摘要：水泥搅拌桩湿法加固法作为软土地基处理的方法之一，主要适用于处理淤泥质土、含水量较高的粘性土、粉土等强度低、压缩性差的无理想持力层的软土地基。格库铁路7标段DK424+785.47～DK430+058.94段路基属于软弱地基，符合地基处理条件，通过研究论证最终决定采用湿法水泥搅拌桩施工工艺对此段路基进行加固，同时采用四搅四喷施工及改造钻头、优化配合比等措施提高成桩质量。湿法水泥搅拌桩具有施工简单、施工质量较易控制的特点，其形成的复合地基承载力大大加强，工期相对缩短。
关键词：湿法水泥搅拌桩；施工工艺；改造钻头；优化配合比；施工控制
1 前言
湿法水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂，通过特制的湿法搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使软土硬结而提高地基强度。这种方法适用于加固淤泥、淤泥质土、粘土、粉质粘土、粉土等软土地基，对于不同地质条件有不同加固方法，可采用不同性质的胶结材料，处理效果显著，处理后可很快投入使用。格库七标段DK424+785.47～DK430+058.94段路基工程以湿法水泥搅拌桩作为地基加固方法。如何有效地控制湿法水泥搅拌桩的成桩质量，确保软基处理的效果是我们在工程实践中探索的一个课题。其中选择的施工机械和施工工艺的优劣直接影响着复合地基的最终效果。
2、施工工艺如下：
搅拌机就位—>预搅下沉—>制配水泥浆—>喷浆搅拌、提升—>重复搅拌下沉—>关闭搅拌机、清洗—>移位。
搅拌机冷却水循环正常后，进行预搅下沉，下沉速率控制在0.38～0.75m/min，沉至设计加固深度后，以0.3～0.5m/min的均匀速度提升喷浆至地面顶，注浆压力保持在0.4～0.6Mpa，通过流量泵控制输浆速度，并应使提升速度与输浆速度同步。浆液不得离析，泵送必须连续。
“四搅四喷”施工工艺如下：
施工程序为：钻机就位—>制备水泥浆—>喷浆下沉—>喷浆提升—>重复喷浆下沉和提升—>移位。
搅拌杆下沉速率为0.7～0.8m/min，提升速度为0.5～0.6m/min，但最后一次提升的速度应在0.5m/min左右，转速不小于50转/min，10m的搅拌桩的施工时间不应小于30 min。通过控制提升速度分层加固软土，提升速度纯淤泥段尽量取小值，砂层可取大值，注浆泵出口压力应保持在0.4～0.6Mpa，并应使提升速度与输浆速度同步。浆液不得离析，泵送必须连续。搅拌浆液的数量、水泥用量和泵送浆液的时间等应作记录，严格控制水泥用量。因故停浆，应返回到停浆点以下0.5m，待恢复供浆时再喷浆提升。停机3小时以上，应拆洗管路，正常后重新施工。要求桩径和桩长不得小于设计值。搅拌桩施工时观察、记录地表返泥浆情况。施工后第2天实测返浆的体积后，立即清除表面返浆。
3、配合比设计
基本参数的选定
依据《铁路工程地基处理技术规程》TB 10106-2010及格库铁路设计图纸的要求，水泥土搅拌桩宜选用强度等级为42.5及以上的中抗硫酸盐水泥，水泥掺量采用被加固湿土质量的12～15%，水灰比宜为0.45～0.50。同时。所以选定水泥掺入比基准值aω为13％，并分别增减3%，选定10%、13%、16%的水泥掺入比即水泥用量分别为33kg、43kg、52kg，同时选取水泥浆水灰比μ为0.48。
试验室配合比试拌
根据计算结果采用风干土进行试拌，依据《水泥土配合比设计规程》JGJ/T 233-2011制作70.7mm的立方体试件进行标准养护，测得28天无侧限抗压强度分别为（10%）3.13MPa、（13%）3.50MPa、（16%）3.94MPa。
确定理论配合比
根据规范和设计要求，水泥掺入比为13％、16%的28天无侧限抗压强度分别达到试配强度的108%、121%，故可以选定以下配比进行现场试桩试验：
水泥：湿土：水＝43：328：20.6（aω=13％，水灰比=0.48）
4、改造钻头
在钻头上增加钻头叶片及钻头长度，扩大了钻头叶片搅拌作业区域，在相同功耗的情况下，提升了搅拌效率使土体与水泥浆更加均匀，充分发挥自身的凝结作用，并有效降低了堵管冒浆的频率，解决了桩体搅拌后水泥土均匀性不易控制，水泥搅拌桩均匀性差，成桩质量不易控制的问题。
5、施工过程的控制
（1）应该分期、分批的堆放水泥，并且有合格的出厂证件，同时对水泥定期实验，保证其合格后，才能投入使用。
（2）要有专职人员对桩长、水泥自输灰管到搅拌机喷灰时间、固化剂用量、输灰量、喷浆搅拌提升速度、复搅长度、搅拌下沉及提升速度以及施工中是否有异常情况进行跟班检查。
