水泥搅拌桩复合地基加固技术的研究

工程科学　２科０１　错１０年第期　２羲　水泥搅拌桩复合地基加固技术的研究　身小敏　（湛江公路Ｔ程大队第三丁程处，广东湛江５２４０００）　摘要土地基软基处理主要是利用换填、夯实、挤密、和热学等方法对地基土进行加固，用以改良地基土的工程特性，结合多年的工作实　践，对水泥搅拌桩复合地基软基加固机理及施工工艺进行分析。　关键词水泥搅拌桩；加固机理；施工工艺　中圈分类号Ｔｕ　文献标识码Ａ　文章编号１６７３—９６７１一ｆ２Ｉ）１０）０６２—００４４—０１　水泥搅拌桩足深层水泥搅拌法的成桩，在我国已有２Ｏ余年的发展历　程，尤其是在地下水位较高的粤西地区应用非常普遍。水泥搅拌桩采用　专用的深层搅拌机，将预先制备好的水泥浆注入地基土中，并与地基土　就地强制搅拌均匀形成水泥土，利用水泥的水化及其与土粒的化学反应　获得强度而使地基得到加固，能有效减少沉降量，承受较大的加荷速　率，提高抗侧向变形能力。水泥搅拌桩具有施工简单、成本低廉、进度　快、无振动、无噪声、对周围建筑物无影响、加固效果好等优点。其最　大的特点是其刚度与水泥掺量有关，与搅拌的均匀性也有很大的关系。　按固化剂的种类和施工工艺分为喷粉法和喷浆法两种搅拌法。前者适用　于含水量较高的地基，而后者则适用于含水量较低的地基。　１水泥搅拌桩复合地基的软基加固机理　软地基上修建公路，可能出现的问题大体可分为两大类，即沉降和　破坏。不言而喻，破坏是必须防止的，但防止沉降却十分困难，因为沉　降稳定往往需要很长的时间。对于浅薄淤泥层．通常有两种处理方法：　１）利用填土的自重把软土挤出。２）首先将整个地基的软土层挖　除，而后填入优质材料，这样能减小沉降量，但经过换填以后的地基　已经不是软地基了，不在本文的研究范围内。通常在软土地基处理施工　中，需要同时考虑沉降和稳定两方面的要求。在水泥搅拌桩复合地基软　基处理施工中，首先，将水泥拌和成水泥浆，水泥中各种钙质矿物成分　先和水进行部分水解和水化反应，而后再和软土中的水继续进行水解和　水化反应，生成钙质化合物，这是地基强度提高的主要因素。其次，黏　土中的化合物表面带有各种离子，它们和水泥水化生成的钙离子进行当　量吸附交换，从而提高了土体的强度。而软土本身具有胶凝陛，它和水　泥水化作用形成的凝胶粒子结合起来后形成与水泥土坚固连接的团粒结　构，使水泥土的强度大大提高。当水泥水化作用生成的钙离子超出交换　所用的数量时，这部分钙离子就与组成黏土的化合物反应，生成许多不　溶于水的结晶化合物并逐渐硬化，同样大大的增强了水泥土的强度和水　稳性。综上所述，欲使水泥土保持足够的强度就必须保证足够数量的水　泥，并且要用机械充分拌和水泥和土，使水泥与土充分接触。　２水泥搅拌桩施工工艺　水泥搅拌桩施工工艺流程通常为：桩位放样—钻机就位一检验、调　整钻机一正循环钻进至设计深度一打开高压注浆泵一反循环提钻并喷水　泥浆一至工作基准面以０．３ｍ—重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度一反　循环提钻至地表～成桩结束—施工下一根桩。　施工中首先移动搅拌机到指定桩位，对准桩位，校准桩管垂直度，　并在桩管上画出控制桩长的刻度线。待桩机的冷却水循环正常后，启动　搅拌机电机，放松卷扬机钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，下　沉速度可由电机的电流监测表控制。工作电流不能大于额定值。如果下　沉速度过慢，可通过输浆系统补给适量稀释浆液，以便下沉钻进。根据　现场情况，按照试桩调整后的配合比拌制水泥浆，要求搅拌均匀，加筛　过滤，配置的灰浆流动性好，不离析，便于泵送喷搅，早期强度高，龄　期满足设计要求，现制现用，不宜停放过久，搅拌机要配有流量计，施　工中严格控制灰浆用量。搅拌机下沉到设计标高后，开启灰浆泵，将水　泥浆通过搅拌轴的输浆孔、喷孔压人地基中，并且边喷浆边旋转，座底　喷浆３０ｓ后，按照确定的提升速度边喷浆边旋转边提升。当提升至距地　面以下１ｍ时，要慢速提升和旋转，即将出地面时，应停止提升，搅拌　１０ｓ一２０ｓ，以保证桩头均匀密实。