道路建设中水泥搅拌桩施工技术的应用

　　摘要：随着城市道路建设的快速发展，施工工期、工程造价和地基强度等要求越来越高，如果处理不当，很容易出现路基下沉，路面出现开裂或沉陷。本文从水泥搅拌桩的作用原理及工艺特点出发，结合工程实例从原材料及施工机械的质量控制、工艺性试桩质量控制、钻进成桩质量控制、持力层和桩长质量控制以及施工后质量控制等方面对水泥搅拌桩的施工质量管理进行了分析。
　　关键词：市政道路；水泥搅拌桩；施工技术
　　1引言
　　水泥土搅拌桩主要用于处理饱和软粘土低地基，使其处理之后能达到规范的要求，具体的操作是使用专用搅拌设备将混有水泥的软粘土进行充分的搅拌，其中水泥的作用是固化土体，它会同软土发生化学反应，使地基逐渐固化进而变为一种有强度且综合状况趋向于规范要求标准建筑用地。水泥能够将软土固化，其主要机理在于这种固化过程是一种物质化学反应，但相比于混凝土的硬化而言是有差异的，水泥土搅拌桩硬化所用水泥较少，且在硬化的过程中，水泥要借助活性物质才能在土中发生反应。水泥土搅拌桩硬化用时久，反应中水泥会出现水解和水化等变化，最终出现不同类别的水化物，而且反应中会出现离子交换或者团粒效应，从而实现硬化的效果，提升土体的强度。
　　2工程概况
　　某市政工程道路全长724m，红线宽度20m。设计场区靠近长江，位于长江一级阶地，场地地下水主要为赋存于填土层中的上层滞水及下部砂土层中的承压水。地质勘察显示：根据地层岩性和工程地质特征，在钻探深度范围内地层自上而下可分为4层：①杂填土；②淤泥质粉质粘土夹粉土；③粉土、粉砂夹粉质粘土；④粉细砂；上层滞水水位在地0.9~2.6m，承压水赋存于③层粉土、粉砂夹粉质粘土视为中等透水层，④粉细砂可视为强透水层。
　　3软基处理设计
　　3.1搅拌桩设计
　　根据地勘报告，本次道路沿线有杂填土层分布，表层杂填土厚度在1.20~4.80m，杂色，松散，稍湿，由建筑垃圾、生活垃圾及粘性土组成，所含硬质物含量约20~45%，粒径1.0~6.0cm，局部钻孔由中细砂及少量灰褐色黏性土组成，褐灰色，软塑，湿，含少量铁锰氧化物，土质不均匀，刀切面粗糙，局部夹杂薄层粉土、粉砂，不可作为路基持力层。根据道路沿线土层厚度及埋置深度情况，本工程路基采用换填法与水泥土搅拌桩（干法）相结合的路基处理方式。
　　3.2搅拌桩作用机理
　　借助水泥搅拌桩，可以使得软土的强度得到提升，符合规范要求。具体是借助深层搅拌桩设备，对加入水泥的软土进行充分的搅拌，加快水泥与软土的反应，进而使处理后的土体变为具有一定强度、有良好的变形特征和水稳性的柱形体，这种反应后形成的结构有较好的强度、能提升土体的承载能力和降低地基的沉降。从水泥搅拌桩的特性讲，此种桩属于一种介于刚性与柔性之间的混合桩，它所具有的刚度、抗压强度及其抗侧压力是介于两种桩之间的。因为这种桩有差于刚性的强度，当承载一定量的竖向载荷时会出现较大的变形，一经出现便会伴随着附近土体承担一定量的荷载，形成柔性复合地基的形式。
　　4施工工艺及施工注意事项
　　4.1水泥土搅拌桩的施工顺序
　　（1）工程建设之前要所需的有关施工技术方面的材料有：建设用地的勘察报告、土体试验报告、配合比试验检验报告、桩位图纸、加固深度和停灰面标高等。在实验室中进行的配合比试验，主要是定出水泥用量，因为它的用量会直接关系到桩的质量及其未处理的地基土的特性，所以开始安装水泥搅拌桩施工之前，必须提前四周以上，基于室内标准下，按照一定的配合比制出搅拌桩样本，开展差异化的龄期强度实验，根据试验结果，确定最佳水泥掺量。（2）平整场地，清除障碍。对地下障碍物进行清除，对低洼处进行平整压实，确保现场施工时置桩的顺利进行，并且要针对具体的置桩操作制定有效的措施，避免设备中途停止工作。（3）建设专用设备进场，且按照使用说明予以组装和试运行。（4）搅拌桩施工工艺必须要严格按照设计规定的进行，并且按照试验确定的配合比进行搅拌桩施工，并对桩的有关指标予以测定。此外，在进行施工之前，原定的桩位作业点均要留出不少于五个的具有工艺性质的样桩，从而得到钻进、提升和搅拌的速度、喷气压力、工作电流以及单位时间喷入量等数据，用于指导施工过程的具体操作。（5）搅拌桩采用的水泥型号是42.5普通硅酸盐水泥，水泥及相关材料要满足设计规范的规定，所有产品必须具有合格证才可以进入施工现场。
