水泥搅拌桩在桥梁承台加固中的应用

下面是鲁班乐标给大家带来关于水泥搅拌桩在桥梁承台加固中的应用，以供参考。

引言

随着城市道路建设的迅猛发展，对地基强度、施工工期的要求越来越高，特别是在市政道路桥头的软基处理，技术较为复杂，一旦处理不彻底，易产生地基下沉，引起桥头跳车。水泥搅拌桩是用于加固地基处理，其原理是以水泥材料为固化剂，利用深层搅拌机械对原位软土进行搅拌混合，经过物理、化学作用形成较坚硬的拌合柱体，从而使软土硬结成具有整体性、水稳定性和符合使用要求强度的地基，减少地基沉降量。近几年，在市政道路、公路、铁路、土建及电厂等大面积软地基处理施工中，水泥搅拌桩得到了广泛应用。

一、深层水泥搅拌桩的加固范围和原理

目前所采用的加固饱和粘土地基的新方法是深层搅拌法，该方法是以水泥和石灰石为固化剂，利用特定搅拌器具对地基深层的粘土进行搅拌加固。其中水泥和石灰石等固化剂和深层地基中的软土产生化学反应，从而确保深层地基中的软土成为优质地基。传统混凝土硬化机理主要是水泥加固时产生化学反应，深层搅拌法则是搅拌时加入少量水泥，让你在深层地基中搅拌产生化学反应。因为土本身具有活性介质，且其硬化速度相对较慢，因此在搅拌过程中水泥水解后产生的水化物会和土壤之间产生离子交换，出现凝硬反应，从而大大增加了搅拌后地基的硬度。该种方法一般适用于饱和软粘土的地基加固。

二、水泥搅拌桩的优缺点

1、水泥搅拌桩的优点

（1）水泥搅拌桩将固化剂和原地基软土就地搅拌混合，最大限度地利用了原土；

（2）搅拌时无振动、无噪声和无污染，可在市区内和密集建筑群中进行施工，对周围环境影响小；

（3）搅拌时不会产生地基侧向挤出，对周围原有建筑物及地下沟管影响很小；

（4）水泥搅拌桩形成的水泥土加固体，可作为竖向承载的复合地基、基坑工程围护挡墙、防渗帷幕、大体积水泥稳定土等。

（5）设计灵活，可根据不同地基土的性质和工程设计要求，合理选择固化剂及其配方；

（6）根据上部结构的需要，可灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状等加固形式；

（7）与钢筋混凝土桩基相比，能节约大量的钢材，从而降低造价。

2、水泥搅拌桩与其他加固方式的比较

水泥搅拌桩与其他处理软土地基的方法相比较，具有以下特点：

①由于该方法是以水泥作为加固料，不需向地基另加水分，可以充分地吸收地下水，因此加固后的地基柱体承载力与相类似的浆喷柱相比要高，其固结效果要好；

②该方法加固水泥土柱与周围土体形成复合地基，不需要预压即可获得较高的复合地基承载力及复合变形模量；

③施工时低压操作，安全可靠，无污染，无振动，无噪声，对周围环境及建筑物无不良影响。

三、水泥搅拌桩的施工

1、施工机具选择

施工实验中的搅拌机一般会选择整套GZB型单搅拌轴、叶片喷浆的深层搅拌机。同时配套以500L灰浆搅拌机、代词流量计的灰浆泵和集料斗等各一台。

2、实验场地布置

施工前期首先应结合设计先布置好现场平面、管理好影响施工的建筑物和管线，同时保证场地平整，并按照打桩顺序做好打桩工作，同时将各种必要器具的位置摆正，确保水泥浆的泵送长度小于50米，做好场地周围的排水工作。施工时若条件允许尽量以电缆作为供电线路以保证施工安全。当需要大面积施工时，将直降设备放在车上，再将车和搅拌桩机同时移动。移动过程中用小木桩标记现场桩位置。所有现场施工按照设计布置完成后对现场进行复核，减少失误。

3、施工工艺

3.1水泥搅拌柱施工程序

水泥搅拌柱施工工序主要包括以下几个方面:

（1）将深层搅拌机移动到制定位置对中，确保施工中桩机正确就位；

（2）预搅拌下沉，开启搅拌电动机待一切就绪后，将桩机钻头上的钢丝绳放松让钻头向下旋转钻进，直至设计时标高。若实际施工时土质过硬，可利用灰浆泵清水润滑来降低钻进难度；

