浅谈水泥搅拌桩在新客站软土地基处理中的应用

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　　摘要：结合工程实例,介绍水泥搅拌桩在软土地基处理中的应用。广州新客站市政道路工程项目,主要为淤泥地质,为保证道路工程地基处理的施工质量,在水泥搅拌桩处理的技术要求等方面采取了有效措施。
　　关键词：水泥搅拌桩软土地基处理
　　1引言
　　 本工程作为2010年亚运重点工程，水泥搅拌桩处理在道路工程施工中的质量控制的要点。因此,采取合理的技术措施、严谨的管理和科学的组织对道路软基处理施工尤为重要。
　　1.1工程概况
　　 广州铁路新客站地区位于广州市番禺区钟村镇石壁村，规划范围东起105国道，南至屏山涌，西以幸福涌为界。本工程项目道路均位于广州铁路新客站地区核心区域，以广州铁路新客站建筑主体为中心。工程范围内路网格局为方格网状。本工程场地地层按地质成因依次分为：第四系素填土层〈1〉,第四系冲洪成因的淤泥〈2-1〉、粉质粘土〈2-2〉、粉细砂〈2-3〉、中粗砂〈2-4〉、粉质粘土〈2-5〉和残积成因的粉质粘土〈3-1〉、〈3-2〉，下伏基岩主要为白垩系的泥质粉砂岩。采用深层搅拌水泥桩施工，有助于加快施工速度确保施工质量。
　　1.2水泥搅拌桩设计参数
　　 水泥搅拌桩采用φ500mm，正三角形布置，布置间距分别有1.1m、1.3m、1.6m。
　　 水泥搅拌桩采用42.5R普通硅酸盐水泥，配浆水灰比0.5～0.6,水泥掺量不小于55kg/m，搅拌轴提升速度要求水泥用量不小于55kg/m，搅拌轴提升速度为0.5~0.8m/min。
　　 桩体28天龄期无侧限抗压强度不小于1.0Mpa；90天龄期后的一般路段、桥涵范围车行道符合地基承载力分别不小于120kpa及150kpa，人行道复合地基承载力不小于80kpa。
　　1.3试桩
　　 施工前应进行试桩确定最佳的搅拌次数、确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数，以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。
　　 试桩不少于5根，且必须待试桩成功后方可进行水泥搅拌桩的正式施工。试桩检验可采取7天后直接开挖取出，或至少14天后取芯，以检验水泥搅拌桩的搅拌均匀程度和水泥土强度。
　　2施工方法
　　2.1施工工艺流程
　　水泥搅拌桩施工采用四喷四搅施工法。
　　
　　
　　2.2主要施工方法
　　 (1) 将场地平整至深搅桩施工高程，清除一切障碍物。场地低洼处回填石屑或粗砂，压实度应不小于85%，整平场地，保证桩机底场地平整、密实牢固。
　　 (2)桩位放样，放样之前绘出水泥搅拌桩布桩图，并报监理、设计、建设单位审批。根据布桩图和设计施工图定出桩位，在桩位中心插竹片。
　　 (3)桩机就位。将钻机移到指定桩位，调整钻机底座水平，使钻杆和地面垂直，启动深层搅拌机电机，待搅拌头转速正常后开始下钻，使搅拌机沿导向架边搅拌边下沉。
　　 (4)第一次钻进。在确认浆液从搅拌叶的出浆口喷出后，方可启动搅拌机，以60r/min的转速和<0.8m/min的钻进速度，顺时针方向边钻边注浆，直至设计桩长，再继续喷浆30S后停泵，改逆时针方向搅拌提升至设计桩顶，要求提升速度≤0.8m/min。
　　 (5)第二次钻进。以同样方式再次顺时针方向钻进注浆。停止注浆的位置以水泥用量达到每根桩设计用量为准，但不能影响搅拌机的继续钻入，直至复搅到设计桩长后，改逆时针方向搅拌提升至设计桩顶。
　　 (6)两次循环钻进成桩。经过上下两次循环钻进提升，使水泥浆在桩孔内搅拌4次后完成作业。复搅完成后,将钻头提出地面,停止主电机、填写施工记录并将桩机移至下一孔位。然后，移机到下一桩位施工。
　　 (7) 施工停浆面应高于设计桩顶面0.3 m。
　　 (8)水泥搅拌桩施工完成后,7天后才能开挖土方，桩头宜用人工清理。
　　 (9)土方开挖到设计标高后进行整平，人工修平桩头，进行碎石垫层施工。
　　3主要施工措施
　　3.1浆液配制与输送
　　 (1)配合比。深层搅拌的浆液以42.5R普通硅酸盐水泥为主配制，配浆水灰比0.50～0.60，要求水泥用量不小于55kg/m。
　　 (2)配制与输送。搅拌灰浆时，应先加水，然后按水泥、减水剂、石膏顺序投料，每次灰浆搅拌时间不得少于2min，应将水泥浆充分拌匀。水泥浆从灰浆拌和机倒入集料斗时，必须过滤筛，把水泥硬块剔出。集料斗的容量一般为0.2m3，就可以保证一定的余量，不会因浆液供应不足而断桩，也不会因浆液过多产生沉淀而引起浆液浓度不足。
