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双向水泥搅拌桩在软地基处理中的应用摘 要:在我国南方地区河湖、池塘较多,水系发达,存在深厚的淤泥质软 土地层。市政道路软地基处理是常见的问题,若处理不当,会引起道路不均匀沉 降、沉陷,给道路的安全造成影响。常规的软地基处理方法都不能很好地解决此 类问题。双向水泥搅拌桩是一种有效的软地基加固方法,既能提高地基强度和稳 定性,又能改善原有土体的性质,能够很好地解决淤泥质软土地基处理问题。本文主要从施工的角度,并结合规划、设计的因素,对其在市政道路软地基 处理中的运用展开了分析,并简要叙述了施工技术及控制要点。对施工措施做了 较详细的技术总结,提出了一些经过实践检验且行之有效的处理方法和施工要点 对类似工程可以参考借鉴。关键词:市政道路,沉降,沉陷。引言:市政道路的沉降、沉陷,是最常见的工程病害之一,不仅影响行车的 舒适程度,破坏道路的整体性,还会降低道路的各类功能,减少使用期限,造成 资源的浪费,严重时甚至会威胁到行车及行人的生命财产安全。如何减少或避免 道路沉陷的不利影响,是业内人士长期以来非常关心的问题。由于在我国南方地 区河湖、池塘较多,水系发达,存在深厚的淤泥质软土地层,此类问题尤为突出 本文主要从施工技术措施方面论述了软地基处理中,双向水泥搅拌桩的应用,并 提出了一些经过实践检验且行之有效的处理方法和施工要点。一、工程概况浙江省湖州市环北路工程为城市主干道,是南太湖产业集聚区交通基础设施 重要配套项目。该工程的建设对完善湖州市城市路网结构、改善南太湖产业集聚 区投资环境、构件综合交通运输体系、提升公路网络的整体服务水平、促进沿线 区域经济社会发展、推动区域城市化进程等具有重要意义。道路整体东西走向, 道路西起规划新104国道,东至姚家埠村入口,全长5102.772m,路幅宽度为 40m,机动车道为双向6车道,设计车速为60km/h。二、软基处理方案设计目前通常采用的软基处理方式有塑料排水板、预应力管桩、高压旋喷桩、水 泥搅拌桩等。根据以往的施工经验及相关资料可知,塑料排水板法只能加速固结 沉降而不能减少固结沉降量,其处理后的路基沉降量比较大,而且持续时间较长 何时稳定还是未知数;预应力管桩软基处理效果良好,但经济代价高,不尽合理 高压旋喷桩软基处理效果较好,工艺成熟、操作简单,但成本比搅拌桩高,工期 长;水泥搅拌桩软基处理效果较好,且具有施工工期短、成本低、工艺成熟等优 点。根据施工现场土质和环境情况及招标文件对工期的要求,双向水泥搅拌桩的 特点比较适合本工程。本工程的软基处理宽度范围为道路路基整幅宽度,处理长 度为2000m;水泥搅拌桩直径0.5m,桩长10m一15m,桩间距1.2m。水泥搅拌桩 养护期满后,填筑宕渣至设计道路顶面堆载预压,并进行沉降观测。当连续2个 月的月沉降速率小于3mm时,进行下道工序施工。三、双向水泥搅拌桩施工工艺、技术双向水泥搅拌桩处理软地基是利用水泥固化剂,通过双向搅拌机械边钻进边 往软土中喷射浆液,就地将原位地基软土和固化剂强制搅拌混合,使地基土和加 固料之间发生一系列物理-化学反应,在短期内使浆液形成固态柱体,将软土地 基变成具有整体性、水稳定性和一定强度的加固土桩复合地基2。从而达到提 高地基承载力、减小地基沉降量的目的。该工程水泥采用42.5号普通硅酸盐水泥,水灰比为1:0.451:0.55,水泥 掺入量为55kg/m,成桩28d后进行钻芯取样,无侧限抗压强度不小于0.8Mpa1、施工准备搅拌桩施工场地应事先平整,清除桩位处地上、地下一切障碍包括大块石、 树根和生活垃圾等,场地低洼时应回填粘土,不得回填杂土。地表过软时,采取 防止桩机可回填石粉或石屑,做好临时截、排水设施。查清地下管线的位置及确 定架空电线的位置高度。2、施工工艺流程:1)搅拌机就位:搅拌机到指定桩位并对中。2)喷浆下沉:启动搅拌机,使搅拌机沿导向架向下切土,同时开启送浆泵 向土体喷水泥浆,两组叶片同时正、反向旋转(外钻杆逆时针旋转,内钻杆顺时 针旋转)切割、搅拌土体,搅拌机持续下沉,直到扩大头设计深度。3)施工下部桩体:改变内、外钻杆的旋转方向,将搅拌叶片收缩到下部桩 体直径;喷浆切土下沉:两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体,搅拌机持 续下沉,直到设计深度,在桩端应就地持续喷浆搅拌10 秒以上。4)提升搅拌:搅拌机提升、关闭送浆泵,两组叶片同时正反向旋转搅拌水 泥土,直至扩大头底面标高。