论文部分内容阅读
中铁二十五局集团第五工程有限公司
摘要：水泥搅拌桩是软基处理加固的一种方法，本文通过作者在忻州环城高速公路第二施工合同段路基水泥搅拌桩施工过程中，对水泥搅拌桩施工工艺、施工质量等要素的控制，总结出在类似地基条件下采用水泥搅拌桩处理软基的经验。为更好的控制水泥搅拌桩施工质量，同时也为加固建筑物、构筑物地基提供经验。
关键词：水泥搅拌桩；施工工艺；质量控制
引言
水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂通过特制的搅拌机械，就地将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，使软土固化硬结成具有整体性、抗渗止水性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度。根据固化剂掺入状态的不同，可分为浆液搅拌和粉体喷射搅拌。该工法适合用于加固淤泥、淤泥质土、素填土、黏性土（软塑和可塑）、粉土（稍密、中密）、粉细沙（稍密、中密）、中粗砂（松散、稍密）、饱和黄土等土质。
1.工程概况
本合同段K26+000-K31+241路基位于忻定盆地内，路基线路多以路堤通过，大部分地段基底都为水浇地。受季节影响，地下水位较高，地表湿软、地表含水率在20%以上，不易碾压，承载能力低。且本工程在定襄境内设置定襄西枢纽，与忻阜高速连接，该路段地基为软弱地基。故本项目采用水泥搅拌桩进行深处理，水泥搅拌桩桩径50cm，桩长8m，间距为150cm，在平面上以梅花形布置，上铺50cm砂砾垫层。
2.施工方案
2.1.基底加固及处理概况：
水泥搅拌桩采用P.O 32.5普通硅酸盐水泥，水泥掺入比（重量比）12%，水泥浆水灰比采用0.5，龄期90天，桩体强度要求大于600Kpa，施工时，根据试验情况结果，可以适当调整水泥参入量。
2.2.施工前准备
1）、搞好施工场地的三通（路通、水通、电通）一平（清除施工现场的障碍物），查清地下管线的位置及确定架空电线的位置、高度；做好施工场地的排水，道路两侧挖临时排水沟，并保证有2%的横向排水坡，施工场地内便道整平碾压，以便形成整体的道路畅通。
2）、水泥搅拌桩采用合格的32.5级普通硅酸盐水泥。使用前，将水泥的样品送中心试验室检验；确保水泥的各项性能符合本工程的设计要求。
3）、水泥搅拌桩施工机械应配备专职人员记录施工过程中的各项数据，以便了解和控制水泥浆用量及喷浆均匀程度。
4）、水泥搅拌桩施工机械必须具备良好及稳定的性能，针对本工程特点采用6台PSL-5型水泥搅拌桩机，所有钻机开钻之前应由监理工程师和项目经理部组织检查验收合格后方可开钻。
2.3.施工工艺流程及过程控制
桩位放样→钻机就位→检查、调整钻机→打开高压注浆泵正循环带浆钻进至设计深度→反循环提钻并喷水泥浆搅拌→至工作基准面以下0.3m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。
1）、钻机就位
对施工的搅拌桩的位置进行测量放样，钉桩。钻机就位前检查钻杆长度，钻头直径，连接好输浆管路，将桩机移到指定位置对好桩位，对位偏差不超过50mm，由现场技术人员检查确认无误后开机作业。
为了保证钻孔达到要求的垂直度，钻机就位后先作水平校正，使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。以吊线锤校正机架垂直度，每工作班检查不少于2次，使垂直度偏差不超过1%。施工中随时检查，如发现偏差过大，及时调整机身垂直度。
2）、钻孔
