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摘 要: 黄泛区冲积平原软弱土层较深厚,该地区土质条件以粉土、粉质粘土为主。在此地区新建公路工程,若不进行合理的地基处治,地基会产生较大的不均匀沉降,从而引起桥头跳车、路基失稳、路面结构破坏并可能影响行车安全。水泥搅拌桩对软土地基进行就地加固,是一种良好的软弱地基处理方式。为此,本文在充分了解软土地基影响因素的基础上,主要对公路工程深层软基处理中水泥搅拌桩的施工准备、施工流程进行了分析与研究,以期确保公路工程施工质量,推动整个道路交通行业的高速发展。
关键词: 水泥搅拌桩;深层软基处理;影响因素;施工准备
一、软土地基的影响因素?
1、较高的压缩系数与较低的抗剪强度
低强度是软土地基的主要特点之一。因为软土具有较大的孔隙,将严重影响到地基承受外力的能力。如市政道路建设中软土地基的强度无法改善,将导致塌陷等问题出现在市政道路工程中,进而严重影响到市政道路工程的质量与使用寿命,在增加安全隐患的同时,还会给道路养护增加困难。
2、较强的触变性和流变性
软土地基处理后,长期在重力和外力等作用下,也会产生各种变形问题。在施工过程中如选用的软基加固方式不正确,在软土流动作用下,市政道路很容易出现坍塌等情况,根本无法保证路基的稳定性。
3、较高的含水量和孔隙
因软土中含有较多的水分,導致其孔隙较多较大。在软土地基中其土质的组成成份主要是粘土粒与粉土粒,大量负电荷往往存在于这些软土粒表面。在空气中大量负电荷会将空气中的水蒸气大量吸收,并在土粒表面停留,进而将土粒含水量不断增加。并将土粒之间的孔隙扩大。
4、公路等级要求的道路性质
对于设计要求的公路道路等级越高,平整度要求也越高,越需要采取强而有力的软地基沉降处理措施。反之,公路等级较低时,可先铺简易公路路面,等待地基沉降结束后,再铺常规的公路路面以达到节约资金的目的。公路道路的形状、路堤的设计宽度与高度也是选择处理方法时要考虑的重要原因。
二、深层软基处理中水泥搅拌桩的施工准备
1、施工机械准备
SJB—3(单轴)、SJB—1(双轴)、SJB—4(三轴)为现阶段我国应用最多的审查搅拌桩机械类型,20米为其加固深度,0.22平方米、0.71平方米、1.2平方米分别为单轴、双轴、三轴深层搅拌桩单桩截面积。在深层软基施工中,还需配置其他机械,如灰浆拌制机、集料斗、水准仪、经纬仪等。
2、材料准备
水泥选择应符合施工规定,如选取新水泥,其出厂日期必须控制在3个月以内,选取425号普通硅酸盐水泥作为水泥搅拌桩施工材料,0.45到0.55为水灰比控制范围。
3、桩位布设
放线前符合所有控制点,根据设计图纸放线情况,通过经纬仪、全站仪在施工现场将所有搅拌桩位置进行准确确定,并对施工平台高程进行测量。一般选取竹片、板条对搅拌桩桩位进行现场定位,需选取白灰做好标识工作。
三、深层软基处理中水泥搅拌桩的施工流程
1、测量放样
整平原地面后,需遵循桩位布设图通过控制点对定桩进行测量,要求桩位误差控制在10厘米以下。水平误差则需控制在5厘米以下,为确保其垂直度需选用钻机搅拌轴。也可将吊锤悬挂于主机上,利用吊锤、钻杆之间的距离进行垂直度的控制。
2、樁机就位制备灰浆
