前言 水泥搅拌桩多用于软土层的地基加固处理工程中,其基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应过程,可通过专用机械设备将水泥喷入处理的软土地基内,并在喷注过程中上下搅拌均匀,使水泥与土发生水解和水化反应,生成水泥水化物并形成凝胶体,将土颗粒或小土团凝结在一起形成一种稳定的结构整体,这就是水泥骨架作用,同时,水泥在水化过程中生成的钙离子与土颗粒表面的钠离子进行离子交换作用,生成稳定的钙离子,从而进一步提高土体的强度,达到提高地基承载力的目的。用水泥搅拌桩处理软弱地基效果显著,处理后可很快投入使用。它的施工方法根据喷注的是浆液还是粉体可分为湿法和干法两种。为解决高速公路桥头下沉问题,我们已在石黄高速公路衡水支线和青银高速公路进行了湿法水泥搅拌桩的施工,且取得了良好效果。
水泥搅拌桩多用于软土层的地基加固处理工程中,其基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应过程,可通过专用机械设备将水泥喷入处理的软土地基内,并在喷注过程中上下搅拌均匀,使水泥与土发生水解和水化反应,生成水泥水化物并形成凝胶体,将土颗粒或小土团凝结在一起形成一种稳定的结构整体,这就是水泥骨架作用,同时,水泥在水化过程中生成的钙离子与土颗粒表面的钠离子进行离子交换作用,生成稳定的钙离子,从而进一步提高土体的强度,达到提高地基承载力的目的。用水泥搅拌桩处理软弱地基效果显著,处理后可很快投入使用。它的施工方法根据喷注的是浆液还是粉体可分为湿法和干法两种。为解决高速公路桥头下沉问题,我们已在石黄高速公路衡水支线和青银高速公路进行了湿法水泥搅拌桩的施工,且取得了良好效果。
1.施工准备
首先是试验准备,备好满足设计要求的水泥,并按规定频率进行抽检试验。根据被加固土的性质及单桩承载力要求,确定水泥掺入比。其次是施工现场准备,施工现场场地应事先平整好,清除桩位处地上、地下一切障碍。场地低洼时应填好粘土,不得回填杂土。正式大面积开工前,应进行不少于5颗的工艺试验桩,试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及喷浆时间等参数,以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。同时,现场一定要做好水泥的防雨、防潮措施。
2.施工工艺流程
桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下0.3m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。
3.设计参数及要求
(1)水泥掺入比>12%;
(2)室内配合比设计
7d无侧限抗压强度:qu≥0?8MPa,
28d无侧限抗压强度:qu≥1?6MPa,
90d无侧限抗压强度:qu≥2?4MPa;
(3)现场质量检测
28d取芯强度:R28≥0?8MPa,
90d取芯强度:R90≥1?2MPa,
单桩承载力>210KPa,
复合地基承载力>170KPa。
4.施工控制
水泥搅拌桩开钻之前,应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象,待水排尽后方可下钻。
为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求,在主机上悬挂一吊锤,通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。
对每根成型的搅拌桩质量检查重点是水泥用量、水泥浆拌制的罐数、压浆过程中是否有断浆现象、喷浆搅拌提升时间以及复搅次数。
为了确保桩体每米掺合量以及水泥浆用量达到设计要求,每台机械均应配备电脑记录仪。同时现场应配备水泥浆比重测定仪,以备监理工程师和项目经理部质检人员随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求。
水泥搅拌配合比:水灰比0.45～0.50、水泥掺量12%、每米掺灰量46.25kg、高效减水剂0.5%。
水泥搅拌桩施工采用二喷四搅工艺。第一次下钻时为避免堵管可带浆下钻,喷浆量应小于总量的1/2,严禁带水下钻。第一次下钻和提钻时一律采用低档操作,复搅时可提高一个档位。每根桩的正常成桩时间应不少于40分钟,喷浆压力不小于0.4MPa。
为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量,第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30秒,进行磨桩端,余浆上提过程中全部喷入桩体,且在桩顶部位进行磨桩头,停留时间为30秒。
施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间。每根桩开钻后应连续作业,不得中断喷浆。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加50kg。若储浆量小于上述重量时,不得进行下一根桩的施工。
5.成桩的检验
制桩完成后,水泥搅拌桩成桩7天可采用轻便触探法进行桩身质量检验。用轻便触探器中附带的勺钻,在搅拌桩身中心钻孔,取出桩芯,观察其颜色是否一致,是否存在水泥浆富集的“结核”或未被搅匀的土团。须达到要求的龄期后方可进行开挖,清理桩头时不得使用重锤或重型机械,宜用小锤、短钎等轻便工具操作以免损伤桩头。群桩桩顶应平齐,间距应均匀;桩体圆匀,无缩颈和回陷现象。水泥搅拌桩成桩28天后,用钻孔取芯的方法检查其完整性、桩土搅拌均匀程度及桩的施工长度。每根桩取出的芯样由监理工程师现场指定相对均匀部位,送试验室做28天龄期的无侧限抗压强度试验,取出桩芯后留下的空洞应用同等强度的水泥砂浆回灌密实。在特大桥桥台或软土层深厚的地方,或对施工质量有怀疑时,可在成桩28天后,由监理工程师随机指定抽检单桩承载力或复合地基承载力。随机抽查的桩数不宜少于桩数的0.2%,且不得少于3根。试验用最大载荷量为单桩或复合地基设计荷载的两倍。
6.结束语
水泥搅拌桩通过特制的深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和,使软土硬结而提高地基强度。这种方法适用于处理软土,处理效果显著,处理后可很快投入使用,在建筑工程施工中确保工程质量的前提下能够降低施工成本、缩短了基础处理施工工期,在工期紧、出于成本考虑不易进行基坑大开挖或基础土质换填,考虑使用水泥搅拌桩进行基础处理应该是经济、科学的施工方案。
