水泥搅拌桩加固地基施工工艺

张强

摘 要 水泥深层搅拌桩是进行软基处理的一种有效形式。本文介绍了水泥深层搅拌桩施工中试桩、施工准备、施工工艺流程、设计参数及要求、施工控制、质量检验等控制环节。

【关键词】 水泥搅拌桩 加固地基 施工工艺

1 工程简介

黄陵至韩城至侯马铁路（山西段）工程HHSX-1标K23+260～K24+860段采用水泥搅拌桩加固地基，桩长6～8米，桩间距1.2米，桩径0.5米，5146根，采用三角形布置，路堤段处理范围为左侧既有线边坡底至新建线边坡坡脚外1.0米，桩顶设0.5米厚二八灰土垫层。

设计参数及要求：

（1）水泥掺入比>12%；

（2）室内配合比设计：7d无侧限抗压强度：qu≥0.8MPa，28d无侧限抗压强度：qu≥1.6MPa，90d无侧限抗压强度：qu≥2.4MPa；

（3）现场质量检测

28d取芯强度：R28≥0.8MPa， 90d取芯强度：R90≥1.2MPa，单桩承载力>210KPa，复合地基承载力>170KPa。

2 施工准备

2.1施工前先整平施工场地并做好临时排水设施。清除桩位处地上、地下一切障碍（包括大块石、树根和生活垃圾等），对各种管线、电缆等设施进行迁移，做好既有线施工安全防护工作。

2.2水泥搅拌桩应采用P·O42.5级合格的普通硅酸盐袋装水泥，使用前，将水泥的样品送中心试验室检验。施工前应标定搅拌机械的灰浆泵输送量，灰浆输送管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工工艺参数，并根据设计要求通过试验确定搅拌桩配合比。

2.3施工机具

采用SJB-1型双搅拌轴中心管输浆的水泥搅拌专用配套设备。水泥搅拌专用配套设备包括：深层搅拌机、起重机架及作业平台、导向架、电气控制柜、灰浆浆拌制机、灰浆泵送设施等配套设备。水泥搅拌桩施工机械还配备有电脑记录仪及打印设备，以便了解和控制水泥浆用量及喷浆均匀程度。

2.4水泥搅拌桩施工机械必须具备良好及稳定的性能，所有钻机开钻之前应由监理工程师和项目经理部组织检查验收合格后方可开钻。

3 试桩

3.1试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数、确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数，以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。

3.2深层搅拌水泥桩适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土。当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时，应通过试验确定其适用性。冬季施工时应注意低温对处理效果的影响。

3.3每个标段的试桩不少于5根，且必须待试桩成功后方可进行水泥搅拌桩的正式施工。试桩检验可采取7天后直接开挖取出，或至少14天后取芯，以检验水泥搅拌桩的搅拌均匀程度和水泥土强度。

3.4经试桩后确定水泥搅拌配合比：水灰比0.45～0.50、水泥掺量12%、高效减水剂0.5%。

4 施工工艺

桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面（孔口或设计桩顶标高）→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。

4.1施工时先将深层搅拌机用钢丝绳吊挂在起重机架上，用输浆胶管将贮料罐、砂浆泵与深层搅拌机接通，开动电动机，搅拌机叶片相向而转，借设备自重，以0.3～0.5m/min的速度沉至搅拌桩设计深度，再以0.38～0.75m/min的速度提升搅拌机，以此同时开动砂浆泵将水泥浆从搅拌中心管不断压入土内，通过搅拌叶片将水泥浆与深层处的软土搅拌，边搅拌边提升至地面孔口或设计桩顶标高，即完成一次搅拌过程，用相同方法再次重复搅拌下沉和重复搅拌喷浆提升，即完成1根桩的柱状加固。

4.2施工时应严格按配合比掺加固化剂，并采取防离析措施，下沉及提升时均应确保起重机架的平整和导向架的垂直度，成桩时要控制搅拌机的提升速度和次数，使其过程连续均匀，以控制注浆量，保证搅拌均匀，同时泵送必须连续。

4.3搅拌机预下沉时一般不宜冲水，当遇到较硬土层下沉太慢时可适量冲水，应充分考虑冲水对成桩的质量影响；

4.4水泥搅拌桩施工采用二喷四搅工艺。第一次下钻时为避免堵管可带浆下钻，喷浆量应小于总量的1/2，严禁带水下钻。第一次下钻和提钻时一律采用低档操作，复搅时可提高一个档位。每根桩的正常成桩时间应不少于40分鐘，喷浆压力不小于0.4MPa。

