软土地基处理水泥土搅拌桩施工工艺简述

吴 荣 峰

(山西路桥第二工程有限公司,山西 临汾 041051)

软土地基处理水泥土搅拌桩施工工艺简述

吴 荣 峰

(山西路桥第二工程有限公司,山西 临汾 041051)

介绍了水泥土搅拌桩的技术类型，并通过工程实例，阐述了水泥土搅拌桩的施工技术及要求，指出水泥土搅拌桩具有桩身强度高、施工速度快、经济效益显著等优点，值得在建筑工程中推广应用。

水泥土搅拌桩，软土地基，抗压强度，施工工艺

当前我国的工程施工面临着复杂的地基环境，软土地基是在施工中需要进行加固的一种地基。加固的方式主要为水泥土搅拌桩。水泥土搅拌桩的工作原理是：将固化剂水泥(石灰)等进行充分搅拌，通过水泥土搅拌机将浆液打入软土地基的深处，使地基深处的软土和水泥充分接触，经过短时间的化学和物理作用，形成抗压能力强，并具有整体性和水稳性的水泥加固体，从而达到实现加固的目的。通过此种工艺的运用可以提高地基的承载能力，提高工程质量，减少地基沉降的危险。本文将首先介绍水泥土搅拌技术，进而利用水泥土搅拌实例论述水泥土搅拌桩施工工艺。

1 水泥土搅拌桩技术

1.1 水泥土搅拌桩技术类型

水泥土搅拌桩是20世纪末迅速发展的工程技术，是根据水泥土搅拌理论研制的工程用具。水泥土搅拌法分为浆液搅拌和粉尘搅拌两种，前者是用浆体与软土地基进行搅拌，后者则利用粉体与软土地基进行搅拌。

1.2 水泥土搅拌桩技术的优点

水泥土搅拌桩技术自发明起广受欢迎，在工程中的广泛应用证明了此方法优点突出：尽最大可能的利用了原土；根据地基土性质和工程要求，可以合理选择固化剂类型及其配方，设计灵活；与钢筋混凝土桩基相比，大幅降低了成本；可根据上部结构的需要，灵活的采用柱状、壁状、格栅状和块状等加固形式；加固后土体的重度基本不变，不会产生附加沉降。同时，水泥土搅拌桩的使用有效地加快了工程进度，提高了工作效率，为工程的顺利进行保驾护航。

1.3 水泥土搅拌桩技术施工过程

水泥土搅拌桩技术在施工过程中具有严格的施工要求以及施工工艺，以防发生安全问题。水泥土搅拌桩具体施工要求如下：

1)水泥土搅拌桩桩机定位、对中、调平。将搅拌桩放置施工位置后，要再一次进行定位和对中，同时利用水准仪进行调平，保证施工开展的正常有序。

2)调整导向架垂直度。水泥土搅拌桩在进行工作时，导向架的垂直度极为重要，因此在进行定位、调平和对中后，要采用经纬仪调整导航架垂直度，按照规定：垂直度小于桩长的1.0%。

3)提前拌制工程浆液。水泥土搅拌机在施工工作时要进行下沉作业，因此要提前拌制浆液，确保工作的正常开展。根据要求，水泥和水的比例要控制在0.45～0.50之间，为了确保工程质量，每米水泥土搅拌桩的水泥使用量不得低于50 kg。

4)桩机移位。待施工完一根桩后，将桩机移动到下一根作业桩位，继续开展重复的施工作业。

1.4 水泥土搅拌机的弊端

根据我国工程建设实践表明：运用水泥土搅拌桩可以有效的改善软土地基的弊端，加强地基的强度，水泥土搅拌桩表现如此优异的同时，在施工过程中也暴露了一些问题：1)通过搅拌桩打入到地下的水泥浆在分布上表现出了垂直分布不均匀的现象；2)由于目前工艺 的限制导致搅拌桩在工作时搅拌的不够均匀;3)在施工中，水泥土搅拌桩应用的有效桩长和有效处理深度大大减小,限制了水泥土搅拌桩的应用。

2 水泥土搅拌机应用工程实例

2.1 施工工程场地

根据工程开展情况，本次选用的工程实例为水泥土搅拌机应用于高速公路建设，工程所在地域为长江三角洲太湖冲击平原区,该地地势较低，由于该地为重要的农业产区，因此场地土质疏松，土质下淤泥较多，符合利用水泥土搅拌机各项条件。本次采用双向水泥土搅拌桩。

2.2 水泥土搅拌桩试桩

1)施工机械参数:搅拌桩钻杆长设置长度为10 m;钻头的直径设置为500 mm；桩机内钻杆设置转速为54 r/min,将外钻杆的转速设置为 68 r/min;桩机的提升速度和下降速度定位为1.0 m/min～1.4 m/min。

