浅谈水泥搅拌桩质量控制

李君

1 概述

水泥搅拌桩处理软土是通过专用机械将固化剂喷出后在地基深处就地与软土强制搅拌，利用固化剂与软土之间产生的一系列物理、化学反应，在原地基中形成强度、刚度较大的桩体，同时也使桩周土体性质得以改善，达到桩体与桩间土体形成复合地基共同承担外部荷载的作用。这种地基处理方法在施工过程中无振动、无污染，对周围环境无不良影响。由于水泥搅拌桩加固效果好、速度快，可以最大限度地减少地基工后沉降，特别是在减少桥头跳车现象、减少地基不均匀沉降、防止路堤失稳方面有着其他软基处理无法比拟的优点，因此近年来在高速公路软基处理工程中得以广泛应用。

2 水泥搅拌桩在工程中的应用

三亚海棠湾出口路景观大道位于海棠湾镇，是建设中三亚海棠湾的主要交通要道，依据该项目《工程地质勘察报告》所提供的钻探资料，其地质主要为：耕植土、中砂、泥炭土、粘土质粉砂、高液层粘土、中粗砂。通过设计方案比选，水泥搅拌桩方案在经济性和环境保护方面比换填片石、砂砾方案具有优越性，因此该道路设计在泥炭质土层夹层埋深小于3.5 m或填土高度大于4 m的情况下采取了水泥搅拌桩地基处理技术方案。其设计参数为：设计桩径为50 cm;桩距为1.3 m×1.3 m，呈等腰三角形布置;桩长6 m～9 m;水泥喷入量平均为56.5 kg/m，掺入量15%;桩身28 d无侧限抗压强度不小于1.35 MPa;单桩容许承载力为130 kN;复合地基承载力为240 kN。

2.1 配合比设计

为了经济、合理地确定水泥搅拌桩加固地基的技术参数，确定与地基土加固相适应的水泥品种、强度等级和掺入量，在施工前应该根据设计文件提供的地质资料，选取典型地段钻探取样，现场原状土试验成果见表1。

表1 现场原状土试验成果表

根据设计，固化剂选用强度等级为32.5R级以上的普通硅酸盐水泥，水泥掺入量为15%，水泥浆水灰比为0.5。本工程土质含水量在30%～70%之间，现场原状土每个土样按照设计要求的水泥掺入量制备三组标准试件，标准试模规格为70.7 mm×70.7 mm× 70.7 mm，试块成型后一天拆模，称重后放入标准养护室进行标养。标准养护条件20℃±3℃，湿度为75%以上。在制件后7 d，28 d，90 d分别进行抗压试验，得到其无侧限抗压强度平均值。以28 d强度平均值与设计值相比较，如果达不到要求，则增加水泥用量重新进行验证，直到符合设计的强度要求后，把修正的配合比作为施工配合比。试验结果见表2。

第一次试验中掺入水泥量为15%，其28 d无侧限抗压强度没有达到设计值1.0 MPa，因此将每延米掺灰量增加到18%，经验证能满足设计要求，故在实施过程中按18%的喷粉量进行控制，换算成每延米用量为67.5 kg/m。根据相关规范标准及现场施工条件，最后决定采用深层搅拌法进行施工。

2.2 现场工艺性试桩

根据室内配合比试验结果，考虑到不同的地质情况，施工前应该按照室内配合比进行工艺性试桩，且每桩机不得少于2根。通过试桩，掌握下钻、提升的困难程度;确定钻头进入硬土层电流变化程度;确定水泥浆液密度;确定适合的输浆泵的输浆量;掌握水泥浆泵到达搅拌机喷浆口的时间、搅拌桩机提升速度、复搅下沉、复搅提升速度等施工参数，通过试验得出的施工参数见表3。

2.3 施工工艺控制

2.3.1 施工工艺流程

场地平整→测量放线→钻机安装就位→对正桩位、调平机身→钻进→提升搅拌机同时喷浆→提升至地面以下0.25 m，停止喷浆、搅拌数秒→重复搅拌下沉、喷浆→重复搅拌提升→在离地面0.25 m处停钻→打印、输出数据→移机。

表2 无侧限抗压强度试验成果表

表3 试桩试验参数成果表

2.3.2 施工中的工艺要求

1)场地平整：施工前做好“三通一平”，清除地上地下一切障碍物。2)定位：由技术测量人员按设计梅花形桩位通过轴线控制点在现场逐个施放，做好标记。3)浆液配制：根据室内土工试验强度确定的配合比严格控制水灰比，加水数量应经过事先核准的定量容器。水泥浆必须充分拌和均匀，使水泥浆搅拌机制浆时，每次投料后拌和时间不得少于3 min，检测水泥浆液密度并记录。4)钻进送浆：将制备好的水泥浆经筛过滤后，倒入贮浆桶，开动灰浆泵，将浆液送至搅拌头。在钻进过程中不喷浆，钻进至设计桩长或硬土层后，根据试桩结果调整灰浆泵压力档次，保证喷浆量满足要求。5)复搅：钻头提升至地面25 cm，应立即反向钻进复搅、喷浆，复搅深度原则上应为桩身全长;在复搅过程中，应对局部喷浆不足的桩身部位进行补浆，并防止喷口堵塞。重复搅拌提升，直至离地面25 cm。6)资料打印：成桩后，在钻机移动前打印施工过程资料和成桩资料，严禁移机后补打资料。7)清理：搅拌叶片上包裹的土块及喷浆口，桩机移机至另一桩位施工。

