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水泥土搅拌桩在市政道路软基工程应用

发表时间：2021/6/16 来源：《建筑科技》2021年5月上作者：许小静

[导读] 水泥搅拌桩是处理工程软基的常用施工技术之一，其具有工艺简单、便捷，快速施工、质量好、成本较低等特点，很多适当道路工程采用该施工技术后，均取得良好效果。文章通过具体工程介绍，详细分析了水泥搅拌桩技术在市政道路工程软基中应用情况及成效，希望能对同类工程施工提供有益借鉴。

中国广东41041119780******6 许小静

摘要：水泥搅拌桩是处理工程软基的常用施工技术之一，其具有工艺简单、便捷，快速施工、质量好、成本较低等特点，很多适当道路工程采用该施工技术后，均取得良好效果。文章通过具体工程介绍，详细分析了水泥搅拌桩技术在市政道路工程软基中应用情况及成效，希望能对同类工程施工提供有益借鉴。
关键词：软基处理；水泥搅拌桩；质量控制；市政道路工程
        前言：水泥搅拌桩技术其原理是通过把水泥变为固化剂，利用搅拌机械，把土、水泥、水等物质混合在一起，进行强制搅拌，最后形成复合地基，达到加固地基，增强地基承载力的目的。这种施工技术主要适用范围包括含有淤泥、紊填土、黄土、泥炭土、粉土等土层，上述土层通过采该技术以后，均能有效提高了软土地基的承载力，并且能较快地进行使用，还能作为止水帷幕、基坑支护结构等用途。
        在进行工程实际应用过程中，如何提高水泥搅拌桩的施工质量，保证软基加固效果，是广大施工者们一起探讨的课题。
        一、工程概况
        省内一市政道路工程，全长2.12km，需要进行改造，把旧路拓宽。
        拓宽后道路保留原有四车道，两侧均增加一条车行道。
        勘察报告显示，施工区域存在填土层较厚，松散、不均匀，承载力差、地基沉降较大，如不进行处理，无法满足设计和施工要求。经综合对场地、地质、造价、施工进度等因素分析讨论，最终决定采用水泥搅拌桩，对软弱地基进行加固处理，以提高土质承载力，确保工程施工质量和安全。
        要求地基处理后达到以下标准：单桩承载力105kPa，复合地基承载力120kPa。水泥搅拌桩的主要设计参数为：搅拌桩柱径500mm，桩间距1.00m，正方形布置。平均桩长为10.5m，并要求桩底穿过填土层进入下部持力层不小于0.5m。搅拌桩的强度不小于1.6MPa。
        二、水泥土搅拌桩地基加固技术
        水泥土搅拌桩加固技术在处理软弱地基时，能取得较为显著的加固效果。通过采用相应机械设备，以石灰、水泥等作为固化剂，与软弱土质一起进行强制拌和，待拌和物发生反应后，软土会硬结，形成强度高、水稳定性好的水泥加固土，增加了变形模量，有效提升地基强度。
        三、水泥土搅拌桩加固地基施工技术应用
        1、施工准备
        根据设计方案，本工程需要进行数量较多的水泥搅拌桩施工。施工周期紧张，为保证施工质量，必须做好有关准备工作，其主要工作内容包括：
        （1）对现场桩顶标高与加固深度等进行检量，检查配合比等数据，保证其准确，现场全部水泥搅拌桩均呈正方形布置。要提前挖出沟渠防止施工期间水泥浆外溢污染四周环境。
        （2）施工场地杂物清除，保持场地干净与平整，地下管道与管线要提前检查，做好防护措施，地面以下2m范围里的障碍物要清除，特别是软土区域，为机械桩机施工做好各项准备工作。
        （3）建立水泥浆拌制系统，其中包括拌制、存储与输送等相关设施；
        （4）以设计规范为指引，有序进行搅拌桩进场施工的各项工作，同时要进行桩试验及有关指标测试测试工作，确保桩施工能够满足设计和规范要求。
        （5）以设计图纸为依据，在施工现场进行放线工作。按照桩位平面图对桩点进行放线，再通过专业的测量仪器对各桩点位位置及距离进行确定，各桩点要红漆、木棍等进行标记。
        （6）施工所用的各类机具必须质量达标，满足施工需要，参与作业的人员必须进行技术交底和技术培训工作，详细讲解施工过程各工序的工艺流程和质量控制工作，为高质量开展各项活动奠定良好基础。
        四、工艺性试桩
        以设计为依据进行试桩，准确掌握施工区段内的各类技术参考及成桩经验，之后再全面指导水泥搅拌桩施工。
        在各施工区域内需要进行5根或以上的试桩，保障试桩结果满足设计和规范要求后，才能正式开始施工。试验桩作业超过7d后，要直接挖出，或者超过14d后，进行取芯，检验成桩中桩身均匀程度与水泥土强度。
        五、试桩结论
        通过对现场试桩过程所出现的情况进行分析，例如通过对搅拌机向下转动时的速度、电流等参数，可以直观断定桩是否已经达到持力层，保持原有设计平均桩长，有效控制桩施工质量。此外，还能及时对施工现场各项施工活动及质量进行监控。
         六、施工工艺
        本工程水力搅拌桩施工工艺和流程见（图1）。