启动搅拌机电机，搅拌钻头在原地搅拌1～3min，待搅拌头转速正常后放松起吊钢丝绳，使搅拌头沿导向架边搅边下钻，下沉速度由电气控制装置的电流监测表控制。下钻时不宜冲水，当遇到较硬土层下沉缓慢时，适量冲水，但应考虑冲水对成桩强度的影响，应适当调整配合比和适当减少水的用量。记录员按规定的表格式填写钻头下沉速度、深度和相关的技术参数。
3）、制浆
在搅拌头下钻的同时，后台拌制水泥浆。将水先加入桶内，再加入水泥，开始搅拌，浆液搅拌均匀后使用。
施工使用的浆体搅拌器为钻机所配套的标准浆体拌制桶，设计要求的水灰比进行水泥浆配制，试验人员对所配制的水泥浆进行比重检测，合格后方可使用。
4）、喷浆、搅拌
钻机搅拌头下沉到达设计深度后，开启灰浆泵，泵送距不大于50米，待浆液到达喷浆口，边喷浆边提升，使浆液和土体充分拌和直至设计顶面标高采用四搅两喷工艺，最后在桩顶外加多搅500mm预留量，以便形成完整的桩头。喷浆量依据流量计显示的喷浆量和钻机的提升速度计算，施工时安排专职记录员随时读取流量计数据，钻机操作司机读取钻机提钻速度，计算每米水泥浆喷量，防止多喷或少喷水泥浆。如果发现水泥浆喷浆量不足，及时进行补喷。
在成桩过程中，凡由于电压过低或其他因素造成停机，使成桩工艺中断的，在搅拌机重新启动后，浆搅拌钻头再搅拌下沉0.5m后再继续成桩，但中断时间不能过长，若停机超过3小时，宜先拆除输浆管路，并妥加清洗。
5）、重复上下搅拌
搅拌机提升到加固深度的顶面高程加预留量后。关闭灰浆泵，搅拌头重复下沉至桩底再提升拌和一次，使软土和水泥浆搅拌均匀。
6）、钻机移位
3.施工质量控制
3.1、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。用流量泵控制输浆速度，使注浆泵出口压力保持在0.4Mpa-0.6Mpa，并使搅拌提升速度与输浆速度同步进行。
3.2、控制下钻深度、喷浆高程及停浆面；桩端必须原位喷浆搅拌90秒。严格控制搅拌时的下沉和提升速度，以保证加固范围内每一深度得以充分搅拌；确保桩身强度和均匀性：
3.3、成桩过程中，根据地基承载力要求，采用四搅两喷工艺，复搅时避免浆液上冒。
3.4、输浆阶段必须保证足够的输浆压力，连续供浆。一旦因故停浆，必须将搅拌头下沉到停浆点0.5米以下，待恢复供浆后再喷浆搅拌；如停工三小时以上，必须对钻机钻杆、钻头进行全面清洗，防止水泥在设备和管道中结块，影响施工。
3.5、配置好的浆液不得发生离析，供浆连续，当钻进搅拌中遇到阻力较大，钻进太慢，可边输入浆液边搅拌钻进。
3.6、施工中，随时检查施工记录，及时校对，保证成桩质量。
3.7、施工中要严格控制误差，符合规范要求，允许误差如下表。
水泥搅拌桩施工允许偏差表：
3.8、施工时严格控制各种施工参数，发现问题及时汇报处理。现场施工做到及时记录、及时调整、及时汇报处理；
3.9在施工时严格遵守操作规程，工班长和技术员严格进行质量自检，对施工的每一个过程进行监督和检查，重点是桩位偏差、是否漏桩、桩端是否达到设计的持力层位置、水泥用量、水灰比、成桩速度等；
4.结语
水泥搅拌桩加固软土地基具有其独特的优点：搅拌时振动小，噪声低，可以在密集建筑群中进行施工，根据上部需要灵活选用柱状、壁状、格栅状和块状等加固形式，最大限度的利用了原土，降低工程造价和施工成本。现已经广泛应用于房屋土建、公路工程、铁路工程的软土地基处理以及基坑围护结构，并在工程中发挥了巨大的作用。
参考文献：
[1]JTG/T F50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2011.
[2]丁士昭，逄宗展，市政公用工程管理与实务[R].北京：中国建筑工业出版社，2014：117-122.
