高速公路软基处理水泥搅拌桩的施工控制

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　　摘 要：文章主要论述了高速公路水泥搅拌桩的施工控制要点，并对成桩检测作了简单介绍。在实际工作中，根据公路水泥搅拌桩施工中可能影响质量问题，灵活采用不同的应对措施，确保公路地基稳定、安全、环保。
　　关键词：公路；水泥搅拌桩；施工控制；检测
　　目前高速公路车辆载重和车流量日益增加，工程施工质量和地基承载要求不断提高。为保证软基处理的效果，使水泥搅拌桩施工质量及检测评定规范化、科学化，应加强水泥搅拌桩施工质量控制。
　　1、适用范围
　　水泥搅拌桩一般用于长期有地下积水的水田冲沟软基路段，软土厚平均约6米左右, 持力层主要为硬塑粘土层, 设计桩径一般为500mm,间距1～1.5m, 按正三角型布置, 桩长以穿过软土层并嵌入持力层不少于50cm为原则, 固化剂一般采用水泥浆，用P.O32.5普通硅酸盐水泥为干粉,水灰比为：1：0.5， 水泥掺入比为20%。设计要求复合地基承载力28天≥1.5MPa。深层软基如采用挖除换填法将挖出大量淤泥且要很多土地堆放，使用水泥搅拌桩方法处理可以减少工程投资，大量减少占用取土场和弃土场土地资源，缩短施工工期。
　　2 水泥搅拌桩施工质量的基本要求
　　2.1现场施工记录齐全，记录正确。
　　2.2桩距、桩径、水泥掺入量、桩长、倾斜度等指标达到设计和规范要求，否则判定为不合格桩。
　　2.3沿深度方向0.3m长度范围内桩身水泥含量过少，且芯样为软～流塑状态的软土或松散砂土时，判定该桩为断桩，属不合格桩。
　　2.4 实测桩长比施工桩长（施工、监理单位施工现场确认的长度）短0.5m以上时，判定该桩为短桩，属不合格桩。
　　公路软基处理属于隐蔽工程, 如施工质量不好, 一旦被路堤等构筑物所覆盖, 便构成隐患且不好检查及补救。因此, 紧抓施工环节, 严格施工过程的管理非常重要, 只有在施工过程中严格控制才能确保工程质量。通过桩的检测,可督促施工方加强质量管理, 从而保障了水泥搅拌桩的施工质量。
　　3 施工准备
　　3. 1 水泥搅拌桩施工前应准备下列施工技术资料: 施工场地的工程地质报告, 土工试验报告, 室内配比试验报告, 水泥搅拌桩设计桩位图, 原地面高程数据表, 加固深度与停灰面高程以及测量资料等。
　　3. 2 场地平整、清除障碍。如场地低洼, 应回填粘性土，不得回填杂填土; 施工场地不能满足机械行走要求时, 应铺设砂土或碎石垫层。若地表过软, 则应采取防止机械失稳措施。
　　3. 3 施工机具准备, 进行机械组装和试运转, 应配备可以控制桩身每米喷粉量的记录器及打印设备, 防止伪造施工记录。
　　3. 4 水泥搅拌桩的施工工艺根据设计要求的配合比和实测的各项施工参数通过试桩来确定。试桩一般为5根, 通过试桩来确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷粉量等。
　　3. 5 水泥搅拌桩所用的水泥( 425 #普通硅酸盐水泥) 应符合设计要求, 并有产品合格证, 并经有资质的试验室检验合格才能使用。
　　4 施工工艺流程
　　桩位放样→钻机就位→检查调平桩机→预搅下沉(至设计标高) →制配水泥浆→搅拌提升同时喷粉至地面以下0. 5 米处(设计桩顶) →停粉复搅一次→成桩结束→施工下一根桩。
　　5 施工质量控制
　　5. 1施工前必须对施工边界范围及桩位测量放样，保证应处理范围全部按设计密度布桩。所有施工机械均应编号, 应将现场技术员、桩机长、现场负责人、现场监理、每米喷粉量、桩长等制成标牌, 悬挂于明显处, 确保人员到位, 责任到人。
　　5. 2钻机搅拌下沉速度控制在0.38-0.75m/min，控制钻机下钻深度应穿过软土层并嵌入持力层不少于50cm、喷粉高程及停灰面, 确保粉喷桩长度满足设计要求。
　　5. 3喷粉机应配粉体自动计量装置, 水泥用量应由打印机直接打印, 其用量误差不得大于±1%。粉体自动计量装置应有合格计量认证并通过标定，随时检查确保运转正常。
　　5. 4定时检查粉喷桩的成桩直径及搅拌均匀程度。对使用的钻头定期复核检查, 其直径磨耗量不得大于1cm。
　　5. 5当钻头提升至地面以下0.5m时, 喷粉机应停止喷粉。
　　5. 6当喷粉成桩过程中遇有故障而停止喷粉, 在第二次喷粉接桩时, 其喷粉重叠长度不得小于1m, 超过12小时的应采取补桩措施。
　　5. 7保证搅拌机的垂直度。应在主机上悬挂吊锤进行控制, 使垂直度偏差不应超过1%，在每根桩钻进前检查控制。
　　5. 8搅拌机喷粉提升的速度和次数必须符合预定的施工工艺要求,钻杆提升速度均匀且不得超过0.5m/min，否则容易出现断桩。钻机搅拌提升速度应控制在0.3-0.5m/min，搅拌机每次下沉或提升的时间应有专人记录, 深度应达到设计要求, 时间误差不得大于5秒, 施工前应丈量钻杆长度,并标上明显标志, 以便掌握钻入深度,复搅深度。施工中出现问题应及时处理、做好记录。
