浅谈双向水泥搅拌桩在软基处理中的应用

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　　浅谈双向水泥搅拌桩在软基处理中的应用陈耕（中铁十局集团有限公司，山东济南250000）【摘要】高速铁路路基施工要求标准高，要求工后沉降量小以满足铁路行车安全要求，而高速铁路软土路基施工更是工程质量控制重点及难点，本文通过对新建连云港至盐城铁路建设中的软土路基双向水泥搅拌桩施工应用及实践分析，为我国铁路建设的软土路基施工提供一点参考和建议。.jyqk，连盐铁路自西南向东地形地貌可划分为低山丘陵区、山前冲湖积平原区、滨海平原区和黄淮冲积平原区等四种地貌单元。沿线地势起伏不大，总体上呈平原区地貌。沿线属淮河流域，沿线地表水系极为发育。沿线地势起伏不大，总体上呈平原区地貌：平原区地形平坦、开阔，地势由西南向北东海岸微倾，地表水系发育、河渠纵横、交织如网，村落密集、农耕发达、交通便利。全线铁路地质由上到下由6种不同的土质，即：1.0至-0.44为粉质黏土、0.44至-2.66为淤泥质粉质黏土、-2.66至-9.26为软粉土、 -9.26至-11.86为淤泥质粉质黏土、-11.86至-14.26为粉质黏土、-14.26至-19.36为粉土。软土地基分部广阔，路基地基处理采用双向水泥搅拌桩加固，双向水泥搅拌桩桩径0.5m，按梅花形及正方形布置，桩间距1.1～1.2m，桩长13～18m，设计数量约563万延米。2　双向水泥搅拌桩软基处理的特点采用双向水泥搅拌桩处理软土地基具有施工速度快，施工质量易于控制，经济性较高，且更有利于现场文明施工控制等优势。（1）强度提高：由于叶片的同时正反向旋转，阻断了水泥浆上冒途径，彻底解决了冒浆现象，并且使固化剂与土体就地充分搅拌，不再出现层状的水泥土搅拌体，水泥土强度大幅度提高。（2）扰动小：同心双轴同时正反向旋转，使土体对叶片产生的水平旋转力相互平衡，降低了施工对桩周土的作用，桩周土扰动小。（3）易于推广：使用常规的固化剂，对现行的水泥搅拌桩机械进行改进，施工人员接受短期指导即可施工。（4）便于管理：由于采用了两搅一喷施工工艺，不需要复搅复喷，降低了人为因素对施工质量的影响。 （5）经济性：由于桩身强度的提高，加固体桩身受力更合理，单位体积的软土地基处理工程量小，大大降低了工程造价。3　双向水泥搅拌桩工艺原理及流程3.1　双向水泥搅拌桩工艺原理双向水泥搅拌桩技术将水泥土搅拌桩成桩机械的单轴钻杆改进为同心双轴钻杆。内钻杆上安装正向旋转叶片并设置喷浆口；外钻杆上安装反向旋转叶片，通过外杆上叶片反向旋转过程中的压浆作用和正反向旋转叶片同时双向搅拌水泥土，阻断水泥浆上冒途径，保证水泥浆在桩体中均匀分布和搅拌均匀，确保成桩质量。3.2　双向水泥搅拌桩机机械构造3.3　双向水泥搅拌桩工艺流程施工工艺流程：平整场地、钻机就位→喷浆、切土下沉→搅拌提升→钻机移位。4　施工过程及质量控制要点4.1　平整场地、钻机就位 （1）为满足双向水泥搅拌桩桩机就位及运输车辆的通行，场内道路采用宕渣铺筑并压实，打桩机械范围采用砂、石填料料填筑，现场设置排水沟。（2）按照设置的标高控制点和轴线控制网，根据桩位布置图进行现场测量定位。将桩的准确位置测设到地面，每一个桩位打一个小木桩，以便桩机对中，保持桩位正确。（3）桩机就位每台打桩机配路基箱或枕木若干块，打桩机作业时就位于路基箱或枕木上。4.2　喷浆、切土下沉（1）浆液配制：双向水泥搅拌桩的浆液以P·O42.5普通硅酸盐水泥为固化剂，水泥用量为63.5kg/m，水灰比0.50。