浅析水泥搅拌桩技术在公路施工中的应用
时间：2021-01-09 08:00:53 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘要】水泥搅拌桩是我国在20世纪末发展起来的地基处理新技术,它是通过特制的深层搅拌机械在地层深部就地将软土和水泥强制拌和,使软土硬结而提高地基强度。这种方法适用于软弱地基的处理,对于淤泥质土、粉质粘土及饱和性土等软土地基的处理效果显著,处理后可以很快投入使用,施工速度快,在施工中无噪音、无振动,对环境无污染;投资省。本文主要介绍水泥搅拌桩现场管理、施工控制要点、控制方法,并总结了几点体会。
【关键词】 水泥搅拌桩 现场施工 管理控制
随着国内高速公路不断的建设,高速公路工程管理的不断完善,对于工程施工质量的检验标准也不断的提高,水泥搅拌桩工程普遍用于高速公路、机场、高层建筑的地基处理加固工程。虽然施工工艺已相对成熟和完善,但随着管理者对水泥搅拌桩不断深入的认识,使得其施工质量越来越令人担心,让人总觉得其施工质量十分难于控制。虽然施工单位、监理单位及业主单位在水泥搅拌桩的施工工程中已经下了非常大的监管力度,但最终大多数收效甚微,本文通过多年的软基施工管理经验,总结出了一些结论,希望能与大家共同探讨。
一、水泥搅拌桩在地基基础处理中的参数设计
水泥搅拌桩复合地基主要由桩身、桩间土和褥垫层共同组成。水泥搅拌桩技术在运用之前主要要先确定水泥掺入量，桩径、桩长、加固范围、褥垫层、桩的承载力以及桩的布置形式等内容。
水泥掺入量：水泥掺入量为拟加固土体重量的15%。水泥搅拌桩固化剂建议采用强度等级为32.5级及以上的普通硅酸盐水泥。
桩径：根据《建筑地基处理技术法规》JGJ79-2002以及成桩施工机械等因素确定，工程水泥搅拌桩直径采用500mm为宜。
桩长：同样根据《法规》，水泥搅拌桩的长度宜穿透软弱土层道道承载力相对较高的土层。工程水泥搅拌桩有效桩长不小于9m，桩体必须进入第5层粉细沙层，不得少于0.5m。
加固范围：根据《法规》，水泥搅拌桩可只在基础平面范围内布桩。工程基础采用钢筋混凝土条形基础，水泥搅拌桩在条形基础宽度范围内布桩。
褥垫层：根据《法规》，水泥搅拌桩复合地基应用在基础和桩之间设置褥垫层。褥垫层厚度取300mm，其材料选用中粗砂。
桩土承载力：桩身材料强度确定的单桩承载力应大于或等于由桩土和桩端土的抗力所提供的单桩承载力。一般单桩承载力应大于或等于80KN，复合地基承载力应大于或等于150KN。
桩的布置形式：根据需要用小木桩定好制桩点。
二、施工前施工场地及其他准备
2.1 施工场地一定要平整,且在一侧要开挖排水边沟,保证雨季场地不积水,给桩机组创造一个好的施工环境。
2.2 对于沟塘回填的路段,回填土每层填厚不得大于50cm,压实度不得小于70%,且不大于85%,以保证水泥搅拌桩的成桩效果。
2.3 建好水泥库,水泥库净面积不得小于42平方米,同时最大库存量不得小于80吨,确保水泥的检验周期及防止雨季由于水泥进场困难而导致停工的情况。
2.4 在桩机的井架上准确画出每米的深度标示线,在钻头落地的情况下准确标示出“零”起点的位置。
2.5 将桩机钻头上的横向搅拌刀片增加至6个,并在井架的正面和侧面挂上垂球,用红油漆标示出垂球的中心位置。
2.6 召集所有现场施工负责人员及桩机组机长召开施工前技术交底会议,主要落实施工工艺、施工过程中的管理制度、资料的统一、检测要求及付款方式等,将项目部的管理方式及指导思想落实到每一个施工人员,有效提高他们的认识和警惕程度。为进一步保证工程的施工质量奠定良好的基础。
三、施工技术控制
1、确定持力层必须准确,桩体一般最多以进入持力层50cm为宜,不宜过深,否则将会产生三个方面的危害:①由于底部压力过大,水泥浆无法渗入,底部无法成桩,最终导致桩长不足②由于底部一般多为粘土或亚粘土,土质过硬,带浆下钻困难或无法下钻,土体无法拌碎。当不带浆下钻时,土体由于无法拌碎多会导致糊钻的情况,土体与钻头形成一个圆柱体形状,造成积压桩内土体,发生掉桩头或桩内水泥浆外溢的情况。③水泥搅拌桩施工一般多为下钻喷浆,如果进入持力层过深,为防止下钻堵管只能一直喷浆,但由于底部下钻速度其慢无比,导致底部水泥浆用量严重过多,造成水泥浆顺着钻杆溢出地面,且直接缩短了桩体的施工时间。
