥浆的导管不漏浆、不堵塞，水泥浆池和压力泵能正常工作。
查明施工现场范围的障碍物，地下是否有管线，所有的障碍物应事先清除或设立明显标志，确保施工安全。
准备施工搅拌桩的路段，应做好场地清理工作，首先清除地表，包括杂草，草根、表层淤泥等在内的各种杂物，然后用推土机整平压实基础地面，场地低洼地带应抽水清淤，回填粘性土并适当给予压实，并做好排水沟。
4．2 放样定位
首先用全站仪准确地放出施工段落的起始桩位、中桩及边线位置，然后用钢尺按设计要求的桩距，用小木桩在施工范围内按梅花状布置，桩位布置偏差小于50mm，并做好保护工作。
4．3 成桩试验
水泥搅拌桩在大面积施工前必须进行成桩试验，以指导施工。成桩试验按设计要求数量进行，一般不少于5根。成桩试验应通过取样试验进一步验证水泥掺量，满足设计喷入量的各种技术参数，如钻进速度，提升速度，搅拌速度，喷浆压力，单位时间喷入量等；通过成桩试验检验桩身的无侧限抗压强度是否满足设计要求，检验水泥分布的均匀性和有效加固长度能否符合设计院要求、掌握下钻和提升的阻力情况，选择合理的技术措施，为大面积施工提供依据。
根据工工艺性成桩的施工及检测报告结合设计要求，水泥采用P.O42.5#硅酸盐水泥，水泥用量为50Kg/m，水泥掺量为15%，水灰比0.45，喷浆压力为0.6MPa。采用四喷四搅施工方法。搅拌机提升和下沉速度为0.8m/Min，每天施工效率为200m/台（按每天施工16h计算）
4．4 施工流程
桩机就位。检查桩机钻头直径不小于50cm，钻杆有效长度应超过5.5m，保持桩机底盘水平和导向架垂直，钻杆垂直度偏差不超过1%，保证成桩直径和深度不少于设计值。
钻孔。采用正循环慢档开钻，第一次钻时为防止钻孔过程中淤泥堵塞钻杆导管，可以边钻边输送水泥浆，水泥浆用量约为1/4量左右。
检测孔深。根据桩机井架上划出的准确每米刻度标示线来确认钻孔深度。
喷浆搅拌。桩孔在开钻过程中开始喷浆，当达到设计深度时，喷浆反转提升桩顶位置；再次搅拌机钻杆边喷浆边正旋转沉入桩底，这样来回四次；移机，施工下一搅拌桩。
质量检验。成桩7天内，应对桩进行开挖检查，观察桩体成型情况及搅拌均匀程度，检查频率为2%，开挖深度为1.5m，如发现凝体不良等情况，应报废补桩。同时采用轻便触探击数（N10）用对比法判断桩身强度，检验数量大于已完成桩数的2%。
成桩28d后通过随机抽芯检验搅拌桩的完整性及桩身强度，水泥搅拌桩完整性检验要求RQD大于85%，桩体强度检验应根据不同深度地层分段各钻取芯样一个，一根桩至少取三个试块进行桩身无侧限抗压强度试验抽查频率为5%，但不少于5根。同时要进行单桩荷载试验及复合地基荷载试验，抽检数量分别为3~5根。
铺设褥垫层。当水泥搅拌桩全部完成，并经质量检测及荷载试验检验符合设计要求后，应在其上铺设60cm厚的砂垫层，砂垫层用砂含泥量小于5%，细度模数大于2.7的中砂，砂垫层顶面和底面各设置一层土工格栅土工格栅采用双向土工格栅，其抗拉强度不小于50KN/m，延伸率小于10%，土工格栅在横向坡脚处应反折2米，沿纵轴方向不宜有接头缝。铺好的土工格栅每隔1.5~2.0米用U型钉固定于地面。相邻格栅间搭接长度为60cm，砂垫层铺设应平整。
5 沉降观测
为了对软基稳定性进行监测，根据设计要求，在软基土方填筑加载后，分别在K38+000和K44+100处设置沉降观测板和测斜管。沉降板3块，分别埋于路堤中心及两侧路肩处，测斜管2块，分别埋于路堤两侧坡脚处。观测频率如下：
当连续两个月的观测沉降速率小于5mm/月，路基沉降表于基本稳定。可以开始路面铺筑。
6 施工过程注意事项
桩机开机前应对水泥进行质量检验，不使用质量不合格及过期、受潮、结块、变质的劣质水泥。水泥搅拌桩顶0.5m内，因上覆压力小，搅拌质量一般较差，应用水泥土回填密实。施工时应严格控制喷浆和停浆时间，每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆同时应保证制浆池内应不小于一根桩的水泥用量另加50Kg。施工中发现喷浆量不足，应进行整桩复搅，复喷的喷浆不小于设计用量。如遇机械故障等原因喷浆中断时应及时记录中断深度，进行补喷时重叠应在大于1m。
结束语：
综上所述，水泥砼搅拌桩在按照以上工艺及技术要求进行施工控制后，从对桩体进行小应变及钻孔抽芯的检测情况来看，桩体完整性及桩身强度还是能较好地达到设计的要求。作为一种能起到较好加固地基的处理方式，它在经济上、处理效果上等方面都具备了其它桩体所无法比拟的优势性。对此，时至今日，这也是它仍然能作为一种主要软基处理形式在高速公路等基建项目中得以广泛应用的原因。
参考文献
[1]公路路基施工技术规范JTG F10-2006 中华人民共和国行业标准
[2]公路软土地基路基设计及施工技术规范JTJ017-1996中华人民共和国行业标准
