用混凝土U型槽水泥土搅拌桩综合处理饱和黄土深路堑施工

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【摘 要】以锦赤铁路DK250+980-DK251+080段饱和黄土深路堑为例，介绍了混凝土U型槽、水泥土搅拌桩综合处理饱和黄土深路堑施工、质量检验及控制和安全措施，具有指导施工的实际意义。

【关键词】U型槽；水泥土搅拌桩；综合处理；饱和黄土深路堑

1、概述

工点位于锦州至赤峰铁路DK250+980-DK251+080段长100m，线路中心最大开挖深度20.26m，设计为封闭式路堑。工点所处地貌为固定沙地及沙丘，地形略有起伏，地下水为第四系细圆砾层中微承压水，水位标高535.49m～540.89m，涌水量大。施工中采用了混凝土U型槽施工工艺，在路基开挖至一级平台处，采用管井降水，自基底以下实施6.0m桩长的水泥土搅拌桩，横向设96排，路基基底封闭宽度为15.2m，地基处理完毕后设3.0m高C35钢筋混凝土U型槽结构进行封闭，U型槽7.5m一节。

水泥土搅拌桩采用深层搅拌法施工，成桩直径0.5m，间距1.2m，正三角形布置。

2、施工方案

2.1 施工顺序

该U型槽工点是利用管井降水，排除开挖地段路堑的水源，土体开挖后，即刻进行水泥土搅拌桩施工，地基加固后立即进行混凝土施工，及时回填两侧开挖的部分。

2.2 施工关键工序及注意事项

2.2.1 设置观测桩

边坡沿线路方向每隔50m设置监测断面，每个断面分别于路堑边坡的侧沟平台、边坡平台、堑顶以及堑顶外10m设置观测桩。

2.2.2 天沟开挖施工

根据现场进行测量放线,施作天沟拦截地表水,防止开挖过程中地表水流入开挖区,影响边坡的稳定。

2.2.3 开挖一级平台以上路堑

挖除U型槽以上路堑土方，在保证施工时边坡稳定。

2.2.4 管井降水

在路堑两侧一级边坡平台施作管井，沿槽两侧间距35m呈直线形式布置。管井开孔45cm，滤管采用内径25cm，外径33cm的无砂混凝土滤水管。每座管井内放置一台25m3/h离心式水泵，专人负责抽水，防止施工场地积水，保证桩基顺利施工。

2.2.5 水泥土搅拌桩施工

⑴施工准备工作。开工前，进行现场试验，选择最优水泥浆液配比，确定材料用量；按设计要求，布置孔位，并复核无误；深层搅拌桩机、灰浆搅拌机、灰浆泵等机具就位并进行调试，保证正常工作。

⑵在槽内整平场地，按设计要求标识孔位，成正三角形。桩位偏差不大于50mm。

⑶搅拌机就位，调平，钻杆垂直偏差不超过1.5%。

⑷试桩。在现场进行工艺性试验，确定主要工艺参数。

⑸施工时，先将深层搅拌机用钢丝绳吊挂在起重机上，用输浆胶管将储料罐砂浆泵与深层搅拌机接通，开通电动机，搅拌机叶片相同而转，借设备自重，以0.38～0.75m/min的速度沉至要求的加固深度；再以0.3～0.5m/min的均匀速度提起搅拌机，与此同时开动砂浆泵，将砂浆从深层搅拌机中心管不断压入土中，由搅拌叶片将水泥浆与深层处的软土搅拌，边搅拌边喷浆直到提至地面，即完成一次搅拌过程，用同法再一次重复搅拌下沉和重复搅拌喷浆提升至设计停浆面，即完成一根柱状加固体，关闭搅拌机、清洗，桩机移至下一根桩。

2.2.6 注意事项

⑴施工时设计停浆面一般应高出基础底面标高0.5m，在基坑开挖时，应将高出的部分挖去。

⑵施工时因故停喷浆，宜将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m。待恢复供浆时，再喷浆提升。

⑶壁状加固时，桩与桩的搭接时间不应大于24h，如间歇时间过长，应采取局部补桩、注浆等措施。

⑷搅拌桩施工完毕应养护14d以上才可开挖。基坑基底标高以上300mm，应采用人工开挖。

⑸施工前应确定灰浆输浆量、灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工参数，并根据设计要求通过工艺性成桩试验确定施工工艺。

⑹所使用的水泥都应过筛，制备好的浆液不得离析，泵送必须连续。

⑺当水泥浆液达出浆口后应喷浆搅拌30s，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头。

2.3 U形槽施工

2.3.1 基坑开挖

待搅拌桩施工完毕应养护15d时开挖预留厚土层，最大开挖长度不超过20m。当观测桩位移达到3cm时，放慢开挖速度，观测桩位移达到5cm时应停止施工，并及时采取相应措施。

2.3.2 基底处理

于底板以下施作0.1mC20素混凝土找平层，找平层下铺设0.4m厚碎石；同时在每节底板中间垂直线路方向设0.3m厚、0.5m宽的凸榫，与底板一体浇筑，以增强机构抗滑性。

2.3.3 模板制安

采用大块组合钢模板，板厚5mm，长2.0m，宽1.0m，横竖成缝进行拼装，相邻模板间采用螺栓连接。拼缝间加垫橡胶条或双面胶，大块模板周边设角钢，内肋采用扁钢进行加固，两侧模板采用桁架进行支撑，共计6道，相邻间采用钢管扣件连接，为防止伸缩缝处二次浇筑出现错台，施工时，不拆边墙衔接处的模板，继续安装下一节模板，端头模板采用聚苯板，外贴定型钢模板，并进行支撑。