2.4 质量控制手段

1)为保证浆喷桩的垂直度，应保证起吊设备的平整度和导向架的垂直度，搅拌桩的垂直度偏差不得超过1.0%，桩位偏差不得大于5 cm。2)严格控制钻机下钻深度、浆喷高程及停浆面，确保浆喷桩长度和水泥浆液喷入量达到设计要求，桩长不得短于设计桩长，每米用浆量误差不得大于5%。3)水泥浆液应按预定的配比拌制，加入缓凝剂防止初凝现象，保证每根桩所需浆液一次单独拌制完成，应有专人记录每根桩的水泥用量，并与采用经国家计量部门认证的监测仪电脑自动记录系统对照，以验证其准确性。4)搅拌机每次下沉或提升的时间必须有专人记录，时间误差不得大于5 s。5)当水泥浆液到达出浆口后，应喷浆搅拌30 s，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头。6)一般情况下，应在全桩长范围内重复搅拌一次，以增加水泥土的均匀性并且复搅宜一次完成。7)供浆必须连续，拌和必须均匀，一旦因故停浆，应使搅拌钻头下沉至浆面以下0.5 m，待恢复供浆后再喷浆提升，如因故停机超过3 h，应先拆卸输浆管清洗后备用，此根未完成桩应采取补喷措施或重新打设。8)对输浆管要经常检查，不得泄漏及堵塞，管道长度不大于60 m，对使用的钻头要定期检查，其直径磨耗量不得大于1 cm，但也不宜用直径过大的钻头。9)应注意湿喷桩的桩位施工顺序。在一个区域内，应先打设路基两侧及该处理段两头的桩，以形成一个封闭的区域，再逐渐往中心打设，有利于整体的成桩质量和软基处理效果。10)浆液储量应不少于一根桩的用量，否则不得进行下一根桩的施工。

2.5 质量检测

1)对于水泥土无侧限抗压强度检测，考虑到现场足尺桩身无侧限抗压强度试验本地区应用较少，现场操作较为复杂，试验成本较高，故采用本地区常用且较成熟的钻芯法进行检测，即成桩28 d后用钻芯机在桩体上部钻取三个水泥土芯样进行室内无侧限抗压强度试验。其检查频率为2‰，每一工点不得少于2根。2)单桩荷载试验、单桩复合地基荷载试验必须在桩身强度满足试验荷载条件，并宜在成桩28 d后进行。检验数量为桩总数的0.5%～1%，且每项单体工程不得少于3点。本工程最大荷载试验为300 kN，根据沉降随荷载的变化特征和沉降量确定其极限承载力。a.试验加卸载方式：加载分8级进行，每级加载量为最大试验荷载的1/8;卸载分4级等量进行。b.试验方法：本次试验采用慢速维持荷载法，每加一级荷载后，按10 min，10 min，10 min，15 min，15 min，以后为30 min的时间间隔观测承压板沉降，相对稳定后加下一级荷载。沉降相对稳定的标准为：连续24 h每小时的沉降量不大于0.1 mm。c.终止加载条件：出现下列情况之一终止加载：承压板周围明显隆起或出现破坏性裂纹;荷载不变，连续24 h沉降呈等速或加速发展;加载量已达到最大试验荷载。d.分级卸荷，观测回弹，分级卸荷增量一般为分级加荷增量的2倍。3)为了确保水泥搅拌桩工程质量，在成桩7 d后，采用浅部开挖桩头，目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径。检查量为总桩数的5%。

三亚海棠湾出口路景观大道工程通过对施工工艺的严格控制以及对现场质量控制要点的严格实施，施工质量控制良好。从检测成果分析，桩身基本完整，拌和也较均匀，无侧限抗压强度均大于1.35 MPa;处理后水泥搅拌桩经单桩荷载及单桩复合地基承载力静载试验，其竖向承载力均能满足设计要求。从桩体完成施工到通车一年以来，路基没有明显的沉降，实践证明运用水泥搅拌桩处理软基段是成功的，达到加固软土地基的作用。

3 结语

水泥搅拌桩属地下隐蔽工程，其施工质量不好，会造成极大的安全隐患和不可估算的损失，因而其质量控制贯穿于施工的全过程。作为监理人员应坚持全过程的施工监理。施工过程中必须随时检查施工记录和计量记录，并对照规定的施工工艺对每根桩进行质量评定，确保工程质量。

［1］ JGJ 79-2002，建筑地基处理技术规范［S］.

［2］ 刘玉卓.公路工程软基处理［M］.北京：人民交通出版社，2002：177-201.

［3］ TB 10113-96，粉体喷搅法加固软弱土层技术规范［S］.

［4］ 郭讨论.水泥深层搅拌桩施工技术［J］.山西建筑，2010，36 (16)：100-101.