公路工程水泥搅拌桩技术与质量控制分析

王留奇

摘要：本文详细分析了公路工程中水泥搅拌桩的技术应用，并深入探讨了质量控制方面内容，为保障公路工程的整体质量提供技术支撑。

关键词：水泥搅拌桩；施工工艺；质量控制

中图分类号U4 文献标识码A 文章编号2095-6363（2016）06-0205-01

在对深层软基处理时，通过水泥搅拌桩技术能够有效起到地基加固的作用。它的原理是将水泥浆、水泥粉体等固化剂通过压缩空气喷入软基中，然后利用搅拌机械强制搅拌软土和固化剂，让软土形成较大强度的桩体，最终变为复合地基，起到良好的加固效果。我国现在应用的这种水泥搅拌桩技术是80年代从瑞典等国家引进而来，现如今常常在淤泥加固、含水量较高的粘土、粉土中使用，它在道路建设、房屋建筑等领域应用的比较广泛。

1.水泥搅拌桩的原理

水泥搅拌桩其实就是水泥和泥土经过搅拌发生了物理化学反应，最终形成水泥土。搅拌时，与混凝土硬化原理相比，水泥的化学反应明显有所不同。混凝土想要提升软基承载力，需要使骨料和水泥在水解的过程中快速凝结，它具体的办法是调整级配。但是水泥搅拌桩恰恰相反，水泥搅拌桩的反应相对比较缓慢，它使水泥在水解和水化反应中的介质变成了泥土，反应原理更加复杂，最终导致混凝土的强度增长要快于水泥搅拌桩，但当其在一定时间内形成水泥固结体时，地基强度会大幅提升，软土层的承载力也要比混凝土软基处理后的效果要高的多。

2.水泥搅拌桩施工准备

1）施工人员配备。根据技术工作的需求，及时组织相关技术人员，要求选配的管理人员、技术人员和监督人员都具有较强的责任心，能够担起各自的职责，而且现场施工经验比较丰富，确保持证上岗。

2）施工机械选配。在选用施工使用的水泥和加固剂等原材料时，需要按照设计方案的要求及施工规范，对水泥的安定性和强度进行试验，对加固剂的凝结时间及细数指标进行了解，只有各项指标达到要求以后才可以投入使用。

3）施工材料准备。在对搅拌桩的测试过程中，需要按照其对桩体混合料进行室内比试验，并根据强度需求进行成桩试验。通过室内试验，我们可以水泥的掺入量和水灰比控制在最佳状态下，从而确保桩身无侧限抗压强度能够满足设计需求，在90d龄期下依然大于2.0kPa。在室内进行配方试验，采用32.5级普通硅酸盐水泥，采用水泥掺入量为被加固湿土重量的15%～20%，水灰比控制在大于0.45且小于0.55之间，使强度满足设计要求。

3.水泥搅拌桩施工工艺

1）测量放样。按照设计需求，通过全站仪对施工现场进行放羊测量，随后根据桩位的定点布设具体的桩位，我们在对控制桩进行设置时，必须放置明显的标示，而且施工单位还需要定期查看标示状况；2）拌制水泥浆。在对水泥浆进行拌制以前，首先要按照先关要求确定其配合比，对水泥、外加剂、掺和料等材料的使用数量进行严格控制。通过前期的室内试验准确确定混合料的搅拌时间，使混合料达到均匀搅拌，不允许出现团块情况。当初凝现象在水泥浆搅拌过程中出现，则不允许施工使用。我们在对水泥浆控制上，使搅拌量大于每根桩水泥用量；3）安装施工机械。在将搅拌桩机运送至施工现场后，进行施工时需要由专业人员操作。在对桩机进行移动以前，需要详细观测施工现场的具体情况，与此同时，通过吊锤对钻杆和地面的垂直程度，适当调整钻机，确保其误差小于百分之一。我们需要将长度标记画在桩机架子上，具体长度按米计算，更加方面观测和记录钻杆的入土深度，根据规定，搅拌桩不得小于桩长；4）搅拌喷浆。一是开启钻机，确保钻机钻杆的搅拌切土作业能够沿着导向架向下进行，在搅拌切土过程中保持匀速作业，并且中间不得停断；二是开启送浆泵，在土体内部不断的喷射水泥浆，这个时候施工需按照正、反两个方向施工，并采取双轴多层叶片旋转，保证搅拌深入达到设计的需求。在满足设计要求后，将桩端的持续搅拌喷浆在原有地面持续进行，搅拌时间要大于30s，且保持其匀速性；5）提升搅拌。在公路工程中提升水泥搅拌机时，我们可以通过水泥搅拌机提升与喷浆作业同步进行，从而避免堵塞喷浆口。提升搅拌机时，提升速度必须小于每小时50cm，并将喷浆量的范围控制在总喷浆量的8%左右。当提升到达桩顶后，搅拌时间不得低于2min，然后将搅拌机关闭，并进行移位；6）清洁设备。当一根桩体完成后，需要加入一些清水在料斗中，同时将灰浆泵开启，将管道内的残浆清理干净，保持设备清洁。随后清洗钻头，移至下一个桩位处。

