水泥搅拌桩在软弱地基处理中的应用

施工技术广东建材2010年第4期

水泥搅拌粧在软弱地基处理中的应用

王桂杰

(中铁十四局集团第三工程有限公司）

摘要：本文介绍了水泥搅拌粧的特点，论述了水泥搅拌粧施工控制，分析了水泥搅拌粧施工质量

检验。随着实践认识的不断深入发展，对于软土路基处理的方法将越来越多，对水泥搅拌粧处理软土

路基的效果将会逐渐提高。

关键词：水泥搅拌粧;复合地基;施工工艺

1引言

我国南方地区，靠近沿海存在大量软土，如何保证 软土路基施工质量，保证工后不沉降，是个关键问题。目前软基的主要处理方法有以下几种：①塑料排水板;② 搅拌粧(粉喷粧与深搅粧）；③土工合成材料加筋;④等 (超)载预压等。相比之下，由于水泥搅拌粧具有施工周 期及预压期短、工后沉降小等特点，在南方地区路基处 理中应用广泛。

2水泥搅拌粧的特点

水泥搅拌粧是以水泥干粉作为固化剂，通过专用机 械设备由压缩气体将粉体输送到地基中，与欲加固的软 土强行拌合，使粉体与地基软土充分发生物理化学反 应，从而形成坚硬，连续水稳性粧体。使被加固软土地基 承载力明显提高，以达到加固软土地基的目的，对于粉 细砂地基它还可防止砂土液化，有效改善不良地基〔1，2〕。粉喷桩具有如下特点：

⑴加固成本低。由于利用了原状土，根据不同的地 质条件，加入⑵/广，/。的水泥固化剂，比其它地基加固 法成本低。

⑵地基加固后，无附加荷载。

⑶粧体强度较高，其抗压强度主要与土的种类、含 水量、水泥渗入比、养护龄期及外加剂等因素有关〔1〕。

⑷干法施工，无需水源，不需排污，无污染。

⑸无侧向挤土问题。粉喷粧在土体中几乎不增加体 积，故不产生侧向挤土。因此粉喷粧施工时，对邻近环境 和设施无影响，甚至可以紧贴相邻基础施工。

⑹由于粧体是由搅拌叶片转动提升并且叶片对土 产生向下的挤压作用而形成，所以粧体多为层状结构,类似于岩石中的层理现象。

⑺搅拌叶片转动时，由于离心力的作用，土粒甩向边缘，同时水泥粉由中轴一个小孔高压喷出，因此粧体 边缘部分搅拌最充分，而中心部分搅拌不充分，导致成 粧后中心部分强度比边缘低。粉喷粧适用于建筑物地基 加固、公路地基加固、边坡抗滑加固、深基坑边坡支护、防渗帷幕及作为海堤地基加固等。

3工程实例

深圳沿海高速公路主要以亚粘土、淤泥质亚粘土及 淤泥质粘土为主，软塑-流塑状，具有天然含水量高、高 压缩性和抗剪强度低等特点，其对路基、路面以及人工 构造物具有很大的破坏作用，因此部分路基采用水泥搅 拌粧进行加固处理。

4水泥搅拌粧的设计

水泥搅拌粧采用正三角形(梅花形)布置，采用干喷 工艺，粧径为50。瓜，设计间距1.0〜1.3瓜，粧长5〜10瓜。粧身水泥掺入量207。，置换率197。，经计算单粧承载力特 征值为110咖，复合地基承载力特征值130咖/…计算沉 降量为110丽，符合规范要求。

5水泥搅拌粧施工工艺

5.1室内配比试验

水泥搅拌粧的成粧原理是由喷射水泥干粉和地基 土通过机械搅拌混合、固化而成的水泥土粧柱，因此，影 响水泥土抗压强度的因素很多，主要有搅拌的均匀程

表水泥土抗压强度试验

水泥标号32.5普通硅酸盐水泥天然含水量伐）56.556.6

土的容重^八爪3) 1.531 1.531

有机质含量作） 5.7 5.7

水泥掺量作）20〈即60^/016.6^即50^/0

会期(天）728728

水泥土强度(册40.94 1.220.58 0.90

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广东建材2010年第4期施工技术

度、水泥标号、水泥掺量、地基土的含水量和有机物含量 等。对于既定的地质情况，只有采用适当的水泥掺量才 能达到经济、有效的目的。本项目对原装土进行了室内 实验，水泥土的室内试验强度见表1。