深层搅拌桩及其他设备应提前移置施工现场,如灰浆泵、灰浆搅拌机等。并做好试机与调试工作,需求施工机械各项指标符合施工规定,并避免机械故障等情况的出现。选取钢制圆形作为制浆池,并确保其不出现变形等现象,同时在池壁上进行计量水标志的焊制,并不与搅拌叶出现接触。搅拌叶需安装于制浆池与供浆池内,相比浆池直径,要求搅拌叶直径略低一些,最下层搅拌叶则高出池底1厘米左右,如出现过大间隙,则会导致水泥向池边喷射,无法均匀搅拌或粘黏池壁。在喷浆施工中,如出现故障,需停止喷浆,通过同时进行制浆与搅拌施工,则可确保浆液拌制的均匀性,并能够避免离析现象的出现,避免对桩质量造成严重影响。
通常情况下,以单根桩储料为单位,制备水泥浆,并根据设计配合比对浆液投入量进行准确计量,以此确保拌和的质量。如水泥量不足,含水量较多,则会增加水灰比,降低水泥浆浓度,该情况下,极易降低桩身强度,导致施工质量下降。为此,据相关实践经验表明,当水泥添加量等同时,如增加土层含水量10%,则水泥土降低将出现10%到15%范围的下降。
3、搅拌下沉至桩端
首次下钻施工,为防止堵管现象的出现,需带浆下钻,杜绝带水下钻施工。一般选取低档作业,并利用电机电流监测表对下沉速度进行有效控制,一般需控制在70A以下。相比施工桩长,搅拌杆有效长度应多出一部分,叶片直径则需低于设计桩径,以此确保叶片直径符合设计桩长、桩径的相关规定。同时,应确保搅拌下沉深度符合设计规定,需下沉至桩端。
4、送浆、搅拌、提升至桩顶
首次喷浆量需控制在总浆量50%以下,并对喷浆时间、停浆时间进行严格控制,为确保水泥搅拌桩施工整体质量,如桩顶、桩底、桩身等,必须在首次提升钻机喷浆作业时,分别在桩底部、顶部位置进行30秒停留,并做好搅拌工作,其他浆液可在提升施工中全都喷进桩体内。0.5到0.7mpa为喷浆压力值。要求不间断进行喷浆施工,由于故障需停止喷浆施工,需把搅拌机向停浆点以下1米位置进行放置,如再次喷浆施工则需做好提升工作。
5、复拌下沉至桩端
完成喷浆施工后,需进行第二次搅拌下沉作业,需下沉至桩端位置。在水泥添加量符合施工规定后,应确保搅拌程度比水泥含量增加量对提高承载力更有利。为均匀搅拌水泥浆,可在功率规定范围内,添加叶片。在水泥添加量、喷浆压力与转速一致的情况下,可通过速度提升,增加桩身强度。
6、复喷、复拌、提升至桩顶
完成第二次拌浆作业后,需将钻头提升并做好补浆搅拌上升作业。通过电脑对孔深周围各段补浆量进行自动控制,完成复拌喷浆作业后,应确保水泥浆用量符合施工规定。同时,搅拌机向设计加固深度提升后,集料斗内水泥将可全部排出,为确保均匀搅拌软土与水泥浆液,可再次将搅拌机进行旋转与下沉作业,确保其深度符合设计要求后,可将搅拌机进行提升,并高出体面,以此完成桩体施工。在清洗工作中,需将一定量热水想集料斗内输入,并灰浆泵开启,对所有管线内存留水泥将进行彻底清理,并将搅拌头粘结的杂物清理干净。
7、移位
完成上述工作后,需移位向下一根桩位进行施工,并做好相邻2根间的搭接工作。
四、结束语
综上所述,在软土路基施工中水泥搅拌桩技术得到了较为广泛地应用。在公路工程软土路基施工中施工方式及处理技术选择是否符合施工要求,对公路工程整体质量起到关键性的作用。因此,在软土路基处理中施工企业必须选择正确的施工方式,水泥搅拌桩技术作为公路工程软土路基施工中的重要处理方式,在其施工中大量选用水泥搅拌桩施工技术可以有效提高路基的承载力及质量,只有这样才能确保整个工程的质量。■
参考文献
[1] 许春松. 水泥搅拌桩复合地基承载特性及其在软土路基中的应用[D]. 湖南大学 2012.
[2]马少魁;陈然;;水泥搅拌桩单桩承载力不足原因分析及处理措施[A];土木建筑学术文库(第13卷)[C];2010年.
