浅谈公路软基处理中的水泥搅拌桩技术

　　摘要：传统的软土地基施工中仅采用普通的粘合材料对软土进行加固处理，受到粘合剂质量的限制而使得软土地基加固性能持续时间短，满足不了公路长期施工的要求。水泥搅拌桩以成桩速度快、效率高、成本低、无振动、无噪声、无污染、处理效果显著、处理后可很快投入使用等特点,近年来在工程中被广泛应用。在本文中，笔者首先介绍了水泥搅拌桩技术的原理及工艺流程，然后详细分析了该技术在施工过程中的质量控制要点，最后总结了施工中常见的质量问题并提出了处理意见。
　　关键词：水泥搅拌桩技术；公路软基处理；应用
　　
　　
　　调查显示，我国30%～40%的公路施工均会遇到软土地基问题，这一特殊地质结构往往会导致施工单位延期竣工，且因路面工程维修处理费用造成施工成本增长13.6%。从这一点看，采取先进的软基处理技术不仅是公路质量的要求，也是降低工程造价的途径。
　　
　　一、水泥搅拌桩技术简要介绍
　　
　　1.1水泥搅拌桩技术原理
　　水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂，在钻孔过程中采用搅拌桩机将固化剂喷入软土土体中并充分搅拌，使水泥与软土发生一系列的物理、化学反应，使软土硬结成具有一定强度的桩体，提高软土的整体性及稳定性，进而提高了基础的强度。软土地基经处理后，加固效果显著，适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土土质等。水泥搅拌桩加固软土地基最大限度地利用了原土；搅拌时无振动、无噪音和无污染，可在市区内和密集建筑群中施工；搅拌引起的侧向位移较小，对周围原有的建筑物及地下沟管影响小；可按不同的地基土性质和工程设计要求，合理选择固化剂配方；与钢筋混凝土桩基相比，经济性较好。
　　1.2水泥搅拌桩工艺流程
　　①测量定位。平整场地，进行测量放样。选择合适的水泥搅拌桩桩位是该技术运用的第一步，而桩位的选择要根据施工人员的勘测结果分析。一般情况下，施工人员要参照桩位设计平面图对公路现场进行科学的测量放线，然后在确定具体的桩位。在桩位放样时要控制放样的误差，根据公路工程大小情况，其误差范围在10～30cm。②预搅下沉。启动搅拌机电机，使搅拌机借设备自重沿导向架搅拌切土下沉，下沉的速度由电机的电流监测表控制，一般为0.38～0.75m/min。如果下沉速度太慢，利用对输浆系统补给清水以利钻进。③制备水泥浆。水泥检验合格后，搅拌机下沉到一定深度后，拌制水泥浆，每根桩所需水泥浆量一次备够，待压浆前将水泥浆倒入集料斗中。④喷浆搅拌提升。搅拌机下沉达到设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆从搅拌机中心管不断压入地基中，施工时严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机，边喷浆边搅拌边匀速提升，直至提出地面完成一次搅拌过程。搅拌机提升至设计加固深度的顶面标高时，集料斗中的水泥浆基本排空。⑤重复上下搅拌。为使软土和水泥浆搅拌均匀，再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计加固深度后，再将搅拌机边旋转边提升出地面，清洗干净。
　　
　　二、水泥搅拌桩施工过程中的质量控制要点
　　
　　2.1合理安排桩位施工顺序
　　先施工一个区域四周的桩，形成一个封闭的区域，再逐渐往中心施工，这样有利于整体的成桩质量和软基处理效果。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。
　　2.2合理控制水泥用量及配合比例
