水泥搅拌桩是我国在20世纪发展起来的地基处理新技术, 它是根据水泥水化的化学机理, 通过特制的深层搅拌机械在地层深部就地将软土和水泥强制拌和, 使软土硬结而提高地基强度。这种方法适用于软弱地基的处理, 对于淤泥质土, 粉质粘土以及饱和性土等软土地基的处理效果显著, 处理后可以很快投入使用, 施工速度快;在施工中无噪音、无振动, 对环境无污染;投资省。我国长江以南地区, 雨水充沛, 地下水含量丰富, 软基处理常见的处理方法就是水泥土搅拌桩。
1 水泥搅拌桩的类型
水泥搅拌桩是一种应用较广泛的地基加固方法, 根据水泥水化的化学机理, 其施工工艺主要有两种:一种是, 先在地面把水泥制成水泥浆, 然后送至地下与地基土搅和, 待其固化后, 使地基土的物理力学性能得到加强;另一种是, 采用压缩空气把干燥, 松散状态的水泥粉直接送入地下与地基土搅和, 利用地基土中的孔隙水进行水化反应后, 再行固结, 达到改良地基的目的。目前我国水泥搅拌桩施工较多采用“喷浆”工艺。
2 水泥搅拌桩施工工序
基底清理—桩位放样—桩机就位校核竖直度—打设桩、复拌、提升—边提升边喷浆、搅拌—下钻、复搅、喷浆—搅拌、提升—桩机移位—7天、28天强度经检验合格—进入下道工序。
(1) 如果施工场地内原地面高差较大, 需与监理、设计和业主沟通, 指定场地整平标准。为了保证水泥搅拌桩整体顶面标高在同一个水平面上, 以达到路基填筑后整体均匀沉降的质量目标, 一般施工按高挖低填措施使整个水泥搅拌桩工作面基本在同一个水平面。
(2) 搅拌机械运至工地后, 先安装调试, 待转速、空气压力及计量设施正常后, 再开始就位。
(3) 将搅拌头对准设计桩位, 启动电机, 待搅拌头转速正常后, 边旋转切土边下沉, 直至达到加固深度。
(4) 从桩底向上喷浆, 同时搅拌提升, 直至距地面50cm, 再重新边喷浆边搅拌至桩底, 至桩底后停止钻进, 连续喷浆1分钟, 最后搅拌提升至地面。
(5) 关闭电源, 移动设备, 重复以上步骤。
(6) 将地面下未喷水泥的50cm, 用水泥土回填并捣实。
3 水泥搅拌桩施工技术要点控制
(1) 确定持力层必须准确, 桩体一般最多以进入持力层50cm为宜, 不宜过深, 否则将会产生危害: (1) 底部压力过大, 水泥浆无法渗入, 底部无法成桩; (2) 由于底部一般多为粘土或亚粘土, 土质过硬, 带浆下钻困难或无法下钻, 土体无法拌碎。当不带浆下钻时, 土体由于无法拌碎多会导致糊钻的情况, 土体与钻头形成一个圆柱体形状, 造成积压桩内土体, 发生掉桩头或桩内水泥浆外溢的情况。 (3) 水泥搅拌桩施工一般多为下钻喷浆, 如果进入持力层过深, 为防止下钻堵管只能一直喷浆, 但由于底部下钻速度其慢无比, 导致底部水泥浆用量严重过多, 造成水泥浆顺着钻杆溢出地面, 且直接缩短了桩体的施工时间。
(2) 为保证桩体搅拌均匀, 桩机钻头应焊接至少6个横向搅拌刀片, 且在每个横向刀片上焊接1~2个竖向搅拌刀片, 同时保证桩体的竖向搅拌效果, 竖向搅拌刀片长度>5cm, 宽度≥2cm。
(3) 在桩机井架的正面和侧面一定要吊挂垂球, 垂球重量不小于2kg, 防止施工时桩机倾斜, 最终导致检测时桩体无法检测到底, 到时候桩体质量固然再好也是惘然。
(4) 为了保证水泥浆的配合比满足要求、每根桩所使用的的水泥浆量均匀充足, 且考虑方便现场施工人员的操作和旁站人员的监督。若所施工的桩长皆为统一长度, 可将单根桩所需的水泥浆一次拌制或分两次拌制完成;当桩长较短时也可一次拌制2~3根桩所需的水泥浆, 使用时可在水泥浆罐的罐壁上焊接出每根桩需用水泥浆的深度刻度线。
(5) 由于现场施工过程中, 施工工人素质相对有限, 拌制水泥浆时并不能严格按照书面上的要求去制作水泥浆, 势必造成施工过程中水泥浆拌制和使用的混淆, 对施工质量产生较大的隐患。为了防止此类现象的发生, 必须在水泥浆罐的罐壁上用稍大的铁块或螺丝帽焊接出用水面和水泥浆面的准确位置。因为每次拌制水泥浆所需的水泥是个定值, 所以这样就完全足以避免水泥浆配合比不准确的情况。
(6) 当施工过程中发现地层某深度出现硬层时, 可根据地质情况进行相应的处理。
(1) 当此段硬层小于50cm时, 若下钻相对比较容易, 可稍稍放大回浆量, 短时间内穿透此硬层。若下钻比较困难, 不得任其缓慢钻进, 一方面要及时增大回浆量, 另一方面要在动力头上加大配重, 并在最下面的两个横向搅拌刀片上焊接锋利的破土刀片, 使其能够迅速穿透此段硬土层。效用分析:一是防止此段过多浪费水泥浆, 造成水泥浆冒出地面而流失, 且使整根桩体的喷浆量严重不均匀;二是提高施工工作效率, 防止窝工;三是避免当遇到硬土层时浪费时间过多, 造成整根桩的实际施工时间缩短, 将严重危害桩体的施工质量。
(2) 当此段硬层大于50cm时, 可将此土层作为持力层, 无须继续深入。防止此段土层难于拌碎, 水泥浆深入困难, 最终造成此处出现断桩或造成桩体整体不合格的情况。
(7) 为确保桩体喷浆和搅拌的均匀性, 桩机施工时必须限定每延米的施工时间, 一般每延米的施工时间控制在≥4分钟/米, 此施工时间是指在正常施工情况下, 当地质较复杂时, 应适当增加施工时间。
(8) 根据复合地基承载力及受力分析, 桩体6m以上的部位基本承受了上部荷载的70%以上, 越往下部受力渐渐越来越小, 因此施工过程中应特别注意加强上部桩体施工控制工作。
(9) 旁站人员每天必须记录所管辖桩机的具体施工情况, 其中包括:当值期间桩机施工是否正常、有无机械损坏情况, 修理时间, 修好后开工时间、有无无故停机的情况, 停机时间及开机时间。
4 结语
深层水泥搅拌桩软基处理属于隐蔽工程, 如果施工质量不好, 一旦被路堤等构造物所覆盖, 便构成隐患而且不好不就。所以紧抓施工环节, 严格施工过程尤其重要。只有在施工过程中的严格控制才能确保工程质量。
摘要：结合施工, 对目前基础处理采用的水泥搅拌桩施工工序进行了分析总结, 对其提出了施工技术控制方法, 方便了施工管理人员在施工过程中对水泥搅拌桩施工质量的控制。
关键词：水泥搅拌桩,施工,控制
参考文献
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