中江水泥平台_水泥搅拌桩工艺在中江高速软基路段应用

　　摘要：结合水泥搅拌桩在中江高速的工程实践，介绍了该施工工艺的施工流程、关键控制措施、施工组织以及成品的检验方法，为软基路处理、新旧路基结合部的施工提供成功经验。 　　关键词：软基路段 施工 水泥搅拌桩
　　
　　一、 工程概述
　　
　　江睦路互通工程为中江高速第十四合同段新增工程，含A、B、C、D、E、F六条匝道，软基处理方式为深层搅拌桩、袋装砂井结合超载预压。其中B、C、E、F匝道与主线相接，搭接段进行台阶式搭接。 中江高速地处珠江三角洲，软基深厚，达到20~25m左右。
　　江睦路互通为新增工程，为了加快施工进度，减少工后沉降，特采用水泥搅拌桩对软基进行加固处理。
　　
　　二、深层搅拌施工技术
　　
　　（一）施工工艺
　　1.施工顺序
　　（1）就位
　　吊车（或塔架）悬吊深层搅拌机到达指定桩位，使中心管（双搅拌轴机型）或钻头（单轴型）中心对准设计桩位。
　　（2）预搅下沉
　　待深层搅拌机的冷却循环正常后（对于采用潜水电机型，对空气冷却型电机无此内容），启动电机，放松起重机钢丝绳，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）制备水泥浆
　　待深层搅拌机下沉到一定深度时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆、待压浆前将水泥浆倒入集料斗中。
　　（4）喷浆搅拌提升
　　深层搅拌机下沉到设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，并且边喷浆边旋转搅拌钻头，同时严格按照设计确定的提升速度提升深层搅拌机。
　　（5）重复搅拌下沉和提升
　　待深层搅拌机提升到设计加固范围的顶面标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空。为使软土和水泥浆搅拌均匀，可再次浆搅拌机边旋转边沉入土中，至设计加固深度后再浆搅拌机提升出地面。
　　（6）清洗
　　向集料斗中注入适量的清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残余的水泥浆，直至基本干净。并将粘附在搅拌头上的软土清除干净。
　　（7）移位
　　将深层搅拌机移位，重复上述（1）~（6）步骤，进行下一根桩的施工。
　　对于单搅拌轴的深层搅拌施工中预搅下沉时也有采用喷浆切割土体、搅拌下沉的工艺、以防止出浆口在下沉过程中被土团所堵塞。
　　2.施工注意事项
　　（1）施工前应确定灰浆泵输送量、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。
　　（2）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。拌制水泥浆液的罐数、水泥和外掺剂用量以及泵送浆液的时间应有专人记录；喷浆量及搅拌深度必须采用经国家计量部门认证的监测仪器进行自动记录。
　　（3）搅拌机喷浆提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，并应有专人记录。
　　 当水泥浆液提升到达出浆口后，应喷浆搅拌30秒，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头。
　　（5）搅拌机预搅下沉时不宜冲水。
　　（6）施工时如因故停浆，应将搅拌头下沉至停浆点以下0.5米处，待恢复供浆时再喷浆搅拌提升。若停机超过三个小时，宜先拆卸输浆管路，并进行清洗。
