深层水泥搅拌法在软基加固中的应用
关键词：软基处理,深层水泥搅拌桩,施工技术
引 言
通过工程实践表明，深层水泥搅拌桩可有效地加固处理淤泥、淤泥质土和软粘土、地基承载力标准值不大于120 kPa的黏性土和粉土地层。在软基处理中必须合理地采取施工技术以有效地确保软基加固质量，现通过实践，笔者对深层水泥搅拌法加固软基处理的施工技术进行了探讨分析。
1施工准备技术
采用深层水泥搅拌法进行加固软基处理前必须先对场地清理，根据施工图纸和现场踏勘，进场后先清表及平整场地，清除桩位处地上、地下的一切障碍(包括石块、树根和垃圾等)，场地低洼时，回填粘性土至整平设计标高以上50cm。施工前应先做好临时排水设施，确保地表无积水。然后采用 GPS 精确放出控制桩位，用全站仪定出中线及边线，根据设计桩位图用钢尺拉出每个水泥搅拌桩桩位，桩位中心打入木桩、竹签等，用白灰标明，防止桩位破坏。依设计要求桩位按正三角形布置，相邻两桩中心间距100 cm或110cm。
水泥搅拌桩施工前，应采取工艺性试桩(每处工点的试验桩不少于3 根)，从而总结出成桩经验及确定了各种操作技术参数，包括喷粉(浆)量、搅拌头的旋转速度、提升速度等施工参数，给大面积进行水泥搅拌桩施工提供了技术保证。通过采取试桩，可确定灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间;确定搅拌下沉、提升速度和重复搅拌下沉、提升速度;确定灰浆稠度(水灰比);根据不同掺入比(58kg/m、59kg/m、60kg/m)确定技术参数;确定针对本工程的施工质量检验标准评价依据;检验施工设备及选定的施工工艺;根据单桩承载力试验确定施工掺入比。
水泥对于水泥搅拌桩来说其实重要材料之一，这也是确保工程施工质量的重要源头。工程中对于进场水泥必须经过检测合格方能用于本工程施工，水泥堆放场地需平整且有利于排输雨水，水泥堆放还必须做到下垫上盖，地面距地面不小于30cm，防止水泥受潮结块。
2施工技术
结合实践，对于深层水泥搅拌法进行软基处理加固，其施工流程主要采取如下：定位→下沉钻进搅拌喷浆→提升喷浆搅拌→重复下沉喷浆搅拌→重复提升搅拌喷浆→清洗喷头→移机→进行下→根搅拌施工。
(1)桩机定位。根据确定的桩体位置，调整导轨垂直度，使钻头准确落到桩位上，水平偏差不能超过50mm，并使搅拌轴保持垂直，偏差不得大于1.0%。在桩机定位过程中，必须检查钻杆长度，钻头直径，连接好输浆管路，将桩机移到指定位置对好桩位，由现场质检人员检查确认无误后开始开机作业。
(2)制浆技术。水泥搅拌桩制浆必须严格控制水灰比，水灰比适宜控制在0.45～0.5范围之间，具体的水泥搅拌桩配合比以试验室下发的配比为准。水泥浆制备时，搅拌时间标定不少于4～5min，连续制备水泥浆时，应当按照水灰比同步进行，配制好的浆液必须过筛，浆液不得有离析现象，泵送必须是连续的。应适当掺入外加剂，掺入的比例根据试验确定。
(3)送浆技术。泵送浆在泵出口压力应当保持在4～6Mpa 之间(桩长取高值，桩短取低值)，并且使搅拌提升速度和输浆速度保持同步，即水泥浆喷出速度在40～60L/min 之间。
(4)钻杆下沉钻进施工前应当标定搅拌机械的灰浆输送量。启动电机，放松起吊钢丝绳，空压机送风，使钻头沿着导轨下沉钻进到设计深度。钻机正钻速度控制在80r/min-135r/min 之间，下钻进尺速度控制在0.8m-1.0m/min注意钻头是否到达持力层，判别是否进入持力层的方法可由钻机钻到最深实时下钻速度和电流表的读数来判别，当遇到硬层时电流标的读数会发生突变。
(5)钻杆提升，上提喷浆强制搅拌。通过开启灰浆泵等待浆液到达喷浆口，按照规定的提升速度、搅拌速度，边喷、边拌边提升直到设计喷灰标高。一般表层50cm 土层侧向约束软弱，成桩不利，因此停灰面应在离地面50cm 处。应严格控制搅拌时的下沉和提升速度，同时在提升过程中始终保持送浆连续，中间不得间断。如有间断应进行处理。同时在输浆管冲水下沉的部位应略停加强搅拌喷浆。
