易望飞
广东盛瑞土建科技发展有限公司 广东广州 510000
摘要：本文首先对水泥搅拌桩进行了简单介绍，并结合具体工程实例，详细阐述了用水泥搅拌桩加固软土地基的施工设计、工艺控制等施工要点，针对性地提出了保证施工质量的几点措施，希望对公路工程施工工程提供有益的参考借鉴。
关键词：水泥搅拌桩；软基；加固；工艺控制
前言
水泥搅拌桩用于处理高速公路软土地基，它是使用水泥粉作为固化剂，利用深层搅拌机械将原软土与水泥进行强制搅拌、压缩，经过一系列物理化学作用生成具有较高强度、较好变形特征和水稳性的混合柱状体，它对于提高软土地基承载能力、减少地基的沉降量具有明显的效果。水泥搅拌桩技术不仅实时高效，还具有不干扰原土层，不会出现地表隆起现象等优点，在公路建设工程中广泛运用。
1 水泥搅拌桩简介
1.1 水泥搅拌桩处理软土地基的适用范围
水泥搅拌桩处理软土地基，适用于含水量高、强度低、压缩性高的软弱土地基，并且该软弱土层的深度深、面积大。对于稳定安全系数小于1.2的路堤，水泥搅拌桩主要用在工后沉降不能满足表1要求的路段。
表1 工后沉降容许值
注：fcu为水泥土的无侧限抗压强度；fcuo为天然地基土的无侧限抗压强度。
2.1 水泥掺入比对水泥土强度的影响
水泥土的强度随着水泥掺入比的增加而增大，如图1所示。当掺入比小于5％时，由于水泥与软土的反应弱，水泥土固化程度低，离散性也较大，故在水泥搅拌桩实际施工中选用的水泥掺入比必须大于7％，偷工减料将对搅拌桩的质量造成极大的影响。
图2 龄期与强度的关系
2.3 外掺剂对水泥土强度的影响
不同外掺剂对水泥土的强度有着不同的影响，掺入合适的外掺剂，可以节省水泥用量或提高水泥土的强度。其中，在水泥土中掺入一定量的粉煤灰可提高加固效果，如表3所示。
表3 粉煤灰对水泥土强度的影响
3 水泥土搅拌桩工程实例
某高速公路项目，设计速度为120km?h－1，采用双向四车道标准高速公路建设，路基宽28m，路线全长27.25km。该项目穿越了大量的软土、软弱土和弱盐渍土等不良地质带。经理论计算，工程完工后沉降或路基稳定性验算的安全系数不满足规范要求的路段，需根据实际情况采取水泥搅拌桩进行加固处理。
3.1 施工设计
该项目中水泥搅拌桩使用了32.5R及以上矿渣硅酸盐水泥，水灰比为0.4～0.5，水泥掺入量为加固土体质量的15％。桩体同配比的室内试块28d无侧限抗压强度不低于1.5MPa。复合地基承载力、单位复合地基承载力不小于130～140kPa。
3.2 施工要点
（1）施工前应平整场地，清除地上及地下障碍物。
（2）搅拌头的回转数、提升速度应匹配，确保加固深度范围内土体的任意一处均能经过20次以上的搅拌。地面以下在桩长的1/2且不小于5m的范围内必须进行复搅复拌，以保证水泥与软土拌和均匀。
（3）水泥土搅拌桩施工前应进行工艺性试桩，数量不少于5根，对软弱土、软土层应增加搅拌次数或增加掺灰量。并根据工艺性试桩结果确定施工参数及施工工艺。
（4）拌制水泥浆液、水泥用量以及泵送浆液的时间等数据应有专人记录。泵浆量及搅拌深度必须采用经国家计量部门认证的检测仪器进行记录。
（5）搅拌机喷浆提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，并有专人记录。
（6）施工时，搅拌水泥土桩的施工停浆面应高出桩顶设计标高500mm。然后，在上层施工时再将设计桩顶标高以上多出的桩段进行人工挖除，最终使桩顶面水平齐整。
3.3 施工准备工作及质量控制
3.3.1 施工准备
（1）修好施工机械进场的通道。
（2）供电设施应齐全。在没有外接电源的施工现场，应配备柴油发电机。
（3）查明施工范围内的障碍物。地下有无大块石及管线等，空中有无高压电线等。所有障碍物应事先清除或设立明显标志，确保安全生产。
（4）平整场地。在准备施工搅拌桩的地段，首先用推土机将地表粗平，然后回填中粗砂垫层，再用平地机精平。有条件的地方，可用压路机静压1～2遍。
（5）施工放样。首先用全站仪（或经纬仪）准确地放出施工段落的起始桩位及边线位置，然后按设计要求的桩距用小木棍在施工范围内标示出桩位（一般按正三角形布置）。
3.3.2 原材料的质量控制
（1）水泥（固化剂）质量是关键，所用水泥品种和质量应符合设计及规范要求。水泥进场之前，必须抽样做安定性试验、胶砂强度等检验，合格后方可进场使用。进场水泥数量应能满足施工进度的要求，拒绝不合格或过期、受潮、硬化、变质的水泥进场。