　　 停浆面应高于桩顶设计标高30~50cm。
　　3.开挖效果
　　将经过一个月自然养护后的柱状水泥土搅拌桩体进行开挖，观察搅拌加固效果。
　　（1） 外形尺寸
　　只要是经过充分搅拌，水泥土桩体的轮廓尺寸和搅拌头的叶片直径相当，上下尺寸基本一致。
　　（2）相对强度
　　经深层搅拌法加固后形成桩体的周围软土的状态与天然软土相一致，用铁锹轻挖即能掘起一大块。但掺入8%水泥的深层搅拌桩体却要用脚用力踩铁才能掘下一块。而掺入12%水泥的搅拌桩体须用镐才能刨动。
　　（3）断面情况
　　单根深层搅拌桩的横断面从整体而言基本均匀，但由于水泥浆的颜色和软土不同，所以在某些局部也能看到水泥富集的“结核区”，随着搅拌次数的增多，这些“结核”可大大减少，但相对的施工时间增长。实际采用搅拌两次（即喷浆搅拌一次，再重复上下搅拌一次）的工艺。
　　（4）本工程深层搅拌桩的施工参数如下：
　　1.水泥掺入比：按照设计要求，本工程中深层水泥搅拌桩的水泥掺入比为55kg/m；
　　2.水灰比：0.45～0.5：1；必须根据现场情况严格控制水灰比；
　　3.送浆压力：0.5～1.0MPa；视现场地质情况分三至四档进行调节；
　　4.搅拌提升速度：0.8m/min；
　　5.复搅次数：二次；即上、下各搅拌二次（复搅深度：全程复搅）。
　　其他施工参数按照《建筑地基处理技术规范JGJ79-91》执行。
　　（二）施工组织
　　由于现有施工场地部分地区遍布杂草，部分地区为鱼塘，因此在开始搅拌桩施工前，需将场区内的杂草等清除，将鱼塘填平，鱼塘填平需注意清除淤泥。
　　深层水泥搅拌桩施工应前完成如下准备工作：
　　1.搞好场地的三通（路、水、电）一平物，查清地下管线的位置及确定架空电线的位置、高度，根据设计文件要求对需要进行搅拌桩处理部位进行清表工作。清除表面浮土、植物根茎并开挖或者填筑到设计标高（即搅拌桩桩顶标高）。
　　2.放线：按设计图纸放线，准确定出各搅拌桩的位置；按设计要求，进行现场测量放线，定出每一个桩位，并打入小木桩。根据需要要改动原设计位置，需取得设计、监理等的同意后，方可执行。
　　3.作好施工布置规划，包括供水供电线路、机械设备施工线路、机械设备放置位置、材料堆放位置、运输通道等。
　　4.根据设计文件要求对原有路基进行台阶开挖，结合现场实际条件，施工便道暂用主线路基，将挖台阶的土方放至指定临时弃土场进行存放。
　　5.劳动组织
　　每台班深层搅拌机械由7人组成：
　　班长：1名，负责深层搅拌施工指挥，协调各工序间的操作联系；
　　司机：1名，按照班长发出的信号，正确操纵搅拌机的下沉、提升、停浆等；观察和检查搅拌机运转情况，做好维修保养工作；
　　司泵工：1名，负责指挥灰浆制备，泵送系统的正常运转，做好水泥制备设备保养。负责输浆管路的清洗；
　　记录：1名，依据设计要求，测定搅拌桩每延米的灌浆量；发现停浆时立即通知班长，采取补救措施；同时记录施工中的各种数据，复查桩位、水泥浆配比等；
　　拌浆工：2名，按设计配合比制备水泥浆固化剂，并按照司泵工的指挥，将水泥浆倒入集料斗；
　　供料工：1名，负责搬运水泥及外掺剂；负责散装外掺剂的过磅秤量，并装入临时备用的胶袋中；
　　另外每台套机械应配备一名机修工和一名电工，保证整套机械和现场施工的正常进行。
　　（三）深层搅拌安全施工措施
　　（1）对于采用潜水电机型的深层搅拌机在陆上施工时，不允许中断冷却循环水，应经常检查进水、回水的温度，当回温度达到烫手程度时，应加大进水量。
　　（2）当发现搅拌机的入土切削和提升搅拌负荷太大及电机工作电流超过额定值时，应减慢升降速度或补给清水；发生卡转、停转现象时，应切断电源，并将搅拌机强制提升出地面，然后再重新启动电机。
