水泥搅拌桩在城市道路软基处理中的应用分析

发表时间:2021/6/29   来源:《城镇建设》2021年2月(中)5期   作者:董宗耀
[导读] 确保整体工程施工质量达到合格水平,并努力实现创优目标。

        董宗耀
        北京欣江峰市政工程有限责任公司   100018
        摘要:
随着社会经济的不断发展,市政道路工程已经成为我国基础建设中的一项重要建设项目,软土地基作为市政道路工程施工的重要病害问题,其施工处理技术水平的高低直接关系着工程的整体质量。在市政道路工程软土地基处理中施工企业在施工过程中必须严格按照每一道工序的规范要求,对各环节质量严格把关,防止各种质量通病的发生,确保整体工程施工质量达到合格水平,并努力实现创优目标。
        市政道路的建设需要对于地基的加工质量有足够的关注,这一基础工程建设的强度和质量效果直接决定了后续工程开展的效果,以及投入使用之后,市政道路能否经受长时间的承压和环境状况的影响,保证道路交通通行质量。加固过程中,水泥搅拌的方法是最为常见的形式之一,通过对实际工程案例的分析,能够发现这一施工方法的工艺标准,及质量检测和管理工作有着较大的关联性,所以有必要对于实际工程中的运行步骤进行考察和分析,提升应用效果,完善具体措施。本文作者根据自身投入的工程实地考察操作,针对项目区块地基的不稳定性,设计采用水泥搅拌桩工艺进行软基处理方面着手进行研究,得出了几点思考。
        
关键词:水泥搅拌桩;市政道路;应用;软基处理
前言
        市政道路建设当中应用水泥搅拌桩的施工方法,主要是为了实现混凝土水泥与土体的结合,将混凝土粉末或者已经混合完成的水泥浆通过专用设备注入土体当中进行搅拌,混合之后能够将原本较软的土层与混凝土结合,形成水泥土桩,这样在硬度强度方面都有突出的提升效果,并且道路地基的稳固性也有很大的提升。在实现过程中水泥搅拌桩因为其成本合理同时所需时间合理,施工过程中的安全性高,并且对于环境的污染问题相对较小,还能够有效提升土层承载力,现在已经成为了道路软基处理的主流应用方法之一。

1.城市道路路基及软土地基概述
1.1城市道路路基特点
        城市道路下需要铺设市政所需的各种管线,如给排水、电力等等,但是这些管线对于道路的地基沉降都具有十分高的要求,通常要求管道地基的工后沉降不大于10cm。随着城市化进程的不断加深,我国基础设施建设也获得了发展,为人们的生活带来了极大的便利。因此,许多软土地区也修建了许多的城市道路,为了能够保证道路的使用质量,我国引入了许多的软基处理技术,其中应用比较多的有换土垫层法和水泥搅拌法。相比较而言,换土垫层法在应用的过程中比较简单,在软土厚度小于4m的时候可以使用这种方法;而水泥搅拌法虽然能够在短时间内增加地基的承载力,还能够有效解决沉降问题,但是工程造价相对比较高。因此,在面对不同的施工环境时,施工人员应该结合多种因素进行综合考量,才能够选取最合适的方法,保证城市道路的使用质量。
1.2软土地基的特点和危害
        所谓的软土地基就是指含水量大,压缩量较高的软土层,通常情况下这种土层中会含有一定量的有机物质,会由淤泥、淤泥土质、泥碳和冲填土等物质构成。对于软土来说,含水量会比较高,并且空隙也比较大,使得软土地基出现高压缩、触变性和不均匀性等特点。
        在城市道路的施工过程中,如果没有恰当的处理软土地基,就会影响到道路的荷载,而一旦超出了地基的承载能力,那么就会让道路路面出现破坏,从而给人们的出行安全带来威胁。除此之外,由于软土的流变特性,会使得地基出现变形,从而引起道路的沉降或者出现水平位移。因此,为了进一步提升城市道路的施工质量,保障人们的使用安全,在施工的过程中必须要采取合理的方法来处理软土地基,不断提升其承载能力,减少长时间使用所出现的较大变形情况。
        
2.市政道路工程与水泥搅拌桩的应用
2.1施工前期准备
        ①施工路面的勘察设计。在对施工区域进行勘察设计时,设计人员首先应该根据城市的整体规划和车流量的具体情况来对进行设计,从而确保后期道路维修的安全性;然后按照相应的设计要求进行施工,需要确定好路基的具体位置,从而能够更好的保障交通安全和施工安全,同时调查施工附近的管线走向,避免对附近建筑和人们的生活产生不必要的影响。在完成上述步骤之后,需要严格按照验收标准来进行验收,从而保障城市道路能够符合使用标准。在施工方案最终确定之前,还需要让相关负责人进行审核,并且还需要预留出一定的调整空间,从而能够有效应对实际施工中出现的问题。
        ②路面的放样与平整施工。在应用水泥搅拌桩之前,施工人员必须要对路面进行处理,从而保障在施工区域内的环境良好,没有杂物和垃圾,进而保持路面的平整。此外,还需要科学的铺设排水和供电线路,搭设水泥浆专用的存储区域和机械的安装调试场地,按照每一施工步骤需求来选用合理的机械设备。通常情况下,在实际的施工过程中,应该保证与水泥搅拌机的水平距离小于60m,并且还需要将注浆的压力保持在0.6MPa。
        ③施工材料与机械设备。在应用水泥搅拌桩的过程中,主要材料就是水泥,通常所使用的都是42.5的硅酸盐水泥,材料是最基础的内容,因而在水泥入场之前需要对其进行试验检测,对水泥的综合性能做出判断,然后在施工过程中则需要严格控制水泥的使用,才能够保障施工的质量。