摘要：水泥搅拌桩是软基处理加固的一种方法，本文通过作者在忻州环城高速公路第二施工合同段路基水泥搅拌桩施工过程中，对水泥搅拌桩施工工艺、施工质量等要素的控制，总结出在类似地基条件下采用水泥搅拌桩处理软基的经验。为更好的控制水泥搅拌桩施工质量，同时也为加固建筑物、构筑物地基提供经验。
关键词：水泥搅拌桩；施工工艺；质量控制
引言
水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂通过特制的搅拌机械，就地将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，使软土固化硬结成具有整体性、抗渗止水性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度。根据固化剂掺入状态的不同，可分为浆液搅拌和粉体喷射搅拌。该工法适合用于加固淤泥、淤泥质土、素填土、黏性土（软塑和可塑）、粉土（稍密、中密）、粉细沙（稍密、中密）、中粗砂（松散、稍密）、饱和黄土等土质。
1.工程概况
本合同段K26+000-K31+241路基位于忻定盆地内，路基线路多以路堤通过，大部分地段基底都为水浇地。受季节影响，地下水位较高，地表湿软、地表含水率在20%以上，不易碾压，承载能力低。且本工程在定襄境内设置定襄西枢纽，与忻阜高速连接，该路段地基为软弱地基。故本项目采用水泥搅拌桩进行深处理，水泥搅拌桩桩径50cm，桩长8m，间距为150cm，在平面上以梅花形布置，上铺50cm砂砾垫层。
2.施工方案
2.1.基底加固及处理概况：
水泥搅拌桩采用P.O 32.5普通硅酸盐水泥，水泥掺入比（重量比）12%，水泥浆水灰比采用0.5，龄期90天，桩体强度要求大于600Kpa，施工时，根据试验情况结果，可以适当调整水泥参入量。
2.2.施工前准备
1）、搞好施工场地的三通（路通、水通、电通）一平（清除施工现场的障碍物），查清地下管线的位置及确定架空电线的位置、高度；做好施工场地的排水，道路两侧挖临时排水沟，并保证有2%的横向排水坡，施工场地内便道整平碾压，以便形成整体的道路畅通。
2）、水泥搅拌桩采用合格的32.5级普通硅酸盐水泥。使用前，将水泥的样品送中心试验室检验；确保水泥的各项性能符合本工程的设计要求。
3）、水泥搅拌桩施工机械应配备专职人员记录施工过程中的各项数据，以便了解和控制水泥浆用量及喷浆均匀程度。
4）、水泥搅拌桩施工机械必须具备良好及稳定的性能，针对本工程特点采用6台PSL-5型水泥搅拌桩机，所有钻机开钻之前应由监理工程师和项目经理部组织检查验收合格后方可开钻。
2.3.施工工艺流程及过程控制
桩位放样→钻机就位→检查、调整钻机→打开高压注浆泵正循环带浆钻进至设计深度→反循环提钻并喷水泥浆搅拌→至工作基准面以下0.3m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。
1）、钻机就位
对施工的搅拌桩的位置进行测量放样，钉桩。钻机就位前检查钻杆长度，钻头直径，连接好输浆管路，将桩机移到指定位置对好桩位，对位偏差不超过50mm，由现场技术人员检查确认无误后开机作业。
为了保证钻孔达到要求的垂直度，钻机就位后先作水平校正，使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。以吊线锤校正机架垂直度，每工作班检查不少于2次，使垂直度偏差不超过1%。施工中随时检查，如发现偏差过大，及时调整机身垂直度。
2）、钻孔
