水泥土双向搅拌桩在软基处理中的应用

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摘要：本文结合水泥土双向搅拌桩在江阴市江阴大道软基处理中的应用, 分析了钉形水泥土双向搅拌桩的加固原理，详细介绍水泥土双向搅拌桩的施工工艺、施工工艺的质量控制措，对公路工程软基施工处理有一定的指导作用。

关键词：水泥搅拌桩 ，软土基，应用

Abstract: in this paper, combined with the application of cement soil pile in Jiangyin city Jiangyin road soft foundation treatment of bidirectional mixing, analysis of the nail-shaped cement stirring pile reinforcement principle of two-way, quality control measures introduced bidirectional soil-cement mixing pile construction technology, construction technology, has the certain instruction function to the highway engineering construction process of Cheng Ruanji.

Keywords: cement mixing pile, soft soil foundation, application

中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

【前 言】江阴大道处于苏南沿江软土地区，该地区软土埋层浅、厚度大、土质含水量大、土性差。软土地区路基在较大的荷载作用下，地基易发生整体剪切、局部剪切或刺入破坏，造成路面沉降和路基失稳；因孔隙水压力过载(来不及消散)、剪切变形过大，会造成路基边坡失稳。在软土地基上进行路基施工，都要对软土地基进行处理，其目的主要是改善地基土的工程性质，达到满足路基稳定和变形的要求。江阴大道软基处理主要采用嵌填片石、堆载预压、水泥土双向搅拌桩。本文结合江阴大道软基处理的实践对水泥土双向搅拌桩施工加以介绍，以供参考。

1、加固原理

道路的软基处理，过去以排水固结法为主，用砂井或塑料板作排水通道，路堤填方作预压荷载，无疑是行之有效、经济实惠的方法。但要满足沉降要求，预压或超载预压的时间要求相当长，这往往与建设工期相矛盾。水泥土双向搅拌桩是利用水泥作为固化剂，适当掺入缓凝早强剂，通过同轴双向转动的转杆，以及根据主被动土压力差原理设计的在指定位置可控制伸缩的叶片，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌均匀，形成具有一定整体性和一定强度的水泥土复合地基。具有无震动、无噪音、无环境污染和工程进度快，而且造价低廉等优点，是一种较理想的地基加固处理方法。

2、适用范围

（1）、适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土、软粘性土及无流动地下水的松散砂土等地基。

（2）、处理泥炭土、有机质土、Ip≥25的粘性土和具有腐蚀性地下水应通过现场试验确定其适用性。

（3）、钉形水泥土双向搅拌桩桩长应根据变形要求确定，宜穿透软土层。处理深度不宜超过25m。

(4)、对于含水量小于25%的粘性土，N63.5≥15的砂性土及处理深度超过35m的，施工难度较大。

3、材料

3.1 水泥

所用水泥种类需要和加固的土质相适应，一般情况下，当水泥土搅拌桩的桩体强度大于1.5MP时，应选用强度等级在42.5以上的水泥；桩体强度小于1.5MP时，选用强度等级32.5以上水泥；当需要水泥土搅拌桩有较高的早期强度时，宜选用普通硅酸盐水泥。

3.2外加剂

根据不同土质条件和工程要求通过试验选用外加剂种类和掺量。外加剂种类主要有木质素磺酸钙、石膏、三乙醇胺等。

4、施工准备

3.1施工组织设计和施工方案

开工前应根据施工图纸、设计技术交底、工程地质勘察报告、地理环境等编制施工组织设计和施工方案并组织施工人员进行技术交底，落实施工组织设计或施工方案的施工技术和安全保障措施。

3.2施工机械的选择

双向水泥土搅拌桩的施工机械是在常规水泥土搅拌桩施工机械的基础上配上专用的箱体与多功能钻头。各项具体技术参数及要求见下表：

3.3 现场平整和碾压

施工场地，首先应予以清理、整平，整平后地面坡度不得大于2%，整平高程应符合设计要求，并用轻型压路机进行碾压稳定，压实度大于等于85%且以小于90%为宜。路基两侧必须开挖排水沟，以防湿喷桩施工期间施工现场不被雨水、农田浸泡。

3.4 测量放样

根据设计单位提交的施工图文件编制桩位平面图采用全站仪进行放样，并用小木桩或竹片定位，且做好醒目标记，便于施工中寻找，严禁边施工边放样，确保施工放样正确。

3.5室内配合比试验

为了经济、合理地确定水泥搅拌桩加固地基的技术参数，确定与地基土加固相适应的水泥品种、标号和掺入量，在施工前都必须根据设计文件提供的地质资料，选取典型地段钻探取样，按软土天然含水量及土性不同做室内配比试验。试验方法可参照《粉体喷搅法加固软弱土层技术规范》（TB10113-96）、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）进行。

3.6现场工艺性试桩

根据室内配合比试验结果，施工单位必须考虑到不同的地质情况，进行现场工艺性试桩，以验证室内配合比，确定主要施工工艺指标。试验桩一般应在十根左右，在条件受到限制时，每种配合比不得少于三根。试桩的目的：

