中铁七局集团第一工程有限公司 河南省洛阳市 471000
摘要：水泥搅拌桩是软基处理的一种有效形式，是一种将水泥作为固化剂的主剂，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高地基强度。主要是通过特制的深层搅拌机，将软土和水泥（固化剂）强制搅拌，并利用水泥和软土之间所产生的一系列物理、化学反应，使土体固结，形成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土桩。本文根据作者多年工作经验，以新建蒙西至华中铁路煤运通道工程为例，对湿陷性黄土地区地基处理及基床加固多向水泥搅拌桩施工关键技术进行了详细的阐述和分析，供大家参考和借鉴。
关键词：湿陷性黄土；地基处理；水泥搅拌桩；施工；技术
1、工程概况
新建蒙西至华中铁路煤运通道工程三阳车站某里程段地基处理及基床加固采用多向水泥搅拌桩。该段路基长862m，其中多向水泥搅拌桩共计27678根，375180延米，桩长12m～15m，桩径0.5m，桩间距1.2m，正方形布置。
2、湿陷性黄土的地质特性分析
湿陷性黄土是我国众多不良土质中较为常见的一种，它具有范围广、特殊难度大、构成成分复杂的特点。同时，这种土质还经常存在着难以消除或者减少的变性危害，其地基承载力以及基础处理问题上都存在着严重的问题，因此在施工中我们必须要对其土壤的组成以及特点具备详细的认识。
湿陷性黄土是我国一种分布较为广泛的区域性土，它主要分布于我国西部的黄土高原上。湿陷性黄土是第四纪的一种沉积物，它以粉土颗粒为主，富含碳酸盐，具有大孔隙和垂直节理，以黄色为基本色调，具有湿陷性，在一定荷载作用下并在受水浸湿的情况下，土壤结构迅速破坏，并且失去承载力而发生显著下沉。
2.1湿陷性黄土的程度划分。为了确认黄土的湿陷性和湿陷性的程度，就要进行室内压缩实试验，得出黄土的湿陷系数。当湿陷系数大于0.015时，就判定为湿陷性黄土，相反的如果湿陷系数小于0.015就为非湿陷性黄土。同时根据湿陷系数可以将湿陷性黄土划分为三类，当湿陷系数小于0.03时为轻微湿陷性，当在0.03和0.07之间时就是中度湿陷性，当大于0.07时就为严重湿陷性黄土，这样的地区在工程建筑时就要特别的注意。
2.2性能主要表现为颗粒组成、界限含水率、比重及孔隙比、含水率和饱和度、压缩性和渗透性几个方面。湿陷性黄土的颗粒主要由粉粒、沙粒和黏粒组成；其液性指数一般都在0上下摆动，因此，多数的湿陷性黄土都处于坚硬和硬塑的状态；在比重和孔隙比方面，湿陷性的趋势主要由西北向东南逐渐增加，孔隙比一般较高；湿陷性黄土的饱和度一般在40%到50%之间，如果饱和度接近80%，那湿陷性也基本不存在了，湿陷性黄土的含水量较低，在其他条件不变的情况下，含水率越低相对的湿陷性越强；在压缩性方面，湿陷性黄土自身的压缩性较低，在遇水的情况下压缩性有所提高。
2.3湿陷性黄土的力学性质。湿陷性黄土的粘聚力由二部分组成，一部分是原始粘聚力，由土粒间的电场力所产生，粘粒含量和密实度越高原始粘聚力就越大；另一部分是由于易溶盐的存在，形成较高的结构强度，使黄土的粘聚力增加。内摩擦角主要与土的颗粒成分和矿物成分有关，砂粒含量越高，内摩擦角越大。天然状态下，湿陷性黄土的粘聚力一般为20～60kPa，内摩擦角在15～30°之间。
3、水泥搅拌桩施工关键技术
3.1施工工序（两喷四搅）
水泥搅拌桩地基处理的施工顺序为：原地面处理→测量放样→钻机就位→预搅下沉→喷浆搅拌提升→复搅下沉→喷浆搅拌提升→钻机移位→成桩。
2.2场地平整及测量定位
根据导线控制桩位、线路中线和施工图纸，用全站仪、钢尺施放相应的轴线网并在网络的交叉点设置牢固的临时控制桩位，并进行系统编号。依据基线网络，用钢尺量距标定桩位，采用小木桩或竹片桩准确定出每个桩位置，并作好放线记录以便复核。
2.3钻机就位
