湖北晖泰建设工程有限公司
摘要：水泥搅拌桩施工占地少、振动小、噪音较低、机械体积较小、搬运方便、施工成本低，在铁路软基中处理中得到广泛应用。本文以深茂铁路江茂段五标水泥搅拌桩施工为例，阐述水泥搅拌桩施工工艺。
关键词：水泥搅拌桩；软基处理；地基加固；路基填筑
1引言
水泥搅拌桩利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，就地将软土和固化剂强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基土强度和增大变形模量。根据固化剂掺入状态的不同，它可分为浆液搅拌桩和粉体搅拌桩两种，前者用浆液和地基土搅拌，后者是用粉体和地基土搅拌。可采用单轴、双轴、三轴及多轴搅拌机或连续成槽搅拌机。本文结合工程实例中的单轴浆液搅拌桩，将传统的施工工艺“挖除-换填-碾压-压实”改成水泥搅拌桩加固，并取得了良好的效果。
DK232+020~DK232+312段路基穿越两个鱼塘，鱼塘长140米，宽约38米、水塘淤泥厚1~3米、淤泥下土质以淤泥质粘土和粉质粘土为主，土石等级为II级，覆盖厚度4~10米，通过水塘地段处理：填筑围堰、抽水、清淤后填筑，由于处于水塘地段、挖除淤泥和腐殖土后基底土质始终含水率较高。鱼塘按照分层压实换填，填筑按照三阶段、四区段、八流程进行填筑施工，碾压时应先两侧后中间，采用静压1遍、弱压2遍、强振3遍、静压1遍的标准方法碾压。碾压完毕后进行地基承载力检测，地基系数K30（MPa/m）和孔隙率（%）均未达到设计要求（见表1），由于地质承载力较低，对路基填筑质量影响大，根据现场检测设计要求在此段路基地基设置旋喷桩加固。
表1 基床以下路堤普通填料压实检测
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DK232+020~DK232+312段地基采用水泥搅拌桩加固，桩径0.5m，桩长4-8.29m，桩间距1.1m，呈正三角形布置，要求桩体试块标准养护，90天龄期无侧限抗压强度不低于1500KPa，单桩承载力不小于70KN，复合地基承载力不小于129KPa。下面介绍下本段路基采用的水泥搅拌桩施工工艺。
2水泥搅拌桩施工工艺流程
2.1试验段施工
本段水泥搅拌桩在施工之前，已经在代表性区段完成了水泥搅拌桩的试桩工作，试桩定在DK214+970～DK215+020段红线内进行。试桩水泥搅拌桩数量9根，采用正三角形布置，桩径0.5m，桩间距1.1m，试验深度5.6～8m，通过试桩施工已经确定了处理水泥搅拌桩施工工艺参数指导本段水泥搅拌桩施工，施工参数由设计、业主、监理、施工单位共同确定，保证成桩直径不小于设计桩径。
水泥浆应按室内配方配制，采用华润PO42.5水泥配制，水泥浆液水灰比按0.5控制，每米搅拌桩用灰量约62kg，水泥浆用量约51升/米。
本段水泥搅拌桩单管法施工，施工工艺流程如（下图）所示：
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2.2.施工准备
2.2.1机械设备准备（见表2）
表2 施工机具配置表
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2.2.2人员准备（见表3）
表3 施工人员配置表
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1.3测量放线
在整平的地面上，按设计图纸的要求以及经指挥部总工确认的桩位布置图，放出每根桩的具体位置，打入竹签并作出明显的标志并做好记录。
1.4桩机就位
将深层水泥搅拌机运到试桩桩位，就位对中，现场技术员复核桩位以及转杆垂直度、清扫喷射口。
1.5制备水泥浆
水泥用量按设计标准为土体质量的15%，水灰比为0.5：1。施工中加水可使用定量容器进行用水量控制。水泥浆待搅拌机下沉至设计深度后才可配制。
2.6搅拌钻进
钻机就位后，开启钻机开始钻进，自上而下对泥浆进行搅拌直至钻进至水泥搅拌桩设计深度，下钻速度0.8-1.0m/min，下钻过程中注意工作电流不应大于40A，以及观察机器运转情况及地层变化。当瞬间电流达到60A以上并伴随机身颤抖为终钻依据，若遇钻进深度与设计深度相差过大时，应及时与现场监理进行联系确认，不得以“已达到设计要求深度”为由停止钻进。
钻进至设计深度后，钻机反转，提升钻头，自下而上开始喷浆，喷浆同时提升钻杆并对水泥浆和泥浆的混合体进行搅拌，直至提升至桩顶。
再次钻进：钻头提升至桩顶后，再次下钻，自上而下对水泥浆和泥浆的混合体进行搅拌。直至钻进至水泥搅拌桩设计深度。
再次提升、喷浆搅拌：钻进至设计深度后，再次将钻机反转，开始提升钻头，同时自下而上开始喷浆，并旋转钻头对水泥浆和泥浆的混合体进行搅拌。提升至地面以下1m时，宜减慢速度，当喷浆口至桩顶标高时，应停止提升停留搅拌10～20s，以保证桩头密实均匀。
