软基处理之水泥搅拌桩配合土工格栅

软土地基处理方法浅谈水泥搅拌桩配合土工格栅1、概述杭长高速公路第102标段为杭长高速公路安吉安城至长兴泗安段，位于浙江省北部——长兴县境内，全长7.592公里。四车道高速公路标准，设计速度100km/h，设计路基宽度26m。浙江省地处亚热带中部，属亚热带季风气候区，全年雨量充沛，地面水系纵横交错，池塘密布，软土地基较多。水泥搅拌桩是一种应用较广泛的地基加固方法，根据水泥水化的化学机理，其施工工艺主要有两种：1.先在地面把水泥制成水泥浆，然后送至地下与地基土搅和，待其固化后，使地基土的物理力学性能得到加强；2.采用压缩空气把干燥，松散状态的水泥粉直接送入地下与地基土拌和，利用地基土中的孔隙水进行水化反应后，再行固结，达到改良地基的目的。目前我国水泥搅拌桩施工较多采用"喷浆"工艺。2、软土地基处理设计有一定软土层厚度的桥头、涵洞、通道等路段——水泥搅拌桩+土工格栅2.1水泥搅拌桩设计要求水泥搅拌桩设计直径为50cm，处理深度要求打穿软土层作用于砂砾石层等地质良好的层面，具体视软土层厚度而定，本工程深度（h）为7m、8m、9m、12m，间距（S）为1.2m、1.3m、1.4m、1.5m，采用梅花形布置，详见图1。图1桩体设计掺灰量为50kg/m，材料采用32.5级普通硅酸盐水泥，水灰比为1：0.45～0.50。桩体的设计强度（90d无侧限）为0.9Mpa，并要求28天桩身平均强度>0.6Mpa，下部最低强度>0.2Mpa。为了确保水泥搅拌桩的质量，水泥搅拌桩的施工必须严格控制掺灰量，加强现场检测，掺灰量不足或未打至设计深度的，必须及时重新打。2.2土工格栅设计要求为了提高水泥搅拌桩整体受力性，水泥搅拌桩施工完毕后在其上加铺土工格栅。土工格栅为钢塑格栅，断裂延伸率≤3％，纵向抗拉强度≥100KN/m，横向抗拉强度≥80KN/m。为了增强土工格栅的整体性，减小搭接，方便施工，土工格栅沿路基横向铺设。钢塑加筋土工格栅是由钢塑加筋带经新颖工艺复合而成，由于此产品表面延压成具有规则的粗花纹，铺设于换填土层中承受了巨大的抗应力和填土之间的摩擦力，整体上限制了地基上的剪切，侧面挤出及隆起；由于加筋土垫层的刚度较大，有利于上部基础荷载的扩散并较均匀地传递，分布到下卧软土层上，较好地提高了地基的承载力；加筋土垫层加大了压缩层范围内地基的整体刚度，有利于调整地基变形，使用了钢塑加筋土工格栅而形成的加筋土复合垫层属于软性结构物，能很好的吸收地震的能量，故基抗震性能好。3施工工艺及质量控制要点3.1施工准备3.1.1水泥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。3.1.2水泥搅拌桩应采用合格的32.5级普通硅酸盐袋装水泥以便于计量。使用前，承包人应将水泥的样品送中心试验室或监理工程师指定的试验室检验。3.1.3水泥搅拌桩施工机械应配备电脑记录仪及打印设备，以便了解和控制水泥浆用量及喷浆均匀程度。3.1.4水泥搅拌桩施工机械必须具备良好及稳定的性能，所有钻机开钻之前应由监理工程师和项目经理部组织检查验收合格后方可开钻。3.2试桩3.2.1水泥搅拌桩施工是藉搅拌头将水泥浆和软土强制拌和，搅拌次数越多，拌和越均匀，水泥土的强度也超高，但是搅拌次数越多，施工时间也越长，工效也越低。试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数、确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数，以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。3.2.2每个标段的试桩不少于5根，且必须待试桩成功后方可进行水泥搅拌桩的正式施工，本标段试桩根数为10根。试桩检验可采取7天后直接开挖取出，或至少14天后取芯，以检验水泥搅拌桩的搅拌均匀程度和水泥土强度。3.2.3试桩参数选定水泥搅拌桩的钻进速度、提升速度控制在0.5～1.0m/min，搅拌速度控制在30～60转/分钟，喷浆口压力P=0.4～0.6Mpa，初定喷浆量40.0升/m（水泥用量50Kg/m）和44.0升/m（水泥用量55Kg/m）。3.2.4水泥搅拌桩成桩7天，对10根试桩进行开挖检验，10根水泥搅拌桩桩体成型完整，搅拌均匀，桩身呈青亮色，桩径等技术指标符合设计及规范要求。成桩28天后，进行水泥搅拌桩的钻孔取芯检测，10根水泥搅拌桩试桩全部合格，均达到设计要求。试桩结果确定施工关键技术指标：1.钻进速度、提升速度为1.0m/min。2.钻机转速60转/分钟。3.喷浆口压力P=0.6Mpa。4.水灰比为0.5：1。5.喷浆量为：两种水泥用量都满足设计要求，出于节省水泥，最终确定水泥用量为40.0升/m（水泥用量50Kg/m）。3.3施工工艺流程水泥搅拌钻机就位，安装、调试计算机设备；钻机预搅下沉钻进至桩底标高；在确保浆液从喷浆口喷出的情况下，喷浆0.5分钟后匀速搅拌提升至离地面50cm处；重复搅拌下沉至桩底标高；重复搅拌提升，直至离地面50cm处，回填水泥土并压实；关闭搅拌机械、移位；4施工控制及重点注意事项4.1水泥搅拌桩项目经理部指派专人负责水泥搅拌桩桩的施工，全过程旁站水泥搅拌桩的施工过程。