对路桥工程中浆喷桩加固软土地基施工技术分析
前言：
高速公路是国民经济的重要命脉，由于其特有的灵活性和优越性，发挥着其他运输方式不可替代的作用，公路建设又是国家最主要的基础产业之一，它的迅速发展，对于促进国民经济，拉动其他相关产业的发展有非常重要的意义。以下是作者结合具体的工程实例对浆喷桩加固软土地基技术进行的具体论述。
1 工程概况
在某高速公路项目合同段主线全长4.8km,匝道2.5km,临时便道2.7km,被交路1.5km,涵洞、通道处理段和桥头路段用浆喷桩处理软土地基段落长度5179m, 设计桩60391根,桩长634388m,浆喷桩直径 0.5m,间距为 1.3m～1.5m, 桩长6m～19m,桩位平面布置呈正三角形(梅花形)。高速公路标地分布的不良地质体主要为软土, 其岩性以淤泥质亚黏土及淤泥质黏土为主, 局部为淤泥, 软塑～流塑状,具有天然含水量大、高压缩性、力学强度低等特点,工程性质极差,尤其在地震作用及振动载荷的作用下,易产生侧向滑移,不均匀沉降及蠕变等工程地质病害,软基处理的好坏,直接影响到路基的稳定性、整体工程的运营性质及工程的经济性, 因此控制浆喷桩施工质量的意义重大。
2 浆喷桩加固原理
浆喷桩加固软土地基实际上就是水泥加固的过程, 即采用特制的机械设备把水泥浆送入地下,软土与水泥浆进而发生的一系列物理化学反应形成复合地基的过程。
1) 水泥的水解和水化反应。浆喷桩施工是首先将水泥拌和成水泥浆,水泥中各种钙质矿物和水完成部分水解和水化反应后,再和软土中的水继续进行水解和水化反应, 生成钙质化合物,这是形成复合地基强度的主导因素。2) 黏土颗粒与水泥水化物的作用。a.离子交换和团粒化作用。黏土中的化合物表面带有各种离子, 它们和水泥水化生成的钙离子进行当量吸附交换, 从而提高土体强度;又由于软土本身具有胶凝性,再和水泥水化作用形成的凝胶粒子结合起来, 形成水泥土坚固连接的团粒结构,使水泥土的强度大大提高。b.凝硬反应。随水泥水化作用生成的钙离子超出交换所用的数量时,这部分钙离子就与组成黏土的化合物反应,生成许多不溶于水的结晶化合物并逐渐硬化,同样大大地增强了水泥土的强度和水稳性。
3 浆喷桩现场施工控制
3.1施工准备
3.1.1施工现场准备
进行浆喷桩施工的场地, 必须按照设计要求的标高进行平整,清除一切障碍物、杂物。
3.1.2施工机械准备
浆喷桩施工机械必须选用配有全自动电脑记录仪的定型产品,施工前必须经当地计量部门检验标定并签封; 钻机导向架内外侧都必须标有醒目的刻度(由上而下1m标一个刻度), 以便施工时随时观察下钻深度;钻机导向架中间挂有能反映钻机垂直度的标线;每台桩机必须配备明示标牌,标明施工技术要求、桩机资料、施工配合比等; 施工现场必须同时配备能测量泥浆比重的比重计。
3.1.3施工物资准备
现场库存必须满足施工2d的经过检验合格、质量稳定的大型厂家生产的水泥和减水剂。
3.2现场施工工艺控制细则
3.2.1主要施工顺序
放线定桩位钻机就位下钻喷浆至硬土层边搅拌边提升钻杆至桩顶(地面以下50cm 处停止搅拌)全程复搅一次(如整桩设计浆量还有剩余, 应在复搅中继续喷完)提升至地面关闭搅拌机械移至下一桩位继续施工。
3.2.2施工技术要求
根据工艺试桩确定的各种施工参数制定施工要点, 必须严格遵守,各项技术参数如下: 水灰比为 0.45, 水泥用量为 55kg/m,减水剂为水泥用量的0.8%, 水泥浆液搅拌时间必须不少于3min,水泥浆比重在1.75～1.80之间; 下钻喷浆速度小于1.0m/min;提升速度在 0.4m/min～0.7m/min 之内; 桩身垂直度不大于1.5%; 采用下钻喷浆, 喷浆口设在钻头最下层叶片左侧,以有利于钻进润滑和多复搅一遍, 又能保证喷浆长度。
3.2.3施工工艺( 二喷四搅一停)
1) 定位。将搅拌机安装调试, 待转速、空气压力及计量设施正常后,对中双向调整钻机垂直度,再开始就位。2) 钻进喷浆、复搅提升。将搅拌头对准设计桩位, 启动电机, 待搅拌头转速正常后,边旋转切土边下沉, 在钻进过程中保持连续喷浆; 钻进至设计深度或持力层后原地喷浆搅拌1min 后,同时搅拌提升, 直至离地面50cm, 再重新边喷浆边搅拌至桩底,至桩底后停止钻进, 连续喷浆1min,最后搅拌提升至地面。3) 移位。关闭电源, 移动设备,重复以上步骤。4)资料打印。成桩后, 必须在移动钻机前打印施工过程资料和成桩资料,严禁移机后补打资料。
3.3施工质量控制要点
1)固化剂浆液应严格按预定的配合比拌制。制备好的浆液不得离析、不得停置过长(时间不超过2h);浆液倒入时应加筛过滤,以免浆内结块,损害泵体。2) 泵送浆液前, 管路应保持潮湿,以利输浆。现场拌制浆液,应有专人记录固化剂、减水剂用量, 并记录泵送开始时间、结束时间。3) 根据成桩试验确定的技术参数进行施工。操作人员应记录每米下沉时间、提升时间, 记录送浆时间、停浆时间等有关参数的变化。4) 供浆必须连续, 拌和必须均匀。一旦因故停浆,为防止断桩和缺浆,应使喷浆搅拌机下沉至停浆面以下1.0m, 待恢复供浆后再喷浆提升。如因故停机超过 3h,为防止浆液硬结堵管, 应先拆输浆管路, 清洗后备用。5) 搅拌机提升至地面以下 2m 时宜用慢速;当喷浆口即将提出地面时,应停止提升,搅拌数秒以保证桩头均匀密实。6) 浆喷桩施工中若发现喷浆量不足, 应在旁边补桩1根, 复打的喷浆量仍不小于设计用量。7) 浆喷桩施工结束 28d并经检验合格后,方可填筑路基。8)合理安排桩位施工顺序, 先施工一个区域四周的桩, 形成一个封闭的区域, 再逐渐往中心施工, 有利于整体的成桩质量和软基处理效果。
4 质量检验
1) 浆喷桩施工允许偏差。
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, 并进行无侧限抗压强度试验, 抽检频率不小于2%。同时进行静载试验, 检测检验单桩极限承载力,检测频率不小于桩数的2%; 单桩复合地基极限承载力, 检测频率不小于桩数的2%。
5 结 语
正是由于施工前对水泥加固软土的原理进行分析,对浆喷桩检测实施细则进行学习,针对施工控制要点落实到过程控制中,同时又加强了对原材料的控制和现场的管理, 再有监理的严格检查、监督工作,所施工的60391根浆喷桩, 总桩长634388 万延米。在施工结束7d 后用轻便触探器进行桩身质量检查,同时量成桩的桩径、桩距, 合格率100%, 成桩28d 后经省高指用钻孔取芯、标准贯入检查,优良率达到 95%以上, 达到了预定的目标。
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