高速公路工程中软土地基水泥搅拌桩施工技术研究_李辉.pdf

运输经理世界道路工程与技术1工程概况该工程为互通连接线工程施工第三标段，具体包括 LK0+000LK1+600、LK4+740LK7+807.199 段落，全长 4.66km。其中，LK0+000LK1+600、LK4+740LK7+807.199 两阶段按施工图设计，互通连接线整 体 呈 东 西 向，路 线 全 长 7.807km。全 线 设 桥 梁 两座，730m、930m 小箱梁。设计标准采用 80km 设计时速，路基宽度 25.5m 的一级公路。工程内容包括路基、路面、安全设施及预埋管线、绿化及环境保护设施等。以控制关键性工程路基及路面基层施工为主，其余工程与关键性工程平行作业。路面面层、交安、绿化工程及时跟进，形成流水作业面施工。该项目区域位于海河流域的大清河水系。项目区在粉土和粉质黏土层中有静水沉积形成的软土或软弱土，呈灰色、灰黑色，其软土或软弱土特征十分明显，多连续分布，工程性质较差。根据地质调绘结果，软土多分布于现代河床附近，小清河、琉璃河、白沟河和北拒马河等河流两侧土体受水侵泡，多呈软塑状。软弱土线路区内多数区域分布，对线路区路基有影响。因此，对该高速公路软土路基进行了长期的观测，监测点实测沉降如表 1 所示。表 1 软土路基工后沉降实测值时间/d沉降/mm时间/d沉降/mm时间/d沉降/mm5-169-20146-3414-476-23161-3421-683-26181-3427-890-27226-3533-997-29240-3541-11111-3349-14115-3361-18128-342水泥土施工注意事项第一，水泥土施工应认真做好前期准备工作，如施工段落位置、原土性质、水泥性能、水泥土的技术条件、施工设备及其性能等方面进行充足准备。根据天气情况，尽量采用初凝时间较长的水泥进行施工。第二，水泥土施工应注重过程控制，即在施工过程中应严格控制各项指标满足施工要求，如素土的摊铺厚度、拌和前及拌和后的含水量、水泥剂量、拌和均匀 程 度、碾 压 顺 序 及 组 合 形 式 等，并 且 要 加 快 施 工速度。第三，水泥土施工与温度有很大关系，为避免因温度差异而加剧水泥土的技术指标变化，宜在 2025温度条件下施工。第四，水泥土的碾压应区别于素土，即水泥土在充分的准备工作下应一次成型，及时检测压实度指标，不得对成型后的水泥土进行二次补压，造成水泥土结构的破坏1。第五，水泥土施工应遵循“三快一密实”原则，即快速摊铺、快速整平、位置互换，以保证整个施工过程在水泥初凝前结束2。3水泥搅拌桩施工该项目在软土处理深度大于 3m 且不超过 20m 的一般路段、暗通、暗涵路段的软土地基处理采用水泥搅拌桩处理施工。图 1 为水泥搅拌桩处理断面图。3.1 施工工艺流程水泥搅拌桩施工工艺流程见图 2。3.2 水泥搅拌桩施工3.2.1浆液配制该工程中选用 42.5 级以上普通硅酸盐水泥作为固化剂，水泥掺量根据加固强度一般为加固土重的高速公路工程中软土地基水泥搅拌桩施工技术研究李辉、曹敏（江西省公路工程监理有限公司，江西 南昌 330009）摘 要：为解决因软土地基导致的建筑难度大幅度增加的问题，提高公路工程的施工效率，结合工程概况，对水泥土施工注意事项及水泥搅拌桩施工进行分析，并且提出施工质量控制措施，以期为同类型工程提供参考。关键词：高速公路；软土地基；水泥搅拌桩施工技术中图分类号：U416文献标识码：A16运输经理世界道路工程与技术15。为改善水泥土性质和桩体强度，根据试验并经监理工程师批准后，可适量选用木质素磺酸钙、石膏、氯化钠、氯化钙等外加剂，还可掺入不同比例的粉煤灰。