①掌握满足设计单桩喷浆量（由水泥掺入量、水灰比计算）的各种技术参数，如钻杆下沉和提升速度、喷浆压力、断浆量、搅拌机转速、进入持力层电流和钻进速度等（供参考的双搅桩机械参数：下沉速度0.5～0.8m/min；提升速度0.7～1.0m/min；内钻杆转速≥50r/min；外钻杆转速≥70r/min；下沉时喷浆压力0.25～0.40MPa）。

②掌握下沉和提升的阻力情况，选择合理的搅拌头形式、电机功率与搅拌叶片的宽度和倾角等（供参考的双搅桩机叶片宽度80～100mm；叶片厚度25～40mm；叶片倾角10～20度）。

③检验室内试验所确定的配合比、水灰比是否便于施工，是否需要添加外加剂等。

5、施工工艺及现场管理

水泥土双向搅拌桩采用二搅一喷施工工艺：

①搅拌机就位：搅拌机到指定桩位并对中；

② 喷浆下沉：启动搅拌机，使搅拌机沿导向架向下切土，同时开启送浆泵向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转(外钻杆逆时针旋转，内钻杆顺时针旋转)切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到扩大头设计深度；

③施工下部桩体：改变内、外钻杆的旋转方向，将搅拌叶片收缩到下部桩体直径；喷浆切土下沉：两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到设计深度,在桩端应就地持续喷浆搅拌10秒以上；

④提升搅拌：搅拌机提升、关闭送浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至扩大头底面标高；

⑤伸展叶片：改变内外钻杆的旋转方向，将搅拌叶片伸展至扩大头径；提升搅拌：提升钻杆，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直到地表或设计桩顶标高以上50cm;

⑥切土下沉：搅拌机沿导向架向下切土，同时开启送浆泵，向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到扩大头设计深度；

⑦提升搅拌：关闭送浆泵，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直到地表或设计桩顶标高以上50cm，完成单桩施工。

水泥土双向搅拌桩属于地下隐蔽工程，其质量控制应贯穿在施工的全过程。承包人必须对质量、进度负责，要根据工艺试桩确定的各种操作技术参数制定施工细则，供现场操作人员遵守，并做好施工原始记录，每台钻机派专人跟班管理。如发现施工质量得不到保证应立即暂停施工，研究整改措施。对不能保证水泥搅拌桩质量的施工单位，监理工程师有权要求其退场，不搞下不为例，以确保软基处理的效果。

①严格控制钻机下钻深度、浆喷高程及停浆面，确保深搅长度和水泥浆液喷入量达到设计要求。深度误差不得大于5CM，水泥损耗量平均不得大于1KG/M。

②水泥搅拌桩原则上穿透软弱土层到达强度相对较高的持力层，并深入硬土层50CM，

③搅拌机每次下沉（钻进开始与结束）或提升（泵送浆开始与结束）的时间必须有专人记录，应根据成桩试验确定的技术参数进行施工，时间误差不得大于5秒。

④钻进与提升时管道压力不宜过大（以不堵塞出浆孔为原则），以防钻孔淤泥向孔壁四周挤压成空洞。

⑤供浆必须连续，拌和必须均匀。

⑥对输浆管要经常检查，不得泄露及堵塞，管道长度不宜太长。对使用的钻头要定期检查，其直径磨耗量不得大于1CM，但也不宜采用直径过大的钻头（以不大于设计桩径加3CM为宜），以免桩身成型不好。

⑦水泥搅拌桩桩位的施工顺序应执行先后内部并顺序推进的原则。

⑧施工完毕需养生28天，达设计强度后才能填筑路基和进行构造物施工。

6、质量检验及验收

（1）、质量检验

①施工过程中必须随时检查喷浆量、水灰比、桩长以及是否符合设计规定及施工中有无异常情况，记录其处理方法及措施。并及时按要求进行自检，如发现不合格桩，应在复搅时在缺陷位置进行复噴处理；如复搅完毕后发现不合格桩，应抓紧在初凝前进行再次复搅复喷。

②浅部开挖桩头，其深度宜为50cm，目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径及桩距、桩中心偏位，检查频率为1%。桩距及桩中心偏位可通过开挖一条线上至少5根桩来量测，原则上一个施工单位或一个工点检查至少一处。

（2）、验收

①成桩28d后，在桩体上部（桩顶以下0.5m、1.0m、1.5m）应截取三段桩体进行现场桩身无侧限抗压强度试验，试验方法见铁道部（TB10113-96）规范附录C，检查频率为1‰，每一个施工单位或一工点不得少于1根。如一次检测不合格，则加倍复检，所需费用由施工单位承担。

②成桩28d后，进行全桩长取芯（钉形桩分别在扩大头及桩体分别钻孔），并结合成桩7d内的轻便触探N10，检验水泥搅拌桩的完整性，检查频率为0.5‰。如一次检验不合格，则加倍复检，所需费用由施工单位承担。

6、结束语

水泥土双向搅拌桩安全可靠、无污染、无噪音、无振动，对周围环境及建筑无不良影响并与地基易均匀拌和，在公路软基处理和房屋基础加固中应用广泛。