4.5每台配套设备每天工作完成后应用水清洗贮料罐、砂浆泵、深层搅拌机及相应管道，以备次日再用。

5 施工控制

5.1水泥搅拌桩开钻之前，应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象，待水排尽后方可下钻。

5.2施工前应检查水泥及外加剂的质量，检查桩位及搅拌机工作性能，检查各种计量设备的完好度，主要是水泥及水计量装置。

5.3为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求，在主机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。

5.4施工过程中应检查机头提升速度、水泥浆或水泥砂浆注入量、搅拌桩的深度及标高。

5.5对每根成型的搅拌桩质量检查重点是水泥用量、水泥浆拌制的罐数、压浆过程中是否有断浆现象、喷浆搅拌提升时间以及复搅次数。

5.6为了确保桩体每米掺合量以及水泥浆用量达到设计要求，每台机械均应配备电脑记录仪。同时现场应配备水泥浆比重测定仪，以备监理工程师和项目经理部质检人员随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求。

5.7为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量，第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30秒，进行磨桩端，余浆上提过程中全部喷入桩体，且在桩顶部位进行磨桩头，停留时间为30秒。

5.8施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间。每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加50kg。若储浆量小于上述重量时，不得进行下一根桩的施工。

5.9施工中发现喷浆量不足，应按要求整桩复搅，复喷的喷浆量不小于设计用量。如遇停电、机械故障原因，喷浆中断时应及时记录中断深度。在12小时内采取补喷处理措施，并将补喷情况填报于施工记录内。补喷重叠段应大于100cm，超过12小时应采取补桩措施。

5.10项目经理部指派专人负责水泥搅拌桩桩的施工，全过程旁站水泥搅拌桩的施工过程。所有施工机械均应编号，应将现场技术员、钻机长、现场负责人、水泥搅拌桩桩长、桩距等制成标牌悬挂于钻机明显处，确保人员到位，责任到人。

5.11现场施工人员认真填写施工原始记录，记录内容应包括：

①施工桩号、施工日期、天气情况；

②喷浆深度、停浆标高；

③灰浆泵压力、管道压力；

④钻机转速；

⑤钻进速度、提升速度；

⑥浆液流量；

⑦每米喷浆量和外掺剂用量；

⑧复搅深度。

5.12水泥搅拌桩加固地基处理属于隐蔽工程，如施工质量不好，一旦被路堤等构筑物所覆盖，便构成隐患且不好检查及补救。因此，紧抓施工环节，严格施工过程的管理非常重要，只有在施工过程中嚴格控制才能确保工程质量。

6 质量检验

6.1检验方法

（1）水泥搅拌桩成桩7天可采用轻便触探法进行桩身质量检验。

①检验搅拌均匀性：用轻便触探器中附带的勺钻，在搅拌桩身中心钻孔，取出桩芯，观察其颜色是否一致，是否存在水泥浆富集的“结核”或未被搅匀的土团。

②触探试验：根据现有的轻便触探击数（N10）与水泥土强度对比关系，当桩身1d龄期的击数N10大于15击时，桩身强度已能满足设计要求；或者7d龄期的击数N10大于30击时，桩身强度也能达到设计要求。

（2）水泥搅拌桩成桩28天后，用钻孔取芯的方法检查其完整性、桩土搅拌均匀程度及桩的施工长度。每根桩取出的芯样由监理工程师现场指定相对均匀部位，送实验室做（3个一组）28天龄期的无侧限抗压强度试验，留一组试件做三个月龄期的无侧限抗压实验，以测定桩身强度。钻孔取芯频率为1%～1.5%。

（3）如果水泥搅拌桩取芯检测结果不合格率小于10%，则可认为该段水泥搅拌桩整体满足要求；如果不合格率大于10%小于20%时，则应在该段同等补桩；如果不合格率大于30%，则该段水泥搅拌桩为不合格。

（4）对搅拌桩取芯后留下的空间应采用同等强度的水泥砂浆回灌密实。

（5）在软土层深厚的地方或对施工质量有怀疑时，可在成桩28天后，由监理工程师随机指定抽检单桩或复合地基承载力。随机抽查的桩数不宜少于桩数的0.2%，且不得少于3根。试验用最大载荷量为单桩或复合地基设计荷载的两倍。

6.2外观鉴定

①桩体圆匀，无缩颈和回陷现象。

②搅拌均匀，凝体无松散。

④群桩桩顶齐，间距均匀。

7 结语

水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂，藉搅拌头将水泥浆和软土强制拌和，通过特制的深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使软土硬结而提高地基强度。搅拌次数越多，拌和越均匀，水泥土的强度也超高。但是搅拌次数越多，施工时间也越长，工效也越低。这种方法适用于处理软土，处理效果显著，处理后可很快投入使用。