浅谈水泥深层搅拌桩在公路软土地基施工中的应用

2022-10-09

随着公路技术的发展, 需要在滨海、湖沼、谷地、河滩等地方开发公路工程。在这种软土中修建公路, 首先要解决的是软土地基问题。软土地基主要由粘土和粉土等细微颗粒含量的松土、空隙率高的有机质土、泥炭或松散砂等土层构成。相对来说, 软土地基的地下水位高, 其上的填方及构造物稳定性差且容易发生沉降。而路基处理不好, 则会造成路基开裂, 路面起伏不平, 造成大量的人力物力等方面的资源浪费。因此, 提高公路软土地基的处理技术, 是路基所要解决的重要问题。常用的方法有分喷桩、碎石桩、深层搅拌桩等的应用[1]。

1 公路水泥搅拌桩的作用原理及相关问题

水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂, 在钻孔过程中使用特制搅拌机械, 在地基深处将软土与固化剂强制搅拌, 由固化剂与软土的均匀混合并发生一系列的物理和化学反应, 使软土硬化, 而形成整体的、较稳定性且具有一定强度的水泥加固土, 并与砂垫层及土工格栅形成复合地基, 从而提高地基的强度和增大其变形模量, 达到提高地基承载力, 减少沉降的目的。从而才能真正体现公路工程的价值, 延长了公路的使用寿命。

不管什么技术, 都有自身的优点和局限性, 水泥搅拌桩在公路施工中的应用过程存在的主要问题有如下几点。

(1) 地面普遍冒浆、水泥掺入量达不到设计要求; (2) 桩身强度沿竖向分布不均匀, 上部桩身强度高, 下部桩身强度低, 有效处理深度浅; (3) 桩身强度沿水平面分布不均匀, 水泥土中有大量成块的土体和成块的水泥凝固体; (4) 桩土共同作用难以协调, 需在桩顶部设置垫层或土工织物加筋层; (5) 桩间距较小, 造价相对较高。

2 公路工程中的水泥深层搅拌桩的施工

2.1 施工准备[2]

(1) 水泥深层搅拌桩的施工场地应事先整平, 清除桩位处地上和地下的一切无关障碍 (其中包括大块石块、树根或生活垃圾等) 。施工场地较低时, 应回填粘土, 千万不可乱填杂土。

(2) 为以便计算水泥用量, 水泥深层搅拌桩应采用的水泥应为合格的普通硅酸盐袋装水泥。使用前, 承包人应将水泥的样品送中心试验室或监理工程师指定的试验室检验。

(3) 为了了解和控制水泥浆用量及喷浆均匀程度, 水泥深层搅拌桩的施工机械应配备相应的电脑记录仪和打印设备, 并且要求监理工程师每天收集相关数据记录在电脑内。

(4) 水泥搅拌桩的施工机械的性能必要是良好而稳定的, 所有钻机开钻前应由监理工程师和项目经理部组织检查验收合格后方可执行开钻。

2.2 施工工艺流程[3]

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。

2.3 施工技术要点

(1) 开机前必须先检查导向架的垂直度, 施工中要随时观察和保持搅拌机底盘的水平和导向架的竖直, 搅拌桩垂直度偏差不可超过1.5%, 桩位偏差不可大于50mm, 桩径偏差不得大于4%, 搅拌头的直径应每天检查一次, 确保桩头磨损量不超过10mm;成桩直径和桩长不得小于设计值。

(2) 按已确定的的施工工艺要求控制好水泥浆液, 可采用泥浆比重计每台班随机检查4次。

(3) 按照工艺性试桩确定的参数严格控制是施工过程搅拌杆的下沉、提升速度、旋转速度、复搅次数、泵压力和流量。

(4) 在施工过程若因故停浆, 应将搅拌头下沉至停浆点以下0.5m处, 待恢复供浆后再喷浆, 并使搅拌提升;若停机时间超过3个小时, 要拆卸管路, 并妥善洁洗, 正常后重新施工。

(5) 水泥搅拌桩采取措施控制地表冒浆, 减少地表冒浆对桩体质量的影响。

(6) 在施工过程应用电脑计量装置, 以计算施工过程的浆液用量, 以便随时控制搅拌桩的浆液控制。

2.4 施工的质量控制

水泥深层搅拌桩的施工是一种隐蔽工程, 其质量控制好坏的关键在于对施工操作的控制好坏, 成桩质量的好坏取决于三个方面:水泥掺入总量是否达到设计要求、掺灰量是否沿桩均匀分布、桩尖是否进入持力层。

在施工过程的水泥深层搅拌桩的质量控制措施只要有以下几点。

(1) 确保水泥搅拌桩桩体的垂直度满足有关设计规范的要求;可在钻机上悬挂一吊锤, 通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右的距离来控制桩体的垂直度。

(2) 施工过程严格控制好搅拌桩的水泥用量、压泵的压力、确保施工过程压泵都是连续输浆, 并控制好喷浆搅拌时间以及复搅次数。

(3) 为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身的质量, 第一次提钻时应在底部停留30s, 并在这过程进行磨桩端, 余浆上提过程中全部喷如桩体, 且在桩顶部位进行磨桩头, 停留时间也是30s。

(4) 搅拌桩的设计是平均桩长, 对于地基情况变化较大的地段, 实际施工桩长由每台桩机的电流控制 (电流值I=55A~65A) , 可确保桩尖穿过淤泥层后进入持力层。

(5) 施工中发现喷浆量不足时, 应按照要求进行复搅, 复喷的浆液量不可少于设计的浆液用量[4]。

2.5 施工过程有关的注意事项

(1) 要求浇筑的浆液不得离析, 泵送必须连续进行的。

(2) 混凝土浆液的水灰比和外加剂的掺入量将直接影响施工的质量好坏。因此, 在浇筑过程必须有专人控制并记录浆液用量。

(3) 施工还应注意泵送浆液的时间并控制好搅拌钻进的速度。

(4) 摩擦型水泥土搅拌桩的轴力自上而下逐渐减小, 最大桩轴力位于2倍桩顶直径的深度范围内。而搅拌桩的质量检验的重点应在桩头4m范围内, 主要检查桩身是否完整, 是否外观圆匀和桩土搅拌是否均匀、桩的施工长度是否满足施工要求等。

3 结语

水泥深层搅拌桩的实用, 使得软土地基的路面起伏不平等质量问题得以解决, 能有效控制路面沉降不均匀或路基开裂的发生, 为公路工程的施工技术的应用提供一定的参考价值。在水泥深层搅拌桩施工前的准备工作, 是保证施工质量的前提因素, 不容忽视。而施工过程的技术要点更是值得行业人士进行一系列的研究与实践。除此之外, 施工过程的质量监理则是关系整个施工过程好坏的重要环节。

摘要：随着新的技术发展, 新的工艺实施, 公路工程的施工水平越来越高。工程的质量一直是保证工程得以实施的重要条件之一, 质量的保证有赖于施工的技术。而公路的地基的处理技术一直是公路工程施工技术的首要体现。本文笔者根据现场的施工经验, 对公路软土地基中的深层搅拌桩的应用进行阐述, 以供同行探讨。

关键词：公路施工,水泥深层搅拌桩,软土地基