公路工程施工中水泥搅拌桩技术的应用

　　摘 要：在公路工程施工中，软基处理是非常关键的环节，如何对软基进行加固，提升路基稳定性和承载能力，是需要工程技术人员深入研究的课题。将水泥搅拌桩应用到公路工程施工中，能够有效满足对基础强度和稳定性的需求，而且施工速度快，效果显著。
　　关键词：公路工程施工；水泥搅拌桩技术；应用
　　1水泥搅拌桩技术
　　江北高速公路第三标段水泥搅拌桩设计桩径0.5m，设计桩间距1.5m，设计桩长6.0m，三角形布置。本项目水泥搅拌桩采用喷浆法，采用双向搅拌机，搅拌桩施工机械动力大于45KW 以上。
　　水泥土搅拌桩，是一种针对软弱土层进行加固的工艺技术，将水泥作为固化剂，通过搅拌设备，在地基深层对水泥和软土层进行强制搅拌，通过相应的物理化学反应，使得软土能够固结成具备较高强度和稳定性的优质基础。水泥土搅拌桩的加固，主要是利用了水泥与土层之间的物理化学反应，水泥的掺量相对较少，通常不会超过需要加固土体的 15%，水泥本身与黏土的混合并不充分，黏土较大表面积以及活性会导致水泥土硬化速度缓慢，过程也较混凝土硬化更加复杂。通常来讲，在土木工程中，水泥土搅拌桩的加固原理包括了三个过程：一是水泥水解和水化，其对于水的需求较大，如果土层中含水量低，同时选择喷粉施工，会导致施工难度增大，水解反应和水化反应无法顺利实现，影响加固效果；二是碳酸化，在施工环节，水泥搅拌桩由于水泥与土壤的不充分混合，必然会存在土块和水泥块，在这种情况下，想要提升总体强度，需要做好充分搅拌，确保水泥能够均匀分布到土壤中；三是黏土颗粒与水泥水化物的反应，如离子交换反应、凝硬反应等，与水泥水化反应密切相关，要求土壤含水量适中。
　　2喷浆法水泥搅拌桩施工工艺（施工工艺见图 2-1水泥搅拌桩施工工图）
　　2.1施工准备
　　进行搅拌桩施工的场地，事先应整平，整平高程见设计图表，必须清除地面以下的一切障碍物（包括树根和垃圾等），准确地进行桩位放样，场地低洼或水塘地段应先排水清淤后再回填砂（不得回填杂填土）至整平高程。
　　2.2浆液的配置与输送：
　　①配合比：要经过试桩确定，备好满足设计要求的水泥，并按规定频率进行抽检试验，一般选用的是p.o32.5#水泥。根据被加固土的性质及单桩承载力要求，确定水泥掺入比。水泥浆液的配制要严格控制水灰比，一般为0.45～0.55，比重一般为1.65～1.7，要求调制出的水泥浆有较好的流动性、和易性。施工中可用泥浆比重计控制水泥浆稠度来确保最佳的水灰比。②配制与输送：搅拌灰浆时，应先加水，然后按水泥顺序投料，每次灰浆搅拌时间不得少于4min，应将水泥浆充分拌匀。水泥浆从灰浆拌和机倒入集料斗时，必须过滤筛，把水泥硬块剔出。集料斗的容量一般为0.8m3，就可以保证一定的余量，不会因浆液供应不足而断桩，也不会因浆液过多产生沉淀而引起浆液浓度不足。
　　2.3钻机操作步骤如下：
　　1）钻机定位；2）钻杆下沉钻进；钻进速度0.8～1.5m/ min；到达硬层后提前喷浆间歇一定时间，再提升钻具，速度≤0.8m/min，确保底部有足够的灰量；3）上提喷浆，提升至地面以下1m 时，宜用慢速，当喷浆口即将出地面时，停止提升，搅拌数秒以保证桩头均匀密实；4）重复搅拌下沉、喷浆；5）重复搅拌提升，直至离地面0.3～0.5m；全桩进行复搅，复搅及提升速度<0.8m/分钟，将剩余水泥浆喷完。检查浆桶中水泥浆是否喷完，如没喷完，重复以上步骤直至水泥浆喷完。6）关闭搅拌机械；当上述工作完成之后，关闭钻机，移至下一桩位施工。若要停止施工，应关闭机械，并向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵清洗全部管路中的残留水泥浆，并将粘附在搅拌头上的软土清洗干净。7）填筑砂垫层，并压实。
　　2.4搅拌桩质量标准及工程质量检验
