水泥搅拌桩在处理高速公路软土地基的应用

水泥搅拌桩在处理高速公路软土地基的应用水泥搅拌桩是“粉体喷射搅拌桩”的简称，其工作原理就是利用专用的搅拌钻机将水泥浆等固化剂喷入软土地基中，并将软土与固化剂强制搅拌，利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土结成具有一定强度的水泥桩体而形成复合地基的一种施工方法。根据喷射的固化剂类型，分为干喷和湿喷。该工艺于20世纪70年代首先由日本和瑞典分别提出、推广和应用，我国于80年代初引入此项技术。由于水泥搅拌桩具有无振动、无泥浆排出、对环境无污染、施工机械不复杂、施工效率高，同时加固效果好，能有效减少总沉降量、能承受较大的加荷速率、抗侧向变形能力强等优点，目前在高速公路建设领域应用得较为广泛。广州西二环高速公路部分地段利用水泥搅拌桩（干喷法）应用于桥头路堤软土地基的加固，对降低工后沉降取得了良好的效果，通过试验和观测，各项指标均满足了设计要求。现将有关水泥搅拌桩的施工、质量控制、检测等情况介绍如下：一、项目概况本项目利用水泥搅拌桩方案处理软土地段主要以亚粘土、淤泥质亚粘土及淤泥质粘土为主，软塑—流塑状，具有天然含水量高、高压缩性和抗剪强度低等特点，其对路基、路面以及人工构造物具有很大的破坏作用，因此对部分软土地基采用水泥搅拌桩进行加固处理。根据设计，本标段水泥搅拌桩桩径采用50cm，间距1.0～1.3m，桩长5～11m，桩位在平面上呈正三角形（梅花形）布置，采用干喷工艺，设计要求水泥土的7天强度0.8MPa，28天强度1.0MPa。二、水泥掺量的确定水泥搅拌桩的成桩原理是由喷射水泥干粉和地基土通过机械搅拌混合、固化而成的水泥土桩柱，因此，影响水泥土抗压强度的因素很多，主要有搅拌的均匀程度、水泥标号、水泥掺量、地基土的含水量和有机物含量等。对于既定的地质情况，只有采用适当的水泥掺量，才能达到经济、有效的目的。本项目对原装土进行了室内实验，水泥土的室内试验强度分别如表1所示。表1水泥土抗压强度试验增水泥标号赌42林5剂普通硅酸羡盐水泥袋天然含水嗓量惰(扩％腐)洲56.7白56.7分土的容重月(乏g烧/禾cm3辫)继1.53南0酸1.53及0浆有机质含乎量爽(顽％呢)注5.6利5.6蜜水泥掺认量芝(奇％霉)然20塌(展即剪60kg渗/m)凡16.6妹(览即恒50kg范/m)雄会肯期的(药天拼)而7拔28控7罪28粪水泥土强背度友(见M册Pa)衰0.94灵1唱.22移0.58真0.90注：90天龄期的抗压强度可由龄期T(天)的抗压强度RT求得：由试验数据可见，在相同条件下，水泥掺量增加，水泥土的强度显著提高，水泥掺量是影响水泥土抗压强度的最主要因素。同时有资料表明，软土含水量在50%--85%之间时,相同掺量下,含水量每增加10%,水泥土的强度将降低30%左右,当含水量大于70%时，土壤孔隙比很大，水分过大形成不了足够强大的水泥土柱体，将严重影响粉喷桩的强度，同时土周边的束缚力极低，当钻头反转提升喷灰时，产生一个垂直向下挤压力和一个径向水平推力，由于土呈流塑状，束缚力极低，柱体在形成过程中向下以及四周水平排水，不能形成竖向柱体，通常形成所谓的“掉桩”或“下沉”，严重的影响工程质量。考虑到现场施工条件所限，实际形成的水泥搅拌土体均匀度肯定达不到实验条件下的效果，为了确保工程质量，确定了水泥的掺量为20%(即60kg/m)。三、施工工艺1、施工机械：水泥搅拌桩的主要施工机械为钻机、粉喷机和空压机。钻机：是水泥搅拌桩的主要成桩机械，应具有动力大、操作灵活、能按不同速度均匀地正向钻进和反向提升、能前后左右自行移动的功能。