吴刚 叶卫东 敖毅
浙江交工集团股份有限公司 浙江杭州 310000
摘要：建筑业的大力发展，使软基处理技术也得以广泛使用，对其技术要求也越来越强。水泥土搅拌桩运用数字化施工的先进技术，突破性的解决了桩基处理工程过程管控、质量保证、数据共享与挖掘等应用需要。
关键词：深基坑;水泥土搅拌桩;信息化施工技术
引言：软基处理中水泥搅拌桩是土建工程质量保证的基础，大型土方基建项目如机场、铁路、公路、港口滩涂等均有广泛应用。但水泥搅拌桩作为一项隐蔽工程，传统施工实际缺乏有效手段对作业过程及质量进行全方位的管控。为保障本项目水泥搅拌桩施工质量，实现信息化智能化施工，建立水泥土搅拌桩施工质量监控与分析系统是具有非常重大意义的事情。
1工程概况
本标段宁波舟山港主通道（鱼山石化疏港公路）公路工程DSSG01标主线起点桩号为K2+310，终点桩号为K13+000，其中短链690.969m里程长度约为9.999km。本合同段共设桥梁9座，隧道2座。主要工程内容为：路基、桥涵、隧道工程。本标段路线主线路基无水泥搅拌桩软基处理，水泥搅拌桩分布于烟墩互通匝道路段，采用钉形双向水泥搅拌桩+等载预压处理。具体处理段落如下：A匝道484m、B匝道100m、C匝道290m、D匝道134m、E匝道153m。
2水泥搅拌桩信息化施工工艺原理
本标段钉形水泥双向搅拌桩采用四搅两喷施工工艺，工艺流程如下图。
工艺原理：钻机采用同心双轴钻杆，上部扩大头直径1.0m长3m，下部桩径0.5m，在内钻杆上设置正向旋转叶片并设置喷浆口，在外钻杆上安装反向旋转叶片，当搅拌头到达扩大头设计深度时，改变内外钻杆旋转方向，使叶片收缩到下部桩体桩径，切土下沉。通过外杆上叶片反向旋转过程中的压浆作用和正反向旋转叶片同时双向搅拌水泥土的作用，阻断水泥浆上冒途径，使水泥浆在桩体中均匀分布和搅拌均匀，保证成桩质量。数字化桩机控制系统由高精度北斗定位接收机、控制台、电台、无线路由器、电流传感器、电子称重仪、流量传感器等数字化设备组成，可方便地安装在不同类型的桩机上，对成桩过程及关键质量参数进行控制。
3水泥搅拌桩施工
3．1水泥土搅拌桩应用参数
(1)单轴水泥土搅拌桩应用参数:单轴水泥土搅拌桩的用途主要分布在放坡开挖的边坡中，同时在排桩支护基坑坑底也有作用，参与主要有两种:4排Φ600@500桩长9000mm和8排Φ600@500桩长6000mm，单轴水泥土搅拌桩容易在运作中塑造成重力式水泥土墙，水泥也使用标准的复合硅酸盐水泥，水灰比例必须按照要求搭配，水泥土搅拌桩的水泥掺合量也参照应有的比例，实现规范化。
(2)三轴水泥土搅拌桩应用参数:三轴水泥土搅拌桩在止水帷幕中采用，满足相关需求。在SMW处理中，设计H型钢桩进入桩孔中，参照桩径Φ850@600桩长19000和18000数字，并且采用一定比例的特定水泥，实现水泥应有的抗压强度。
3.2水泥土搅拌桩抗滑原理
水泥土搅拌与水泥关联性大，水泥要与土体实行强制搅拌，在此过程中，二者发生一系列反应，让软土实现硬结，使之产生压缩特性，形成半刚性桩。水泥土的强度会发生变化，随着龄期的增加而增加，不同层次的水泥土抗压标准存在差异，并且抗压强度也有差别，黏聚力根据压强与之形成比例关系，而且对基坑中的稳定安全产生效力。
3.3单轴水泥土搅拌桩施工控制要素
(1)水泥搅拌桩形成中，要控制搅拌头伸入深度和提升速度，在设计标高后继续保留原位停留固定时间，目的是确保桩端形成桩子所要求的质量。搅拌桩的搅拌叶片在运转中控制在600mm以下，不断的进行检查、维修和替换工作效能差和数量不足的叶片。
(2)需按照适当比例进行拌制水泥浆液，并且连续泵送浆液，禁止离析，水泥搅拌桩是工程用具的主要部分，在相邻桩的喷浆工艺在施工中也要实现时间有效间隔控制。此外，还需注意机架的垂直程度以及机械平整程度，在搅拌桩的垂直作用下，不发生偏差，实现精准。