5)伸展叶片:改变内外钻杆的旋转方向,将搅拌叶片伸展至扩大头径;提 升搅拌:提升钻杆,两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土,直到地表或设计桩顶 标高以上 50cm。6)切土下沉:搅拌机沿导向架向下切土,同时开启送浆泵,向土体喷水泥 浆,两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体,搅拌机持续下沉,直到扩大头 设计深度。7)提升搅拌:关闭送浆泵,两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土,直到地表或设计桩顶标咼以上50cm,完成单桩施工。水泥搅拌桩施工流程图3、施工技术要点在双向水泥搅拌桩施工过程中,为确保施工质量,需要对各个环节的施工技 术要点进行有效控制,具体包括:1)浆液配制控制。浆液质量决定着水泥搅拌桩的强度。在配制浆液时,要 严格按照预定的配合比进行拌制,制备好的浆液不得离析、不得搁置时间过长 (一般不超过2h);浆液倒入时应加筛过滤,以免浆液内结块损坏泵体。2)泵送压力控制。泵送浆液过程中,需要对送浆压力进行严格控制。合理 的压力范围是0.40.6MPa,且桩下部泵送压力应小于上部泵送压力,在淤泥层 中应适当提高泵送压力。3)泵送过程控制。在浆液泵送之前,需要先对输送管道进行检查,确保管 道畅通,管路应保持潮湿以利于输浆,使浆液输送过程保持连续。如果在泵送过 程中因故停浆、断浆,应将搅拌机钻头回到停浆前 1m 处,待恢复供浆后继续施 工。如果停浆时间过长,需重新布桩。4)喷浆下沉、提升参数控制。在水泥搅拌桩施工过程中,要严格按照试桩 确定的技术参数以及相关规范进行操作,喷浆下沉、提升参数应分别控制在1 1.2m/min、0.50.8 m/min,并详细记录每米下沉、提升的时间以及送浆、停浆 时间。通过参数控制来确保水泥搅拌桩施工过程的合理,提高水泥搅拌桩质量。5)做好水泥搅拌桩完工后的成品保护,养护期28d;养护期未满前禁止负载 受压。四、预压施工待水泥搅拌桩养护期满、检测合格后,进行宕渣填筑预压,宕渣填筑至设计 路面标高。宕渣填筑施工按照路基施工规范逐层进行,并设置沉降板、位移边桩 进行观测。宕渣填筑速率不宜过快,根据沉降、稳定观测,结合沉降速率控制, 使之与地基固结速率相适应,尽量减少附加沉降量。填筑期桥头段每昼夜沉降速 率应小于10mm。填筑完成后连续2个月月沉降速率小于3mm时,即可进行下道工 序。五、双向水泥搅拌桩施工质量控制要点1)施工允许偏差(见表 1)表 1 施工允许偏差匡日片肝;i PR事lfi珂珅BHWBt 1*碎 1.S SZZll4IEWXI砂于砂IkajaA牡+于冊2)成桩 7d 内,施工单位先开挖自检,观察桩体成型情况及搅拌均匀程度,如实做好记录,检查频率为1%,开挖深度不小于1.5m,如发现凝体不良等情况, 应报废补桩。3)成桩28d后,对不同软土地质条件、不同桩长路段,分别在整桩长度范 围内进行钻芯取样,每隔2m进行标准贯入试验,并进行无侧限抗压强度试验, 28d无侧限抗压强度应满足设计要求,检测频率按0.5%且单个工点不少于3根控 制。同时进行静载试验,检验单桩承载力和复合地基承载力,并应满足设计要求 单桩承载力检验数量不少于总桩数的1%,复合地基承载力检验数量不少于3台。结论随着我国城市化进程的迅速发展,城市道路的质量标准要求越来越高,道路 沉降、沉陷的预防和治理技术的发展,对于保证道路使用质量和寿命、行车安全 舒适程度有着重要的意义。采用双向水泥搅拌桩形式进行软地基处理,能很好地利用水泥搅拌桩可以深 层处理,处理效果良好,且具有施工机械设备简单、施工效率高、环保等优点。 在工程施工过程中,应加强对施工过程的质量控制,保证施工质量。通过工程实 践证明,采用该处理形式可有效解软地基不均匀沉降、沉陷问题,为软地基处理 提供了一种新的技术手段。参考文献中华人民共和国建设部.GB 5022095城市道路交通规划设计规范S北 京:建设部标准定额研究所,19952.中华人民共和国住房和城乡建设部.CJJ37-2012城市道路工程设计规范 S北京:中国建筑工业出版社,20123.中华人民共和国住房和城乡建设部.CJJ1-2008城镇道路工程施工与质量验 收规范S北京:中国建筑工业出版社,20084.李凯霞水泥搅拌桩防治桥头跳车病害的研究J.交通世界,2016 (Sup2): 76-77.王金库浅谈水泥搅拌桩的施工J.黑龙江科技信息,2011 (2): 324.
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