（3）对起吊设备的平整度和导向架对面的垂直度进行随时检查，一般要求偏差不能大于1.5％。
（4）在成桩后的第七天，记录好开挖自检桩体的成型情况和均匀搅拌程度；对芯样的硬度状态、抗压强度和标准贯击数通过钻孔取芯的方法进行自检。
（5）养护时间不能少于28天。
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6、湿法搅拌桩质量要求、检验方法和地基加固效果检验：
6.1 根据设计要求，湿法水泥搅拌桩质量标准如下：
a）桩位允许偏差 50mm；
b）垂直度控制在 1%；
c）单桩承载力特征值≥130KN；
d）复合地基承载力普通段≥210KPa，顶升段≥230KPa；
e）桩身水泥土无侧限抗压强度 R90平均值≥1.3MPa。
6.2 水泥搅拌桩成桩 28 天后，用钻孔取芯的方法检查其完整性、桩土搅拌均匀程度及桩的施工长度。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，以测定桩身强度。钻孔取芯频率为 1％～1.5％。另外还要做单桩承载力试验及载荷试验，其中抽芯试验和载荷试验是最直观反映水泥桩施工情况及地基处理后的承载力情况的方法。其他经常采用以下实验方法：标准贯入试验、静力触探试验。
6.3 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。
6.4 外观鉴定
（1）桩体圆匀，无缩颈和回陷现象。
（2）搅拌均匀，凝体无松散。
（3）群桩桩顶齐，间距均匀。
6.5 试验检测结果：
桩身取芯试验报告显示，Ⅰ类桩达 100%，取芯满足设计要求；复合地基的荷载试验也基本符合设计要求。从检测结果看，该湿法搅拌桩工程的质量完全处于控制状态，工程质量符合技术标准和规范规定，并如期达到了设计要求的优良质量等级，得到了业主和监理的肯定。
7、存在问题及改进思路
在施工过程中，要注意以下问题，并及时纠正：
7.1 避免水泥搅拌机喷浆时堵塞
水泥暴露在空气中极易发生受潮、结块的现象，加上制浆池中的滤网常有受损的情况，都可能造成水泥搅拌机在喷浆时被堵塞。为避免在施工时发生堵塞的状况，在施工开始前，应对设备进行彻底的检查和清理。
7.2 确保水泥搅拌桩垂直度
在水泥搅拌桩施工过程中，施工技术不到位可能会造成水泥搅拌桩不能达到设计要求的垂直度。在搅拌机开始施工时，在主机上面挂上吊锤，以吊锤为基准控制钻头的角度，使垂直度达到设计要求。
7.3 避免发生断浆或喷浆不足的现象
在施工时，水泥浆拌制量不够、输浆管弯折或是破损泄露等状况，都将导致断浆、喷浆不足的现象。因此，在施工开始前，要确认水泥浆的量足够使用，确保输浆管管道畅通、完整。
7.4 钻杆刻度标识要明显
钻杆要进入软基的最大深度，在钻杆上要有明确的标识，保证水泥搅
拌桩符合设计的要求。
7.5 完整记录技术参数
施工中要确保施工数据的真实性和完整性，需要在搅拌机上安装打印机、电脑自动记录仪等智能设备，同时要有专业的工作人员随时记录施工资料数据，确保水泥搅拌桩符合国家质量要求。
7.6 定期检查钻头的磨损程度
对钻头的磨损程度进行定期检查，磨损程度超过10mm就需要更换，确保水泥搅拌桩的直径符合标准。
7.7 中断喷浆后接桩问题
在施工过程中，可能会由于一些外界或技术上的因素需要暂停施工，在第二次进行喷浆时，要确保两次喷浆的重叠深度大于1.0m。
7.8 施工速度不均匀
搅拌机钻头作业时，操作人员的技术水平不达标、操作行为不规范或是设备控制系统不稳定等各种因素，都将导致搅拌机施工速度不均匀。因此，一定要确保工作人员的技术过硬，并且在施工前需对设备进行严格、系统的检查，确保水泥搅拌桩质量达标。
8、结语
湿法水泥搅拌软基处理属于隐蔽工程，如施工质量不好，一旦被上部结构物所覆盖，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，只有在施工过程中加强对施工各环节控制才能确保工程质量。在理论的基础上，根据实际工程的地质情况经计算对工艺、配合比及施工机械做必要的调整，有利于保证工程质量。
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论文作者:李星
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/27
标签：水泥论文; 湿法论文; 地基论文; 钻头论文; 速度论文; 搅拌机论文; 水泥浆论文; 《基层建设》2019年第24期论文;