水泥搅拌桩在软基处理施工中的应用及质量控制

林思勇

厦门市东区建设监理有限公司（361000）

水泥搅拌桩在软基处理施工中的应用及质量控制

林思勇

厦门市东区建设监理有限公司（361000）

随着人民生活水平的提高，城市建设的发展，高层建筑的不断增多，基坑开挖深度不断地加大，其中基坑支护也变得越来越为重要。这里结合某工程实例，介绍了采用水泥搅拌桩围护形式的基坑支护在遇到特殊地质情况的一些处理方法。

深层水泥搅拌桩；钢花管；锚管；工期；造价

0 前言

近年来，水泥搅拌桩在我国各地区工业、民用建筑地基加固中得到了广泛的应用。随着高层建筑的不断增加，深层基坑支护也越来越多，对水泥搅拌法的应用也越来越频繁。深层水泥搅拌桩支护，其具有造价低、整体刚度、设备简单、无噪声、止水效果好、无振动、无污染、工期短等优点，因此在基坑支护工程中得到广泛的应用。

1 工程概况

厦门某住宅小区场地位于厦门市集美区集美新城核心区。总建筑面积138 197.608 m2，建筑层数为地上14～33层，地下1层。主要结构型式为剪力墙结构。

2 地质情况

场地原始地貌类型属港湾滩涂或浅滩，原地势较低洼平坦，并大多被人工改造为养殖鱼塘；现场地除东部靠近和源路原池塘的部分地段尚未完全回填到位（现为淤泥堆积）外，大部分已被回填，其中在西北部部分地段堆放有土堆。

本基坑支护的土层主要由素填土、淤泥、粗砂、粉质黏土和残积砾质黏性土等组成。拟建场地周边环境:场地四周市政道路均已形成，在人行道埋设有雨、污水管道等市政管道。拟建场地各侧基坑开挖范围内均含有软土——淤泥,地质条件较为复杂,所以支护设计采用较为安全、合理的水泥土墙结合大放坡的支护方式进行支护。

3 深层水泥搅拌桩的设计要求

水泥搅拌桩直径为600 mm，桩间距为500 mm。搅拌桩典型剖面施工顺序要求:基坑外侧表层淤泥置换→搅拌桩施工及养护→土方开挖至冠梁底标高、放坡喷面和冠梁的施工→土方继续分层开挖到基坑底→基础及地下室施工→土方回填。基坑支护形式详见图1。

图1 原设计典型剖面

水泥搅拌桩施工前，须将场地旧基础及浅层石块清除干净。施工时应采用至少两搅两喷的施工工艺。水泥搅拌机功率要求不小于45 kW。冠口梁施工前，应将搅拌桩上部质量较差的桩头砍除。在内、外排水泥搅拌桩中间均设置有钢花管，钢花管采用振冲法或引孔法进行施工。水泥搅拌桩的提升速度≤0.5 m/min。

4 施工过程中出现异常情况的处理

在水泥搅拌桩施工过程中，水泥搅拌桩钻至粗砂层时，粗砂层钻进速度平均10 cm/h,进入砂层0.5 m左右后就无法继续钻入，且钻头磨损严重，导致水泥搅拌桩的有效桩长无法达到设计要求；在水泥搅拌桩施工完后，初凝前，按设计要求采用振冲法进行施压钢花管，直至送桩器压弯仍无法将钢花管压至设计要求的深度，仅能穿透淤泥层，无法进入粗砂层。以上两种工艺均遇见困难，无法按原设计要求进行施工。后来，施工单位及时调整施工方法，将沟槽挖深至冠梁顶标高上约50 cm，先减少空孔长度,再进行水泥搅拌桩及钢花管的施工，效果有些改善,但是入土深度还是无法达到设计要求。于是根据现场实际施工情况，报请设计和勘察单位到现场开会处理，经过比照地质勘查报告，结合现场实际施工情况，得出以下结论:

表1 岩土设计参数建议值

1）场地内粗砂层标贯较高，标贯击数达到17击，砂层密实度高，且粗砂层层厚较厚，导致搅拌桩施工困难。

2）现有场地平整时比原设计填高了约3 m，搅拌桩施工空孔较长，钢花管施工定位不准，导致施工困难。

鉴于以上原因分析，经设计变更，取消原设计钢花管，在水泥搅拌桩悬臂部位中间段加设一排锚管，具体设计变更做法详见图2。

图2 设计变更典型剖面

5 基坑监测情况

在基坑开挖及地下室施工过程中，主要对本工程支护结构水平位移、周边道路及坡顶垂直位移、地下水位变化、深层水平位移、周边已有市政管线的变形进行监测。本基坑围护工程的设计预警值为:基坑的支护结构水平位移累计值达到35 mm或变化率为3 mm/d；基坑周围地面沉降量累计值达到40 mm或变化率为4 mm/d；深层水平位移累计值达到35 mm或变化率为3 mm/d。监测期限从基坑开始开挖至地下室土方回填期间。

经过6个多月的监测，所有变形监测指标均未超过设计计算预警值,且至地下室底板施工完成后，基坑变形趋于稳定，现地下室已全回填完成，因此，认为该变更后的设计方案是安全、可行的。