启动搅拌机电机，搅拌钻头在原地搅拌1～3min，待搅拌头转速正常后放松起吊钢丝绳，使搅拌头沿导向架边搅边下钻，下沉速度由电气控制装置的电流监测表控制。下钻时不宜冲水，当遇到较硬土层下沉缓慢时，适量冲水，但应考虑冲水对成桩强度的影响，应适当调整配合比和适当减少水的用量。记录员按规定的表格式填写钻头下沉速度、深度和相关的技术参数。
3）、制浆
在搅拌头下钻的同时，后台拌制水泥浆。将水先加入桶内，再加入水泥，开始搅拌，浆液搅拌均匀后使用。
施工使用的浆体搅拌器为钻机所配套的标准浆体拌制桶，设计要求的水灰比进行水泥浆配制，试验人员对所配制的水泥浆进行比重检测，合格后方可使用。
4）、喷浆、搅拌
钻机搅拌头下沉到达设计深度后，开启灰浆泵，泵送距不大于50米，待浆液到达喷浆口，边喷浆边提升，使浆液和土体充分拌和直至设计顶面标高采用四搅两喷工艺，最后在桩顶外加多搅500mm预留量，以便形成完整的桩头。喷浆量依据流量计显示的喷浆量和钻机的提升速度计算，施工时安排专职记录员随时读取流量计数据，钻机操作司机读取钻机提钻速度，计算每米水泥浆喷量，防止多喷或少喷水泥浆。如果发现水泥浆喷浆量不足，及时进行补喷。
在成桩过程中，凡由于电压过低或其他因素造成停机，使成桩工艺中断的，在搅拌机重新启动后，浆搅拌钻头再搅拌下沉0.5m后再继续成桩，但中断时间不能过长，若停机超过3小时，宜先拆除输浆管路，并妥加清洗。
5）、重复上下搅拌
搅拌机提升到加固深度的顶面高程加预留量后。关闭灰浆泵，搅拌头重复下沉至桩底再提升拌和一次，使软土和水泥浆搅拌均匀。
6）、钻机移位
3.施工质量控制
3.1、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。用流量泵控制输浆速度，使注浆泵出口压力保持在0.4Mpa-0.6Mpa，并使搅拌提升速度与输浆速度同步进行。
3.2、控制下钻深度、喷浆高程及停浆面；桩端必须原位喷浆搅拌90秒。严格控制搅拌时的下沉和提升速度，以保证加固范围内每一深度得以充分搅拌；确保桩身强度和均匀性：
3.3、成桩过程中，根据地基承载力要求，采用四搅两喷工艺，复搅时避免浆液上冒。
3.4、输浆阶段必须保证足够的输浆压力，连续供浆。一旦因故停浆，必须将搅拌头下沉到停浆点0.5米以下，待恢复供浆后再喷浆搅拌；如停工三小时以上，必须对钻机钻杆、钻头进行全面清洗，防止水泥在设备和管道中结块，影响施工。
3.5、配置好的浆液不得发生离析，供浆连续，当钻进搅拌中遇到阻力较大，钻进太慢，可边输入浆液边搅拌钻进。
3.6、施工中，随时检查施工记录，及时校对，保证成桩质量。
3.7、施工中要严格控制误差，符合规范要求，允许误差如下表。
水泥搅拌桩施工允许偏差表：
3.8、施工时严格控制各种施工参数，发现问题及时汇报处理。现场施工做到及时记录、及时调整、及时汇报处理；
3.9在施工时严格遵守操作规程，工班长和技术员严格进行质量自检，对施工的每一个过程进行监督和检查，重点是桩位偏差、是否漏桩、桩端是否达到设计的持力层位置、水泥用量、水灰比、成桩速度等；
4.结语
水泥搅拌桩加固软土地基具有其独特的优点：搅拌时振动小，噪声低，可以在密集建筑群中进行施工，根据上部需要灵活选用柱状、壁状、格栅状和块状等加固形式，最大限度的利用了原土，降低工程造价和施工成本。现已经广泛应用于房屋土建、公路工程、铁路工程的软土地基处理以及基坑围护结构，并在工程中发挥了巨大的作用。
参考文献：
[1]JTG/T F50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2011.
[2]丁士昭，逄宗展，市政公用工程管理与实务[R].北京：中国建筑工业出版社，2014：117-122.