高速铁路深层水泥搅拌桩施工要点浅析

　　摘要：本文简要介绍了深层水泥搅拌桩的作用机理，结合郑焦城际铁路路基搅拌桩施工实例，阐述了深层水泥搅拌桩的施工要点，对施工中常遇问题提出了处理措施。

　　关键词：软基处理;搅拌桩;施工;质量控制;处理措施

　　Abstract: This paper briefly introduces the mechanism of action of deep cement mixing pile, combined with Zheng Jiao intercity railway roadbed mixing pile construction examples, expounds the deep cement mixing pile construction, the common problems in the construction puts forward the treatment measures.

　　Key words: soft foundation treatment; pile; construction; quality control; treatment measures

　　中图分类号：U238 文献标识码： A 文章编号：

　　一、概述

　　深层水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过专用的深层搅拌机械，将水泥浆注入地层、并与地层中的软土强制搅拌均匀，水泥和软土混合后，将产生一系列物理—-化学反应，形成具有一定强度的桩体，达到地基加固的目的。水泥搅拌桩具有造价低、整体刚度和止水效果好、无振动、无噪音、无污染、设备简单、工期短等优点，故在路基软基处理中得到广泛的应用。

　　新建铁路郑州至焦作线，我项目部承担的施工任务为DK33+719.31~DK57+044.3管段内所有线下工程，其中特大桥四座，路基长度14.122km，其中需要用水泥搅拌桩加固的软基地段长度为8.281km。水泥搅拌桩按正三角形布桩，桩径0.5m，间距1.4m(路桥过渡段间距1.2m)，桩长4~12m，共320940延米。

　　二、施工工艺

　　1.生产性试验,包括室内配比试验和室外成桩试验。

　　(1)室内配比试验。由建设单位、设计单位、施工单位和监理单位到现场采集土样，作水泥土的配比试验，测定各水泥土的不同龄期、不同的水泥掺入比、试块抗压强度，为搅拌桩施工寻求最佳的水灰比、水泥的掺入比配方，土样取样数量一般不少于2kg，采集的样要用取样盒装好后并用石腊密封，或者密封在双层塑料袋内，防止水份蒸发。制作水泥土试块所用的土、水泥以及外加剂的数量要称重和作好记录，水泥和土要搅碎调均匀。

　　(2)搅拌桩试验。在搅拌桩正式施工前28天，应进行搅拌桩试验，由建设单位、设计单位、施工单位和监理单位选择具有代表性的场地作为搅拌桩施工的试验场地。检验设计参数和施工工艺是否合理，进行工艺试桩超过10根，各选5根桩进行钻孔取芯和单桩复合地基静载试验，并确定灰浆泵输浆量、灰浆经输浆管到达喷浆口时间以及起吊提升速度等参数，施工工艺试验结果通过监理单位的审批后才能开始搅拌桩的正式施工。

　　2.搅拌桩施工

　　(1)施工轴线和孔位布设：施工前按施工图纸测放施工轴线和孔位，并对其进行妥善保护，桩位布置与施工图纸误差不得大于2cm。

　　(2)设备就位：成桩设备安装就位平整和稳固，以确保施工中不发生倾斜、移动，在桩架上应设置用于施工中观测深度和斜度的装置。桩机上安装用于观测搅拌机下沉和提升速度、工作电流、来浆和停浆时间的自动记录装置。

　　(3)制备水泥浆液：按照试验确定的水泥浆液配合比和固化剂与外掺剂，由复勘后设计的桩长计算出搅拌桩需喷浆量，将材料放入搅拌机中加水进行水泥浆液搅拌制备，经检验合格后输入蓄浆池准备输灌。

　　(4)搅拌机预搅下沉：搅拌机预搅下沉时禁止冲水下沉。

　　搅拌桩施工期间应进行基础加固区的沉降观测，掌握整个加固区的沉降变形，作为评价地基加固效果和使用维护的依据。完工后按监理单位的要求提交有关的观测资料。

　　(5)喷浆成桩：开动灰浆泵，证实浆液从喷嘴喷出时启动桩机向下旋转钻进喷浆成桩并连续稳定喷入水泥浆液。搅拌桩的施工工艺(钻进速度、喷浆压力控制、喷浆量控制、钻进深度误差)根据设计要求的配比和搅拌试验实测的各项施工参数换算后确定。同时，使用流量泵控制输浆速度，使注浆泵出口压力保持在0.4～0.6Mpa，并应使搅拌提升速度与输浆速度同步。当浆液达到出浆口后，喷浆座底30s，使浆液完全到达桩端。

　　浆喷搅拌的水泥掺入量、固化剂浆液掺入量严格按预定的配比拌制，制备好的浆液不离析、不停置时间过长，超过2h的浆液作废浆处理。浆液倒入集料斗时加筛过滤，以免浆内结块损坏泵体。泵送浆液前管路应保持潮湿，以利输浆。拌制浆液的罐数设专人统计记录，固化剂、外掺剂用量、提升速度和泵送浆液的起止时间由专用的自动记录设备统计记录。