　　桩身配方试验强度为1.4Mpa，在工程施工前必须通过室内配方试验的检验，并且进行成桩工艺试验以掌握对该场地的成桩工艺及多种技术参数，成桩工艺性试验桩数不宜小于5 根。（1）水泥用量的误差不得小于设计值。（2）为保证搅拌桩的垂直度，应注意起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度，垂直度偏差不得大于1.5%。（3）桩位偏差不得大于10cm，桩径、桩长不得小于设计值。（4）搅拌机下沉或提升的时间应有专人记录，时间误差不得大于5 秒。（5）成桩7 天后，应进行开挖检查，观测桩体成型情况及搅拌均匀程度，成桩28 天后应进行钻孔取芯检测桩身无侧限抗压强度试验，抽检频率为总桩数的1%～2%，取芯位置宜在桩径2/5 处，芯样28天龄期无侧限抗压强度不低于1Mpa，90天龄期无侧限抗压强度不低于1.4Mpa。（6）成桩28 天后进行载荷试验，检验单桩承载力和复合地基承载力，为总桩数的0.2%～0.5%，且不少于3 处，测定承载力应满足设计要求。（7）采用轻型动力触探仪、静力触探以及物探等勘探方法，对桩的均匀性和完整性进行检查。
　　3水泥搅拌桩施工质量控制措施
　　3.1原材料的质量控制
　　（1）水泥（固化剂）质量是重点，选择的水泥品种和质量需要满足设计和规定要求。水泥进场前期，务必抽样做安定性试验、胶砂强度等指标，符合要求后才可以进行使用。进场水泥数量需要符合施工进度的要求，不合格或过期、受潮、硬化、变质的水泥禁止进场使用。（2）施工用水要选用人畜饮用水。如使用自然水源需做水质解析，检验符合标准后才能使用。
　　3.2桩长的控制
　　（1）钻杆标线控制法：施工前期要测量钻杆长度，可以使用红色油漆在钻杆上表明桩长的显著标志（桩长应大于设计需求），便于掌控钻杆钻入深度、复搅深度，保障设计桩长；（2）度盘读数控制法：钻机上还存在一个控制钻杆钻入深度的圆盘，通过指针读数可直接表明出钻桩的长度。（注意开钻前期，指针读数务必为零）。
　　3.3单桩水泥用量的控制
　　（1）掌控好水灰比。依单桩长和设计给予的每米水泥用量验算出单桩水泥用量，严格依设计给出的水灰比实施制浆，不能任意调制水灰比；（2）掌控好输浆泵。泵务必有充足的压力和持久稳定的输浆能力，输浆量必须与桩机的钻进速度、搅拌速度及提升速度相匹配（这点是靠施工经验和试桩技术参数得来的）；（3）控制好桩机的钻进速度、搅拌速度及提升速度。确保单桩施工完毕后，为该桩所配制的水泥浆能全部用完，不得有剩余。总之，只有控制好单桩的水泥用量，桩身强度才有保证。
　　3.4桩机操作的控制
　　（1）桩机对位后，精调桩身竖直度，使搅拌轴保持垂直；（2）启动搅拌钻机，钻头边旋转边向下钻进。同时，启动压力泵工作，边钻进边喷浆；（3）钻至设计标高后停钻，关闭搅拌钻机，钻进结束；（4）再次启动搅拌钻机，钻头呈反向边旋转、边提升、边喷浆，使土体的水泥浆进行初步拌和；（5）搅拌机提升至地面以下1.0m时宜用慢速；当喷浆口即将出地面时，应停止提升，搅拌数秒以保证桩头均匀密实。施工时因故停浆，为防止断桩和缺浆，应使搅拌机下沉至停浆面以下0.5m处，待恢复供浆后再喷浆提升；（6）根据设计要求在地面下一定深度范围内进行重复搅拌。钻头邊旋转、边钻进、边喷浆至设计要求复拌的深度后，再反向边旋转、边喷浆、边提升。使受到搅动的土块被充分粉碎，土体和水泥浆能充分拌和均匀；（7）根据成桩试验确定的各项技术参数来指导施工。现场操作人员应详细记录每米下沉时间、提升时间，记录送浆时间、停浆时间以及施工桩长等参数的变化。
　　结语
　　随着科学技术的进步和公路建设的发展，各种公路建设工艺必将会凭借自身优势得到推广，但很多地区的公路出现了诸多问题，给人们的出行带来了很大的不便。不可否认，我国公路工程施工还有很多缺陷，需要人们进行不断的探索和研究。对公路工程质量进行控制十分有必要，这对于方便人们的出行，保障人们生命财产安全，推动社会发展都有重要意义。提高公路施工质量还有很多工作要做，促进交通运输业健康发展之路任重而道远。
　　参考文献
　　[1]阿讲德. 公路沥青路面铺筑技术与质量管理探索[J]. 科技创新与应用，2017（24）.
　　[2]周博，杨志强. 沥青路面标准施工中的问题及对策探析[J]. 中国标准化，2017（2）.

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