（2）施工用水应为人畜饮用水。如为自然水源，应做水质分析，检验合格后才准使用。
3.3.3 桩机安装就位后调试
水泥搅拌桩桩机安装完毕后，应进行全面的检查调整。主要步骤有以下5点。
（1）钻头直径及钻杆长度要满足设计要求。
（2）输送水泥浆的导管不能出现漏浆或堵塞。
（3）水泥制浆罐和压力泵正常工作。
（4）发电机或外接电源与桩机电路接通。
（5）调整桩机机身的竖直度。
3.4 施工过程中的工艺控制
3.4.1 工艺性试桩
在开展大面积施工之前，必须进行必要的水泥搅拌桩成桩试验，汇总试桩结果应得到下列要求及相关技术参数。
（1）满足设计的各种技术参数，如钻进速度、搅拌速度、提升速度等。
（2）确定均匀搅拌的必要步骤及程序。
（3）了解下钻和提钻的阻力以及地质变化情况，采取合理的技术措施。
3.4.2 制浆质量的控制
按设计给定的水灰比在制浆罐中进行拌制，备好的浆液应不停地搅拌，使其均匀稳定，不得产生离析或停置时间过长，其中超过2h的浆液应降低标号使用；浆液倒入集料时应加筛过滤，以免浆内结块损坏泵体。
3.4.3 泵送浆液的控制
泵送浆液前，管路应保持潮湿，以利输浆。泵送浆液过程中，泵的压力必须足够和稳定，供浆必须连续，拌和必须均匀。如遇到浆液硬结堵管，必须立即拆卸输浆管道，清洗干净。
3.4.4 水泥桩长的控制
（1）钻杆标线控制法。施工之前丈量钻杆长度，可用红色油漆在钻杆上划出桩长长度的明显标志（桩长应不小于设计要求），以便掌握钻杆钻入深度、复搅深度，确保设计桩长。
（2）度盘读数控制法。钻机上有一个控制钻杆钻入深度的圆盘，通过指针读数可直接反映出钻桩的长度。
3.4.5 单桩水泥用量的控制
（1）控制好水灰比。按单桩长和设计提供的每米的水泥用量计算出单桩水泥用量，严格按设计给出的水灰比制浆，不得随意更改水灰比。
（2）控制好输浆泵。泵必须有足够的压力和持久稳定的输浆能力，输浆量必须与桩机的钻进速度、搅拌速度及提升速度相匹配。
（3）控制好桩机的钻进速度、搅拌速度及提升速度。确保单桩施工完毕后，为该桩所配制的水泥浆能全部用完，不得有剩余。
总之，只有控制好单桩的水泥用量，桩身强度才有保证。
3.4.6 桩机操作的控制
（1）柱机对位后，精调桩身竖直度，使搅拌轴保持垂直。
（2）启动搅拌钻机，钻头旋转向下钻进。同时，启动压力泵工作，边钻进、边喷浆。
（3）钻至设计标高后停钻，关闭搅拌钻机。
（4）再次启动搅拌钻机，钻头呈反向旋转，边提升、边喷浆，使土体与水泥浆进行初步拌和。
（5）搅拌机提升至地面以下1.0m时宜用慢速；当喷浆口即将出地面时，应停止提升，搅拌数秒以保证桩头均匀密实。施工时因故停浆时，为防止断桩和缺浆，应使搅拌机下沉至停浆面以下0.5m处，待恢复供浆后再喷浆提升。
（6）根据成桩试验确定的各项技术参数来指导施工。现场操作人员应详细记录下沉时间、提升时间、送浆时间、停浆时间以及施工桩长等参数的变化。
3.5 成桩后检测注意事项
（1）搅拌桩应在成桩7d内用轻便触探器钻取加固桩土样，观察搅拌均匀程度，同时根据轻便触探击数用对比法判断桩身强度。检验桩的数量应不少于已完成桩数的5％。
（2）在成桩28d后需钻探取芯，抽检比例应达到总桩数的1.5％，取芯位置宜在桩直径2/5处。将芯样加工成50mm×100mm的圆柱体，进行无侧限抗压强度试验。
（3）在成桩28d或90d后进行载荷试验，检验单桩承载力和复合地基承载力，抽检频率应为总桩数的0.3％，且不少于3处。
（4）可采用轻型动力触探、静力触探以及反射波、瑞利波等物理勘探方法，对水泥桩的均匀性和完整性进行检查。
（5）其余项目应按表4的要求进行检验。
表4 水泥搅拌桩检测标准
4 结语
综上所述，运用水泥搅拌桩技术处理软土地基是一种行之有效且广泛应用的手段，与其他软基处理手段相比，具有施工方便、工期短、工后沉降小等显著优点。只要以科学的态度，熟悉搅拌桩施工流程，掌握其技术标准，严格控制施工质量，就一定能取得满意的工程质量。
参考文献：
[1]徐超，董天林，叶观宝.水泥土搅拌桩法在连云港海相软土地基中的应用[J].岩土力学.2006（03）
[2]何开胜.水泥土搅拌桩的施工质量问题和解决方法[J].岩土力学.2002（06）
论文作者:易望飞
论文发表刊物:《基层建设》2015年20期供稿
论文发表时间:2016/3/15
标签：水泥论文; 浆液论文; 强度论文; 钻杆论文; 水灰比论文; 速度论文; 均匀论文; 《基层建设》2015年20期供稿论文;