4.水泥搅拌桩施工质量控制

1）准确确定持力层。通常情况下，桩体进入持力层的最佳深度可以控制在五十厘米，超过这个深度的话会造成以下几点危害：一是较大的底部压力会导致水泥浆得不到渗入，下面部分成桩困难，最终使桩体的长度达不到要求；二是因灰岩和页岩受到长时间风化，地质相对较硬，给带浆下钻带来很大难度，底部土体不容易被伴碎，同时容易使桩内的土体受到积压，导致桩内的水泥发生外溢或掉桩头现象发生；三是在提升水泥搅拌机时，一般采取的是边提升变喷浆，假如进入持力层较深的话，我们只有通过持续喷浆来避免下钻堵管。但是底部异常缓慢的下钻速度会导致底部使用过多的水泥量，最终形成水泥浆顶着钻杆大量溢出地表，而且将桩体的施工时间直接缩短；2）保证桩体垂直度。在施工过程中，我们一定要将垂球悬挂吊挂在桩机架的正面和侧面，避免在施工时发生倾斜现象，导致桩体检测不到底的现象在成桩检测中发生；3）使水泥浆配合比达到要求。施工过程中，我们需要使用足量的水泥浆以满足水泥浆配合比的要求，同时为了方便现场操作和现场监督，假如施工成统一长度的水泥搅拌桩时，可以通过一次或二次拌制完成单根桩体的所需要的水泥浆；4）确保桩体搅拌均匀性。为保证桩体能够得到均匀持续的喷浆和搅拌，施工时每米的施工时间必须严格按照成桩试验的参数进行设定，使桩体质量得到保障；5）严格二喷四搅工艺。我们第一次下钻可带浆下钻，防止发生堵管现象，但喷浆量不得大于总量的一半，且不允许带水下钻，应按照试验参数严格控制下钻或提钻的速度和喷浆压力，将喷浆和停浆的时间控制好，我们需要在开钻后对每根桩进行连续作业，中间不得停止，不允许在尚未喷浆时提升钻杆；6）控制好喷浆时间。施工过程中，需要将喷浆和停浆的时间控制好，不允许使用超过2个小时的浆液。在每根桩开始施工后，必须保持作业的连续性，不允许中途停止。在没有进行喷浆时，不允许提升钻杆。储浆灌内的水泥浆储存量需要必须超过一根桩用量的50kg。如果储量不足，不允许继续作业；7）控制好喷浆量。在施工过程中，当出现喷浆量不足的情况时，需要根据管理人员要求整桩复搅。复搅时，所用喷浆量必须大于设计用量。假如出现机械故障或停电等意外情况导致施工中断时，需要将中断深入进行及时记录，并在12小时以为进行补喷处理，且在施工记、、录内登记补喷情况。补喷重叠段不得小于1m，假如超过12h，必须进行补桩；8）施工人员相互配合。搅拌施工人员必须密切联系桩机操作任何与，确保施工过程中能够连续供浆。当出现异常情况无法喷浆时，需要及时与桩机操作人员沟通，并可以将搅拌机头下沉至停浆位置以下50cm来避免断桩。再次喷浆作业必须等到供浆恢复时。如果停机时间大于3个小时，我们需要通过拆卸清洗输浆管来避免浆液结硬堵管；9）认真填写施工记录。管理人员需要将施工桩号、天气情况、喷浆深度、施工作业压力、钻机转速等原始施工记录进行认真填写，为今后公路维护提供依据。

5.结论

综上所述，公路工程水泥搅拌桩技术施工相对比较复杂，但它是道路施工的基础工程，对公路质量产生直接影响。所以在施工过程中，需要将每根桩的质量控制好，紧抓每一个施工环境，监控每一个操作细节，严格把握水泥搅拌桩施工的工艺、技术和质量，为公路工程整体目标的完成提供保证。