水泥搅拌桩在市政道路软处理中的技术应用探讨钟桥军--中国期刊网

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水泥搅拌桩在市政道路软处理中的技术应用探讨钟桥军

发表时间：2021/8/11 来源：《建筑模拟》2021年第5期作者：钟桥军

[导读] 本文主要对水泥搅拌桩在市政道路软基处理中的技术应用进行了分析与探讨，以供同仁参考。

        身份证号：4402221978****221X
        摘要：本文主要对水泥搅拌桩在市政道路软基处理中的技术应用进行了分析与探讨，以供同仁参考。
        关键词：水泥搅拌桩；市政道路工程；软基处理；技术应用

        一、前言
        市政公路建设是刺激我国经济经济发展、完善基础设施建设、构建完善交通运输体系的主要打段，但在市政公路工程中遇到软土地基，很难控制工程质量，所以，在实际施工中，会通过不同的方式加固软土地基，提升地基额度强度与稳定性，从而保障公路工程的质量。而水泥搅拌桩是有效处理软基路基的方式，因其施工原理简单、造价低，所以被广泛的应用当前软基加固中。基于此，本文主要对水泥搅拌桩在市政道路软基处理中的技术应用进行了分析与探讨，以供同仁参考。
        二、水泥搅拌桩施工的主要技术手段
        （1）施工准备
        1）场地平整工作。水泥搅拌桩的现场在施工前应该进行平整工作，清理场地的杂草、树根、块石等对成桩造成影响的杂物和垃圾，以保证场地平整，符合施工需求。另外如果场地场地低洼时不能填杂土，而是填粘土，要保证场地机械设备的通行，如公路有障碍时应该铺设碎石等以利于机械设备通行。
        2）试桩。试桩是保证道桥工程施工质量的一个重要的措施，要根据施工场地的环境和地质条件进行试桩，不同的地质条件都要分别进行试桩，每一种地质条件都要有不同的跟桩，从而获得更多的试桩参数以使数据更加准确。通过试桩可以得出提升速度、下沉、水泥浆的配合比等重要参数，从而有针对性地制定施工的计划。同时通过试桩也可以提前检验施工设备的运行状态，确保其保持最佳的状态。
        3）桩位的设置和钻孔的定位。在施工前，应该按照图纸的要求画出桩位的平面布置图，然后根据平面图在施工现场确定每个桩位的位置，同时做好标记工作。水泥搅拌桩的钻机和水泥搅拌机到位后，要根据现场的实际情况进行微调，同时钻机要进行试运行，确保正常运转。之后进行钻孔的定位，保持桩机的机身平衡，对准桩位，然后启动钻机进行钻孔，保证下沉的速度稳定。
        4）移位。当复搅完成后，要停止主钻机的工作，将钻头提出地面，要回填50厘米的沙砾垫层并碾压密实，同时将桩机位移到下一个空位，施工人员要做好记录。
        （2）各工序施工要点及控制方法
        1）水泥搅拌桩施工技术流程：施工准备→测量放线→桩机就位→预搅下沉→制备水泥浆→提升喷浆搅拌→重复上下搅拌→清洗→桩机移位
        2）水泥搅拌桩施工技术措施。本工程采用的机具为SP-5型深层单轴搅拌机，采用四喷四搅施工工艺。
        SP-5型深层单轴搅拌机械技术参数

搅拌轴数量搅拌叶片外径搅拌轴转速提升能力提升高度提长速度最大加固深度效率
1根 500mm 60r/min 50KN 19.5米 0.8m/min 20m 96m.台班-1

        对应的设计要求：水泥搅拌桩桩径D=500mm，最大加固深度为17.7m。
        ①测量放线。进行施工放样测量，定出水泥搅拌桩桩位，桩平面偏差不大于50mm，每次测量均要闭合，按规范严格控制闭合误差。
        定位。深层搅拌机到达指定桩位、对中，当地面起伏不平时，采用搅拌机液压平衡装置使起吊设备保持水平。
        ②预搅下沉。待深层搅拌机的冷却水循环正常后，启动搅拌机电机，放松搅拌机吊索，使搅拌机沿导向搅拌切土下沉，下沉速度可由电机的电流监测表控制。工作电流不应大于70A，如果下沉速度太慢，可从输浆系统补给清水以利钻进。
        ③制备水泥浆。待深层搅拌机下沉到一定深度时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆，待压浆前水泥倒入集料斗中。制备水泥浆的目的是，根据设计单位提供的水灰比和水泥掺入比这二个参考消息数计算出：a.每1m3水泥土加固体中应注入的浆液体积量（m3）；b.浆液的密度g/cm3。我们这工地的水灰比为0.5，水泥掺入比取21%，1m3水泥土中耗用的水泥量为20%×1700kg=340kg。当水和水泥的密度分别取1.0g/cm3和3.0g/cm3时，则1m3水泥土中应注入浆液量V为：V=0.34×0.5+（0.34/3.0）=0.28m3，而浆液的密度ρ为：ρ=（0.17+0.34）/0.28=1.82g/cm3，计算每米搅拌桩需要用水泥量，计算如下：M=π*（0.5/2）2*1*1700*20%=66.67%。
        ③提升喷浆搅拌。深层搅拌机下沉到设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，并且边喷浆、边旋转，同时严格按照设计确定的提升速度（≤0.8m/min）提升深层搅拌机。
        ④重复上、下搅拌。深层搅拌机提升至设计深度的顶面标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空。为是软土和水泥浆搅拌均匀，可再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计加固深度后再将搅拌机提升出地面。
        ⑤清选。向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清选全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净，并将粘附在搅拌头的软土清洗干净。
        ⑥移位。将机移至下一桩位，重复上述步骤。由于搅拌桩顶部与上部结构的基础接触受力较大，因此通常还可以对桩顶1.0-1.5m范围内再增加一次喷浆，以提高其强度。
        3）搅拌桩质量检验。桩体施工完成后三个月后方可填筑路堤和施加其它荷载，要求90天桩体无侧限抗压强调≥1.0Mpa，单桩承载力达到120KN。
        4）搅拌桩施工允许误差。