(6)复搅。到达停灰口后，关闭灰浆泵，(为保证软土和固化剂搅拌均匀)再次将搅拌机下沉到设计要求深度，再搅拌后提升到地面，即进行整桩三次复搅工艺。
(7)清洗。通过向排空的集料斗注入适量清水，开启灰浆清洗管道中残留的水泥浆，清洗搅拌钻头粘附的泥团。然后桩机移位，再重复上述施工步骤，进行下一根桩施工。
3施工质量控制技术
3.1施工参数控制
对于水泥搅拌桩进行软基加固处理，其加固深度应当不得小于设计桩长，桩体水泥掺入量不15～20%，并在施工中按照设计要求考虑地下水对水泥混凝土的腐蚀性。施工中采用有效的电脑自动记录仪，正确记录各种参数并自动打印输出;桩号、日期、始打和结束时间、设计桩长、实际桩深、每延长米的喷浆量及累计数量、搅拌深度等，确保搅拌桩的质量。按照设计的桩位、桩长、桩数、喷浆量、复搅长度及试桩确定的参数进行施工。桩顶标高高出设计标高不少于0.5m，采用人工凿除桩应头。同时在施工中应当确保其相关施工参数在允许范围内，笔者结合实践，总结了深层水泥搅拌桩施工的相关参数控制。
表1 搅拌桩施工允许偏差范围
3.2 水泥搅拌桩施工中质量控制技术
为了有效地提高深层水泥搅拌桩施工质量，在其施工过程中必须对每个施工环节都采取严格的质量控制技术。
(1)施工前，适宜根据设计要求对搅拌桩进行工艺性试验，确定出各项施工参数，施工过程中严格按设计及工艺要求进行。当桩周为成层土时，应对相对软弱土层增加搅拌次数或增加水泥掺量。
(2)施工中适宜采用强度等级32.5R的普通硅酸盐水泥,严格控制水泥掺入比(重量比)为15%。 每M水泥用量为：1800*15%*π·r²=76kg/m。水泥浆作为固化剂，浆体拌制后应及时喷浆，防止发生浆液离折。
(3)喷浆的提升或正常速度适宜小于0.8 m/min，同时对于灰浆泵送压力控制不得少于0.4 Mpa，并保证泵送流量恒定。相邻桩喷浆施工时间间隔不得超过24h，施工时应采用四次喷浆四次搅拌工艺，并确保搅拌均匀。搅拌头翼片的枚数、宽度、与搅拌轴的垂直夹角、搅拌头的回转数、提升速度相互匹配，确保加固深度范围内土体的搅拌次数满足规范要求。施工中始终保持搅拌桩机底盘的水平和导向架的垂直，搅拌桩的垂直偏差不得超过1%，桩位的偏差不大于50mm，成桩直径及桩长满足设计要求。
(4)制备好的浆液不得离析，不得停放时间过长，泵送必须连续。灰浆泵输浆量，灰浆经输浆管到达喷浆口时间以及钻头起吊提升速度按试验标定参数进行。对于施工中因故停浆时，应将搅拌头下沉至停浆点以下500mm，待恢复供浆时再搅拌提升。施工停浆面应高出桩顶设计标高500mm，待桩顶压梁，施工时再将该多余部分凿除。对于停机超过3小时情况，将输浆管拆下，妥为清洗。喷浆搅拌提升的速度和搅拌次数符合设计及施工工艺要求，喷浆量及提升速度等由流量计控制并有专人记录。
(5)当搅拌桩桩顶接近设计标高时，应特别注意桩头的施工质量，桩顶1-1.5米范围内增加喷浆搅拌一次。同时搅拌自地面以下1m喷浆搅拌提升出地面时，宜应慢速，当喷浆口至桩顶标高时，宜停止提升，搅拌10秒-20秒，以保证桩头密实均匀。当输浆管有弯折、外压或漏浆情况时要及时检查、理顺管道，清除外压，发现漏浆点应进行补漏，严重时停机换管当输浆管道过长，沿程压力损失增大时可使制浆池布置靠近桩位，以缩短送浆管道。当场地条件不具备时，可适当调增泵送压。
(6)在桩与桩之间的搭接间隔施工不应大于24h，如间隔时间太长，搭接质量无保证时，应采取局部补桩或注浆措施。桩身插筋及插竹不得超过24h，必须做好每一根桩的时间记录，深度记录误差应不于10mm，时间记录误差小于5S。当桩体28天龄期，其强度大于1.0 Mpa，水灰比不应大于0.5。
结 语
本文通过结合工程实践，对软基采取深层水泥搅拌桩来加固处理，总结了深层水泥搅拌桩在软基加固中的施工技术要点进行了总结，通过工程实践表明，深层水泥搅拌桩在确保施工质量的前提下，其处理软基加固是可行，可为同类工程参考借鉴。
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