6 质量问题原因分析及控制措施

6.1 深层搅拌桩喷粉量不足

1）质量问题及现象

粉喷桩和旋喷桩均是对软土地基深层加固的有效方法，由于加固料（粉体固化剂和浆液固化剂）的喷入剂量达不到设计要求，使得桩体强度达不到设计要求。

2）预防措施

①每个工作班开工前认真检查设备，特别是检查空压机运行状况，输气管道的密封情况，以及对喷嘴进行清理。

②在操作过程中，随时记录压力、喷入量、提升速度等有关资料，随时进行检查分析，发现喷入量子力不足时，立即进行下沉复喷。

③严格检查粉体（水泥、石灰粉）的质量及液浆的浓度，不允许使用过期、受潮变质的材料。

④使用可以自动记录喷入量的设备，记录喷入量和喷入总量。

⑤施工人员不得无故在喷射过程中停机，严禁在没有喷射的情况下进行钻杆提升。因停电或机械故障等中断喷浆时，应采取复钻措施，复钻时桩身要与中断的成桩重叠不小于1 m。

6.2 深层搅拌桩强度不均

1）质量问题及现象

在对成桩进行强度检查时，往往会发现一些桩体的强度很不均匀，虽然有的部位（深度层次）强度很高,但是由于有的部位强度达不到设计要求，只好在其临近部位进行补桩处理。

围绕如何做好“三农”工作，习近平总书记作出了一系列重要论述，提出了一系列新理念新思想新战略。在党的十九大报告中，习近平总书记首次明确提出了“实施乡村振兴战略”并写入党章，将它列为决胜全面建成小康社会需要坚定实施的七大战略之一；同年的中央农村工作会议中首次提出走中国特色社会主义乡村振兴道路，明确了实施乡村振兴战略的目标任务；2018年中央又下发了题为《中共中央国务院关于实施乡村振兴战略的意见》的一号文件，阐述了新时代实施乡村振兴战略的重大意义、总体要求，是新时代乡村振兴战略的纲领性指导文件。

2）预防措施

①开始施工前,对机械各部进行详细的检查，不得使用带病机械进行作业。

②对所要处理的软土层各层密度情况详细掌握,控制好不同密度层次的粉体或浆液的喷入量，不可笼统地控制匀速提升钻头。

③严格控制原材料的质量和浆液的浓度。

④杜绝使用过期、受潮变质的材料。

⑤在喷入过程中，仔细观察和记录气压和喷入量的情况，有问题及复喷。

1）质量问题及现象

对已经处理完毕的桩体进行质量检查，出现桩体在一定深度层次上没有强度。

2）预防措施

①施工前对机械及管道进行详细检查，确保施工正常连续进行。

②严格检查控制粉体质量和浆液的浓度与质量。

③杜绝使用过期、受潮变质的材料。

④正式施工前进行试桩施工，确定各项技术参数，并经设计、质检部门签字认可，作为施工的依据。特别是要确定不同深度的钻头提升速度。

⑤保证粉体或浆液的储备量。

⑥经常检查钻头，磨损严重时易于堵塞，要及时更换。

⑦软土层中有黏土层时,在钻进和提升钻头时，严格控制速度，逐步缓慢提升，保证将黏土搅碎并拌和均匀。

7 质量检验

水泥搅拌桩成桩7 d可采用轻便触探法进行桩身质量检验。

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。

8 造价比较

以上两个设计方案比较:虽然增加了水泥搅拌桩排数，但是缩短水泥搅拌桩有效桩长，取消钢花管，增加锚管及腰梁施工，这样就大大减小了施工难度系数。方案的造价比较详见表2，经统计，变更后的设计方案工程造价比原设计方案的工程造价略增加成本20万元。经核算，因工期缩短约2个月，财务成本节约了约180万元。

原设计水泥搅拌桩工程造价变更设计后水泥搅拌桩工程造价增加锚管和腰梁工程造价增加造价380万元300万元100万元20万元

9 结语

采用深层水泥搅拌桩重力式挡土墙支护方案，在经济和安全方面，均取得了良好的效益，基坑设计原则是力求达到安全和经济的和谐统一，同时贯彻基坑支护“动态设计、信息施工”的原则，尽量做到设计合理，施工方便。总之，现场施工遇特殊地质情况，经各参建单位现场处理后，并经设计单位提出的设计修改方案和监理单位对工程项目的质量控制，通过施工后的基坑监测数据表明了该方案的可行性。在满足基坑边坡支护安全的前提下，虽然工程造价略有增加，但缩短了工期，能提前达到商品房的预售条件，节约了财务成本，达到了进度和投资两方面控制的目的。

[1]JGJ 120-2012,建筑基坑支护技术规程[S].

[2]JGJ 94-2008,建筑桩基技术规范[S].

[3]俞跃平.深层搅拌桩法在深基坑围护中的应用.2011(12).

[4]刘建伟.水泥搅拌桩在高层建筑地基处理中的设计与应用.2009(06).