3.4三轴水泥土搅拌桩止水帷幕施工的控制元素
(1)确保准确定位，选好机械投放角度，避免出现临近机械不衔接的情况，搅拌头的深度设计要合当，并反复检查机械的相关数据要求。在自动拌浆使用中，也应该严格按照相关参数进行，不可随意改变。(2)施工泵保持持续工作，并确保相邻桩喷漆施工时的时间间隔，且避免相关问题的出现及处理办法，在搅拌桩中要确保桩身连接，并对细小环节多予检查，以防出现纰漏。
4信息化管理系统工作原理与控制指标以及控制优势
工作原理：在施工现场，通过建立北斗基准站，实现施工现场的定位全覆盖，为现场多台桩机提供高精定位差分信号。在每台桩机上，加装控制箱（北斗定位接收机、触控机、监控系统、信号计算处理机、路由器）、GNSS天线、电流传感器、流量传感器等数字化设备。
（1）钻机数字化控制系统
控制指标：可实时反馈打桩位置及深度、打桩速度、成桩时间、喷浆量、提钻次数、电机电流值等关键作业指标，并实现24小时桩基施工数据采集及管理，指导现场施工的同时实现打桩过程的全面管控、验证设计、反馈施工、指导检测。
（2）成桩数据结果与坐标位置实时传输
控制优势：24小时全天候桩机施工数据采集及管理；有效保障现场施工质量，规范施工过程；持续跟踪工程进度；提供精准计量参考；有效减少现场质量控制人员。
5传统控制与信息化控制对比分析
（1）桩长判定
传统方式是根据钻杆下方长度及钢丝绳收放茶花女高度判断成桩深度，精确度不高。信息化控制是通过北斗定位GPS接收机实时反馈打桩位置及深度，成桩深度精确到0.01m
（2）打桩速度控制
传统方式仅通过人工记录起止时间计算打桩速度，无法确保打桩速度规范。信息化控制通过控制台实时检测打桩速度，系统自动记录打桩的开始、提钻、结束时间。
（3）喷浆量控制
传统方式通过单桩长度计算喷浆用量，人员操作喷浆，不能保障喷浆均匀，喷浆总量是否达到设计要求。信息化控制通过控制台实时监测喷浆过程，喷浆量结果直接传输到云端系统。
判定是否到达持力层
传统方式是人工观察钢丝绳是否出现松动及电流表的电流变化。信息化控制通过电流传感器实时检测电流变化情况，确保终孔电流值满足最低标准。
数据采集
传统方式通过技术人员原始记录数据，缺乏数据的真实性保障。信息化控制通过钻机信息控制及系统，实时采集数据传输到云端系统保存，可实时查看施工记录。
6 实施效果
水泥搅拌桩施工总体较为顺利，未出现质量、安全问题，根据检测桩体抗压强度与单桩承载力试验结果证明水泥搅拌桩施工方案的施工组织、施工工艺、施工设备的选择是可行的。同时也验证了信息化技术手段控制桩基钻进参数的可行性，确定水泥搅拌桩施工的相关技术指标，为后续水泥搅拌桩大面积的施工提供了参考。
结语：
软基处理是土建工程质量保证的基础，软基处理作为一项隐蔽工程，实际缺乏有效手段对作业过程及质量进行全方位的管控。在施工中，应充分依照设计及规范，积极利用现代信息化技术，采取合理的施工方案进行桩基施工监测。在施工中实现社会效益和经济效益双赢，最终保证工程质量与安全。
参考文献：
[1]严勇．SMW工法在深基坑支护中的应用分析［J］．建材世界，2012，(06):85-88．
[2]江志安，高峰．水泥土搅拌法在基坑围护工程中的应用［J］．天津科技，2012，(04):55-56．
论文作者:吴刚,叶卫东,敖毅
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/11
标签：水泥论文; 匝道论文; 钻杆论文; 叶片论文; 工程论文; 实时论文; 桩基论文; 《防护工程》2018年第21期论文;