配合比为水泥砂=1112。为增加水泥砂浆和易性能、利于泵送，在征得监理工程师同意后，加入减水剂(木质素磺酸钙)，减水剂掺入量为水泥用量的0.2%0.25，并加入硫酸钠，掺入量为水泥用量的1；之后加入石膏，掺入量为水泥用量的 2。水灰比为 0.410.5，水泥浆稠度为 114cm，起速凝早强作用。图 1 水泥搅拌桩处理断面图测量放样钻机就位钻孔至设计孔深提升搅拌、喷浆提升至设计标高后复钻提升复搅、喷浆升到设计标高后停机场地平整施工准备移至下一孔位图 2 搅拌桩施工工艺流程图根据试桩检测结果确定的配合比严格控制水灰比，加水应经过核准的定量容器。水泥浆必须充分拌和均匀。使用砂浆搅拌机制浆时，每次投料后拌和时间不得少于 3min。检测水泥浆液密度并记录。3.2.2施工准备现场查勘，熟悉场地条件和周围环境，收集有关勘测资料，参加图纸会审和技术交底。搞好“三通一平”，查明并记录好场地内的标高，采取必要措施，以免因施工而破坏。若地表层为软弱黏性土或易液化流动的砂土且地下水位较高时,宜采用人工降水或铺设一定厚度的砂、砂砾或碎石使地表形成硬层。根据工作量和施工工期要求，确定机械设备的数量，对全部施工机具进行维修、调配与试车。现场施工人员的调配，以“作业班”为单位配齐各岗人员，并进行质量技术和安全交底，做好记录存档。3.2.3测量、试验控制（1）平面控制测量。施工前，以精度指标较高、检验合格的全站仪对业主提供的控制点和控制桩位置进行同精度复核校准，并精确定出道路中线、边线、支路口、起止桩号位置，同时根据施工需要布置施工平面控制网。以精密水准仪和钢水准尺对业主提供的测量控制点和控制桩进行同精度复测并测设施工控制高程点。（2）测量方法。按照有关的规范要求进行测量，测量技术人员利用地面测量控制点，采用坐标法对施工项目的平面位置进行施工放样，根据具体情况采用测三角高程和闭合水准点进行高程放样。具体：据建设方提供的道路坐标控制点及道路中线，采用全站仪进行定位，并将各点标记于道路两边不被破坏位置，用混凝土浇筑固定，以保证其使用中的准确性。（3）按施工规范及有关施工规程要求，填报开工申请手续，包括开工报告、开工报告申报表、施工组织设计报审表、施工进度计划报审表等。（4）准备好施工所需的水泥等原材料，并经检验合格。（5）搅拌桩正式施工前要先进行成桩试验，水泥掺入比参考值为 200kg/m。搅拌桩施工前应做好加固土室内试验，以验证室内配合比，确定主要施工工艺指标，求出合适的水泥掺入比。试验桩一般应在 10根左右，在条件受到限制时，每种配合比不得少于 2根。试桩时监理和业主代表应到场，同时进行试桩工艺的详细记录。确定要穿过软土层的实际深度，了解各软土的阻力，以确定钻进及提升速度和喷浆量。3.2.4定位将深层搅拌机移到指定桩位，对中、双向调整桩机垂直度，如图 3 所示。3.2.5钻进、送浆将制备好的水泥浆经筛过滤后倒入贮浆桶，开动灰浆泵，将浆液送至搅拌头。17运输经理世界道路工程与技术(d)原 位 重 复 搅 拌 下 沉；(e)第 二 次 提 升 喷 浆 搅 拌；(f)搅 拌 完 毕 形 成 加 固 体(a)定 位 下 沉；(b)沉 入 到 设 计 要 求 深 度；(c)第 一 次 提 升 喷 浆 搅 拌(a)(b)(c)(d)(e)(f)图 3 水泥土搅拌桩施工程序喷浆有以下两种方式。（1）钻进喷浆开动灰浆泵，浆液从喷嘴喷出并具有一定压力后开始钻进搅拌，同时根据试桩结果调整灰浆泵压力档次，保证喷浆量满足要求。在钻进过程中连续喷入水泥浆液。