        施工过程要注意做好以下几项工作：
        （1）对中：桩机移到桩位上方，要调整导轨，保证其垂直度，同时钻头与桩位对正，对横竖双向进行观测。
        （2）预拌下沉：钻头沿着导轨方向切土下沉，达至设计深度，下沉过程中必须适度控制钻进速度，通常控制在0.8～1.0m／min，电机工作电流控制在60A以内。如下沉速度不能满足要求，可通过对输浆系统补清水，方便钻进。
        （3）水泥浆制备：
        搅拌机切土下沉至相应深度时，要拌制泥浆液，其水灰比控制在0.45-0.55之间，压浆前把所拌制的泥浆液倒入集料斗。
        （4）喷浆搅拌提升：搅拌机沉至设计深度时，要打开浆泵把泥浆压进土体里，要适度控制泵压，通常控制在0.4-0.6MPa之间。边旋转边喷浆，边喷浆边旋转，边缓慢提升搅拌机，提速控制在0.6～1.0m／min左右，提至停浆面时可停止作业，停浆面要高于设计桩顶标高约50cm。
        （5）重复搅拌工序：再次把搅拌机切土下沉，达到设计深度后再次提升，及至升出地面后完成作业。
        （6）清洗：把清水注进集料斗，打开浆泵，把残存于管路内的水泥浆及搅拌头处的土冲洗干净，
        （7）上述步骤需要再次操作后，则该桩位作业完成，把机移至下—桩位作业。
        （8）在搅拌桩施工过程中，有关工作人员要及时跟进桩机施工变化情况并做好有关记录，包括对每根桩的钻进时间、提升速度与时间、提升次数以及钻进深度等。
        七、施工质量控制及检测
        1、施工质量控制标准
        水泥搅拌桩施工任务完成后，需要对其进行质量检查，主要内容包括有。
        （1）垂直度。保证设备就位平整，施工期间没有出现倾斜、移动。机架及钻杆垂直度要满足有关规定，如出现偏差，要及时调整，控制偏差低于1.0％。
        （2）桩机就位。要做好对中及桩径控制工作，对中误差要小于20mm，同时桩径偏差要小于4％。
        （3）作业过程中，要做好相关施工记录，包括水泥用量、泵液时间、桩每米下沉、提升时间等。
        桩搅拌下沉及提升速度要严格控制，同时要对加固区域内各深度进行充分搅拌，提升速度必须≤1.0m／min。
        （4）水泥浆不能存在离析问题，浆液停置时间控制在2h以内。超出时间过长则应停止使用。
        （5）确保加固强度和均匀性：
        搅拌桩作业要连续进行，严格控制喷浆量。输浆阶段要连续供浆，保持足够输浆压力。如需要停浆，应把搅拌头下沉到停浆点0.5m以下。待恢复供浆后再喷浆搅拌；如停工40min以上，必须立即进行全面清洗，防止水泥在设备和管道中结块，影响施工。
        （6）搅拌机下沉钻进作业过程中，如果遇到障碍物无法前进时，要好暂停作业，及时通知有关设计和监理人员。及时研究解决措施。
        2、质量检测标准
        搅拌桩施工任务完成后，需要对桩质量进行检测，主要包括有以下内容。
        （1）成桩7d内，可以通过轻型动力触探，对桩身强度进行检验，需要检验总数量为总桩数2％以上，并且至少超过3根；
        （2）成桩28d后，需要进行复合地基承载力试验，检验点总数量为桩数的0.5％，并且至少超过3个点；
        （3）在成桩28d后，采用双管单动取样器钻芯取样，评价搅拌桩均匀性，检验水泥土抗压强度。芯样直径应大于80mm，钻入持力层厚度应大于3倍桩径，检验点为桩数的0.5％，且大于3个点。
        3、质量检测结果
        在抽取6根桩芯样进行检测，可以断定，桩身具有良好的完整性。芯样采样进行无侧限抗压强度试验，桩身水泥土抗压强度2.51~6.52MPa，均强于设计强度1.6MPa，由此可以表明，采用水泥土搅拌桩在本工程软基土层加固施工效果良好。
        此外，选取了3个点进行场进行复合地基荷载试验，根据S-P(位移—荷载)曲线确定的地基承载力为132kPa、146kPa和139kPa，均能满足设计要求。
        结束语
        综上所述，水泥搅拌桩技术应用在市政道路软弱基础加固施工过程中，能够取得良好效果，有效提高土层的强度和承载力。在具体施工过程中要根据工程地质土层的具体情况，制定有针对性的施工方案，并做好施工全过程各工序的质量和检验工作，为市政道路工程顺利完工提供障。
参考文献：
[1]魏海波,李江凤.探讨路基处理技术在软土地区城市道路设计中的应用，城市建筑,2014(04).
[2]郑广，市政道路建设中水泥土搅拌桩加固地基与施工技术，工程建设与设计 .2019（15）.