喷粉机：是定量发送粉体材料的设备，包括储灰罐、发送装置、计量控制装置等，是粉喷机施工的关键设备。空气压缩机：为粉喷桩施工提供一定压力的气源，使水泥粉体克服喷灰口土体阻力而喷入土中。2、工艺流程水泥搅拌桩施工工艺流程见下页：调平、送风——→清理场地——→施工放样——→钻机定位——→钻进到设计深度(预搅)——→成桩——→喷粉、搅拌、提升——→离地面50cm停止喷灰——→复搅下沉到桩长1/3且不小于5m——→复搅——→提升——→钻机移位。3、技术要求：栋（外1育）摄钻机就位画：就位后谦的钻机台丑保持水平链，不倾斜叛、不偏移尽。钻机的泄钻头对正两桩位中心颤的误差不食大于设计高规定努的付10cm字，钻杆垂轧直度偏差烧不大月于透1.5演%杜。焰（悟2银）、搅拌早下沉：启圣动搅拌机丰，放松桩纹架钢丝绳爪，使搅拌女机沿导向享架切土下缩沉，将土寨搅松，下肥钻的速度命根据土质蝶的软硬情劣况调整快徒慢档。搅学拌下沉速允度一般婶为描0.7咳m/s嘉，钻进到葡设计标高指后，在原恶地搅管拌拘1认～肺2mi池n刮。刃（新3阵）、搅拌坟提升：钻旁头钻至设渐计深度后堪，启动喷饺粉机，出嗽口压力保垃持贡0.双4为～彼0.6M款pa百，搅拌机著边喷边旋研转边严格球按照设定休的速度提窜升。工（农4个）、为了辣确保质量醉，重复上命述蚊2寒～酒3财步，即采击用尾“牵复喷复障搅丸”么工艺方法物，重复次紫数按设计承和试验确奖定，成桩患结束。谊（告5凉）再认真做好筑施工原始绿记录，施奖工过程中蜘发生的情盼况都应在饮原始记录祖中反映，炮对不符合甩要求的粉节喷桩应注象明采取的蜂措施和补茎救方法。窑四、质量吉控制措施拍：肝1丙、回加强对施续工机械设逗备的检验哄：芒（稻1累）愉每台桩机拜必须配置垦可以控制依桩身每米警喷粉量的胶记录器，牵且记录器哈上的任何角一个可操得作的按钮梳和开关不症得用于设货定或操作子时间、深虚度、喷粉汤重量、桩沙位编号、萌复搅深度罗、复搅次伪数等参数陪。境（命2携）猾桩机上的籍气压表、壶转速表、母电流表、渔电子称必炼须经过标持定，不合躲格的仪表秧必须更换闲。谋2遇、劝加强对原抬材料的检症验棒：蚊水泥的堆念放应该符轿合防雨、裕防潮的要泛求，严禁病使用过期仓、受潮、撞结块、变柔质的水泥下。豆3红、膝施工前必组须进行工恶艺试桩捕不同地段踢具有不同题的地质条化件，为了姓克服盲目抛性，确保望粉喷桩加坏固地基收做到预期的央效果，在爱粉喷桩施按工前必须斜进行工艺丝试桩，试疤桩数量不胶少钟于住5君根。试桩弱的目的是油：侦（预1亦）提供满遥足设计喷饲粉量的各宜种操作参默数。如管毫道压力、回灰罐压力接、钻机提则升速度、呜钻进速度泰、搅拌速枝度等。咳（圾2纳）、验证跌搅拌均匀巨程度及成艘桩直径。采（扫3买）、确定久该地质条鸭件下，合块理的工艺项流程。男（凡4昏）、确定朱进入持力斧层的判别拳方法。蜓4民、乏三个重要训施工环节右的质量控被制措施族（为1劲）尖桩长按进厨入持力层虽控制赠根据蓝在以往一风些水泥搅爪拌桩地段退的沉降观盛测资料表铜明还，仰搅拌桩必锄须光尽量打至箱持力层上浓（一般控斯制次为烫qc=8差00kp设a睡），并且袄进入持力史层诊50c犹m神左右。判榜别是否进诉入持力层梯的方法可旅由钻机钻胞到最深时探的下钻速壁度和电流摊表的读数局来判定，勺本项目经鲜过试桩确嗓定下钻速度位达到殊0.叹5趁米骆/增分，电流坚值德达到尼额定电流权值盼的尊125减%胸以上守时，可以搂确定已经慌进入了持片力层殿。谱（巡2榴）洲粉体计量巨控制文粉喷桩的者质量好坏怕与水泥掺便入量的多鄙少及喷粉梁的均匀性壤有直接的馒关系，因肝此，如何美来计量粉壮体是控制银的关键。枕本项目采眨用的迁是电子称爽重法与钻垄机深度相着结合的计闸量装置，址它能在记抖录上反映虾深度、相浙对应每延遵米的喷粉衬量、总灰寻量等。粉港体计量控欺制主要应池注意以下扭两点：体要保证喷批粉的均匀孤性，关键取是掌握好姥钻头的提裳升速度。拖对于直径兄一定的粉落喷桩来说秃，粉体发震送器单位诚时间内水匹泥的喷出买量阳Q柔与搅拌轴惩提升速度伐可由下式匙来确定：阻Q吸=贴π看.D绩2狡.R.S愉.V彩/4超其中眯：蠢D镰：驼桩体恶直径蹈（影m川）；螺

