水泥砂浆桩在深层软土路基地基处理中的应用

水泥砂浆桩在深层软土路基地基处理中的应用摘要：随着铁路建设的快速发展，高速铁路设计中软土路基加固技术日趋重要，水泥砂浆桩在深层软土路基地基处理中的应用对于现实生活中具有重要的意义。本文主要介绍水泥砂浆桩在深层软土路基地基处理中的应用的有关内容。关键词：水泥；砂浆；路基；地基；工艺；质量；应用；中图分类号：U213.1文献标识码：A文章编号：引言：水泥砂浆桩是采用水泥砂浆作为固化剂,即在纯水泥浆中掺入一定比例的粉细、中砂,增加地基土中的粗颗粒含量,降低地基土的塑性指数,改良土的物理力学性质指标,明显提高桩体无侧限抗压强度。该工艺攻克了常规水泥土搅拌桩在塑性指数高的粘性土层中成桩强度低的难题,可适用于塑性指数大于25的粘土,同时在淤泥质土、淤泥层中成桩强度明显提高。因此可替代旋喷桩、低强度CFG桩,用于软土地基加固处理。一、工程概况南广铁路为南宁至广州的骨干铁路线，跨桂、粤两省区，设计为双线铁路，时速250公里/小时，途径梧州市苍梧县。梧州南站占地面积约520亩，梧州南站地处山岭重丘区，山体表层为粉质粘土厚度约35米，谷地为深层软基，软土最大深度15米，地基承载力50120KPa。软基处理完成后正线路基填筑改良土，站坪填筑普通土，最大填高18米。梧州南站场范围设计采用水泥砂浆搅拌桩和CFG桩处理，水泥砂浆桩设计桩径0.5m，桩间距1.11.4m，桩长小于15m，桩平面采用套打环形布置和纯水泥砂浆桩两种形式。桩采用PO42.5号普通硅酸盐水泥，水泥掺入量不小于被加固湿土重量的1220。二、工艺性成桩试验1、试验的目的通过试验确定水泥砂浆搅拌桩工艺参数：浆液的配合比、压力、搅拌机提升、下钻的速度及旋转速度；确定水泥掺入量，确定掺沙量；验证砂浆桩搅拌均匀程度及成桩直径；通过试验检验成桩质量，确定28天桩体无侧限抗压强度、单桩承载力、复合地基承载力。2、工艺控制要点严格控制搅拌机钻进和提升速度、供浆与停浆时间，确保成桩质量。控制下钻深度、喷浆高程及停浆面。桩端必须原位喷浆搅拌一定时间。成桩过程中，当因故停浆继续施工时必须重叠接桩，接桩长度不得小于0.5m。若停机超过3h，应在原桩位旁边进行补桩处理。当钻进搅拌中遇有阻力较大，钻进太慢，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。配制好的浆液不得离析，供浆应连续，固化剂与外掺剂的用量、泵送浆液时间必须有专人记录。随时检查施工记录，评定成桩质量，如有不合格桩或异常情况，应及时采取补桩或其它处理措施。钻机成孔和喷浆过程中，应将废弃的加固料及冒浆回收处理，防止污染环境。水泥搅拌桩的施工顺序宜从中间向外围进行，或由一边推向一边的方式施工。水泥搅拌桩检测合格并在施工一个月后，方可进行下一步施工。三、试验方案本次试验4根水泥砂浆桩，为一个独立的桩群桩，按设计要求梅花形布置，间距分别为1.15m，每两根为一组。水泥砂浆搅拌桩是采用水泥砂浆作为固化剂，即在纯水泥浆中掺入一定比例的粉细砂,增加地基土中的粗颗粒含量,降低地基土的塑性指数,改良土的物理力学性质指标,明显提高桩体无侧限抗压强度。该工艺攻克了常规水泥土搅拌桩在塑性指数高的粘性土层中成桩强度低的难题,可适用于塑性指数大于25的粘土(规范规定粘土塑性指数大于25时不宜采用水泥土搅拌桩),同时在淤泥质土、淤泥层中成桩强度明显提高。