某铁路CMS桩加固软土地基技术总结

XX铁路CMS桩加固软土地基技术总结【内容提要】CMS桩即水泥砂浆深搅桩，作为一种新兴的软土地基处理工艺，是目前高速铁路客运专线应用比较为广泛的路基软基处理方式之一。本文通过XX铁路XSGZQ-5标DK224+178.99～DK224+260和DK224+540～DK224+610.07段路基CMS桩施工过程，归纳并总结了CMS桩的一些施工经验，以便更好的指导生产。【关键词】CMS桩软土地基处理水泥砂浆搅拌机1工程地质条件及设计要求我中铁XX局集团有限公司承建XX客专广东段XSGZQ-5标段起讫里程DK212+400～DK245+962.61，线路长度35.917km。DK224+178.99～DK224+610.071段路基全长431.08m，位于广东省xx市xx镇xx村，前接洞口1#大桥，后接洞口2#大桥，其中DK224+178.99～DK224+260和DK224+540～DK224+610.07段路基为软土路基，设计采用CMS桩加固。该段路基所处地下5m～12m范围地质情况主要是淤泥质粘土夹砂、软塑状淤泥质土、粉砂、中粗砂等，土的含水量大、密实性差，呈现压缩性和可塑状态，属于典型的软土地基，地基承载能力很低。该段的CMS桩设计桩长为6.2m～11.8m，桩径0.5m,桩间距1.2m,采用正三角形布置，入硬层1m～1.5m，处理后的复合地基承载力不小于150kPa,无侧限抗压强度不小于3MPa。2CMS桩加固软基的机理CMS桩是近年来发展起来的软土地基处理技术，主要通过特制的深层搅拌机械在地层深部就地将软土和水泥砂浆混合物强制拌和，使软土硬结而提高地基强度。由于CMS桩加固过程中所用浆体增加了砂子，对于淤泥质土、粉质粘土及饱和性土等软土地基的处理效果显著，是水泥搅拌桩无法实现的；由于本身所用机械及材料的的普遍性，因此工程造价相对较低，与高压旋喷桩、CFG桩、管桩相比较具有明显的经济优势。CMS桩加固软基的机理：搅拌机的钻头将原状土搅松，在搅松过程中舍弃了小部分原土，再采用注浆的形式将水泥和砂子的混合物按照一定的比例与松散的原土在成孔范围内进行充分搅拌，形成的桩体为十分规则的圆柱体，柱体直径与钻头直径一致，依靠硬结软土的高强度以及柱体与周围土体的摩擦和土体形成复合地基承重。3CMS桩施工3.1.材料要求施工前应根据施工进度，按设计要求的强度等级号（一般为42.5级）配足水泥和中细砂。水泥应具有出厂质量合格证，并确保在有效期限内使用，自出厂日期至使用完成日期不得超过3个月。严禁使用过期、受潮、结块变硬的劣质水泥。砂子以中砂或粉细砂为主，主要为防止喷嘴发生堵塞。3.2施工机械1）钻机一般钻头直径为500mm，能完成18m桩长的基架，单轴并具有正向钻进反转提升的功能，提升力大，并能实现匀速变速提升和钻进，液压步履式行走。常见的CMS桩施工机械是武汉产的PH-5、PH-7粉浆两用型桩机，此桩机最大施工深度一般为18米以下，其施工转速与下钻的速度成正比例关系。该机器配置4个搅拌刀片，其行走部分采用液压腿，工作效率相对较高，适用于施工桩长较短，土质为淤泥土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、砂土的的路段。2）浆体发送器它是定时定量发送浆喷材料的设备，实际上常见的与CMS桩搅拌机相配套的电脑设备不能在施工中起到其真正的作用。如果能对其做以下改进，对施工质量还是能起到很好的控制作用：首先要求电脑内的时间由厂家统一设定为北京时间，不允许有自行调整的功能；其二电脑必须取消存储功能，施工过程中应实时打印；其三深度计经检查准确无误；其四电脑经检查符合要求后由技术监督部门统一贴封条，不可私动。