[3]刘建彪;穆红姣;;水泥搅拌桩在工程软基处理中的实际应用[A];土木建筑学术文库(第15卷)[C];2011年.
[4]葛小奎;仲春风;;公路软基处理水泥深层搅拌桩施工质量控制[A];中国水利学会地基与基础工程专业委员会第十一次全国学术技术研讨会论文集[C];2011年.
关键词: 水泥搅拌桩;深层软基处理;影响因素;施工准备
一、软土地基的影响因素?
1、较高的压缩系数与较低的抗剪强度
低强度是软土地基的主要特点之一。因为软土具有较大的孔隙,将严重影响到地基承受外力的能力。如市政道路建设中软土地基的强度无法改善,将导致塌陷等问题出现在市政道路工程中,进而严重影响到市政道路工程的质量与使用寿命,在增加安全隐患的同时,还会给道路养护增加困难。
2、较强的触变性和流变性
软土地基处理后,长期在重力和外力等作用下,也会产生各种变形问题。在施工过程中如选用的软基加固方式不正确,在软土流动作用下,市政道路很容易出现坍塌等情况,根本无法保证路基的稳定性。
3、较高的含水量和孔隙
因软土中含有较多的水分,導致其孔隙较多较大。在软土地基中其土质的组成成份主要是粘土粒与粉土粒,大量负电荷往往存在于这些软土粒表面。在空气中大量负电荷会将空气中的水蒸气大量吸收,并在土粒表面停留,进而将土粒含水量不断增加。并将土粒之间的孔隙扩大。
4、公路等级要求的道路性质
对于设计要求的公路道路等级越高,平整度要求也越高,越需要采取强而有力的软地基沉降处理措施。反之,公路等级较低时,可先铺简易公路路面,等待地基沉降结束后,再铺常规的公路路面以达到节约资金的目的。公路道路的形状、路堤的设计宽度与高度也是选择处理方法时要考虑的重要原因。
二、深层软基处理中水泥搅拌桩的施工准备
1、施工机械准备
SJB—3(单轴)、SJB—1(双轴)、SJB—4(三轴)为现阶段我国应用最多的审查搅拌桩机械类型,20米为其加固深度,0.22平方米、0.71平方米、1.2平方米分别为单轴、双轴、三轴深层搅拌桩单桩截面积。在深层软基施工中,还需配置其他机械,如灰浆拌制机、集料斗、水准仪、经纬仪等。
2、材料准备
水泥选择应符合施工规定,如选取新水泥,其出厂日期必须控制在3个月以内,选取425号普通硅酸盐水泥作为水泥搅拌桩施工材料,0.45到0.55为水灰比控制范围。
3、桩位布设
放线前符合所有控制点,根据设计图纸放线情况,通过经纬仪、全站仪在施工现场将所有搅拌桩位置进行准确确定,并对施工平台高程进行测量。一般选取竹片、板条对搅拌桩桩位进行现场定位,需选取白灰做好标识工作。
三、深层软基处理中水泥搅拌桩的施工流程
1、测量放样
整平原地面后,需遵循桩位布设图通过控制点对定桩进行测量,要求桩位误差控制在10厘米以下。水平误差则需控制在5厘米以下,为确保其垂直度需选用钻机搅拌轴。也可将吊锤悬挂于主机上,利用吊锤、钻杆之间的距离进行垂直度的控制。
2、樁机就位制备灰浆
深层搅拌桩及其他设备应提前移置施工现场,如灰浆泵、灰浆搅拌机等。并做好试机与调试工作,需求施工机械各项指标符合施工规定,并避免机械故障等情况的出现。选取钢制圆形作为制浆池,并确保其不出现变形等现象,同时在池壁上进行计量水标志的焊制,并不与搅拌叶出现接触。搅拌叶需安装于制浆池与供浆池内,相比浆池直径,要求搅拌叶直径略低一些,最下层搅拌叶则高出池底1厘米左右,如出现过大间隙,则会导致水泥向池边喷射,无法均匀搅拌或粘黏池壁。在喷浆施工中,如出现故障,需停止喷浆,通过同时进行制浆与搅拌施工,则可确保浆液拌制的均匀性,并能够避免离析现象的出现,避免对桩质量造成严重影响。
