深层搅拌桩在路基施工中的应用

摘要：我国于1977年从日本引入软土地基深层搅拌加固技术的思路，随即自行进行水泥土室内试验、研制开发施工机械和相应的施工工艺，并先于国外在陆上将深层搅拌法大量应用于工业建筑、民用房屋、市政工程和道路建设的软基加固工程中。经过三十年的先后发展，已形成喷浆和喷粉两大系列的深层搅拌施工技术。作为一种与实际工程相结合的应用科学，它的目的是取得较好的实际效果，因此具体施工效果是最重要的，而要保证施工效果就必须进行施工工艺、施工技术的研究，又由于地基处理的隐蔽性，对施工结果进行检测就有必要性，故有必要对深层搅拌桩在路基施工中的应用作进一步的研究分析。

关键词：深层搅拌桩，路基，施工

喷浆和喷粉这两大系列深层搅拌技术加固土的原理、室内试验内容、设计计算方法与顺序、固化剂材料及施工质量检验等方面均无明显的不同。故深层搅拌机械参数的确定方法基本相同。但由于施工机械的差异，施工工艺和施工技术有一定的区别。

一、深层搅拌桩在路基施工中施工工艺

（一）水泥浆搅拌法

1、用起重机悬吊深层搅拌机，将搅拌头定位对中.

2、预搅下沉。启动电机，搅拌轴带动搅拌头，边旋转搅松地基边下沉。

3、制备水泥浆压入地基。当搅拌头沉到设计深度后，略微提升搅拌头，将制备好的水泥浆由灰浆泵通过中心管，压开球形阀，注入地基土中。

4、提升、喷浆、搅拌。边喷浆、边搅拌、边提升，使水泥浆和土体强制拌和，直至设计加固的顶面，停止喷浆。

5、重复搅拌。将搅拌机重复搅拌下沉、提升一次，使水泥浆与地基土充分搅拌均匀。

6、清洗管道中残存水泥浆，移至新孔，

（二）粉体喷搅法

1、移动钻机，准确对孔，主轴调直。

2、启动电机，逐级加速，正转预搅下沉并在钻杆内连续送压缩空气，以干燥通道。

3、启动YP-1型粉体发送器，在搅拌头沉至设计深度并在原位钻动（l~2）分钟后，将425号普通硅酸盐水泥粉呈雾状喷入地基。参合量为（180~240）kg/m³。

4、按0.5m/min的速度反转提升搅拌头。边喷浆、边提升、边搅拌，至设计停灰标高后，应慢速原地搅拌（1~2）分钟。

5、重复搅拌。再次将搅拌头下沉与提升一次，使粉体搅拌均匀。

6、钻具提升到地面后，移位进行下一根桩施工。

二、深层搅拌桩在路基施工中的施工技术

由于施工机械及施工工艺的不同，施工过程中的施工技术也有差别，喷粉型深层搅拌技术由于粉体喷射机的特殊性，施工技术也很不一样，喷粉搅拌施工过程中，其关键技术是根据设计要求喷灰量如何选择好有关施工参数，并在操作工艺上完成实现。

（一）钻机提升档数

钻机提升档数分三档，由于钻机设计中己考虑到提升速度与转盘转速的匹配，因此各档速度时的水泥粉和原位土的搅拌效果相同。施工中可以不改变其他操作参数，利用不同档次来达到桩长不同喷粉量的要求。这种方法比较简单，特别适用于地层变化较多，要求不同喷粉量的场合。由于机械上的特点，喷粉的速度在快档时稍有提高，这是因为提升和搅拌速度加快造成搅拌叶片的背侧会产生大量的空隙，形成较大的负压而使粉体易于排出。

（二）喷粉机叶轮转速和供料压差的控制

调节喷粉机叶轮的转速，可以得到不同的出粉量。供粉压差是指叶轮泵进料口和出料口的压差，也就是料斗内部与输送管道的压差。这是保证连续均匀出料的关键。实践证明，叶轮转速在5~25转/min范围内使用，可以达到喷粉量的要求。由于叶轮构造上的原因，当每分钟的转速超过30转时，反而不能出料。供料压差控制在20kPa以上即可顺利喷出水泥粉料。