2、为保证桩体搅拌均匀,桩机钻头应焊接至少6个横向搅拌刀片,且在每个横向刀片上焊接1～2个竖向搅拌刀片,同时保证桩体的竖向搅拌效果,竖向搅拌刀片长度>5cm,宽度≥2cm。
3、在桩机井架的正面和侧面一定要吊挂垂球,垂球重量不小于2kg,防止施工时桩机倾斜,最终导致检测时桩体无法检测到底,到时候桩体质量固然再好也是惘然。
4、为了保证水泥浆的配合比满足要求、每根桩所使用的的水泥浆量均匀充足,且考虑方便现场施工人员的操作和旁站人员的监督。若所施工的桩长皆为统一长度,可将单根桩所需的水泥浆一次拌制或分两次拌制完成;当桩长较短时也可一次拌制2～3根桩所需的水泥浆,使用时可在水泥浆罐的罐壁上焊接出每根桩需用水泥浆的深度刻度线。
5、由于现场施工过程中,施工工人素质相对有限,拌制水泥浆时并不能严格按照书面上的要求去制作水泥浆,势必造成施工过程中水泥浆拌制和使用的混淆,对施工质量产生较大的隐患。为了防止此类现象的发生,必须在水泥浆罐的罐壁上用稍大的铁块或螺丝帽焊接出用水面和水泥浆面的准确位置。因为每次拌制水泥浆所需的水泥是个定值,所以这样就完全足以避免水泥浆配合比不准确的情况。
6、当施工过程中发现地层某深度出现硬层时,可根据地质情况进行相应的处理:
①当此段硬层小于50cm时,若下钻相对比较容易,可稍稍放大回浆量,短时间内穿透此硬层。若下钻比较困难,不得任其缓慢钻进,一方面要及时增大回浆量,另一方面要在动力头上加大配重,并在最下面的两个横向搅拌刀片上焊接锋利的破土刀片,使其能够迅速穿透此段硬土层。
②当此段硬层大于50cm时,可将此土层作为持力层,无须继续深入。防止此段土层难于拌碎,水泥浆深入困难,最终造成此处出现断桩或造成桩体整体不合格的情况。
7、为确保桩体喷浆和搅拌的均匀性,（下转第131页）
（上接第141页）针对上海和宜兴产的STB-1类形的桩机施工时必须限定每延米的施工时间,一般每延米的施工时间控制在≥4分钟/每米,此施工时间是指在正常施工情况下,当地质较复杂时,应适当增加施工时间。
8、根据复合地基承载力计算及受力分析,桩体6m以上的部位基本承受了上部荷载的70%以上,越往下部受力渐渐越来越小,因此施工过程中应特别注意加强上部桩体施工控制工作。
9、旁站人员每天必须记录所管辖桩机的具体施工情况,其中包括:当值期间桩机施工是否正常、有无机械损坏情况,修理时间,修好后开工时间、有无无故停机的情况,停机时间及开机时间。有了此记录,那些企图投机取巧之徒便无计可施了。给他们的只有两条路,一是走人,二是老老实实施工。
四、在水泥搅拌桩施工过程中的注意事项
（1）派专人负责水泥搅拌桩的施工，对水泥搅拌桩实施全程监控。
（2）相关负责人重点检查水泥用量、水泥搅拌机压浆过程中是否有断浆现象，注意喷浆搅拌时间以及复搅次数是否正常。
（3）施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间，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。
（4）施工过程中如果发现喷浆量不足，应按照监理工程师要求整桩复搅。复喷的浆量不小于设计用量。
（5）现场施工处应配备施工记录人员，对施工桩日期，天气、喷浆深度、停浆标高、钻机转速，浆液流量、复搅深度等进行详细记录。
面对水泥搅拌桩数量庞大的施工人员、管理人员,并不是哪一个人有多大能力就能够全部管理起来的,水泥搅拌桩最终管理的成败与否取决于管理者对水泥搅拌桩的认识深度和管理方向,且是否能建立一个处于受控状态下系统的管理网络。
随着我国高速公路飞速发展，一、二级公路的扩建，基础设施的不断新增和改进，村、乡公路迫在眉睫；随着城区的交通道路网不断扩大和完善，城市道路网络逐渐辐射到了城市周边以前是耕地、鱼塘随和淤泥等地区。这些工程的地基处理都需要用水泥搅拌桩技术对泥土进行加固。水泥搅拌桩以其独在工程应用时采取特殊机械将水泥粉或水泥浆喷入软土中，并进行强制搅拌而形成复合地基或挡水结构，在高速公路软土地基处理、高层建筑坑支护、污染场地隔离等工程中得到了广泛应用。目前该技术还广泛地运用于我国铁路、公路、市政工程、港口码头和工业与民用建筑等行业的软基处理加固工程。水泥搅拌桩技术将在实践运用与科学研究中发挥越来越重大的作用。