所有施工机械均应编号，应将现场技术员、钻机长、现场负责人、水泥搅拌桩桩长、桩距等制成标牌悬挂于钻机明显处，确保人员到位，责任到人。4.1.1水泥搅拌桩开钻之前，应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象，待水排尽后方可下钻。4.1.2施工桩位间距偏差不大于1cm，并插上竹签，涂上红油漆，填写施工放样记录；4.1.3为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求，在主机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制，使其垂直度偏差＜1.5%。4.1.4水泥浆配制时水灰比严格控制在0.45～0.5:1.0，采用砂浆拌和机拌和，每次搅拌不得小于3分钟，喷浆量控制要均匀，以保证桩身整体的均匀度，设计每米水泥浆喷入量误差符合设计要求；4.1.5每根桩开钻前，要检查钻头直径，防止由于钻头磨损而造成成桩缩径现象，钻头的磨损量不的大于1cm；4.1.6为了确保水泥搅拌桩的质量，施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间。每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆，以确保喷浆的连续性。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。当钻头提升到地面下不足50cm时，砂浆泵停止输浆，桩顶50cm范围内人工采用水泥土回填压实；4.1.7储浆罐内的储浆量应不小于一根桩的用浆量加50kg；4.1.8施工中发现浆量不足，应按监理工程师要求整桩复搅复喷，复喷的喷浆量不得少于设计用量；4.1.9如遇停电、机械故障等原因，喷浆中断时，应及时记录中断深度，在12小时内采取补喷处理措施，补喷重叠段应大于100cm，超过12小时采取补桩措施。4.1.10现场施工人员认真填写施工原始记录，记录内容应包括：1施工桩号、施工日期、天气情况；2喷浆深度、停浆标高；3灰浆泵压力、管道压力；4钻机转速；5钻进速度、提升速度；6浆液流量；7每米喷浆量和外掺剂用量；8复搅深度。4.2土工格栅水泥搅拌桩施工完毕，经检验合格，进行土工格栅施工。4.2.1路基填筑须在水泥搅拌桩施工完养护1个月后进行，桩顶60cm厚的填筑宜采用含泥量小于15％的宕渣。4.2.2施工顺序：清理下承层先铺设20cm填筑材料→人工铺设土工格栅→搭接、绑扎、固定→摊铺上层路基土→碾压→检测。4.2.3施工要点：土工格栅在平整的下承层上按设计要求的宽度铺设，其上下层填料无刺坏土工格栅的杂物，铺设土工格栅时，将强度高的方向垂直于路堤轴线方向布置；土工格栅横向铺设；铺设时绷紧，拉挺，避免折皱、扭曲或坑洼；土工格栅沿纵向拼接采用搭接法，搭接宽度不小于30cm；铺好土工格栅后，人工铺设上层填料，及时完成碾压，避免长期暴晒，然后采用机械运料、整平、碾压，摊铺时应从两边向中间进行，碾压时自中间向两边进行，其压实度达到规范要求。5质量检测5.1水泥搅拌桩检测成桩７天后进行开挖检查，用目测法检查桩体成型情况，搅拌均匀程度。检查深度0.5～1m。5.1.2取芯试验：成桩28天后在桩体的不同部位（桩头、桩身和桩底）钻芯取样，进行无侧限抗压强度试验，取样数量为每组3件。按5％的频率随随机抽样。5.1.3荷载试验。为检验施工质量,成桩28d后,按设计要求进行单桩或复合地基承载试验（本工程采用单桩承载）。采用慢速维持荷载法进行,分10级加载,最大荷载为150kN。随机抽查的桩数不宜少于总桩数的0.2％，并不得小于3根。对水泥搅拌桩进行抽检时，钻孔后留下的空洞应采用与原桩每米水泥含量相同并搅拌均匀的水泥土回填并挤压密实，也可采用同等强度水泥砂浆回灌密实。5.1.4土工格栅质量要求：材料质量符合设计要求，在平整的下承层上全断面铺设，格栅应拉直平顺；锚固及接缝搭接粘合度符合要求上下层土工格栅搭接缝应错开。6综合分析水泥搅拌桩由于是将水泥固化剂与原地基土就地搅拌混合，因而可以最大限度地利用原土。土体加固后，重度基本不变，对软土下卧层不会引起附加压力及附加沉降。水泥土桩与土工格栅联合处理的软弱地基中，土工格栅起到类似抗拉膜的作用，以控制地基的不均匀沉降。尤其在成桩质量参差不齐的情况下，格栅的这一作用就显得尤其突出。在群桩基础中铺设一层土工格栅，可以减小路堤尤其是坡脚附近的侧向位移，使得路堤具有较好的完整性，从而增加基础承载能力。7结语水泥搅拌桩通过搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使软土硬结而提高地基强度，这种方法适用于处理软土，处理效果显著，处理后可很快投入使用。其上再铺设土工格栅后，可以显著提