　　4.2水泥土搅拌桩的施工工艺流程
　　施工工艺流程：桩位放样 钻机就位 检验桩机整平机体 预搅下沉 喷灰搅拌提升 重复搅拌下沉和提升（停灰面为高于设计桩顶标高50cm） 成桩结束 移位进行下一根桩循环施工。（1）钻机就位：根据设计施工放样，使钻头中心对准设计桩位，并保持桩机机体垂直，以防打斜桩，影响地基承载力。（2）预搅下沉：启动电机，使搅拌机沿导向架边搅拌、边切土下沉，下沉速度可由电机的电流监测表控制，工作电流不应大于70A。（3）喷灰搅拌提升：深层搅拌桩机下沉到设计深度后，开启灰泵将水泥干粉压入地基中，并且边喷灰、边旋转搅拌钻头，同时严格按照试桩确定的参数控制喷灰量和搅拌提升速度提升搅拌桩机。（4）重复搅拌下沉和提升：为使软土和水泥搅拌均匀，可再次将搅拌机边旋转边沉入土中，再重复喷灰搅拌提升，最终停灰面为高于设计桩顶标高50cm，成桩结束。在设计桩顶预加50cm桩长作为破除桩头用。
　　4.3施工注意事项
　　（1）一定要控制好钻机的钻机过程，避免钻进的深度超出规定要求，要在规定的深度内铺停灰面，如此定出搅拌桩长。务必要依照样桩的数据掌控好用灰量，不允许无自动化的施工设备用于实际的搅拌桩工程施工建设中，并且要杜绝使用无合格证的设备。另外要及时保养与检修钻头，一经发现有叶片残缺或者严重磨损，必须换新。（2）确保搅拌桩的钻进角度为90 。必须对起吊装备的平整度及其操作架与地面的夹角进行认真审查，审查的次数要超过两次，并由对应的不同的工作班组执行，确保垂直度偏差在 1 之内。在实际施工中，可以借助吊锤测定钻杆是否与地面垂直，若存在较大误差，必须及时修正。
　　5施工质量影响因素及控制要点
　　（1）搅拌桩属于地下隐蔽工程，易受施工所用的材料、机械、工艺、施工人员的责任心等多种因素的影响，因而其质量控制要贯穿于施工的全过程，必须坚持全方位的施工控制。（2）施工过程中必须随时检查自动计量装置、水泥用量、成桩过程、桩长等有无异常情况，并记录其处理方法及措施。工程建设的过程中要认真分析清楚导致搅拌桩出现质量问题的因素，确保水泥搅拌桩的施工质量，且要对施工流程予以把控，避免施工过程操作不当造成不良后果。（3）水泥搅拌桩的质量好坏可以直接的从桩的强度数据分析得到，其影响因素除了固化剂用量和质量，以及施工操作技术以外，地基土的自身工程特性也会对其产生影响，例如软土内存在的大量有机物等。对于本工程中的地基土经试验检测后可知：土体内含有过量的有机化合物，其含水量和塑限相应增大，对应产生明显的膨胀性和低渗透性，此外，土体的环境偏酸性，从而会影响钢筋的使用寿命。上述的诸多因素会在一定程度上影响水泥的水化反应，导致仅仅使用水泥进行固化的收效甚微，因此针对本工程的软土，可将适量生石膏联合使用进而使软土固化，这样的操作也有助于减少水泥的消耗。（4）确保搅拌操作的均匀性。对已有的一些施工案例进行研究与总结可知，均匀的搅拌操作能提升搅拌桩施工质量。均匀的搅拌可以保证水泥与软土之间实现很好的混合，有助于二者间发生充分的反应，使软土经过水泥的固化作用从而形成承载力较好的水泥搅拌桩。施工前，可以使用反铲挖掘机将施工场地翻整一次，避免地下遇到障碍物，影响土体的均匀搅拌。
　　6结语
　　利用水泥搅拌桩技术可以实现市政道路建设中的软土层地基的固化处理，施工时可以多个位置同时施工，提高地基固化处理的效率，从而提升施工速度。在实际的工程建设中，水泥搅拌桩技术已经较为成熟，工程质量便于把控，因而水泥搅拌桩技术在现阶段市政道路地基加固中得到了广泛的应用。相信在工程技术人员的不懈努力下，水泥搅拌桩施工技术将得到更加深入的发展与应用。
　　参考文献
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