三、水泥搅拌桩施工过程中应注意的问题及解决方案
        针对施工地段的工程地质条件，首先打设一定数量的工艺性质桩，以确定泵送时间、搅拌机提升速度、复搅深度和水泥浆水灰比等各种施工参数和施工工艺。
        施工前经过试桩，成桩质量比较低，在搅拌过程中造成堵管、桩端强度不够以及部分桩体在规定时间内未达到设计强度。经过分析原因，逐项解决施工中出现的问题；预搅下沉速度由电流监测表控制，工作电流不应高于额定值；当钻杆进入淤泥质土层，电流明显增大时，开始慢慢提钻喷浆。有时由于深度大，土质粘，造成堵管，应予以疏通，同时注意所使用的水泥应过筛，制备好的浆液不得离析，泵送必须连续。疏通管道后，应在上下各1m的范围内复喷复搅，以防断桩。为了加强桩顶强度，必须确保最后一次喷浆后全桩长上下至少再重复搅拌一次，所有桩都要在设计桩顶上3m范围内复搅。
        拌制水泥浆液的罐数、水泥和外掺剂用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录；喷浆量及搅拌深度必须采用经国家计量部门认证的监测仪器进行自动记录。由于搅拌机械通常采用定量泵输送水泥浆，转速大多又是恒定的，因此灌入地基中的水泥量完全取决于搅拌机喷浆的提升速度和复喷次数，施工过程中不能随意变更，并应保证水泥浆能定量不间断供应。采用自动记录是为了最大程度地降低人为因素影响施工质量，目前市售的记录仪必须有国家计量部门的认证，严禁采用自制的记录仪。由于固化剂从灰浆泵到达搅拌机械的出浆口需通过较长的输浆管，必须考虑水泥浆到达桩端的泵送时间，一般可通过试桩确定其输送时间。
        搅拌机喷浆提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，并应有专人记录。搅拌桩施工记录是检查搅拌桩施工质量和判明事故原因的基本依据，因此对每一延长米的施工情况均应如实及时记录，不得事后回忆补记。施工中要随时检查自动计量装置的制桩记录，对每根桩的水泥用量、成桩过程（下沉、喷浆提升和复搅等时间）进行详细检查，对照标准施工工艺，对每根桩进行质量评定。
        搅拌机预搅下沉时不宜冲水，当遇到硬土层下沉太慢时，方可适量冲水，但应考虑冲水对桩身强度的影响。试验表明，当土层的含水量增加，水泥土的强度会降低。但考虑到搅拌桩设计中一般是按下部最软的土层来确定水泥掺量的，因此只要表层的硬土经加水搅拌后的强度不低于下部软土加固后的强度，也是能满足设计要求的。
        在成桩过程中，由于电压过低或其它原因造成停机使成桩工艺中断时，应将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m处，等恢复供浆时再喷浆提升继续制桩；凡中途停止输浆3h以上者，将会使水泥浆在整个输浆管路中凝固，因此必须排清全部水泥浆，清洗管路。
        在桩座底，当水泥浆液到达出浆口后，应喷浆搅拌30s，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头，以确保搅拌桩底与土体充分搅拌均匀，使浆液完全达到桩端，达到较高的强度，然后喷浆搅拌提升，喷浆提升速度不宜大于5m/min。搅拌完成后，向集料斗中注入清水，开启灰浆泵，清洗全部管道中残存的水泥浆，保持干净，以防止管道被水泥堵塞。
        通过对水泥搅拌桩施工质量的有效控制，熟悉并掌握了水泥搅拌桩的施工工艺，丰富了在软基处理方面的经验积累。通过试桩，解决了在试桩过程中遇到的一系列问题。钻头滞留时间不精确根据测算，停留时间为30s，水泥浆管道流动时按6s/m计算水泥搅拌桩最大限度地利用了原土，搅拌时无振动、无噪音、无污染，可在密集建筑群中进行施工，对周围原有建筑物及周围居民影响很小，水泥土桩的强度和刚度是介于柔性桩和刚性桩间的一种半刚性桩，它所形成的桩体在无侧限情况下可保持直立，在轴向力作用下又有一定的压缩性，但其承载性能又与刚性桩相似，因此在设计时可仅在上部结构基础范围内布桩，不必像柔性桩及散体材料桩一样需在基础外设置护桩。与钢筋混凝土桩地基相比，可节约钢材并降低造价。
        四、结语
        总之，水泥搅拌桩是加固市政公路工程软基路基的一种有效方式，但在施工中有诸多施工要点需要掌握，否则一个很小的因素也会对施工质量造成影响，所以，文章论述了施工中的工艺流程以及具体的质量控制措施，希望能够对施工人员提供参考，从而也希望施工人员不断深入探究，完善质量控制体系，提高水泥搅拌桩的加固效果。
        参考文献：
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        [3]张素清.水泥搅拌桩在淤泥质软土路基中的试验与应用研究[J].价值工程，2017，27（29）：133-134.