　　（3）当电网电压低于350V时，应暂停施工，以保护电机。
　　（4）泵送水泥浆前，管路应保持湿润，以利输浆。
　　（5）水泥浆内不得夹有硬结块，以免吸入泵内损坏缸体，可在集料斗上部装设细网进行过筛。
　　（6）输浆管路应保持干净，严防水泥浆结块，每日完工后应彻底清洗一次。喷浆搅拌施工过程中，如果发生事故而停机半小时以上，应先拆卸管路，排除水泥结石，然后进行清洗。
　　（7）应定期拆卸清洗灰浆泵，注意保持齿减速箱内泣、润滑油的清洁。
　　 应定期检查钢丝绳的工作情况，一旦出现断丝、磨损、卷花等异常情况，应立即停止施工，更换新的钢丝绳。
　　（9）应注意高压电线附近的施工，特别在移机过程要尽量避开高压线。
　　（四）施工质量控制
　　1.保证垂直度
　　为使搅拌桩基本垂直地面，要特别注意深层搅拌机的平速度和导向架对地面的垂直度，应控制机械的垂直度偏斜不超过1%。施工中采用吊锤观测钻杆的垂直度，如发现偏差过大，及时调整。
　　2.证桩位准确度
　　布桩位置与设计误差不得大于2cm，而成桩桩位偏差不应超过5cm。
　　3.水泥浆应符合要求
　　对于喷浆搅拌工艺所使用的水泥浆要严格按设计的配合比拌制，制备好的水泥浆不得有离析现象，停置时间不宜过长。为防止水泥浆发生离析，应将水泥浆留在灰浆拌制机中进行不断搅动，直到送浆前才缓慢倒入集料斗中。结停置时间超过2小时的水泥浆应降低标号使用。不同水泥不得混用。
　　4.确保搅拌施工的均匀性
　　（1）搅拌机械预搅下沉时应使土体充分搅碎。对遇到硬土，搅拌机下沉速度过慢时，对于喷浆搅拌可采用冲水下沉，但在喷浆提升前必须将输浆管中的存水排净。
　　（2）格按设计确定的参数控制水泥浆（粉）的喷出量和搅拌提升速度。水泥的供应量必须连续；一旦因故中断，必须将搅拌头下沉到停浆（粉）面以下0.5m处，待恢复供浆（粉）后再搅拌提升，以防断桩。
　　（3）应控制重复搅拌时的下沉和提升速度，以保证加固深度范围内每一深度均得到充分搅拌。
　　（4）施工记录应详尽完善
　　施工记录必须有专人负责，深度记录偏差不得大于5cm；时间记录误差不得大于2s。施工中发生的问题和处理情况，均应如实记录，以便汇总分析。
　　
　　三、结论
　　
　　水泥搅拌桩施工完成后采用轻型触探检验、开挖检验以及荷载试验都良好的满足的工程要求，检测方法及结果如下：
　　1.钎探检验
　　在工程桩成桩后3天内，使用轻便触探仪（N10）进行钎探，以判断桩身强度，同时检查搅拌均匀程度。检验的桩数一般应占工程桩的1%。当桩身的N10击数比原地基土的N10击数增加1.5倍以上时，搅拌桩的桩身强度基本上能够达到设计要求。根据现有的检验资料，对于不同的土质、不同的水泥掺量时的搅拌桩身N10击数与水泥强度有下列对应关系：
　　N10（击）　15　20～25　30～35>40
　　Qu(kPa) 　200　300　　400>500
　　轻型触探检验的深度一般不超过4m。
　　2.开挖检验
　　对桩体搭接或整体性要求严格的工程，根据工程设计要求，在工程桩的养护达到一定龄期时，选取一定数量的桩体进行开挖，直接检验加固体的外观质量，搭接质量以及整体性、致密性等。
　　3.现场载荷试验
　　对场地工程地质量复杂的大型工程，用现场载荷试验方法，测试桩的承载能力。一般仅进行单桩垂直载荷试验；对特别大型的工程也可进行两根以上的带承台的群桩复合地基试验。最后确定单桩承载力≥12吨。
　　水泥搅拌桩施工对软基加固效果明显，中江高速通车以来，搅拌桩处理路段工后沉降都在设计和规范允许范围内，水泥搅拌桩施工不需要对软基路段路基进行耗费时间的预压工作，施工便捷，造价合理，在软基路段公路施工中有着良好的推广和应用前景。