深层搅拌法施工中抑制返浆问题的对策研究

张建东

（深圳市建设工程质量检测中心，广东 深圳 518000）

深层搅拌技术，它是相对于浅层搅拌的一个说法，其借助特制的深层搅拌机械，利用强度等级为32.5级以上的普通硅酸盐水泥为固化剂，与软土在地基深处进行强制搅拌，使两者经过相关物理化学反应使软土硬结成具有一定强度、水稳性、整体性的优质地基；简单理解为其是一种加固饱和软粘土地基的施工方法。深层搅拌法处理后的地基承载力提高1～1.5倍，且经过深层搅拌法处理的地基可提高边坡与挡水、减小沉降差、增加地基承载力等，可谓效益好、成本不高且快速的施工技术。

1 深层搅拌法的施工特点

虽然深层搅拌技术在我国地基加固处理应用的时间不长，仅有20多年的历史，但由于其突出的施工优势，发展速度很快，喷粉与喷浆为其施工方法。喷粉型搅拌法，处理需要加固的软土基时，使用专用的粉体搅拌机械，用压缩空气将水泥均匀的喷入，再借助于钻头翼片的旋转充分混合水泥粉与软土，由此产生水泥搅拌桩。而喷浆型搅拌法，主要是以水泥浆的形式，即水泥加入水后搅拌，喷入软土中的施工方法。值得注意的是，考虑到降低地基含水量，在地基天然含水量不低于60%时，通常适合选择喷粉法进行施工。具体来说，深层搅拌法适合用来处理正常固结的淤泥、无流动地下水的饱和松散砂土、粘性土、素填土、饱和黄土、粉土、淤泥质土等地基，且当地基土的地下水PH值小于4时，或天然含水量大于70%、小于30%（黄土则要求含水量小于25%）的情况下，不适合应用深层搅拌技术；还有在处理地下水具有腐蚀性、塑性指数Ip大于25的粘土、有机质土以及泥炭质土等无工程经验地区时，有必要进行相关试验方可进行选用。深层搅拌法的施工工艺流程为：测量放线→桩机就位、调平→搅拌头对准桩位、预搅拌下沉→喷浆搅拌提升→重复搅拌下沉→喷浆搅拌提升→移机至下一根桩。

2 施工中返浆问题及解决对策

施工过程中，尽管设计以及施工都严格按照相关规定进行，但还是不可避免地出现返浆问题，以下就工程中出现的返浆原因及解决对策进行分析与总结。

2.1 工程地质造成的返浆及解决

一般来说，工程地质条件都表现出一定差异性与离散性，即使同一个场地的不同地段的土体物理性质、分布范围、土层厚度等方面都会有所差异；而深层搅拌法施工时所采取的水灰比、掺入比是经过土样的室内土工试验获得的物理性质参数配比试验而决定的，通过现场试桩来明确喷浆压力、提升速度、下钻速度、喷浆量、搅拌次数等参数。以上这些试验方法对于规模不大的工程建设场地影响不大，但大规模施工的建设场地，则有可能因为不同地段的地质条件差异大，而造成的影响比较大。在实际施工过程中，尽管经过严格的试验，采用同一施工工艺与配比参数，施工时，差异比较大的土层物理性质的地段时，会出现水泥浆与土体无法完全溶合、水泥土搅拌不均匀等情况而造成返浆问题。另外，钻进速度因在遇到石硬粘土夹层而减缓，但水泥浆泵送浆液的速度依然不变，结果造成水泥浆液迅速充满土体空隙，而多余的水泥浆液向上返浆。解决对策可采取：详细了解勘察资料，根据具体工程地质情况在不同地段进行成桩试验，也就是适当增加室内配比试验数量，使施工工艺从普遍化到个性化，尽可能减少返浆问题的发生。在施工中遇到地质差异比较大的地段或有硬夹层，为防止返浆，获得好的成桩质量，可采取及时调整泵浆量、变更钻进、提升速度等措施。