　　为保证搅拌桩的垂直度，注意桩机平台的平整度和导向架对地面的垂直度，使垂直度偏差不超过1%。为保证桩位准确度，必须使用定位卡，使桩位偏差不大于2cm。对设计要求搭接成壁的桩应连续施工，相邻桩施工间隔时间不超过24h。如间歇时间太长与第二根无法搭接，应在设计和监理单位认可后，采取补救措施。

　　前台操机与后台供浆密切配合，联络信号必须明确，前台搅拌机喷浆提升的次数和速度符合已定的施工工艺，后台供浆连续，一旦因故停浆，立即通知前台，为防止断桩和缺浆，将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m，待恢复供浆时再喷浆提升，如因故停机超过3h，为防止浆液硬结堵管，拆卸输浆管路，妥为清洗。

　　(6)提升搅拌：桩顶设计标高与施工场地地面标高接近时，特别注意桩头的施工质量，搅拌机自地面以下1m喷浆搅拌提升出地面时，采用慢速，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。

　　(7)成桩：当下沉与提升达到设计要求“四搅三喷”后即可完成一根搅拌桩的作业，开动灰浆泵清洗管路中残存的水泥浆，桩机移至另一桩位施工另一根搅拌桩。

　　施工记录设专人负责，详细记录搅拌机始沉时间、每米下沉或提升的时间、记录来浆与停浆时间、完成桩体施工时间，记录时深度误差不大于5cm，时间误差不大于5min，施工中发生的问题及处理情况在备注栏中注明。

　　(8)桩体保护与桩顶开挖：搅拌桩施工完毕28天后，桩顶以上的0.4m覆盖土层采用人工开挖，以保护桩头质量，覆盖土层禁止采用机械开挖。

　　三、施工质量控制

　　1.制浆质量的控制

　　按试验确定的水灰比(水和水泥按重量比严格控制)在制浆罐中进行拌制，备好的浆液还应不停地搅拌，使其均匀稳定，不得离析或停置时间过长，超过2h的浆液应降低标号使用;浆液倒入集料时应加筛过滤，以免浆内结块，损坏泵体。

　　2.泵送浆液质量的控制

　　泵送浆液前，管路应保持潮湿，以利输浆。泵送浆液过程中，泵的压力必须足够和稳定，供浆必须连续，拌和必须均匀。如遇到浆液硬结堵管，必须立即拆卸输浆管道，清洗干净。

　　3.桩机机身的垂直度控制

　　(1)调整机身两边的拉杆，使机身纵向竖直;

　　(2)调整机身下边的四个带液压装置的支撑脚，使机身横向竖直;

　　(3)纵横向都竖直后，钻杆上的悬锤线就会指向中心刻度并紧靠在中心度盘处。

　　4.桩长的控制

　　(1)钻杆标线控制法：施工之前应丈量钻杆长度,可用红色油漆在钻杆上划桩长的明显标志(桩长应不小于设计要求)，以便掌握钻杆钻入深度、复搅深度，确保设计桩长;

　　(2)度盘读数控制法：杆钻入深度的圆盘,通过指针读数可直接反映出钻桩的长度。(注意开钻之前，指针读数必须为零)。

　　5.单桩水泥用量的控制

　　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。

　　四、施工中常见的各种问题及处理措施

　　1、断浆造成原因：输浆管过长，灰浆泵压力不足，输浆管及导轴喷孔堵塞。处理方法：控制输浆管长度，增高泵压，必要时拆卸，清洗。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。

　　2、桩顶冒浆，土轴同转造成原因：泵压过高且不稳定，土质含水量过大(一般大于55%)。处理方法：调整控制泵压，减少拌浆加水量，对轴施压后再转。

　　3、桩顶涌土造成原因：搅拌叶片组合角度不合适。处理方法：调整搅拌叶片组合及角度。

　　4、输浆管堵塞造成原因：管内浆液结块，喷浆嘴偏小。处理方法：拆洗输浆管路，调整喷嘴口径。

　　5、搅拌机下不到预定深度造成原因：土质太粘搅拌机自重不够，导轴卡轨。处理方法：修改设计，增加搅拌机自重，检修机械。

　　6、喷搅下沉困难造成原因：电压偏低，土质较硬或遇大块石、树根、旧基础等障碍物。处理方法：调高电压，开挖排除障碍物。

　　五、结语

　　深层水泥搅拌桩适用于地基承受力较低的地基基础施工，它的优点是加固效果显著，加固后地基可以很快投入使用，目前，已广泛应用于高速铁路、公路、房建、水利工程软基础处理，并取得了较理想的效果。

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文章名称： 高速铁路深层水泥搅拌桩施工要点浅析

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