深层搅拌桩在东莞某公路软基处理及质量控制分析

文｜广东省建筑机械工程公司 刘均

1.工程概述

东莞市城市快速轨道交通R2线东城车辆段与综合基地，基所在地区内有不少深约2米左右的鱼塘，塘埂高程约4m左右，地势较为平缓，起伏不大。

本工程位置全部位于软土地基，软基处理工程量大，根据设计要求需要采用多种施工技术进行软基加固，深层搅拌桩为其中一种。

2.工程主要地质情况

（1）素填土。土状主要成份为粉质粘土，呈塑～硬塑状，局部地方带有小量夹砂层，呈松散、潮湿状。

在地质下0.4m～6.7m的地方，均有存在。

（2）粉质粘土，土状光滑软塑，切面具有较高干强度，偶带砂层，该层厚度约为0.5m～5.7m之间，埋深在0m～11.5m之间。

（3）粉质粘土，可塑状，夹薄层不稳定砂层，层厚0.4m～5.0m，埋深0m～14.5 m。

（4）淤泥质粘土，该层不时有臭味发出，土体有较高韧性，呈软塑~流塑状态，部份地方带有腐烂树叶。

此层带有许多透明细砂层，呈不规律状，局部地方以淤泥及淤泥质粉质粘土为主。该层厚度约为0.5m～9.2m，埋深0～15.4m。

（5）淤泥质砂，其主要组成部分包括淤泥、淤泥质土、粉土与粉砂等，互为混合，呈不均匀分布状。

淤泥质粘土呈软～流塑状，部份地方带有腐烂树叶；粉砂饱和松散，主要成份包括石英，长石等，颗粒级配和分选性一般。 此层厚度为1.0m～13.7m之间，埋深0～14.7m左右。

（6）人工填土。本场地范围内人工填筑土层状分布于场地道路、塘埂、堤坝表层，根据勘探揭示，填土主要以素填土为主，局部为杂填土，填土厚度变化较大，对基坑开挖有一定影响。

此外，还分布有细砂、中砂等土质。由此表明工程所在地区分布大量的软土质，软土成分主为淤泥质黏土、有机质粘土，埋深范围大，厚薄不均，对工程影响较大。

基于工程所在地质情况的分析，需要对地基进行加固处理，才能满足工程“抗震设防措施提7度、设计基本地震加速度值为0.10g”的要求。

3.地基处理方案分析与制定

3.1 地基处理目的

由于本工程基础底部存在大量软弱土层，均呈现可塑～软塑状态，承载力不能满足设计要求。需要对其进行加固处理，变成复合地基，进一步改善软土的剪切性能，提升其承载力，达至设计标准。

3.2 处理方案制定

结合本工程实际情况，充分考虑了经济、施工工艺等因素，决定采用水泥土深层搅拌法及其它施工技术进行软弱地基处理。（这里因篇幅所限，仅详细介绍搅拌桩施工技术）。

4.软基施工处理

4.1 施工准备

（1）相关管理技术人员，要仔细研究施工图纸，并进行交底和会审；以设计文件为基础，制定施工组织方案，向施工人员进行相应的施工技术、工艺及规范、安全交底和文明施工教育等的宣传和培训工作。

（2）认真分析研究相关资料，包括建筑场地岩土工程勘察报告和施工图纸等内容。

（3）对施工现场前期探测未查明的地下管线，施工前首先对照设计进行初探，确定管线位置和管线的走向，制定相应的保护方案。

（4）整平施工场地，同时清理施工现场的地下、地面及空中障碍物，以利安全施工。

（5）所有进场的施工材料均需要进行检验，质量合格后才进入施工环节。

（6）对将使用的施工机械和设备，进行现场安装和调试，保证性能正常，设备完好。

（7）测量放线，根据图纸测放软土分区及处理措施分区线，并作好标记。布设好堆载预压高程控制点、搅拌桩桩位，桩位偏差≯5cm。同时绘制桩位编号图，防止漏桩。经复核无误后作为桩位放样的控制点并加以保护。

（8）做好钻机定位。调平钻机垂直钻杆，使钻头对准桩位，确保导向杆的垂直度，把喷浆口清洗干净。

4.2 深层搅拌桩施工及质量控制

本工程在穿区箱涵、牵出线、出入线段基底加固以及边坡防护采用深层搅拌桩，Ф550桩径，共838698.63m（含空桩60341.33m）。不同区域，桩间距不同，分别有0.4m、1.0m和1.5m三种形式，具体深层搅拌桩分区及搅拌桩布置间距详见图。

根据施工要求，本工程在进行搅拌桩正式施工前，须进行试桩，数量为5根。以确定最佳掺灰量，确定成桩工艺。最终确定深层搅拌桩掺灰量控制在18%左右，水泥浆的水灰比为0.45～0.55之间。

5.湿喷深层搅拌桩施工

5.1 施工工艺

采用四搅四喷的施工工艺，工艺流程如下：场地平整→测放桩位→桩机定位→预搅下沉喷浆→提升喷浆搅拌→复搅下沉喷浆→复搅喷浆提升至孔口→关闭搅拌机、清洗→移机至下一桩位。