2.2 抱钻、糊钻造成的返浆问题及解决

施工过程中，平缓的钻头遇到粘结力大、含水量偏小、塑性指数高的粘土层时，则难以将土切割搅碎，且在下压力的作用下容易把土挤压成饼状；被挤压的土一部分粘在钻头万片之间，一部分沿着孔壁被挤出后堆在孔口四周，不断被挤压的土逐渐形成土柱，水泥浆向桩周土体空隙的溶合渠道因此被阻挡，导致浆液向上部通道返出。此类情况造成的返浆问题，解决的关键在于更改机械钻头，以增强钻具切土效力。具体可将深层搅拌桩机械钻头，可用三层薄板状一字型斜钻头取代两层或三层厚板状一字型平钻头，用斜35o来改变下层刀片零角度，并在下部加焊有助于切土的倒牛角刺或倒三角刺。

2.4 地下出现浅层承压水层造成的返浆问题及解决

在施工过程中，有时会遇到承压水透镜状砂层出现的地段，地下水有一定的承压作用，钻进时遇上承压水，在承压作用下往往会出现钻头连同水泥浆喷出地面，即返浆现象。要预防此类情况返浆现象，需要了解承压水的厚度及范围，如果遇上施工规模小的工程，解决的措施是在桩间打孔排水，主要是使承压水的压力有所降低，再进行水泥土搅拌村庄的施工；不过，如果遇上规模大的施工工程，此类地基处理方法已不再适用，需要根据具体情况采取解决措施。

2.5 搅动受力不平衡造成的返浆问题及解决

深层搅拌法施工机械通常为三层或三层叶片的旋转方向一致，其压力分量与剪切力分量方向也一致，而受搅拌叶片搅动的土体只能在周围土体的约束下寻求平衡，自身受力是无法平衡。在这些作用力的相互约束下，机械搅拌过程中会对周围土体产生一个反作用力。尤其是当钻具提升时，搅拌叶片上部的土体受因为周围地体的约束还会产生比较大的孔隙水压力。这也是深层搅拌法施工中时常造成严重的返浆现象的主要原因之一。关于此返浆原因也有一些研究成果，有些研究中，比较了常规水泥土搅拌桩法与双向水泥土搅拌桩的施工特点，研究发现双向搅拌机械在软土地基加固中抑制返浆的效果不错。在实际工程中，也证明了该研究成果值得推广。所谓双向水泥土搅拌桩就是在水泥搅拌桩成桩过程中，由动力系统带动分别安装在内、外同心钻杆上的两组搅拌叶片，正反方面搅拌水泥从而形成水泥土搅拌桩。而双向搅拌机械抑制返浆的原理在于：在施工过程中，在搅拌与切割土体时，该机械中正反向旋转的搅拌叶片，对上、下2组叶片之间土体的顶面与底面分别施加方面相反的压力分量与剪切力分量，受力因同组分量接近相等而趋于平衡；搅拌过程中对桩周围土体系的扰动也比较小，也不会产生较大的孔隙水压力，也可通过阻断浆液上返途径，即借助上层叶片反向搅拌来解决返浆问题。可以说，双向搅拌机械设备及施工工艺，是有效控制返浆现象的产生的好方法。此外，实践经验表明，应用水泥深层搅拌桩可以使建筑物的总沉降量与差异沉降量都有所减少，地基容许承载力也相应得到提高；同时在施工中该施工加固法产生的噪音、震动都比较轻微，对周边建筑物的有害影响较少，也减少施工环境的污染；尤其是遇上砾砂、圆砾、粉砂、粘质粉土等性质的土层时，水泥土固化的用时短，抗压强度大等，由此可见，水泥深层搅拌桩是一种可行性高、施工简单、成本不高的地基处理技术，在条件适宜时值得推广。

3 结语

综上所述，造成施工过程中返浆问题的发生，原因多种多样，即受地质条件的影响，也受施工过程中所使用的施工工艺及机械设备的影响，也有人为导致土体削切不完全，使水泥浆泵送过程中出现搅拌不均匀、溶合不充分等引起返浆问题的发生。所以要解决返浆问题，不仅要加强施工过程的技术控制，还要注意总结实际工程经验，不断改进施工工艺及技术，调整施工机械的组合应用；从而才更有效地解决返浆问题，取得良好的工程效益。

[1] 梁俊清. 深层搅拌法在房屋地基沉降处理中的应用[J].企业科技与发展. 2009（16）

[2] 陈新. 软土地基沉降控制复合桩基的设计计算[J]. 中国市政工程.2012（01）

[3] 张高煜.浅谈道路深层搅拌桩施工技术[J]. 科技资讯. 2012（20）