注：在钻头下钻的过程中，为避免钻进的泥土堵住水泥浆喷嘴，应保持一定注浆压力使水泥浆从喷嘴缓慢流出。
2.7清洗
向集料斗注入适量热水，开启灰浆泵、清洗全部管线中的残存水泥浆，直到基本干净，并将粘附在搅拌头上的杂物清洗干净。
2.8拔管、钻机移位
2.8.1注浆结束后，拔出注浆管，挪动钻机到下一个桩位。
2.8.2.桩位布置图
本桩位布置图以DK232+020~DK232+312段桩位布置图为例（见图2）。
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图2、DK232+020~DK232+312段桩位布置图
2.8.3水泥浆比重计算
若水灰比：X：1，则水泥浆比重为：
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本段水泥搅拌桩水灰比：0.5：1，带入计算式得出水泥浆比重为1.823，水泥浆比重1.823作为本段水泥用量的检验指标。
3验收标准
3.1施工用水泥的品种、规格、质量符合设计要求
检验数量：水泥进场时近批次对其品种、级别、包装或散装仓仓号、袋装质量、出厂日期等进行验收，并对其强度、安定性进行试验，其质量必须符合现行国家标准》
每检验批由同厂家、同品种、同批号、同等级、同出厂日期组成，散装水泥每500t为一批，袋装水泥每200t为一批，不上述数量时，亦按一批计。
出厂日期超过3个月，应按上述规定复验，并按复验的结果安排使用。
3.2布置形式应符合设计要求
检验数量：全部检查
方法：观察、尺量
3.3水泥搅拌桩长度应符合设计要求
检验数量：检查总数的3%，且不少于3根
方法：尺量钻杆长度刻线，必要时钻芯检查
表4 水泥搅拌桩允许偏差及检验标准
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4成桩后检测
4.1桩径量测
成桩7天后，采用浅部开挖桩头（深度宜超过停浆面下0.5m），目测检查搅拌站的均匀性，测量成桩直径。检查数量为总桩数的2‰，且不少于3根。DK232+020~DK232+312水泥搅拌桩共计7140根，共计检测15根。
3.2钻芯取样
成桩28天后，在每根检测桩桩径方向1/4处、桩长范围内垂直钻孔取芯，观察其完整性，均匀性，拍摄取出芯样的照片，在上中下各1/3范围的中部分别取样做无侧限抗压强度试验。钻芯后的孔洞采用水泥砂浆灌注封闭。检查数量为总桩数的2‰，且不少于3根。DK232+020~DK232+312水泥搅拌桩共计7140根，共计检测15根。
4.3复合地基承载力
旋喷桩承载力检验宜在成桩28天后进行。应采用单桩或复合地基荷载试验，检验数量为总桩数的2‰，且不少于3根。DK232+020~DK232+312水泥搅拌桩共计7140根，共计检测15根。
4.4检测
DK232+020~DK232+312水泥搅拌桩在监理和业主的见证下，通过成桩7天桩径量测，15根桩身直径满足设计要求；通过成桩28天后桩身钻芯取样15根桩身长度和成桩质量满足设计要求；通过成桩28天后的桩做复合地基承载力试验，随机抽取的15根均满足不小于129kpa的地基承载力的要求，具备路基填筑条件。
5路基填筑施工
DK232+020~DK232+312水泥搅拌桩水泥搅拌桩施工完成、检测满足设计要求后进行路基碎石垫层施工，复合地基碎石垫层后0.4m+中粗砂垫层厚0.2m，内夹一层单向塑料拉伸土工格室，碎石垫层检测按照路基C组料检测要求进行地基系数K30（MPa/m）检测，检测结果（见表4）满足设计要求。碎石垫层施工完成后路基本体填筑正在进行填筑施工，填筑试验检测均满足设计要求。
表5 基床以下路堤碎石垫层地基系数
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6结语
通过DK232+020~DK232+312段软土路基水泥搅拌桩施工，成桩后路基填筑质量满足设计要求，说明鱼塘和软土路基通过清淤换填后施工水泥搅拌桩进行地基加固，较好的解决了软土路基容易沉降的问题，处理后很快可进行路基填筑施工，提高了路基复合地基的承载力，处理软土路基效果明显，此地基加固在施工方法值得推广。
参考文献：
[1]《铁路路基工程施工质量验收标准》（TB 10414-2003）；
[2]《客货共线铁路路基工程施工技术指南》（TZ 202-2008）；
[3]《铁路工程不良地质勘察规程》（TB 10037-2012）；
[4]《铁路工程地基处理技术规程》（TB 10106-2010）；
[5]《新建时速200公里客货共线铁路工程施工质量验收标准》铁建设[2004]8号。
作者简介：
韩静（1988-），男（汉族），湖北省十堰市，交通工程师，大学本科学历，道路桥梁施工技术。