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【摘 要】市政道路软基处理是为了提高地基强度、保证地基的稳定性，以减低软土的压缩性，减小基础沉降。本文结合工程实例，详细介绍了市政道路软基处理中双向水泥搅拌桩的施工工艺，对其施工质量控制措施进行了介绍，并提出了水泥搅拌桩施工中的问题及处理措施，为类似工程施工提供参考借鉴。
【关键词】水泥搅拌桩；市政道路；软基处理
0 引言
随着城市建设的不断发展，市政道路工程的建设也日益增加。在市政道路施工中，为了满足市政道路路基沉降的要求，常常需要对软土地基进行处理。水泥搅拌桩作为技术较为成熟的软基处理方式，以其施工速度快、施工操作简单、施工震动小等特点，在软基处理中具有广泛的应用。基于此，笔者对双向水泥搅拌桩在市政道路软基处理中的应用进行了详细的介绍。
1 双向水泥搅拌粧成桩原理
水泥搅拌桩施工采用双向水泥土搅拌成桩，该方法是指在水泥土搅拌桩成桩过程中，由动力系统带动分别安装在内、外同心钻杆上的两组搅拌叶片同时正、反向旋转搅拌水泥土，而形成的水泥土搅拌桩。
双向水泥土搅拌桩成桩机械是对现行水泥土搅拌桩成桩机械的动力传动系统、钻杆以及钻头进行改进，采用同心双轴钻杆，在内钻杆上设置正向旋转搅拌叶片并设置喷浆口，在外钻杆上安装反向旋转搅拌叶片，通过外钻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，把水泥浆控制在两组叶片之间，保证水泥浆在桩体中均匀分布和搅拌均匀，并采用两搅一喷工艺施工，确保成桩质量。
2 工程概况及地质条件
某市政道路工程段路线全长3582.9m,其中水泥搅拌桩190072延米，粧径0..5m,桩长8m,桩距1.6m，等边三角形布置。
本工程场地位于平原区，地形平坦开阔，河岸稳定，场区内及其附近目前不存在对工程安全有影响的岩溶、滑坡、泥石流、崩塌、地下洞穴、地面塌陷和地裂缝等不良地质作用，但本工程存在液化土层，在基本烈度7度时，其液化等级为中等～严重液化，液化点主要存在于④层粉土、⑥1层粉土层中，在设计时，土层的承载力(包括桩侧摩阻力)、土抗力(地基系数)、内摩擦角和内聚力等应予以折剪。
表层普遍分布有人工填土，该层厚度2.5～4.3m。主要由杂填土组成，土质不均，结构松散，密实程度差，压缩性髙，工程性质差，不能作为路基段的持力层。场地内的软弱土主要为软流塑状的粉质黏土，其具有孔隙比大、压缩性高、承载力低等特点，会对路基沉降产生不利影响，因此，应通过精心设计、施工来消除其不良影响。
3 工艺流程
双向水泥搅拌桩施工工艺流程图见图1。
3.1 施工准备
施工机具运至现场后进行安装调试，待转速、压力及计量设备正常后方可就位。地表已按设计要求进行清理，施工前应查清场地内有无地下管线、架空线的障碍物，对施工场地进行填挖或超挖处理(根据设计桩顶髙程)，大致整平压实。水泥加固料已进场，经检验合格,水泥规格为P.0.42.5普通硅酸盐水泥。
桩位布置:清表后按设计图纸要求进行三角形桩位布置，桩位横向间距1.6m，纵向间距1.39m,每个桩点用石灰标识并插上竹签，竹签上系上红带。
3.2 钻机就位
