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水泥搅拌桩施工技术在软土路基中的应用

   日期:2017-08-12    
水泥搅拌桩多用于软土层的地基加固处理工程中,其基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应过程,可通过专用机械设备将水泥喷入待处理的软土地基内,并在喷注过程中上下搅拌均匀,使水泥与土发生水解和水分反应,使软土硬结而提高地基强度,达到提高地基承载力的目的。但如何有效地控制水泥搅拌桩的成桩质量,确保软基处理的效果成为实际施工中需要探索和研究的关键问题。
工程概况
  大瑞(大理至瑞丽)铁路D2K31+470~+595及D2K30+310~+610段路基为软土路基,从原地面往下地层依次为松软土、淤泥质土、粉砂、淤泥质土以及硬性粉质黏土。该工程采用水泥搅拌桩进行软土路基处理,水泥搅拌桩总长度约14.6万m。在D2K31+470~+595段桩间距1.0m,在D2K30+310~+610段桩间距1.1m,均按正三角形布置。设计参数及指标;水泥掺入量至少12%;桩径为50cm;28天取芯强度R28不低于1.5MPa;单桩承载力不低于300KN;复合地基承载力不低于0.16MPa。
施工准备
  现场准备
  施工现场场地事先平整好,清除桩位处地上、地下一切障碍。场地低洼时填好粘土,不得回填杂土。提前检查水泥搅拌桩施工机械状况,保证机械具备良好及稳定的性能。
  试验准备
  备好满足设计要求的水泥,并按规定频率进行抽检试验。该工程水泥选用大理红山岩水泥厂生产的P.O42.5级普通硅酸盐水泥。水泥的掺入量,由试验人员在现场取几组有代表性的土样送中心试验室试验,主要依据容量、液限、塑限确定水泥量在12%~16%之间,并根据实际土质的干容重计算出每延米桩体的水泥用量为50~55kg/m左右。选择了5根桩进行工艺性试验,分别按12%、13%、14%、15%、16%的掺量进行试桩。在试桩完成后28天将试桩挖出(露出桩头),取芯以进行桩体强度检测、单桩承载力检测、复合地基承载力检测,总结施工工艺和控制要素,以指导水泥搅拌桩的施工。根据工艺性试桩的施工及试桩检测报告,本着既能满足设计要求又不浪费的原则,该合同段确定水泥搅拌桩施工采用二搅二喷的施工工艺。水泥搅拌桩水灰比为0.48,水泥掺量为13%。
施工工艺及质量控制
  二搅二喷的工艺流程为: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(预喷持续30S)→反循环提钻并喷水泥浆(提升速度为0.6m/min)→上升至工作基准面以下30~50cm(持续搅拌30S)→正循环复搅并喷浆下沉→到底部喷浆停止→反循环提钻至地面(提升速度为0.7m/min)→成桩结束→施工下一根桩→清桩头验桩。
  施工过程的监控和管理是成桩质量的关键所在。经过工程实践,笔者认为施工过程的质量监控要点有以下几个方面:
  灰浆池的选择
  选择合理的位置开挖配制水泥浆用的灰浆池,并用水泥砂浆抹面进行防水处理;测量放线布桩时要重点对控制性轴线、桩位进行复查,满足要求后方可开钻。
  水泥剂量的控制
  为确保桩体水泥每米掺入量以及水泥浆用量达到设计要求,每台机械均应配备计算机记录仪,同时现场采用比重计控制水泥浆稠度。最好做到一桩一配浆,一桩一清洗(灰浆池)。此外要指派专人负责水泥搅拌桩施工,全过程监控水泥搅拌桩的施工过程。所有施工机械机械均应编号,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。
  桩长、桩位、桩径的控制
  桩长的控制不仅要看计量仪表,而且要在钻机搭架上做出明显的标记,在设计桩长深度位置、没进钻的钻顶的位置贴上(划上)明显标记并写上数字,其他刻度用较小的标记;桩位控制时测量放样后应钉小桩,然后钻白灰点,垂直度是桩位控制的关键,因为垂直度影响桩的承载力。最好用吊锤球的方法控制垂直度;桩径控制要求不小于设计直径,要经常检查钻头,发现磨损超限时及时焊补。
  水泥搅拌桩桩头复搅的控制
  当钻机反循环提钻并喷浆升至工作基准面以下30~50cm时,持喷30S水泥浆,目的是保证桩的上部密实度和强度,根据载荷的扩散及传递原理,有必要加强水泥桩上部的密度和强度。
  喷浆时间的控制
  每根桩开钻后要连续作业,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。
  常见问题及处理
  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。处理措施是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。
  喷浆不足
  原因可能是输浆管弯折、外压、泄漏或输浆和道过长,沿程压力损失大。处理措施是应及时检查、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。
进尺受阻
  原因可能是地下存有尚未清除的孤石、树根或其他物体。处理措施是应停机排除障碍或移位。
  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,处理措施是要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。
  质量检测
  质量检测项目包括:桩距,检查频率为抽查2%;桩径,检查频率

特别提示:本信息由相关企业自行提供,真实性未证实,仅供参考。请谨慎采用,风险自负。


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