对于水泥浆液来说,必须要按照相关标准来进行配置,需要先将水加入到制浆容器当中,然后在倒入水泥,开通机器进行搅拌,将其搅拌均匀,时间约为3min。在配置水泥浆液的过程中,需要有专业人员对相关材料进行计量,从而确保使用质量。一般情况下,水泥以17.5%的掺入比作为常规标准,而其余两种则是在标准上下浮动3%,即14.5%或者20.5%。施工设备主要有搅拌桩机、制浆机和压浆机,在入场前应该保证设备的质量检验合格,从而使得施工质量管理的工作效率进一步提升,进而有效保证了施工整体质量。
        ④技术筹备。一个优质的工程需要科学的施工方法,主要是对每一根桩都进行标号,然后计算出相应的桩位置和坐标,然后对地面高程进行合理的安排,确保施工的顺利进行。
        
2.2试桩试验
        施工人员需要利用试桩实验来确定水灰比等主要的施工参数,同时获取密实度和水泥重度等相关指标,还需要进一步明确钻速、压力的最佳次数,然后再进一步结合机械设备仪表的结果,对结果的相关信息做出科学的判定。最后利用试桩实验所获得的数据来为后期施工提供更加可靠的数据基础。值得注意的是,在开展实验的过程中,相关人员必须要严格按照设计流程,保证水灰比不变,通过不断改变钻进的方法来进行不同的方案实验。
2.3施工工艺
        ①钻机就位。施工人员需要按照放样点来进行钻机的定位,保证钻头能够对准桩位的中心,误差不大于5cm。在单向水泥搅拌机就位之后,必须要进行水平校正,保证钻头能够垂直对准孔位的中心位置,然后通过吊线锤来进一步矫正机架的垂直度,保证偏差<1%。
        ②钻进、搅拌、下沉。在启动钻机之后,需要正向旋转钻机到达设计的深度,对于不同的地质环境来说,需要使用不同的速度,施工人员可以按照电流表的变化来判断施工地层的性质。在此过程中,需要保证桩底进入相对硬层不小于0.5m。
        ③喷浆、搅拌、提升。等到钻头到达设计桩底的标高之后,施工人员可以启动喷浆泵,让水泥浆通过喷浆泵喷入到正在搅动的土之中,然后让水泥和土能够进行充分的搅拌,再反向旋转直到停浆面后原位搅拌2min。因此,施工人员需要做好多个方面内容的综合管理,从而促使施工工艺的不断进步,进而保证整个工程能够协调发展。
        ④复搅、下沉。让机器能够正向旋转,直到搅拌下沉到桩体的底部标高,然后使用电流表进行读数。在此过程中,必须要安排专业人员来进行,只有这样才能够保证水泥浆的质量。
        ⑤复搅、喷浆、提升。进行反向旋转,通过喷浆、搅拌和提升直到停浆面,喷浆搅拌保持两分钟。同时,施工人员还需要对水泥浆的用量进行确定,从而保证每一根桩的水泥浆用量不能够小于室内配合比。
        ⑥清洗。在上述步骤完成之后,施工人员需要向集料斗中注入合适量的清水,从而将内部所残留的水泥浆去除,保证机械的干净程度,以便于下次的使用时机械能够处在一个最佳的状态中。

2.4施工控制
        对于水泥搅拌桩的施工管理来说,应该优化材料及设备选型,必须要对施工的开始到结束进行全过程的质量控制,从根本上减少了质量不符合要求的现象发生。通过实际可以发现,主要有以下几个步骤:一是对池子的位置进行确定,然后使用清水对管道进行清理,尽量避免出现管道堵塞的情况出现;二是控制水泥搅拌桩的长度、直径和位置;三是对水泥的含量和质量进行控制,从而保证水泥含量符合相关标准。通过上述几个步骤可以帮助施工人员做出正确的决策,实现各项资源的配置优化,同时加强对这项工作的监督管理,从而促使管理工作得到进一步落实。

2.5施工质量检测阶段
        在进行施工质量管理的过程中,应该注重对施工现场工序进行专业的分析,从而提升整体施工质量,保障施工的效果。现阶段,随着科学技术的快速发展,可以将BIM技术应用到施工管理中来,将整个施工质量进行建模分析,通过对建模模型的分析和处理,为施工质量管理提供可靠保障。
        具体来讲,需要在制桩完毕之后,应该对桩顶的平齐度和间距进行查看,如果发现问题则应该及时进行处理,在成桩的第28天,还应该对强度进行检验,同时完成取芯工作。在操作的过程中,施工人员是需要根据实际情况来选择相应的搅拌机和设备,并且保证相应材料都是符合规范和标准的,同时具有一定的抗潮湿能力,对于所有材料的用量都进行严格的控制,一方面可以保证能够搅拌均匀,同时还可以节约施工材料。在喷口与桩顶的高度相同时,施工人员应该立即停止提升搅拌机,从而保证桩头结构处在一个密实和均匀的状态。

结束语:
        通过多种渠道加强水泥搅拌桩的实际强度,对于施工质量以及工艺方法方面均有改善和提升,能够取得良好的应用效果,并且在技术措施以及规范化管理方面如果能够予以重视,那么在施工效率上还能够得到进一步的加强,对于工程建设以及市政交通体系的快速成型有着重要的影响,这也是城市建设过程中必要的一个举措。

参考文献:
[1]江剑煌.搅拌桩技术在市政道路软基处理中的应用和发展[J].建筑技术开发,2019(9).
[2]戴阿花.浅谈水泥搅拌桩在市政道路设计软土地基处理中的应用[J].福建建材,2019(8).
[3]赵世波.水泥土搅拌桩和袋装砂井联合法在填方边坡软基处理中的应用[J].西部资源,2019(4):115-116.
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