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岩土研究院

如何控制水泥深层搅拌桩,从而提高高速公路软基承载力

415 2020-12-10 08:57:41

摘要:本文通过水泥搅拌桩进行软基加固的实践和经验,来探讨水泥深层搅拌桩施工中如何通过科学组织、合理安排,严格过程控制,从而有效地控制水泥搅拌桩桩体质量,达到提高高速公路软基承载力的目的。 

关键词:软基处理;水泥深层搅拌桩;施工控制

钉型与双向水泥土搅拌桩技术

如何有效地控制深层水泥搅拌桩的成桩质量,确保软基处理的效果是我们在工程实践中探索的一个课题。 


1、水泥搅拌桩的施工过程控制

1.1、试验桩施工

  施工控制过程中,多项操作指标技术指标需要通过试验桩来确定,因此能否在实际施工中控制好水泥搅拌桩的施工质量,成功地做好试验桩起着至关重要的作用。 

  1.1.1、深层搅拌水泥桩适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土,在沿海公路工程、建筑工程施工中得到了广泛的应用,本合同段为淤泥质土,根据地质情况可以采用水泥搅拌桩进行加固处理。 

  1.1.2、加固机理:深层水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂,通过深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和,使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土,而提高地基强度和增大变形模量。这种方法适用于处理软土,处理效果显著,处理后可很快投入使用。深层搅拌桩施工是借搅拌头将水泥浆和软土强制拌和,搅拌次数越多,拌和越均匀,水泥土的强度也超高。但是搅拌次数越多,施工时间也越长,工效也越低。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。 

1.2 施工准备

  1.2.1、深层搅拌桩施工场地在高速公路红线内用地清表后开始进场施工,场地较为平整,比较低洼的地方用合格的黏土进行了回填,含杂质量较少。 

  1.2.2、水泥搅拌桩采用32.5普通硅酸盐袋装水泥,这便于施工过程计量控制。使用前,我们将水泥的样品送中心试验室和监理工程师指定的试验室检验。 

  1.2.3、水泥搅拌桩施工机械配备电脑记录仪及打印机,以便了解和控制水泥浆用量及喷浆均匀程度。 

  1.2.4、水泥搅拌桩施工机械必须具备良好稳定的工作性能,所有钻机开钻之前都由监理工程师和项目经理部组织检查验收合格后方可开钻。 

  1.2.5、施工工艺流程

  场地平整→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0.5m→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→钻机移位施工下一根桩。 


1.3、设计参数及要求

1.3.1、水泥掺入比αw(掺入的水泥重量 被加固土的重量):12%~15%,我们采用14%。 

1.3.2、室内配合比设计 

  7d无侧限抗压强度:qu≥0.8MPa;28d无侧限抗压强度;qu≥1.2MPa,90d无侧限抗压强度:qu≥2.4MPa。 

1.3.3、现场质量检测 

  28d取芯强度:R28≥1.2MPa,一般路基段复合地基承载力>150KPa,桥头和通道、涵洞基底复合地基承载力>180 KPa。 

1.3.4、施工控制及注意事项 

  (1)项目经理部指派专人负责水泥搅拌桩的施工,全过程旁站水泥搅拌桩的施工过程。所有施工机械均编号,并将现场技术员、钻机长、现场负责人、水泥搅拌桩桩长、桩距等制成标牌悬挂于钻机明显处,确保人员到位,责任到人。 

  (2)水泥搅拌桩开钻之前,应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象,待水排尽后方可下钻。 

  (3)为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求,在主机上悬挂一吊锤,通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。 

  (4)对每根成型的搅拌桩质量检查重点是水泥用量、水泥浆拌制的罐数、压浆过程中是否有断浆现象、喷浆搅拌提升时间以及复搅次数。 

  (5)为了确保桩体每米水泥浆用量达到设计要求,每台机械均配备电脑记录仪。同时现场应配备水泥浆比重测定仪,以备监理工程师和项目经理部质检人员随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求。 

  (6)水泥搅拌配合比:水灰比0.45~0.50、水泥掺量14%、每米掺灰量55kg、高效减水剂0.6%。 

  (7)水泥搅拌桩施工采用二喷四搅工艺。第一次下钻时为避免堵管可带浆下钻,喷浆量应小于总量的1 2,严禁带水下钻。第一次下钻和提钻时一律采用低档操作,复搅时可提高一个挡位。每根桩的正常成桩时间应不少于40分钟,喷浆压力不小于0.4MPa。 

  (8)为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量,第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30秒,进行磨桩端,余浆上提过程中全部喷入桩体,且在桩顶部位进行磨桩头,停留时间为30秒。 

  (9)施工时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。 

  (10)施工中发现喷浆量不足,应按施工要求整桩复搅,复喷的喷浆量不小于设计用量。如遇停电、机械故障原因,喷浆中断时应及时记录中断深度。在12小时内采取补喷处理措施,并将补喷情况填报于施工记录内。补喷重叠段应大于100cm,超过12小时应采取补桩措施。 

  (11)现场施工人员认真填写施工原始记录,记录内容应包括:1施工桩号、施工日期、天气情况;2喷浆深度、停浆标高;3灰浆泵压力、管道压力;4每米下沉时间、提升时间;5送浆时间、停浆时间、浆液流量;6水灰比、水泥用量、每米喷浆量和外掺剂用量;7复搅深度。


2、质量检验

2.1、检验检测方法 

水泥搅拌桩成桩28天后,用钻孔取芯的方法检查其完整性、桩土搅拌均匀程度及桩的施工长度。取芯时,取芯位置应取在桩径1 2处,而不应取在桩中心处,因粉喷桩桩体中心是钻杆占据的空间,成桩后中心部位强度较低,易造成桩体强度偏小的假象。钻孔取芯频率为2‰。 

2.2、本项目业主只要求做复合地基承载力试验,一般路基段复合地基承载力>150KPa,桥头和通道、涵洞基底及台背复合地基承载力>180 KPa,所以我们也只做复合承载力试验,满足设计要求即可,否则须通过增加搅拌桩数量、减少桩距的方法进行处理。 

2.3、对搅拌桩取芯后留下的孔洞采用同等强度的水泥砂浆回灌密实。 


3、结束语

公路软基处理属于隐蔽工程,如施工质量不好,一旦被路堤等构筑物所覆盖,便构成隐患且不好检查及补救。因此,紧抓施工环节,严格施工过程的管理非常重要,只有在施工过程中严格控制才能确保工程质量。