钻机就位前应核对图纸，确保桩位符合设计要求。钻机必须铺垫平稳，确保机身平整，钻杆垂直稳定牢固，钻头对准桩位。为保证钻孔达到要求的垂直度，钻机就位后必须做水平校正，使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。现场控制采用在钻架上挂垂球的方法测量该孔的垂直度，使垂直度偏差不超过1%。每根桩施工前现场工程技术人员进行桩位对中及垂直度检査，满足要求后，方可开钻。
3.3 射水试验
钻机就位后，进行低压射水试验，检查喷嘴是否畅通，压力是否正常。
3.4 制浆
配置浆液时，水要清洁、无侵蚀性并符合饮用水标准。水灰比选用0.5～0.6。按照设计要求水泥掺人量一般不得低于60kg/m。
浆液配比选定后。先将水加人桶内，再将水泥倒入。开动搅拌机搅拌，并经过筛后放人灰浆池备用。现场拌制浆液应有专人记录固化剂，外掺剂用量，并记录泵送浆开始结束时间。
3.5 喷搅下沉
开启搅拌机主电机，桩机钻杆垂直下沉，下沉前必须将喷浆管内的水排清，搅拌机向下切土，两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机喷浆持续下沉至设计深度，在桩端位置应持续喷桨搅拌30s以上；钻进速度<1.0m/min。喷浆时管道工作压力0.4～0.6MPa。下沉过程中，工作电流不大于额定值，当钻进搅拌中遇有阻力较大，钻进太慢，应增加搅拌机自重，然后启动加压装置加压，或边输人浆液边搅拌钻进。随时观察设备运行及地层变化情况，钻头下沉至设计深度。
3.6 搅拌提升
搅拌机下沉到达设计深度，在桩端搅拌喷浆30s后匀速搅拌提升。关闭送浆泵，两组叶片同时正、反向旋转搅拌，直至设计桩顶标高以上50cm，完成单桩施工。提升时的管道工作压力为0.1～0.2MPa,提升速度一般控制在≤1.0m/min左右，水泥搅拌桩桩顶接近设计标高时，搅拌机自地面以下1.0m喷浆、搅拌、提升出地面时应采用慢速，并增加一次喷浆，以保证桩头质量。搅拌喷浆至桩顶以上50cm。搅拌机提升到加固深度的顶面高程时，集料斗中的水泥浆应正好排空。
3.7 清洗
施工完成后，提升钻杆及钻头，进行低压射水。向集料斗中注人适量清水，开启灰桨泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，管内、机内不留残存浆液，将黏附在搅拌头的软土清洗干净。
3.8 移位
冲洗钻杆、喷嘴，整个作业结束，把钻机等机具设备移到新孔位上，重复上述步骤，进行下一根桩的施工。
4 施工质量控制措施
(1)严格控制搅拌机钻进和提升速度、供浆与停浆时间，控制下钻深度、喷浆高程及停浆面符合设计要求，保证加固范围内每一深度都得到充分搅拌，严格按要求进行复拌，确保成桩质量。桩端必须原位喷浆搅拌一定时间。单桩喷浆量应符合设计要求。成桩过程中，以一次喷浆二次搅拌为宜。复搅时应避免浆液上冒。随时检查施工记录，评定成桩质量，如有不合格桩或异常情况,应及时采取补桩或其他处理措施。
(2)当钻进搅拌中遇有阻力较大，钻进太慢，应增加搅拌机自重，然后启动加压装置加压.或边输人浆液边搅拌钻进。
(3)配制好的浆液不得离析，供浆应连续，固化剂与外掺剂的用量、泵送浆液时间必须有专人记录。钻机成孔和喷浆过程中，应将废弃的加固料及冒浆回收处理，防止污染环境。
(4)水泥揽拌桩桩体无侧限抗压强度、桩长及桩身均匀性应符合施工图要求。水泥搅拌桩处理后的复合地基承载力应符合施工图要求。
(5)搅拌机械配置的自动记录仪和压力表，应处于检定有效期内。
5 水泥搅拌桩施工中问题分析及处理措施
5.1 喷浆阻塞
(1)原因分析:
1)水泥受潮结块。
2)制浆池滤网破损以及清渣不及时。
(2)处理措施:
1)改善现场临时仓库的防雨防潮条件。
2)加强设备器具的检査及维修保养工作，定期更换易损件。
5.2 速度失稳
(1)原因分析:
1)设备自身速度控制系统存在缺陷。
2)机组人员操作不规范、不熟练。
(2)处理措施:
1)不符合技术要求的设备机具不得进场，陈旧的设备应及时更换。
2)搞好岗前培训工作，建立持证上岗制度。
5.3 喷浆不足
(1)原因分析:
1)输浆管有弯折、外压或漏浆情况。
2)输菜管道过长，沿程压力损失增大。
(2)处理措施:
1)及时检査、理顺管道，清除外压，发现漏浆点应进行补漏，严重时可停机换管。
2)制浆池尺量布置靠近桩位，以缩短送浆管道。当场地条件不具备时，可适当调增泵送压力。
5.4 进尺受阻
(1)原因分析:地下存在尚未清除的孤石、树根及其他障碍物等。
(2)处理措施:
1)及时停机移位，排除障碍物后重新复位开机。
2)当障碍物较深又难以清除时，应及时与设计及有关方联系，结合实地情况共同协商处理措施。
6 双向水泥搅拌桩的优点
6.1 强度提高
由于叶片的同时正反向旋转，阻断了水泥浆上冒途径，彻底解决了冒浆现象，并且使固化剂与土体就地充分揽拌，不再出现层状的水泥土搅拌体，水泥土强度大幅度提高。
6.2 扰动小
同心双轴同时正反向旋转，使土体对叶片产生的水平旋转力互相平衡，降低了施工对桩周土的作用，粧周土扰动小。
6.3 易于推广，便于管理
使用常规的固化剂，对现行的水泥土搅拌机械进行改进，施工人员接受短期指导即可施工。
6.4 提高工程质量，降低工程造价
由于采用了两揽一喷施工工艺，不需要复揽复喷，降低了人为因素对施工质量的影响，有利于提高工程质量。
由于桩身强度大幅度提高，力個体桩身受力更合理，单位体积的软土地基处理工程量小，大大降低了工麵价。
7 经济效益对比分析
(1)双向水泥搅拌桩单位体积的材料费与常规水泥搅拌桩相比没有发生任何变化。
(2)双向水泥搅拌桩的机具、机头费用和常规水泥搅拌桩相比，约增加10%～15%,但是前者的成桩质量和使用效果得到保证，还可以将原来的四搅二喷工艺改为二揽一喷，功效可以提高1倍。
(3)双向水泥搅拌桩由于桩身强度的大幅度提高及桩身结构的更趋合理，与常规水泥搅拌桩相比承载力大幅度提高，变形沉降量大幅度减小，单位体积的软土地基处理工程量小，其综合经济效益比常规水泥搅拌桩节省投资约15%～35%,并且随着软土处理深度的增加，其经济效益越发明显。
8 结语
综上所述，双向水泥搅拌桩是在单向水泥搅拌桩的基础上研发出的一种施工技术，能够有效提高软基的承载能力、抗震液化能力和控制路基沉降，保证路基的稳定性，满足市政道路对路基沉降的要求。在市政道路软基处理中，施工人员要做好各个施工工序的质量控制措施，针对施工中存在的问题，采取有效的措施进行处理，从而有效减小路基的沉降，提高施工的经济效益。
参考文献
[1]丘伟鑫.双向水泥搅拌桩在地铁官湖车辆段软基处理中的应用[J].四川水泥.2015(06)
[2]陈耕.浅谈双向水泥搅拌桩在软基处理中的应用[J].科技视界.2015(03)
论文作者:詹云龙
论文发表刊物:《低碳地产》2016年10月第20期
论文发表时间:2016/11/25
标签：水泥论文; 钻杆论文; 双向论文; 浆液论文; 叶片论文; 搅拌机论文; 钻机论文; 《低碳地产》2016年10月第20期论文;