2)在施工过程需要注意的问题：a.在架设桩机时，首先要注意调整桩机垂直度以及倾斜度，调整桩机垂直度倾斜度不大于1%。b.水泥和水的配比要控制在0.45～0.50之间。c.为了确保施工的有序进行，要对桩机进行试钻。在工程用地之外试钻7 m,要确定钻土用时以及钻土后情况。在进行钻土作业时，要将时间控制在1.0 m/min～1.4 m/min。d.调整注浆泵流量。在试钻时，要观察注浆泵的流量情况，对流量不断调整，使配置的浆液在钻机钻到7 m时完成浆液疏松。

3)桩头处理：本次运用的是双向水泥土搅拌桩，由于此桩的特点导致桩顶钻头位置浆液灌输较少，导致泥土疏松，因此，在进行作业时，一定要开展补浆作业：以钻头位置为圆心，50 cm为半径，进行下浆处理，通过反复搅拌达到要求。

3 施工过程中水泥土搅拌桩的优点

3.1 施工效果好

水泥土搅拌桩在施工过程中效果极好，没有出现冒浆,对施工时隆起的泥土中未发现湿润的泥土或者泥浆。施工达到如此好的效果，我们根据机器原理认为:机器在作业时，搅拌叶片通过正向和反向旋转将土体切开，搅拌叶片对土层上部和下部分别施加了相反的切割力分量 TQ1，TQ2和压力分量PQ1，PQ2。根据搅拌桩工作原理，搅拌桩动力来自于两台强大的大功率打洞机，但由于内、外钻杆的动力传动过程中的实际损耗不相等,外钻杆的动力传动过程的动力损耗略大于内钻杆的动力传动损耗,因此PQ2略大于PQ1,同样TQ2略大于TQ1。但是在实际工作时，此种消耗可以忽略不计。通过以上分析，我们得出结论：TQ1=TQ2,PQ1=PQ2,因此，在工作时，搅拌桩机呈现较为平衡的趋势，对周围土体扰动小，极好的控制了冒浆的现象。

3.2 桩身强度

水泥土搅拌桩的桩身芯样平均无侧限抗压强度沿深度方向变化不大，根据实际经验可知，搅拌机在工作时，桩身上体的压力为1.90 MPa,桩身下部的压力为1.49 MPa,我们发现上部和下部压力不平均，导致此种现象发生的原因是下层土质比上层土质差。而下层土质是施工的的重点区域。因此，在下层土质施工的桩机桩体强度是否符合要求，关系到软土地基的处理是否成功。水泥土深层搅拌桩在该土层中的平均强度达到1.49 MPa,最低强度基本在1.0 MPa 以上,远远满足设计要求。

3.3 桩身强度比值沿深度变化

通过研究水泥土搅拌桩在软土地基开展作业时，地基对于桩身的压力是否符合一定规律，即随着软土地基的深度的增加，桩身受到的压力变化较小，甚至不变。发生此现象的原因是水泥土搅拌桩施工工艺解决了常规工艺溢浆问题,且由于搅拌叶片的同时正反向旋转对水泥土的搅拌更加均匀。可以这样理解:如果场地沿深度方向土层均匀 ,那么水泥土搅拌桩的桩身芯样的无侧限抗压强度沿深度方向基本无变化 。

4 经济对比

水泥土搅拌桩的使用加快了工程进度，在工程开展中，机械投入的费用和人员的费用是占用总费用较大的部分，机械的投入必然会导致机械预算成本增加了10%～15%,有的工程投入较多甚至成本超出了20%，但是由于机械的投入加快了工程进度，致使人工费大幅减少约20%～30%,在施工较方便的地段，有些工程人工费减少50%左右，而且机械的投入能够为搅拌桩的质量提供保证,而且在设计时加大桩间距或减少水泥掺入量,工效可以提高约50%。

5 结语

在软土地基开展作业时，水泥土搅拌桩可有效的开展作业，可以有效的改善施工时的各项问题，提高作业效率，保证施工质量，加快工程的完成。因此，将水泥土搅拌机施工工艺的运用是当下开展工程的福音，根据当前形势，水泥土搅拌桩施工工艺还在不断进步，在未来，此工艺的发展将进一步推动工程的发展。

[1] 叶书麟,韩 杰,叶观宝.地基处理与托换技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[2] 刘松玉,储海岩,宫能和,等.双向搅拌桩的成桩操作方法：中国专利，200410065862[P].

[3] 刘和元,刘松玉.超长水泥土搅拌桩复合地基性状研究[J].东南大学学报,1999(2):63-69.

Illustration on construction technologies of soft-soil foundation processing cement-soil mixing pile

Wu Rongfeng

(ShanxiHighway&Bridge2ndEngineeringCo.,Ltd,Linfen041051,China)

The paper introduces technological types of cement-soil mixing pile, describes construction technologies and requirements of cement-soil mixing pile through engineering examples, and points out its advantages, such as high pile strength, fast construction speed and obvious economic benefits and so on. Therefore, it is worth widely applying in building engineering.

cement-soil mixing pile, soft-soil foundation, compressive strength, construction technology

1009-6825(2017)02-0076-02

2016-11-06

吴荣峰(1981- )，男，工程师

TU472.36

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