（3）水泥浆的制备，搅拌下沉到距设计标高1in时需按已设定好的水泥浆配合比进行水泥浆配置并进行压浆；

（4）提升喷浆搅拌。下沉至设计标高后，启动灰浆泵将已拌好的水泥浆压入地基内部，在原地空转几圈后在喷浆同时加快搅拌速度。加快搅拌速度时必须严格按照之前设定好的速度进行，确保料斗内水泥浆能够充分利用同时钻头可以达到规定的桩头位置；

（5）重复下沉并提升搅拌速率，搅拌时必须确保水泥浆和土能够搅拌均匀。而要想做到这一点应当先将钻头重复搅拌下沉，当其达到搅拌高标后提升搅拌速率。若桩头部位和建筑物上部有接触，还应当尽量降低钻头的损伤。重复搅拌时可在桩头1m范围内进行喷浆加固；

（6）清洗。成桩工作完成后，注意做好管路的清洗工作。清洗时现在集料斗内加清水，再利用灰浆泵清洗管路，避免实际施工中管路被水泥堵塞；

（7）移位，当完成自（1）到（3）的工作之后，继续移动钻机进行下一步工作。

3.2深层搅拌桩施工操作关键点

施工时钻头的钻进速度需结合实际施工过程中地层软硬情况来确定，同时施工时还需结合搅拌机的电流值和喷浆情况来判定钻进速度；进行浆液配置时刻可采用C20以下的普通硅酸盐水泥，同时严格控制浆液中的水灰比例;当机具下搅拌遇到较大的硬土阻力时需边用灰浆泵输入清水边进行搅拌工作；实际施工时，桩机司机和搅拌工应当保持联系，保证施工的正常进行。保证搅拌机能够连续供浆，若需要停工，继续供浆面以下需先搭接0.5m喷浆施工。当停工时间超过30分钟时还需还进行管道清洗；实际施工时还需配置专人记录搅拌机不同状态下的速度、工作中供浆、停浆具体时间以及钻进深度等参数值。

四、水泥搅拌桩施工中可能出现的质量问题以及原因分析

1、地质因素的影响，使得其水泥搅拌桩出现问题

部分地区的地质状况的作用，可能使得水泥搅拌桩发生质量问题。我们可以通过一个例子，对此进行叙述。比如：A工地的工作人员，实行水泥搅拌桩复合地基的施工工作。在工作过程中，并没有发现其质量出现问题。然而，在工程结束之后，通过相关的检查工作，发现这个地区有些水泥搅拌桩的桩体，出现松散的现象。与此同时，这些桩体的强硬度也不能够符合标准。A工地的软土地基处理工作，在具体实行过程中，其工作人员几乎都是按照其规范进行相关的施工工作。所以，施工过程中的水泥用量，应该符合其设计标准。从而，大部分的水泥搅拌桩，也就应该符合标准或者达到设计要求。然而，事实却不是这样。为了能够研究该问题的原因，其施工单位运用相关技术，进行了勘察以及检测。

2、研究工作人员运用工程技术，对其质量问题的原因进行了专业分析

通过相关工作人员的检测，发现当地的土质有问题。其地表杂填土含有灰褐色的腐殖土，同时此地的腐殖土其结构较为疏松。这样就使得这些土与水泥，经过一定程度的搅拌之后，所形成的水泥土不符合要求。具体来说，这种水泥土的颗粒间的联结性，相对来说比较差。与此同时，腐殖土内部含有很多不规则的水泥颗粒。并且，该种水泥土的变形程度也比较大，其强度不够高，甚至不能够达到普通水泥土的五分之一。相关的研究工作人员，运用自己的专业知识以及实验，对该项工作进行了总结。他们认为因为腐殖土在结构上比较疏松，同时所含有的水分相对来说较高，以及其酸性较强。这样就可能导致水泥以及粘土矿物，所发生的水化反应以及水解反应，相对来说有所降低。与此同时，也能够在一定程度上减少其凝结能力，从而减少了水泥的强硬度。所以，在有些软土地基的处理工作中，运用水泥搅拌桩是不太合适的。

结束语

水泥搅拌桩作为一种桥头软基的处理方法，具有使用机具简单、转移方便、可多点施工的特点，能快速完成软基处理，有效地使搅拌桩与土体形成复合地基，大大降低了桩间土的应力，提高了地基的强度和承载力，既能缩短工期，又能节约投资，值得推广应用。