浅谈水泥搅拌桩在软土地基处理中的应用

王川

[摘要]丹东市东港地区，地处鸭绿江入海口的冲积平原，该区域表层土质为软土，地勘报告显示通常在地表下20m左右才能遇到承载力较好的圆砾层，未经处理的地基承载力一般为80Kpa， 该地区的软土经粉喷桩加固处理后地基承载力可达到160Kpa。地下水位较高，且地下水含量丰富，建筑基础大部分采用桩基础，作为建筑物的基础或基础加固处理的方法，如预制桩、灌注摩擦桩、端承桩、水泥搅拌桩等，因此在不同的地质情况下如何选用适合的桩基础施工方案是达到设计标准的条件下同时降低工程成本的首选，

[关键词]水泥搅拌桩;地基;施工

1 水泥搅拌桩的类型

水泥搅拌桩是较为广泛地应用于软土地基加固处理的一种方法，根据水泥水化的化学机理，其施工工艺主要有两种：一种称为，先在地面把水泥制成水泥浆，然后送至地下与地基土搅和，待其固化后，使地基土的物理力学性能得到加强;另一种，采用压缩空气把干燥，松散状态的水泥粉直接送入地下与地基土拌和，利用地基土中的孔隙水进行水化反应后，再行固结，达到改良地基的目的。目前我国水泥搅拌桩施工较多采用"喷浆"工艺，丹东地区则主要采用“粉喷”工艺。

2 水泥搅拌桩地基加固的基本原理

通过加压旋喷水泥与软土搅拌成桩，挤密桩体周围的土体，提高桩间土的承载力，使桩间土与粉喷桩共同提高达到设计要求。

3 水泥搅拌桩的施工工艺流程及质量控制

水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂，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。这种方法适用于处理处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土土，处理效果显著，处理后可很快投入使用。

3.1 施工准备

（1）搅拌桩施工场地应事先平整，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）。场地低洼时应回填粘土，不得回填杂土。

（2）水泥搅拌桩应采用合格的R32.5级普通硅酸盐袋装水泥以便于计量。使用前，承包人应将水泥的样品送中心试验室或监理工程师指定的试验室检验。

（3）水泥搅拌桩施工机械应配备电脑记录仪及打印设备，以便了解和控制水泥用量及喷粉均匀程度。监理工程师每天收集电脑记录一次。

（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。

3.2 施工工艺流程

桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压喷粉泵→反循环提钻并旋喷水泥→至工作基准面以下0.3m→重复搅拌下钻并喷水泥至基础底标高下3.5m→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。

3.3 施工控制

（1）水泥搅拌桩开钻之前，应清理整个管道并检验管道中有无堵塞现象发生。

（2）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。

（3）对每根成型的搅拌桩质量检查重点是水泥用量、每米桩长的水泥用量、喷粉过程中是否有断喷现象、喷粉搅拌提升时间以及复搅深度。

（4）为了确保桩体每米掺合量以及水泥用量达到设计要求，每台机械均应配备电脑记录仪，以备监理工程师和项目经理部质检人员随时抽查检验每米桩长水泥用量及单桩水泥用量否满足设计要求，并应打印出来粘贴装订成册以备质量监督部门监督、核查验收。

（5）水泥搅拌配合比：水泥掺量为桩体土重的12%左右、每米掺灰量40--50kg，施工中有特殊要求的，比如作为较深基坑防水幕墙时每米掺灰量可采用60kg。

（6）水泥搅拌桩施工采用桩顶3.5米部分复喷工艺，即桩顶部分的喷粉量為桩体的2倍。

（7）为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量，第一次提钻喷粉时应在桩底部停留30秒，进行磨桩端，余粉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。

（8）在搅拌桩施工过程中采用"叶缘喷粉"的搅拌头。这种搅拌头的喷粉口位于搅拌叶片的最外缘，当水泥粉离开叶片向桩体中心环状空间运移时，随着叶片的转动和切削，能较均匀地散布在桩体中的土中。长期使用证明，"叶缘喷粉"搅拌头能较好地解决喷粉中的搅拌不均问题。

（9）施工时应严格控制喷粉时间和停喷时间。每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷粉。严禁在尚未喷粉的情况下进行钻杆提升作业。储粉罐内的储粉应不小于一根桩的用量加50kg。若储粉量小于上述重量时，不得进行下一根桩的施工。

（10）施工中发现喷粉量不足，应按监理工程师要求整桩复搅，复喷的喷粉量不小于设计用量。如遇停电、机械故障原因，喷粉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。

（11）现场施工人员认真填写施工原始记录，记录内容应包括：a施工桩号、施工日期、天气情况;b喷粉深度、停粉标高;c喷粉泵压力、管道压力;d钻机转速;f钻进速度、提升速度;g每米喷粉量;h复喷深度。

4 质量检验

4.1 桩身质量检验

（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，检验可分为搅拌均匀性检验和触探试验。

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。

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来看，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。轻便触探的深度一般不超过4m.

（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%～15%。

（3）如果某段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）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。

4.2 外观鉴定

桩身外观检验的标准是：桩体圆匀，无缩颈和回陷现象;搅拌均匀，凝体无松散;群桩桩顶齐，间距均匀。

5 结  语

水泥搅拌桩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，同时水泥搅拌桩机的独特行走机构，使得桩机可在土质非常软弱的施工的施工现场行走和定位，更加适用于处理软土，处理效果显著，处理后可很快投入使用，在建筑工程施工中确保工程质量的前提下能够降低施工成本、缩短了基础处理施工工期，在工期紧、出于成本考虑不易进行基坑大开挖或基础土质换填，考虑使用水泥搅拌桩进行基础处理应该是经济、科学的施工方案。