钻进至设计桩长或硬土层后，应原地喷浆搅拌 30s。如局部位置存在喷浆不足的情况，应在反转提升的过程中进行补浆。（2）提升喷浆钻进至设计桩长或硬土层后，开动灰浆泵，并根据试桩结果调整灰浆泵压力档次，保证喷浆量满足要求。将搅拌头自桩端反转匀速提升搅拌，并连续喷入水泥浆液，直至地面。如局部位置存在喷浆不足的情况，应在复搅的过程中进行补浆。3.2.6复搅钻头提升至地面后，应立即反向钻进复搅。复搅深度原则上应为桩身全长，如无法进行全程复搅，则应报监理工程师批准。在复搅过程中，应对局部喷浆不足的桩身部位进行补浆，并防止喷浆口堵塞。3.2.7资料打印成桩后，在钻机移动前打印施工过程资料和成桩资料，严禁移机后补打资料。成桩资料打印必须有旁站监理监督，打印完成后交旁站监理签认。3.2.8移位清理搅拌叶片上包裹的土块及喷浆口，桩机移至另一桩位施工。4施工质量控制该项目基础处理采用桩径为 600mm 的水泥搅拌桩，桩长 10m，桩的长度根据原地面及地质情况可以进行调整，组织精心施工。主要质量标准和技术要求如下：第一，清理平整施工场地。因水泥搅拌桩施工范围内地面土质较差、承载力较低，因此在水泥搅拌桩施工前应先将场地平整、清除障碍。如场地无法确保机械设备正常行走时，应先回填 1m 左右的黏性土，以确保施工机械能正常施工。若地表过软，则应采取防止机械失稳措施。开机前必须调试，检查桩机运转和输料管畅通情况。第二，测量班放样出公路中心线及公路边线、路基坡脚线、长度。施工队根据设计施工图纸放样出各个桩中心位置，并用白灰标出。第三，根据实际施工经验，水泥土搅拌法在施工到顶端 300500mm 范围时，因上部覆土压力较小，搅拌质量普遍较差，因此停浆面应高出桩顶标高 300500mm，必 须 在 开 挖 搅 拌 桩 顶 端 时 用 人 工 挖 除 该 部分，确保桩顶质量。第四，搅拌桩的垂直度偏差不得超过 1%，桩位的偏 差 不 得 大 于 20mm，成 桩 直 径 和 桩 长 不 得 小 于 设计值。第五，搅拌桩的施工工艺根据设计要求的配合比和实测的各项施工参数通过试桩确定，试桩 5 根。搅拌桩所用的水泥应符合设计要求，并有产品合格证，经室内检验合格才能使用，严禁使用受潮、结块变质的加固料。第六，制备好的浆液不得离析，泵送必须连续。拌制浆液的罐数、外加剂的用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录。第七，施工时因故停浆，宜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。5结语水泥搅拌桩工艺在公路工程软土地基施工中得到了广泛推广和应用。此项技术适用于各种饱和欠黏土、淤泥、淤泥土、黏土和亚黏土等多种地质条件下施工，施工后，周围土壤与桩组成复合路基，以提高地基承载力，减少了地基沉降，并对周围的土壤无干扰、无振动、噪声小、环境污染小。为了能够充分发挥出水泥搅拌桩施工工艺的应用优势，要求相关施工人员严格遵循因地制宜的原则，基于实际施工情况合理优化施工工艺，兼顾工艺参数、机械设备性能以及材料质量等方面的因素，最大限度地保障工程项目的建设效果。参考文献：1李磊.基于灰色预测理论对高速公路路基工后沉降预测分析J.建材与装饰，2019（16）：256-257.2冯长青.高速公路施工中特殊路基的处理方法J.四川水泥，2018（10）：250.作者简介：李辉（1989-），男，汉族，江西抚州人，本科，助理工程师，研究方向：公路监理曹敏（1989-），女，汉族，江西萍乡人，大专，助理工程师，研究方向：公路监理18