　　水泥对软土地基发挥了固化作用，水泥用量的控制关系着软土地基的处理效果。施工人员在配制材料时要根据软土地基的需要选择水泥用量，当水泥材料配置好后要安排监理人员抽查水泥浆的质量与设计标准是否相符。并且对水泥浆拌制的罐数、压浆阶段的断浆等方面适当控制；根据公路施工材料的标准要求，水泥搅拌时的配合比例也应得到控制。按照国内公路标准比：水灰比0.45～0.55、水泥掺量12%、每米掺灰量46.25kg、高效减水剂0.5%。另外，对于首次下钻施工的质量要及时调控，如：喷浆量控制在总量的50%以内，必须是低档操作等。
　　2.3确保搅拌桩桩身强度和均匀性
　　施工时必须有专人负责制桩记录。详细记录每根工程桩的施工工艺，桩的位置，编号，注浆量及二次注浆量等。原始记录须如实并及时汇总分析，发现问题及时予以纠正或采取补救措施。泵输浆液时不允许发生断浆现象，必须有专人监视发送设备。输浆管道发生堵塞主要是由于泵压骤然升高所致。制桩质量的优劣关系到地基加固的成效。其关键是注浆量，喷浆与搅拌均匀程度，这是保证桩身质量的重点。因此，要严格按要求控制喷浆及提升速度，以保证加固范围内每一深度均得到充分拌和。根据水泥土室内模型试验及它的工作原理分析，搅拌桩质量检验重点应放在桩顶3～4m范围，确保该段桩身质量。因此在此桩段范围内降低提升速度，相应增加制桩时间，以增加喷浆量，并按工艺设计要求在桩顶部位原地重复搅拌一分钟。同时，根据受力需要进行该段的复搅。在成桩过程中，凡是由于电压过低或其它原因造成停机。当搅拌机重新起动时，为了防止断桩，均应复沉半米再继续喷浆搅拌成桩。严禁发生冒浆或同心转等现象。这两种现象都对桩身质量有严重的危害。必须设法克服。如改变挤压泵压力及水泥浆稠度，增加复搅等措施。
　　2.4施工期间，应对搅拌质量进行检查
　　现场负责人可每隔一段时间要求施工人员停止操作，留1～2min的时间用于搅拌质量检测。目前，公路工程采用水泥搅拌桩技术之后，常用的质量检查方法包括钻芯取样法、轻便触探法。具体检查情况：①钻芯取样法。这种检查方法一般在成桩之后进行，当水泥工艺结束后的30d左右，配合该方法对桩体结构进行检查，如：均匀程度、桩体强度、垂直度等。②轻便触探法。常用于成桩之后的10d左右检查，选择轻便触探器所带勺钻，在桩体中心钻孔取样，对颜色详细观察判断，也可以对小型土搅拌均匀程度、水泥土强度等情况综合判断水泥搅拌桩的质量。不管采用哪一种检查方法，出现质量问题或参数不符标准之后，应立刻通知现场负责人安排处理。
　　
　　三、施工常见问题及处理
　　1)喷浆阻塞:原因可能是水泥受潮结块或制浆池滤网破损或者是清浆不彻底。处理措施应改善现场水泥存储环境,及时清渣并时常检查滤网的破损状况。2)喷浆不足:原因可能是输浆管弯折、外压、泄漏或输浆管道过长,沿程压力损失大。处理措施应及时检查、维护管道并选择适当的位置开挖制浆池。当场地条件不具备时,可适当调增泵送压力。3)进尺受阻:原因可能是地下存有尚未清除的孤石、树根或其他。处理措施应停机排除障碍或移位。4)速度失稳:原因可能是设备自身控制系统问题或机组人员操作不规范、不熟练,处理措施做到不合要求的设备不得进场,制定完善明确的责任制并搞好岗前培训。
　　
　　四、结束语
　　
　　水泥搅拌桩通过特制的深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使软土硬结而提高地基强度。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，在建筑工程施工中确保工程质量的前提下能够降低施工成本、缩短了基础处理施工工期，在工期紧、出于成本考虑不易进行基坑大开挖或基础土质换填，考虑使用水泥搅拌桩进行基础处理应该是经济、科学的施工方案。
　　
　　参考文献：
　　[1]王东刚.采用水泥搅拌桩处置软土地基的设计与施工[J].内蒙古公路与运输,2011,(6).
　　[2]温建兴.水泥搅拌桩在某软弱地基场地中的应用[J].山西建筑,2011,(33).
　　[3]谢伟.试论水泥搅拌桩在软基加固中的应用[J].中国新技术新产品,2011,(21).

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