（三）空压机的流量和压力

在气力输送过程中，粉料的运动状态主要受气流的支配，理想的运动状态为均匀悬浮状运动。因此，必须使空压机维持一定的流量，形成一定的气流速度，使粉料顺利输送。气流速度过低，容易造成粉料的不稳定移动，最终造成管道堵塞。所以喷粉搅拌施工前，应通过对加固料输送量及输送管道的要求，选取合适的混合比（单位时间内通过输料管道截面粉料的质量与所需空气的质量之比），从而计算出需要的空气流量，保证合适的气流速度。施工实践表明，由于喷粉搅拌桩的长度一般不超过20m，不同地层对空气流量不是很大，一般需要1 m³/min左右就能使管道中保持一定的压力，以克服管道及喷粉口的阻力损失，使粉料在管道中顺利输送到搅拌钻头。

（四）搅拌钻头

喷粉量相同的情况下，相同土层中水泥土桩身强度及承载力的大小，取决于水泥粉与原位土体搅拌均匀程度。从搅拌加固过程分析，由于钻头叶片在切削土体时，受土料软硬不均的影响，会形成一些较大的土团，干粉就不易拌入，形成水泥土桩身的软弱夹层。现场的实际开挖也发现:在截面中心部分的强度较低，截面颜色的变化呈同心环状，剖面呈锅底状层理，即“千层饼”状结构。因此增加搅拌次数是克服喷粉搅拌桩桩身强度不均匀的关键。常用的钻头形式为双头螺旋叶片形式。

（五）硬地层中的喷粉搅拌施工

适于喷粉搅拌施工的软土层的地表，经常会分布着一层硬壳层，土质为粘土或亚粘土，含水量较低，不易被切削粉碎，因此当搅拌头经过这种地层时，喷灰口喷出的高压水泥粉体因土体的吸附性差和向地表垂直方向透气性强，而造成水泥粉混合高压空气沿钻杆向上喷粉，既造成环境污染，又使该土层中掺水泥不足。解决办法是在上提钻杆时充分注水，增加土层的含水量。

三、深层搅拌桩施工质量控制措施

（一）做好施工准备工作

对于重要的工程首先做试桩，检测工作完成后，修正设计和施工参数。施工参数包括输浆量、输浆速度、走浆时间（灰浆自泵出至到达喷浆口的时间）、来浆时间（浆液从喷浆口喷出的时间）、停浆时间（1根桩规定使用的浆液全部喷入土中的时间）、总的喷浆时间（停浆时间和来浆时间的时间差）、搅拌轴提升速度，同时要决定采用何种施工工艺流程和复搅次数以及复搅浆量等。施工中宜用流量泵控制输浆速度，使注浆泵出口压力保持在0.4-0.6MPa。并应使搅拌提升速度与输浆速度同步，并控制喷浆和搅拌提升速度，误差不得大于 ±10cm/min。同时避免溢浆。

（二）注意土层的变化

搅拌桩施工场地的土层情况有时与工程地质报告有所出入，既定的工艺不一定适合整个场地情况。因此应作好相应的变化措施。

（三）泵送量

搅拌机施工用的灰浆泵虽是定量泵，但泵的新旧程度、浆液的稠度以及输浆管长度与高度都会使泵送量略有变化，为使每根桩所用的固化剂总喷浆时间不变，在施工过程中应根据泵送量的变化调整浆液的水灰比。如泵送量增大时，略增大水灰比;泵送量减少时，略降低水灰比，虽然水灰比对桩身强度会有影响，但相对于其它因素来看是微小的。

（四）搅拌工艺的选择

可通过复喷复搅的方法达到桩身强度为可变参数的方法。搅拌次数以1次喷浆2次搅拌或2次喷浆4次搅拌为宜，最后1次提升搅拌宜采用慢速提升。当喷浆口到达桩顶标高时，宜停止提升，搅拌数秒，以保证桩头的均匀密实。根据施工经验的积累和总结，控制搅拌桩施工质量的指标主要为:水泥掺人量、提升速度、喷浆的均匀性和连续性，以及施工机械性能。施工中常见问题和处理方法见表1。

表1施工中常见问题和处理方法

五、结论

近几十年来，软土复合地基加固的理论和技术在我国迅速发展，特别是近几年来，随着我国高速公路的迅速发展，深层搅拌桩软基处理得到广泛的运用，效果较好，通过本文的研究以便促进对深层搅拌桩复合地基理论的研究从而更好地改进和指导实践运用。

参考文献：

1、《深层水泥搅拌桩处理软土路基施工探讨》（侯守江 西部探矿工程 2008/04 ）；

2、《深层水泥搅拌桩在高速公路软土路基处理中的应用》（林勋祝 四川建材 2008/04 ）；

3、《采用深层搅拌桩处理软土路基的施工控制》（熊杰 中国西部科技 2005/07 ）；

4、《深层搅拌桩在深圳某路基加固中的设计与施工》（李宏建 河北建筑科技学院学报1999/03）。