　　5. 9下钻速度变慢为0. 50 米/分, 电流值是定额电流值的125%以上, 才可认为已进入持力层。
　　5. 10储灰罐容量应不小于一根桩的用灰量, 如储量不足时, 不得对下一根桩开钻施工。
　　5. 11水泥搅拌桩必须根据试验确定的技术参数进行施工, 操作人员应如实记录压力、喷粉量、钻进速度、提升速度、钻入深度及每根桩的钻进时间等,监理人员应随时检查记录情况。
　　5.12 桩距、桩径、喷灰量的检测控制监理应进行全程旁站控制。
　　5.13桩长、桩身质量在施工单位自检基础上，监理抽检。检测频率为3%，其中监理1%，施工单位自检2%。
　　5.14抽检桩应尽可能覆盖每个施工机组，且分布均匀。
　　5.15水泥搅拌桩未达到规定强度时不得在桩顶上大量堆载或让挖土机、推土
　　机等大型设备在其上面行驶以防使桩产生断桩等质量问题。
　　6水泥搅拌桩施工质量的检验与评判方法
　　6.1 目测法
　　成桩7d后，开挖0.5～1.0m深基坑，测量桩位、桩间距，检查桩数，不符合设计要求时应补桩或采取其它的有效措施；
　　6. 2轻便动力触探法
　　水泥搅拌桩成桩7 天可采用轻便触探法进行桩身质量检测, 抽检频率为2% , 触探点应在桩径方向1 /4处。根据现有的轻便触探击数(N10)与水泥土强度对比关系来看, 当桩身7d龄期的击数N10大于30击时, 桩身强度就能达到设计要求。轻便触探可以全桩长检测, 也可按长度检测。
　　6. 3水泥搅拌桩成桩28天后, 一般采用小应变方法和地质钻探方法检测桩身质量,通过这两种方法，可以直观地掌握整根桩的完整性、桩土搅拌均匀程度、桩的施工长度、是否到达持力层、含灰量及桩的垂直度等。取芯位置应取在桩径1 /4处,而不应取桩中心处, 因水泥搅拌桩桩体中心是钻杆占据的空间, 成桩后中心部位强度较低, 易造成桩体强度偏小的假象。钻孔取芯时要注意保持钻机的平稳, 避免因钻杆倾斜而造成斜孔,导致钻芯失败, 钻芯长度应大于桩长50cm左右, 以检验桩底土性状。及每根桩取出的芯样由监理工程师现场指定相对均匀部位, 送试验室做三组(3块一组) 28天龄期的无侧限抗压强度试验。钻探取芯抽检频率为0.3%。
　　6. 4如果某段水泥搅拌桩钻探芯样检测结果不合格率小于10% , 则可认为该段水泥搅拌桩整体满足设计要求; 如果不合格率大于10%小于20%时, 则应在该段同等补桩; 如果不合格率大于30% , 则该段水泥搅拌桩评定为不合格。
　　6. 5 对搅拌桩取芯后留下的孔洞应采用同等强度的水泥砂浆回灌密实。
　　6. 6 为评价复合地基的承载力,可在成桩28天后, 采用小应变对桩进行荷载试验, 随机抽查的桩数不宜少于桩数的3% ,且不得少于3根。
　　6.7当28天的小应变测试结果不合格时，将检查桩数扩大5%。
　　7 工程中对不合格桩的处理办法
　　7.1对不合格的评判应事实清楚、证据充分、结论公正。
　　7.2若某一检测段出现1根不合格桩，施工单位可要求复测，复测时在不合格桩附近随机抽取2根桩进行扩大检查。如2根桩全部合格，则该桩所代表的这批桩总体评定为合格，无需加桩，但应扣除10根桩的费用。若2根桩中有1根不合格，则表明该检测段整批桩不合格，需进行补桩。
　　7.3现场发现不合格桩，应及时向工程建设指挥部报告，以便决定是否需要采取其它地基补强措施。
　　8 桩顶垫层施工
　　基底为流塑―软塑状饱水淤泥，路基填土加压后会有水渗出，为了排除该部分水和加强地基整体承载力，应在桩顶设置2×30cm厚加筋砂砾垫层,在两层之间铺设一层土工格栅。铺设第一层砂砾垫层前应平整场地，清除浮土并露出桩头。砂砾垫层应平整后用压路机静压，土工格栅紧贴垫层铺设并拉紧，搭接宽度及锚固应符合要求，土工格栅周边作不小于1.5m的反包处理。砂砾垫层应与排水沟联通顺畅。
　　9 施工安全与环保
　　9.1进入施工现场必须戴好安全帽，上塔必须系好安全带。
　　9.2电气设备必须全部接零接地，且设置漏电开关，需有专人负责和操作。
　　9.3起落塔架时，应有专人负责指挥，严禁塔架起落范围内站人和放置设备。
　　9.4控制水泥灰尘飞扬的措施，施工垃圾不得随意消堆放。
　　9.5防止噪声污染，采取其他降低噪声的措施。
　　9.6水泥浆应挖池统一处理，防止污染农田。
　　10结束语
　　公路是特殊的带状构造物，每条公路都要穿越很多地区，由于受地质构造、水文条件和地形条件等因素的影响，软土地基的情况很复杂，水泥搅拌桩是在非直观的地基下施工，成桩后无法质量修正，因此，施工过程严格控制尤为重要。设计时要做好前期勘察工作，尽量将地质、气候、水文等情况掌握详细些，为搞好设计提供准确的第一手资料，为施工质量控制奠定坚实的基础。

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