此目的主要是控制单桩施工时间、水泥砂浆喷入量、二次复搅、施工桩长的弄虚作假。3）空气压缩机它是浆体喷出的能源。根据地质条件和加固深度来选择空气压缩机的型号。钻头通过钻头叶片的搅拌作用，使粉土混合，钻头在反转提升时，对桩中土体有压密作用。3.3施工工艺工艺试桩不同地区具有不同的地质条件，为了克服盲目性，确保CMS桩加固地基达到预期效果，大面积施工前必须进行工艺性试桩，以掌握该场地的成桩经验及各种操作技术参数，如配合比、钻进速度、提升速度、注浆压力、喷浆量、搅拌头转数等。工艺流程：CMS桩施工工艺流程见图-1图-1CMS桩施工工艺流程图1）钻机对位2）移动钻机，准确对孔。对孔误差不得大于50mm。3）利用支腿油缸调平钻机，钻机主轴垂直度误差应不大于1%。4）启动主电动机，根据施工要求，以Ⅰ.Ⅱ.Ⅲ档逐级加速的顺序，正转预搅下沉。钻至接近设计深度时，应用低速慢钻，钻机应原位钻动1～2min。5）水泥砂浆的拌制。选用优质42.5普硅水泥，严格按照确定的配合比拌制水泥砂浆，一般需根据桩长，桩径及一根桩的旋喷时间确定一次拌制水泥砂浆量，提前制作，并经充分搅拌，搅拌时间少于15分钟的不得使用，超过初凝时间的浆液也不得使用，水泥砂浆经过两道过滤网的过滤，以防喷嘴发生堵塞；抽入储浆桶内的水泥砂浆，要不停地搅拌。6）提升喷浆搅拌。在确认加固料已喷至孔底时，按0.5m/min的速度反转提升。当提升到设计停灰标高后，应慢速原地搅拌1～2min。7)重复搅拌。为保证搅拌均匀必须再次将搅拌头下沉到桩顶以下6m深度（单桩长较小时，复搅至设计桩长2/3处，且不小于4m）。提升搅拌时，其速度控制在0.6～1.2m/min左右。8）提升喷浆过程中，须有自动计量装置。该装置为控制和检验搅拌桩质量的关键。9）钻具提升至地面后，钻机移位对孔，按上述步骤进行下一根桩的施工。3.3施工质量控制要点1）根据施工实践，搅拌桩实际施工桩长应由以下两个方面进行控制：一是根据施工图设计文件中地质勘察孔（或施工过程中的补堪孔）所勘探的深度；二是根据搅拌钻机在钻进时电流的变化情况。一般情况下，当钻机以Ⅱ档，即0.8m/min钻进过程中，钻机电流表电流值达到75A以上时即可认为达到了持力层。2）现行规范规定复搅长度为桩顶以下6m，这是基于搅拌桩受力特性而定的。但对于天然含水量大于液限的地基土而言，桩间土承载力很低（一般只有50～60KPa），为了提高复合地基承载力，达到设计要求，只有通过增加面积置换率和提高单桩承载力两种途径来解决。一般来讲，面积置换率增加是有限的（一般控制20%，即：桩距1.0m左右），而单桩承载力提高则很明显，因此，对高含水量地区复搅长度应尽量加长。3.4质量检测搅拌桩施工质量规定值或允许偏差见如下表-1：表-1搅拌桩施工质量规定值或允许偏差项次检查项目规定值或允许偏差差检查方法和频率1桩距（mm）±100抽查2%2桩径（mm）不小于设计抽查2%3桩长（mm）不小于设计查施工记录4竖直度（%）1.5查施工记录5单桩喷粉量符合设计查施工记录6强度（KPa）不小于设计抽查5%注：本表自中华人民共和国行业标准《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071-98）桩身无侧限抗压强度试验应在成桩28d后在桩体上部（桩顶以下0.5m、1.0m、1.5m）截取三段桩体进行现场实测，检查频率为2‰，每一工点不得少于3根。在保证取芯质量的前提下，可用钻探取芯进行质量检查及进行必要的室内强度试验、单桩及复合地基载荷试验。4结语目前CMS桩作为一种新型的工艺，在以后的施工过程中会有广阔的发展空间，其复合地基工程质量的稳定性与可靠性，在施工过程中还有待提高。CMS桩施工作为隐蔽隐蔽