5.2 主要施工工序

（1）制备水泥浆。待深层搅拌机启动下沉时，即开始按设计确定的水泥掺入量、水灰比用搅拌机拌制水泥浆，压浆前将水泥浆倒入集料斗中。

（2）预搅下沉喷浆。待深层搅拌桩机冷却水循环正常后，启动搅拌头待搅拌头转速正常后，预搅下沉搅拌头（速度小于2～2.5m/min）至桩底标高并超深10～20cm（穿过淤泥层，且桩端进入下卧土层不少于1.0m）；搅拌头下沉过程中同时开动后台送浆泵，将配备好的水泥浆液送达桩机。下沉速度可由电机电流监测表控制。

（3）提升喷浆搅拌。将搅拌头提升20cm左右，用灰浆压力泵输送水泥浆，冲开设在搅拌机中部的球阀进入土体；在桩端底座搅拌30s，然后边搅拌边提升喷浆，同时严格按试桩测得的提升速度、注浆压力提升搅拌头。当搅拌头提升到距地面约1m时，减慢速度；当提升到地面时，停止提升，停止喷浆，原位转动数秒，以保证桩头均匀密实。

（4）复搅喷浆提升。第一次提升喷浆搅拌至地面时，集料斗中的水泥浆应正好用去一半。将搅拌头重新下沉搅拌和提升喷浆搅拌一次，使搅拌土体和压入的水泥浆充分拌和，保证桩体的连续性和均匀性，当搅拌头提升至地面时，集料斗中的水泥浆应正好排空。

（5）移位、清洗。搅拌桩作业完成后，要把搅拌头提到地面上，关停电机，并在已完成的桩顶上进行标记，把桩机移至新的桩位。

5.3 施工过程中注意事项

（1）施工时，要根据已定好的设计方案包括桩的位置、长度、数量、喷浆量和试验确定的参数进行施工。搅拌桩体时要连续、均匀，全桩要复搅一次。

（2）本工程搅拌桩采用四喷四搅工艺，施工中应把搅拌机的下沉和提升速度控制在1.0m/min为宜，桩顶差不多达到设计高度时，搅拌机自地面以下1m喷浆搅拌提升出地面时，要减慢速度，确保桩头质量达到施工要求。当灰浆到达出口后应原位喷射搅拌30s钟。

（3）如需要增加减水剂时，掺入量要依据配比实验确定，并不能超过水泥用量的0.2%。

（4）搅拌桩施工区域局部可能有塘坎等障碍物，采用挖机清挖换填素土，局部适当调整桩位，如施工时发现大面积存在障碍物无法钻进时应及时通知监理及设计人员，以便及时采取补桩措施。

5.4 施工中质量问题处理

（1）断桩：搅拌时提升速度和输浆速度要同时进行，确保所制浆液密稠不离析，泵送应连续进行。

（2）桩端质量不合格：要确保桩端施工质量，当浆液达到出浆口时，应喷浆坐底30秒，使浆液完全达到桩端。

（3）桩体不均匀：可采用复喷方法提高桩身强度。本程采用四次搅拌、四次喷浆，可避免桩体不均匀现象出现。

（4）施工中暂停注浆：施工时因故需要暂停注浆，应把搅拌机械下沉至停浆点以下0.5m。3.5桩头质量差：喷浆口到达桩顶标高时应停止提升，喷浆搅拌数秒，以确保桩头的密度均匀。

5.5 质量控制措施

（1）所进施工材料如水泥等，均需有产品合格证并现场进行复试，确合产品质量符合施工要求时才能投入使用。

（2）首次下钻时，要把管道清洗干净，并确保管道没有堵塞现象，等水液排清后才能下钻。

（3）施工过程中确保设备水平垂直，搅拌桩的垂直偏差要控制在1%以内，桩位的偏差控制在50mm以内，成桩直径及长度要与设计值一致。

（4）停浆面应高于桩顶设计标高300mm以上。

（5）全面监控施工过程质量，监控重点是水泥用量、桩长、复搅次数。

（6）施工过程中应做好施工原始记录和计量记录。并及时汇总分析，发现问题要及时纠正。当喷浆出现异常时，应及时告诉有关技术人员，待问题解决后才能继续施工。

（7）需要进行开挖时，要用人工进行，避免用机械开挖，防止损害桩体。

6.成桩检查

（1）桩工程施工完成后，根据相关规定进行单桩及复合地基承载力检测。总共需要检测总桩数的1%，具体检查每米桩身的均匀性是否达到预定要求。

（2）成桩7天后，通过浅部开挖桩头，约挖至停浆面下0.5m左右，目测检查搅拌的均匀性是否达标。总共需要对总桩数的5%进行检查。

（3）通过对已施工的复合地基承载力检测，均大于预定设计值。满足上部结构使用要求。

（4）沉降变形观测。本工程设置了多处沉降变形观测点，根据变形观测数据显示，建筑物使用功能良好。

7.结束语

上述工程桩基础工程已顺利完成，经检测质量符合相关要求，并实现了安全零事故，为整体工程按时完成打下了坚实的基础。

通过对工程施工实践，从设计、施工过程、处理结果等方面进行分析，认为采用水泥土深层搅拌桩处理软弱地基，具为施工简便、快捷、成本低、效果好等优点，值得推广。