水泥搅拌桩在公路软土地基处理中的应用浅谈

2022-09-10

1 软土地基介绍

在我国沿海地区及内陆平原或山间盆地都广泛地分布着不同类型的软土, 软土对我国沿江、沿湖、沿海等处的公路都带来不同程度的危害。在路基工程中, 软土地基土孔隙比大, 有机质、腐殖质多, 从而导致地基承载力较低, 抗剪强度低, 荷载作用下变形较大, 软土地基一般具有天然含水量高、强度低、透水性差及压缩性高等特点其承载能力远远不能满足工程设计要求常因地基变形而形成梯次, 对安全行车极为不利, 这给公路修建带来了许多工程问题。为了确保路堤稳定、安全行车, 对软地基进行处理是很必要的。现阶段软基处理方法众多, 水泥深层搅拌桩是进行软土地基处理的一种有效形式。

2 水泥搅拌桩基本原理

水泥搅拌桩的基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应过程, 可通过专用机械设备将水泥喷入处理的软土地基内, 并在喷注过程中上下搅拌均匀, 使水泥与土发生水解和水化反应, 生成水泥水化物并形成凝胶体, 将土颗粒或小土团凝结在一起形成一种稳定的结构整体, 这就是水泥骨架作用, 同时, 水泥在水化过程中生成的钙离子与土颗粒表面的钠离子进行离子交换作用, 生成稳定的钙离子, 从而进一步提高土体的强度达到提高地基承载力的目的。

3 水泥搅拌桩在软土地基中的应用

3.1 施工场地的选择和平整%

水泥搅拌桩技术主要适合处理正常固结的淤泥与淤泥质土, 素填土、泥性土, 泥炭土, 有机质土和含水较高地基承载力标准值不大于120kpa的粘性土、粉土等软土地基。一般认为含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好, 而含有伊里石、氯化物和水铝英石等矿物的粘性土以及有机质含量高、酸碱度 (PH值) 较低的粘性土加固效果较差。当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时, 应通过试验确定其适用性。施工场地一定要平整, 清除桩位处地上、地下一切障碍 (包括树根、草皮、垃圾等) 一般整平后地表高程须高出桩顶50cm左右, 以便施工, 如达不到此要求, 可采用回填粘土, 填至桩顶50cm左右。场地低洼时填好粘土, 不得回填杂土。且在一侧要开挖排水边沟, 保证雨季场地不积水, 给桩机组创造一个好的施工环境。

3.2 水泥搅拌桩的选择

目前用于水泥搅拌桩施工的机械主要有两种:一种是武汉产的PH-5、PH-7粉浆两用型桩机, 此桩机最大施工深度一般为18米以下, 用于水泥搅拌桩施工时最多只能配置4个搅拌刀片, 其行走部分采用液压腿, 十分灵活, 工作效率相对较高, 适用于施工桩长较短, 土质为砂性土、亚粘土、淤泥质亚粘土的段落。一种是上海和宜兴产的STB-1型专用水泥搅拌桩桩机, 其行走部分采用轴管, 移动起来比较困难, 其下钻速度主要靠卷扬机的转速来控制, 当遇到土质较差的段落时可将钻杆上的刀片增加至6~8个。适用于所有土层水泥搅拌桩的施工。

3.3 检验电脑记录仪器%

为了能够随时了解和控制水泥浆用量及喷浆均匀程度, 保证地基质量合乎要求。选配电脑要注意: (1) 首先要求电脑内的时间必须为厂家统一设定的北京时间, 不允许有自行调整的功能; (2) 深度计经检查准确无误; (3) 电脑经检查符合要求后由项目部统一封管。如此要求主要是控制单桩施工时间、防止弄虚作假。%

3.4 试桩%

试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数、确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数, 以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。根据施工现场的实际情况, 在现场需要进行软基处理的范围内, 在地表, 中间和桩底位置各取出若干土质, 进行比较。选取土质最差材料用作施工配合材料, 一般选取3~5组用作配合比的试验;选用的水泥要经过检验合格才可使用, 水泥用P032.5级及以上的普通硅酸盐水泥为好, 严禁使用矿渣水泥或火山灰水泥, 水灰比宜采用0.45~0.50, 另可加少量的石膏粉和减水剂, 用量分别为水泥用量0.5%~1%为合适, 以保证搅拌桩的质量。在配合比试验时用各种土质与几种分量的水泥制成水泥、土混合料, 制作成圆柱型试件后进行室内标准养护。通过试验桩根据不同地质层、不同土质、不同土压力找到合适的施工参数 (钻进速度、钻头转速、提升速度、喷粉压、水泥用量等) , 加以严格控制, 使桩体均匀, 防止缩颈、断颈等现象。

3.5 制浆打桩%

正式打桩遵循以下流程:桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下0.3m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。定好制桩点, 调平钻机, 保持钻杆垂直度小于或等于1%。启动搅拌钻机, 控制好钻进速度, 钻进速度不应大于1.2m/min;穿越粘土层时, 钻进速度不应大于0.8m/min, 在钻进50m后, 开动空压机喷压缩空气, 以防止钻进时堵塞喷浆口, 同时可以借助压缩空气减少负载扭矩, 使钻进顺利。制浆时, 应按每根桩的需要, 一次配足浆液, 以保证每根桩的掺合比的稳定性和浆量充足, 每根桩的正常成桩时间不应少于40min, 喷浆压力不小于0.5mpa。应严格控制喷浆时间和停浆时间。每根桩开钻后应连续作业, 不得中断喷浆。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加50kg。若储浆量小于上述重量时, 不得进行下一根桩的施工。