2.3.4 混凝土施工

按照规范要求对水泥、钢材和砂石料等进行试验检验，施工中混凝土采用搅拌站集中拌和，罐车运输，插入式振捣器捣实的浇筑方法。施工前，在端模进行无缝钢管预埋。首先，按穿销设计位置在端模上预留孔位，穿销穿入预留孔，穿销与模板预留孔间要密贴，并用双面胶粘贴，防止漏浆。预埋长度按设计要求，预埋端与边墙钢筋焊接牢固，以确保穿销位置的准确性，无缝钢管空隙涂黄油后用沥青麻筋伸入钢管内，伸缩缝处用沥青麻筋裹紧钢管，钢管端2cm处封死。

2.3.5 防水处理

边墙及底板伸缩缝宽度为2cm，伸缩缝采用外贴式塑料止水带、中埋式橡胶止水带、聚苯板等；边墙背后通铺EVA防水板（1.5mm厚）。防水是U形槽结构的难点，是本工程成败的关键，所以采用以下措施进行控制：

⑴安装止水带：按结构物周长，分别截取整条止水带，尽量避免接头，使两条止水带各自形成一U型封闭体系。预埋在底板时用木板夹紧，在边墙时采用定型钢模板固定。中埋式橡胶止水带中间空心圆环应与变形缝的中心重合，水平加固采用专用钢筋套，1.0m1个，转弯处采用直角圆弧状专用配件。浇筑混凝土时，对止水带处的振捣应特别注意，止水带不得移动和破坏，止水带下的混凝土应予以捣实。

⑵伸缩缝：拆模后清除槽体内杂物，在伸缩缝内填塞聚苯板，确保填缝紧密、平直。嵌缝内铺设隔离纸后，采用聚硫密封胶随用随时混合、密封，施工时注意确保界面清洁、混胶均匀。

⑶防水板：采用无钉铺设，铺设完毕后，再回填细砂作为保护层。接缝采用搭接热压焊，搭接长度不得小于15cm。

2.3.6 路面混凝土

采用定型钢模现场浇筑，平板振捣器捣实。电缆槽、侧沟盖板集中预制，人工安装。

2.3.7 渗漏水处理措施

该地段中的圆砾土地层最容易引起地下水渗漏，基坑开挖完毕如发现地面部位有地下水漏水时，采用采用Φ130mm钻机向下钻孔，并根据不同出水情况分别注入水泥浆或水泥水玻璃双液浆。钻孔先选定在搅拌桩咬合部，孔位呈梅花形布置，钻孔后注浆。渗水时，先进行凿平、清理、冲刷后，再采用防水砂浆（加早强速凝剂）抹平、喷防水涂料进行堵漏。未处理之前不可进入下一道工序。

3、质量检验及控制

3.1 水泥土搅拌桩质量检验及控制

3.1.1 水泥土搅拌桩的质量控制应贯穿在施工的全过程，施工过程中必须随时检查施工记录和计量记录，并对照规定的施工工艺对每根桩进行质量评定。检点是：水泥用量、桩长、搅拌头转数和提升速度、复搅次数、深度、停浆处理方法等。

3.1.2 水泥土搅拌桩的施工质量检验采用以下方法：成桩7d后，采用浅部开挖桩头［深度宜超过停浆（灰）面下0.5m］，目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径。检查数量为总桩数的5%；成桩3d后，可用轻型触探（N10）检查每米桩身的均匀性。检查数量为总桩数的1%，且不少于3根。

3.1.3 竖向承载水泥土搅拌桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验。

3.1.4 载荷试验必须在桩身强度满足试验载荷条件时，并宜在成桩28d后进行。检查数量为总桩数的0.5%-1%，且每项单体工程不应少于3点。

3.1.5 对相邻桩搭接要求严格的工程，应在成桩15d后，选取数根桩进行开挖，检查搭接情况。

3.1.6 基槽开挖后，应检查桩位、桩数与桩顶质量，如不符合设计要求，应采取有效补强措施。

3.2 混凝土质量检验及控制

认真审核水泥出厂合格证、水泥试验报告、钢筋出厂合格证、钢筋试验报告、粗细骨料试验报告、水分析实验报告及外加剂试验报告等质量文件，合格方可进场使用，施工前对混凝土配合比选定单、模板拼接、拉筋设置以及止水带、防水材料应仔细检查、校核，确保无误后，开始进行施工。

4、安全措施

所有施工人员上岗前必须进行岗前培训和安全教育，获得《安全操作合格证》后，持证上岗。

施工时，经玉马公路排土和运输混凝土，车辆横过交通口时，两侧设防护员佩戴标志防护；设专人经常检查坡面坡顶的稳定，对坡面、坡顶附近进行观测，如发现有裂缝和塌方的迹象时，立即处理。

施工机械、电气设备、仪表仪器等在确认完好后方准使用。并由专人负责使用。

深层搅拌机的入土切削和提升搅拌，当负荷太大及电机工作电流超过预定值时，应减慢升降速度或补给清水，一旦发生卡钻或停钻现象，应切断电源，将搅拌机强制提升之后，才能启动电机。

5、结束语

经现场检测混凝土U型槽结构无渗水、上浮及下沉等现象，达到了设计要求，对于铁路通过地下水路堑地段能起到较好的效果。

实践证明混凝土U型槽结构采用水泥土搅拌桩复合地基处理U型槽基底饱和黏质黄土，对于减少工后沉降，提高地基承载力，是快捷有效的。