可见，在相同条件下，水泥掺量增加，水泥土的强度 显著提高，水泥掺量是影响水泥土抗压强度的最主要因 素。同时有资料表明，软土含水量在50卩。~ 85。4之间时，相同掺量下，含水量每增加10。4，水泥土的强度将降低 30冗左右，当含水量大于70。4时，土壤孔隙比很大，水分 过大形成不了足够强大的水泥土柱体，将严重影响粉喷 粧的强度，同时土周边的束缚力极低，当钻头反转提升 喷灰时，产生一个垂直向下挤压力和一个径向水平推 力，由于土呈流塑状，束缚力极低，柱体在形成过程中向 下以及四周水平排水，不能形成竖向柱体，通常形成所 谓的“掉粧”或“下沉”严重的影响工程质量。

考虑到现场施工条件所限，实际形成的水泥搅拌土 体均匀度很难达到实验条件下的效果，为了确保工程质 量，确定了水泥的掺量为207。(即60^/0。

5.2现场工艺性试粧

为了确定各种操作技术参数，搅拌粧施工前施工单 位必须考虑到不同的地质情况，根据室内配比进行工艺 性试粧，试粧应达到下列要求：

⑴满足设计水泥喷入量的各种技术参数。钻进速 度：参考值V ^ 1.5^/010；平均提升速度：参考值作^ 0.80/010；搅拌速度:参考值6~ 30^/010；钻进、复搅与 提升时管道压力：0丨1即3《？《0」册出喷灰时管道压力：0」5册！！《？《0‘40册；1。

⑵水泥搅拌的均匀程度，掌握下钻及提升的困难程 度，确定合适的技术处理措施。成粧试验的粧数不宜少 于 5 根。

5.3现场施工工艺问

进行水泥搅拌粧施工的场地，事先应预平整，清除 粧位处地面、地下的一切障碍物，如石块、树根等，并进 行清表处理。场地低洼时，应先填粘性土，沟塘处需打设 粉喷桩，应优先考虑抽水、清淤及整平等。

水泥搅拌粧主要施工工艺为：粉体喷射搅拌机械就 位―预搅下沉—喷粉搅拌提升至离地面0丨30处―重复 搅拌下沉―重复搅拌提升直至离地面0丨30 4关闭搅拌 机械。

6水泥搅拌粧的施工注意事项

⑴根据施工实际情况对水泥搅拌粧施工进行双控：

①水泥搅拌粧施工达到设计粧长但电机电流小于 60八时应继续下钻；

②水泥搅拌粧施工达到设计粧长的857。且电机电 流大于120八时可以停止搅拌；

③试粧〈不少于5根)中507。粧出现粧长小于设计 值的85^、电流大于120八时应在补勘地质资料后调整 处理方案；

④由于不同的施工机械标定电流不同，上述控制值 是根据常见设备制定的，特殊设备由监理现场判断。

⑵粧机必须配置喷入计量装置，须定期标定(每生 产1万米搅拌粧后重新标定），严禁无喷入计量装置的 粧机投入使用，并记录瞬时喷浆量和累计喷浆量。浆液 罐容量应不小于一根粧的用灰量加50^，保证每根粧 的连续施工，当上述重量不足时，不得开始下一根粧的 施工。

⑶严格控制喷浆标高和停浆标高，不得中断喷浆，确保粧体长度;两喷过程中严禁在尚未喷浆的情况下进 行钻杆提升和下钻作业。

⑷施工中若发现喷浆量不足，由监理选择在该粧位 的附近位置进行补粧。

⑸粧体复搅施工时，应采用中-底速档钻进和提 升，切勿采用高速档快速钻进和提升。

7质量检验及验收

7.1质量检测

施工过程中必须随时检查喷灰量、粧长、复搅长度 以及是否进入硬土层等，如施工中有异常情况，应记录 其处理方法及措施。浅部开挖粧头，其深度宜为5000，目测检查搅拌的均匀性，量测成粧直径，检查频率宜为 1/0~ 27。。粉喷粧施工质量允许偏差应符合规范规定。7.2验收

成粧286后，在粧体上部（粧顶以下0.50、1.00、1.50应截取三段粧体进行现场粧身无侧限抗压强度试 验，检查频率为1^。~2。一。必要时由业主安排进行全粧 长取芯，以检测粉喷粧的质量。

8结束语

实践证明水泥搅拌粧是加固处理软弱地基土的一 种行之有效的方法。水泥搅拌粧的施工，关键在于施工 工艺和质量控制。针对现场实际情况，含水量、有机质含

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