喷浆搅拌不得中断，若因故中断后恢复　喷搅时应重复喷搅不得小于０．５ｍ。注入清水开启灰浆泵，清洗管路中残　留的水泥浆，并清洗粘附在搅拌头上的软土。清洗后将钻机移至下个桩　位重复施工。　３水泥搅拌桩施工质量控制　１）确保原材料质量：对进场的水泥，按１００ｔ为一批（不足１００ｔ时也　按一批计）的规定检查产品合格证和出厂检验报告，并取样进行试验，　不合格的水泥禁止使用。２）确保桩身数量：严格按照设计图的没桩间　距测量放样，施工过程保持场地清洁，加强施工现场管理，确保不漏打　水泥搅拌桩。３）确保桩身长度：每一根桩在施工过程中必须有施工员　现场监督、水泥搅拌桩必须打入下伏层深度不小于０．５ｍ避免桩身因未进　入持力层起不到加固软基的作用，桩底是否进入持力层以钻机电流急剧　增大而钻进速度急剧减小，判断并记录好每根成桩的长度。４）确保桩　身水泥用量：为确保桩体每Ｍ掺合量以及水泥用量达到设计要求，每台　机械配备流量自动记录仪，同时现场配备水泥浆比重测定仪，以备监理　工程师和项目部质检人员随时抽查检验水泥浆用量和水灰比是否满足设　计要求。５）现场施工员带班员的监控：现场施工时，必须每时每刻有　施工员，带班员现场监控并如实做好施工记录。　４施工与检测中应注意的事项　１）项目部在Ｔ程开Ｔ前应指派专门的人员负责水泥桩的施工，全　过程监督水泥搅拌桩施工的全过程。现场所有施工机械都必须进行编　号，现场负责人、钻机长、技术员以及水泥搅拌桩桩长、桩距等都必须　制成标牌并悬挂在钻机比较醒目的位置，确保所有人员按岗就位，责任　到人。２）机身调平是通过钻锤吊线来进行控制，检验钻杆是否垂直。　根据规范，搅拌杆的垂直偏差以１％为最低控制标准，桩机与桩位的对　中误差不得大于５ｅｍ。桩浇筑后７ｄ之内不得开挖基坑，并禁止使用机械　挖掘，桩头要小心整理，不得用重锤敲击，桩头应整平，并高出基底标　高２ｅｍ～３ｅｍ。３）为保证水泥浆到达桩底，钻头钻到设计深度时，必需　留一定的滞留时间，一般为２ｍｉｎ－３ｍｉｎ。当机具下沉搅拌中遇有土阻力　较大，应增加搅拌机自重，然后启动加压装置加压，或边输入浆液边搅　拌钻进。４）施工过程中必须随时检查水泥浆用量、桩长、复搅长度及　施工中有无异常情况，记录其处理方法及措施。用计量容量配制浆液，　必须重视对水灰比的控制。喷水泥浆或喷气时，当气压达到０．４５ＭＰａ　时，管路可能堵塞，此时应停止喷水泥浆，将钻头提出地面，切断空压　机电源，停止送气，查明堵塞原因，予以排除。５）在制桩过程中一定　要保证边喷水泥浆边提升，连续作业。如果空气温度大、浆体流动性　差、喷气压力大、单位桩长喷浆量大，需开通灰罐进气阀，以便对料罐　加压。如果出现断浆，要及时补浆，补喷的重叠长度应不小于Ｏ．５ｍ。成　桩过程中，因故停止，恢复供浆时应在断浆面上或下重复搭ｊ莹｝ｏ．５ｍ喷浆　施工。因故停机３ｈ，拆卸管道清洗，若超过１２ｈ应采取补桩措施。６）水　泥搅拌桩施工后需进行如下质量检验：浅部开挖桩头，深度为５００ｍｍ，　目测检查搅拌桩的均匀性，量测成桩直径，检查比例为１０％；搅拌桩桩　长误差不大于５ｅｒｎ，钻杆倾斜度不大于１．５％；成桩７ｄ内应采用轻便触探　仪（Ｎ１０）检查桩的质量，触探点应在桩径方向ｌ，４处，抽检比例为２％，　对重要受力部位，要根据设计要求进行切割取样，制成标准试块进行　抗压试验；成桩２８ｄ，抽芯取样进行现场桩身无侧限抗压强度试验，检　查比例为５％，每一工点不得少于３根，要求搅拌桩上部、中部、下部各　取至少１处，取芯钻孔，在取芯后用水泥砂浆回填灌注；地基竣工验收　时，在成桩２８ｄ后采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验进行承载力的　检验，检验数量不少于桩总数的１％。　５结束语　总之，水泥搅拌桩复合地基是一种较好的软基处理方法，但在施工　过程中必须采取有针对性的质量控制措施，确保水泥搅拌桩处理软基的　施工质量和处理效果，施工结束后还需检验路基，判断是否达到了预期　的目的。　参考文献　【ｌ】牛路，樊津军．高速公路软基处理技术浅析【Ｊ］．科技信息，２００９，１９．　【２Ｊ苏景禄，周峰公路工程软基处理技术探析ｆＪ】．山西建筑，２００９，１８．