搅拌灰浆时，应、先加水，然后按掺入水泥，每次灰浆搅拌时间不得少于2min，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。集料斗的容量不小于一根桩需要的水泥浆用量，保证不会因浆液供应不足而断桩，同时集料斗不宜过大，避免因浆液过多产生沉淀而引起浆液浓度不足。（2）浆液输送：水泥浆由挤压式灰浆泵压入内径为Φ32的胶管送到双向水泥搅拌桩机的钻杆内，最后从内钻杆的出浆口射入土体内。泵压通过安装在灰浆泵上的压力表控制，喷浆时灰浆泵的泵压控制在0.25～0.4MPa。 （3）切土下沉：启动搅拌机，使搅拌机沿导向架向下切土，同时开启灰浆泵向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，直至设计深度，在桩底持续喷浆搅拌不少于15秒。下钻时内、外钻杆转速≥50r/min，钻杆下钻速度控制在0.5～0.8m/min。4.3　搅拌提升（1）关闭灰浆泵,提升搅拌机，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至地表。（2）提升过程中需严格控制体钻速度，将已喷浆的水泥土进一步搅拌均匀，提升时内、外钻杆转速≥50r/min，钻杆提升速度控制在0.7～1.0m/min。4.4　钻机移位一根桩施工完毕，清理并修整桩头，清除叶片及钻杆上泥浆，钻机移位，进行下一根桩施工。4.5　质量控制要点（1）为保证双向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、右距离相等来进行垂直度控制。（2）为了确保桩体每米水泥掺量以及水泥浆用量达到设计要求，每台机械均配备电脑记录仪。同时现场配备水泥浆比重测定仪，以方便检查水泥浆水灰比是否满足设计要求。 （3）钻机旁派专人进行记录和管理，正确打印并记录各种参数如：桩号、日期、钻进开始和结束时间、设计桩长、实际桩深，每10cm的水泥浆用量及累计数量，搅拌深度等。（4）双向水泥搅拌桩施工采用两搅一喷工艺。下钻时应喷射完成100%的浆量并严格控制钻进速度。为保证双向水泥搅拌桩桩端质量，下钻喷浆时应在桩底部停留不少于15秒，进行磨桩端。（5）施工时严格控制喷浆时间和停浆时间。每根桩开钻后连续作业，不得中断喷浆。储浆罐内的储浆不小于一根桩的用量（每班首桩时还需计算压浆管内的水泥浆量）。（6）现场施工人员认真填写施工原始记录，记录内容包括：施工桩号、施工日期、天气情况；喷浆深度、停浆标高；灰浆泵压力、管道压力；钻机转速；钻进速度、提升速度；浆液流量；每米喷浆量等。（7）经常对钻头进行检查，直径必须保证不小于设计桩径，若钻头直径小于设计桩径要及时补充钢件，以免发生桩径偏小的情况，同时钻头直径也不宜偏大，钻头直径偏大时，喷入的水泥浆使成桩桩体加粗，影响桩体质量。5　结语 采用双向水泥搅拌桩处理软土地基在本项目的实施应用，为后续设计及施工单位在碰到类似地质条件的工程项目施工提供了一种新的设计思路及施工方法，通过本项目的施工证明双向水泥搅拌桩的施工只要各项施工工艺及控制措施落实到位，在铁路软土地基施工中可以确保施工质量，保证工后沉降满足设计及铁路相关验收标准要求，满足铁路运营及行车安全。本文通过对连盐铁路路基软基处理双向水泥搅拌桩的施工应用方面着手，为后续铁路路基施工如遇到类似工程地质条件可借鉴此种施工技术及方案。［责任编辑：杨玉洁］