通常情况下,以单根桩储料为单位,制备水泥浆,并根据设计配合比对浆液投入量进行准确计量,以此确保拌和的质量。如水泥量不足,含水量较多,则会增加水灰比,降低水泥浆浓度,该情况下,极易降低桩身强度,导致施工质量下降。为此,据相关实践经验表明,当水泥添加量等同时,如增加土层含水量10%,则水泥土降低将出现10%到15%范围的下降。
3、搅拌下沉至桩端
首次下钻施工,为防止堵管现象的出现,需带浆下钻,杜绝带水下钻施工。一般选取低档作业,并利用电机电流监测表对下沉速度进行有效控制,一般需控制在70A以下。相比施工桩长,搅拌杆有效长度应多出一部分,叶片直径则需低于设计桩径,以此确保叶片直径符合设计桩长、桩径的相关规定。同时,应确保搅拌下沉深度符合设计规定,需下沉至桩端。
4、送浆、搅拌、提升至桩顶
首次喷浆量需控制在总浆量50%以下,并对喷浆时间、停浆时间进行严格控制,为确保水泥搅拌桩施工整体质量,如桩顶、桩底、桩身等,必须在首次提升钻机喷浆作业时,分别在桩底部、顶部位置进行30秒停留,并做好搅拌工作,其他浆液可在提升施工中全都喷进桩体内。0.5到0.7mpa为喷浆压力值。要求不间断进行喷浆施工,由于故障需停止喷浆施工,需把搅拌机向停浆点以下1米位置进行放置,如再次喷浆施工则需做好提升工作。
5、复拌下沉至桩端
完成喷浆施工后,需进行第二次搅拌下沉作业,需下沉至桩端位置。在水泥添加量符合施工规定后,应确保搅拌程度比水泥含量增加量对提高承载力更有利。为均匀搅拌水泥浆,可在功率规定范围内,添加叶片。在水泥添加量、喷浆压力与转速一致的情况下,可通过速度提升,增加桩身强度。
6、复喷、复拌、提升至桩顶
完成第二次拌浆作业后,需将钻头提升并做好补浆搅拌上升作业。通过电脑对孔深周围各段补浆量进行自动控制,完成复拌喷浆作业后,应确保水泥浆用量符合施工规定。同时,搅拌机向设计加固深度提升后,集料斗内水泥将可全部排出,为确保均匀搅拌软土与水泥浆液,可再次将搅拌机进行旋转与下沉作业,确保其深度符合设计要求后,可将搅拌机进行提升,并高出体面,以此完成桩体施工。在清洗工作中,需将一定量热水想集料斗内输入,并灰浆泵开启,对所有管线内存留水泥将进行彻底清理,并将搅拌头粘结的杂物清理干净。
7、移位
完成上述工作后,需移位向下一根桩位进行施工,并做好相邻2根间的搭接工作。
四、结束语
综上所述,在软土路基施工中水泥搅拌桩技术得到了较为广泛地应用。在公路工程软土路基施工中施工方式及处理技术选择是否符合施工要求,对公路工程整体质量起到关键性的作用。因此,在软土路基处理中施工企业必须选择正确的施工方式,水泥搅拌桩技术作为公路工程软土路基施工中的重要处理方式,在其施工中大量选用水泥搅拌桩施工技术可以有效提高路基的承载力及质量,只有这样才能确保整个工程的质量。■
参考文献
[1] 许春松. 水泥搅拌桩复合地基承载特性及其在软土路基中的应用[D]. 湖南大学 2012.
[2]马少魁;陈然;;水泥搅拌桩单桩承载力不足原因分析及处理措施[A];土木建筑学术文库(第13卷)[C];2010年.
[3]刘建彪;穆红姣;;水泥搅拌桩在工程软基处理中的实际应用[A];土木建筑学术文库(第15卷)[C];2011年.
[4]葛小奎;仲春风;;公路软基处理水泥深层搅拌桩施工质量控制[A];中国水利学会地基与基础工程专业委员会第十一次全国学术技术研讨会论文集[C];2011年.