采用由PH-5型粉喷桩机改进的“多向、多轴搅拌水泥砂浆桩机”，下钻过程基本完成所需浆材（水泥砂浆）的喷射，多向、多轴、多层叶片同时搅拌，仅需一喷二搅工艺施工。四、施工工艺流程多向多轴搅拌水泥砂浆桩进入已整平的场地和测放了桩位的地段准备施钻，施钻程序如下：a）搅拌桩机就位、调平，钻头对准桩位；b）搅拌、喷浆下沉：启动搅拌机，使其钻杆沿导向架向下搅拌切土，同时开启送浆泵向土体喷水泥砂浆，此时多轴上的叶片同时正反向旋转搅拌直到设计深度；c）达到预定设计深度后，在桩端就地持续喷浆搅拌1030秒以上，使桩端水泥土充分搅拌均匀（下沉喷浆为总浆量的90%以上）；d）搅拌、喷浆提升：此时喷浆目的是为了避免喷浆口被堵塞，同时多向多轴搅拌桩机钻杆上叶片正反向旋转，继续搅拌水泥土；e）搅拌完毕：搅拌、喷浆提升到地表或设计标高，完成单根多向多轴搅拌水泥砂浆桩的施工。按照铁路工程结构混凝土强度检测规程（TB10426-2004）规定，对试桩桩进行钻芯取样，芯样试件每孔取三组，芯样直径为100，芯样试件的高度与直径之比为1：1。五、施工质量控制1、钻机就位必须正确，其孔位偏差不得大于50mm，钻杆垂直度偏差不得大于1%。钻机开钻前，现场施工员必须进行检查，及时调整。2、施工前应认真检查相关设备及管路系统。设备的性能应满足设计要求。管路系统的密封必须良好，管道必须畅通。3、浆液的拌制严格按设计配合比控制，严格监督浆液的制作，搅拌时间必须达到要求，浆液的密度采用浆液比重计检测，不得采用一只桶边拌边抽的方式施工，在喷浆过程中搅浆机应连续搅动，防止浆液发生离析，确保成桩质量。4、搅拌机钻头下沉和提升速度、供浆与停浆时间，下钻深度、喷浆高程及停浆面、单桩喷浆量应符合施工工艺的要求，并应有专人记录。多向多轴搅拌机钻头到达桩端时，应原位喷浆搅拌1030s以上，桩底水泥砂浆与土体充分搅拌均匀，再开始提升搅拌头，确保成桩质量。5、成桩过程中，如因故停浆，继续施工时必须重叠接桩，接桩长度停浆面以下不小于0.5m。接桩时间不得大于24小时，否则应重打该桩。6、施工中若发现喷浆量不足时，应按要求复搅，复喷的喷浆量不小于设计用量。7、现场各项原始记录必须真实、齐全。六、成桩效果质量检验表1水泥砂浆桩单桩复合地基承载力试验结果1、浅部开挖桩头质量检查成桩37天内，采用浅部开挖桩头（深度宜超过停浆面下0.5m），目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径。2、完整性、均匀性、无侧限抗压强度试桩完成28天以后，于桩径1/4处、桩长范围内垂直取芯，观察其完整性、均匀性并拍摄照片，判断成桩效果，每根桩在不同深度处取3组试验样品作无侧限抗压强度试验。取芯芯样（未掺加生石灰）取芯芯样（掺加生石灰）注明：芯样中颜色较深的部分为泥炭层，成桩时必须掺加外加剂才能保证其成桩效果，针对梧州南站软土层的室内试验，最终确定参加5%的生石灰来克服泥炭层成桩问题。3、单桩承载力检测或复合地基承载力检测试桩完成28天以后，采用单桩载荷试验或复合地基载荷试验验证单桩承载力或复合地基承载力能否满足设计要求。结束语水泥砂浆桩是目前铁路正在大面积推广的一种新型的水泥土桩，它能适用于日益发展的交通运输所必须的，载重量大，速度高，密度大等要求。同时具有强度高，稳定性好，使用寿命长，施工简单，工期短，对原状土扰动小等优点。通过本段水泥砂浆桩的施工，对软土路基的处理达到了预期的效果，同时也为今后从事同类工程的