桩位复核无误后方能就位，桩机就位由机班组统一指挥，移动要看清左右及前后各方面情况，发现有阻力及时清除。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆应用钻机塔身前后左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻机垂直对准桩位中心，钻孔控制采用在钻架上挂垂球的方法测量该孔的垂直度，也可采用钻机自带垂直度调整器控制钻杆垂直度。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查，满足要求后，方可开钻。动力头、搅拌头、桩位线三点一线。
2.4搅拌下沉
启动搅拌机电机，搅拌头在原地搅拌 1～3min 待搅拌头钻速正常后放松起吊钢丝绳，使搅拌头沿导向架边搅拌下沉，下沉速度由电气控制装置的电流监测表控制。
2.5下沉到位
钻机钻进时按试桩时确定的速度搅拌下沉。如下沉速度太慢，可通过输浆系统补给 清水以利钻进。
2.6搅拌喷浆提升
到设计深度时，关闭送气阀门，开启灰浆泵，同时喷浆，边喷边旋转，使水泥浆和原地基土充分拌合。在桩底标高处，第一次提钻喷浆时应在桩底部原位喷浆 30s。然后按照试桩的提升速度、钻速旋转，边喷、边搅、边提升到设计喷浆标高。当钻头提升至地面以下 1m 后宜用慢速；当喷浆口即将出地面时，应停止提升，喷浆搅拌15s，保证桩头均匀密实。在施工中因故停喷后续喷时，必须进行搭接处理。搭接长度不小于 50cm。
2.7钻机移位
本桩施工完毕后将钻机移位，进行下一循环施工。
3、水泥搅拌桩施工关键控制措施
3.1钻进速度与提升速度控制
根据设计文件要求，水泥采用普通硅酸盐水泥P.O42.5，水灰比初步选定为0.5，搅拌方式为两喷四搅，两喷两搅，四喷四搅。两喷四搅钻进速度与提升速度如下：第一次钻进搅拌速度1.0m/min，转速50r/min；第一次提升搅拌速度1.2m/min，转速60r/min；第二次钻进速度1.0m/min，转速50r/min；第二次提升搅拌速度1.2m/min，转速60r/min。
3.2喷浆压力、电流控制
喷浆压力控制为0.2MPa～0.4MPa，电流50A～100A。
3.3关键工序质量控制
3.3.1桩体垂直度控制
桩体的垂直度偏差不应大于1.5％，为保证浆喷桩桩体垂直度满足规范要求，在主机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。
3.3.2水泥浆用量控制
为确保桩体每米掺合量以及水泥浆用量达到设计要求，每台机械均应配备电脑记录仪。同时现场应配备水泥浆比重测定仪，用于测定水泥浆水灰比，控制水灰比的方法采用在制浆罐标示刻度的方法。第一次下钻时为避免堵管可带浆下钻，喷浆量应小于总量的1/2。第一次下钻和提钻时一律采用低档操作，复搅时可提高一个档位。为保证浆喷桩桩端、桩顶及桩身质量，第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30s，进行磨桩端，余浆上提过程中全部喷入桩体，且在桩顶部位进行磨桩头，停留时间为30s。施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间。每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆。
3.3.3施工原始记录控制
现场施工人员认真填写施工原始记录，记录内容应包括：（1）施工桩号、施工日期；（2）喷浆深度、停浆标高；（3）灰浆泵压力、管道压力；（4）钻机转速；（5）钻进速度、提升速度；（6）浆液流量；（7）每米喷浆量和外掺剂用量；（8）复搅深度。
5、结束语
水泥搅拌桩的施工是一种隐蔽工程，其具有任务量较大、工序繁多、涉及范围较广的显著特点，对水泥搅拌桩的施工过程进行有效的质量控制是提高工程总体质量与效益的重要工作。水泥搅拌桩技术作为铁路工程软土地基处理的一个重要方式，对铁路工程整体的施工效果有决定性的影响，因此，在施工中必须要重视水泥搅拌桩施工技术的应用。
参考文献：
[1]水泥搅拌桩施工质量控制及管理浅述[J].吴辰鋆，陈勇军，徐威.四川水泥.2016（12）
论文作者: 房冬
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/23
标签：黄土论文; 水泥论文; 钻机论文; 速度论文; 水泥浆论文; 地基论文; 压缩性论文; 《建筑模拟》2019年第5期论文;