盐R趋：软土的伟容重啦（誓t/m休3性）；城

勉S亡：水泥掺松入比；稀

重V皇：钻头提告升速度敞（捞m/mi眠n勉）品（自3踩）、寇复搅控制螺水泥与土涝搅拌均匀含程度是关埋系到粉喷唐桩桩体强切度的关键侵因素。大部量的施工脚实践已充咳分证明粉典喷桩复搅先与不复搅况的质量相停差甚大。暗钻头喷出炕的粉体往肾往呈脉冲藏状，若不能充分搅拌械，粉体在匠桩中呈现聪层状，形裳成一见种颈“皂夹洲生灯”晨，这样的愤桩即使水喝泥掺入量士再多也没建有强度。赖复搅的作忘用在于通伪过充分的多搅拌使粉焰体与土及勾水得到比闯较完全的圾接触与作吃用，促使熔桩体的形懂成。为了驶确保搅拌翻的均匀性柄，施工时逃要严格掌卷握好钻机馒提升速度童、搅拌叶层旋转速度朴等，并应寄尽量采用峡全桩复搅肝以保证质筋量。当桩拴长较长、炎土体天然菊含水量较贡高、粘性途重时，应暂采请用荡“雅二喷二同搅康”芹的施工工冻艺林，充防止出灿现黑“挖沉候桩均”竟现象。共五、苗现场候质量检测顺根据水泥乎粉喷桩处损理软土地叛基的控制右参数及检脏测内容，望检测水泥奏搅拌僵桩施工质需量常用的另检测方法惊有目测法悟、截取桩冲段试压法岸、轻便动钞力触探法退、静力触帖探法、钻饺孔取芯法稼、应力波岔反射法、趋水电效应忙法和静载徒试验法盾等掉8予种尼。本项目拢采用目测部及坐钻孔取芯样法络，钻孔取沈样检测方搜法蚁是在成桩扑一定龄期食后通过钻驾孔取芯来么检查桩长穗、桩各部仓位的水泥夜含量、桩杏身水泥土论的喷粉、额搅拌均匀赤程度及桩花身抗压强翼度的变化保情况。巧钻孔取芯译法是检测咽水泥粉喷染桩直观、障可靠、有肚效的方法令，但由于欠粉喷桩横衡断面方向氧有搅拌轴线部位的喷供灰盲区、锤水泥土强捧度不是很妻高且桩体俘千层饼状剩的特点，脏因此在采轿用钻孔取矛芯法做单莲桩试验时蝶应特别注扑意孔位应顺避开喷灰厅盲区，宜董定在离桩爱中父心捞2/残5活桩径处；后另外罩在整个钻产进取芯过咬程中，钻末杆必须始少终保持规陕定的垂直帖精度。扩1凡、目测骂法妨滩将桩体周赞围土体挖攀开，进行匪外观检查上，检查其在桩身水泥圈土的均匀烫性和密实柜度、桩的照直径和垂度直度。灿赌2敏、钻孔取测样进行笔桩身强度减试验堤在桩身不卫同部位钻牲取试样，睛进行明无侧限横抗压强度迹试验。取钥样试验结赚果见庸表胞2灵。姜表逃2桐桩身试衰样抗压强删度试验腾泡桩版舞号佩龄嫌期画(分天中)室强至度老(抗M迅Pa)扛桩肯选号考龄倘期闷(符天里)福强镇度男(悟M席Pa)窝K条48+8悠38孝31对1.15催K腊48+8少90鬼32脊1.29苦K该48+8手38凡31键1.25牵K执48+8隐90随32踏1.08纠K津48+8竿38患31狐1.04印K尸48+8翻90要32沉1.37轧K伤48+8移38师30倦1.10镜K活48+8饿90汉29丘1.07糟K海48+8抹38银30电1.09删K肿48+8脾90章29帖1.15看K论48+8怨38才30泻1.06协K传48+8决90就29执1.08泻唤词由取样试宽验结果可把见，水泥奔土的强度尝均符合设懒计要求。仓结束联语水泥枝搅拌痒桩的制施工，充关键在于项施工工艺项和质量控购制。祝针对