　　 水泥浆由挤压式灰浆泵压入内径为φ32的胶管送到深层搅拌机的钻杆内，最后射入搅拌叶的出浆口。
　　 (3)喷浆口到达桩顶设计标高时，停止提升，搅拌数秒，保证桩头均匀密实。
　　 (4)桩与桩搭接时间间隔不应大于24小时，如果间隔太长，搭接质量无法保证时，要采取局部补桩或注浆措施。
　　 (5)当遇到砂层下直接进入强、中风化地层时注意结合部位的注浆效果。改进工具，尽量将端头叶片往下移，减少叶片到钻头的距离；不提钻头，放慢搅拌速度，多喷浆。
　　3.2送浆压力
　　 控制在0.6～1.0MPa之间。针对本标段软基处理区域土质较软弱及施工桩较深的特点，桩上部采用较低的送浆压力，桩下部采用较高的送浆压力，淤泥层中适当增大送浆压力，重点加固淤泥层。
　　4质量控制
　　4.1质量控制内容
　　 (1)施工采用的水泥要有出厂合格证，施工前按比例抽取样品作试验。严格控制水泥用量、桩长、灌入水泥总浆量、水灰比、水泥浆密度、搅拌头转速和提升速度、复搅次数和复搅深度、停浆处理方法等，须用计量容量配制浆液。
　　 (2)桩体采用“四喷四搅”的方法施工，施工中要保证搅拌桩的桩长，保证每米桩体水泥用量不少于55kg。为了确保桩体每米掺合量以及水泥浆用量达到设计要求，现场应配备水泥浆比重测定仪，以备质检人员随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求。
　　 (3)搅拌杆的垂直度偏差不得超过1%，桩机与桩位的对中误差不得大于2cm。
　　 (4)深搅桩按照设计要求应进入粘土层50cm，如遇地质条件变化时，应通知有关单位进行持力层的确认。
　　 (5)为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求，在钻机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。
　　 (6)搅拌提升和下沉速度：根据规范要求，提升速度为0.5～0.8m /min；下沉速度控制在1.0～1.3m/min之间。
　　4.2、质量检验
　　 (1)检测内容包括：
　　 ①固结体的整体性及均匀性；
　　 ②固结体的有效直径；
　　 ③固结体的垂直度；
　　 ④固结体的溶蚀和耐久性能；
　　 (2)采用的检测方法如下：
　　 ①成桩7天后，采用浅部开挖桩头（深度宜超过停浆面下0.5米），目测检测桩搅拌的均匀性，量测成桩直径，检查数量为总桩数的5%。
　　 ②承载力检验采用复合地基荷载试验和单桩荷载试验，并在成桩28天后进行，检验数量为总桩数0.5%～1%，且不小于3个点。
　　 ③钻探取芯：在成桩28天后进行，检验数量为总桩数0.5%～1%，且不小于3个点。对每根检测桩取出的芯样选择相对均匀部位，送实验室做(3个一组)28天龄期的无侧限抗压强度试验，留一组试件做三个月龄期的无侧限抗压实验，测定桩身强度。
　　5施工中注意的几个问题
　　 (1)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。施工间隔期间,应及时清洗集料斗和全部管路中的残留浆液,直至基本干净,以防止浆液硬结堵管。
　　 (2)提升前要有送浆到达桩底停留时间不少于30S，防止出现提升却未喷浆的情况。
　　 (3)在成桩过程中，如发生意外事故（如机械故障、断电等）而影响成桩质量时，应在12小时内采取补喷措施，补喷重叠长度不得小于1米，否则应采取补桩措施，并填在施工记录中备查。
　　 (4)当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时，应通过试验确定其适用性。冬季施工时应注意低温对处理效果的影响。
　　 (5)深搅桩施工完毕后需养生28天，待达到设计强度后再进行路基和结构物施工。
　　 (6)桩顶以上应高出设计桩顶标高0.3 m,开挖基坑时将上部质量较差桩段挖去。
　　 (7)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。
　　6结束语
　　 水泥土搅拌桩软基处理属于隐蔽工程，施工质量控制主要是施工过程控制。根据水泥搅拌桩施工后的检测结果显示、该项目采用搅拌桩进行软基处理施工方案可行, 桩长、桩体强度、复合地基承载力等符合设计要求,桩体成桩均匀,保证了道路工程软基处理的施工质量。
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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