水泥土搅拌桩地基处理在工程设施建设中的应用研究

刘韩英 贾 涛 孙红兰 刘云坡

水泥土搅拌桩地基处理在工程设施建设中的应用研究

刘韩英 贾 涛 孙红兰 刘云坡

济宁段嘉祥区管理房建设位于河道堤防22+900处的戗堤区内，建筑面积 778m2，其中：办公楼 529m2、防汛仓库 196m2、配电室 53m2，结构类型为砖混结构，墙下条形基础。该管理区建设场地地基主要由河道淤积土组成，按设计要求，采用水泥土搅拌桩处理地基。

一、工程概况

洙赵新河治理工程于2013年7月，由山东省发改委以鲁发改农经〔2013〕955号文对《山东省洙赵新河徐河口以下段治理工程可行性研究报告》进行了批复，批复估算工程总投资为67202.36万元，其中洙赵新河治理济宁段河道管理设施建筑工程380.48万元。洙赵新河流域属黄泛冲积平原，地势西高东低，1994年对该河干流145.05km河道进行了全线清淤、疏浚与复堤。

二、水泥土搅拌桩技术应用

1.采用水泥土搅拌桩的目的及特点

水泥土搅拌桩是利用水泥作为固化剂主剂，通过特制的深层搅拌施工机械，在地基深处将水泥和软粘土就地搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的物理、化学反应，来改变原状土的结构，使软土硬化后形成具有整体性、水稳定和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度，增大其变形模量，以达到软弱地基加固的目的。

根据施工方法的不同，水泥土搅拌法可分为水泥浆搅拌和粉体喷射搅拌两种。该工程采用的是水泥浆搅拌法，具有以下特点：成本低，固化原位土，无需其他材料，加固材料可就地取材;喷入量可灵活控制，施工速度快，环境好，无振动，无噪音，无污染。

2.采用搅拌桩设计参数

该工程设计参数为单桩竖向承载力特征值80kPa，复合地基承载力为120kPa,水泥掺量占被加固土体质量的10%，搅拌桩桩径500mm，间距1m，有效桩长6.55m。

3.施工工艺

（1）施工准备及测量放样。平整场地，清除桩位处地、地下一切障碍，水泥搅拌桩采用P.O 42.5级袋装水泥。施工机械采用DJB深层单轴搅拌机，搅拌轴直径为Φ500mm。现场采用全站仪布置控制网，按施工设计图，进行搅拌桩桩位、原地面标高、桩顶标高等有关测量放样工作，桩位布置为矩形布置。

（2）试桩。水泥搅拌桩的施工采用湿喷法施工，严格按照施工组织设计进行试桩工作，试桩施工中，严格控制机头的钻进速度（0.7～0.9m/min），提升速度（0.6～0.75m/min），注意保证桩头的质量（采用停留喷浆30s的方法），用电子秤记录总喷浆量和平均喷浆量，如发现喷浆量不足时，则采用复搅复喷的方法来保证桩身质量（试桩时未发生）。累计完成试桩5根，确定采用每延米用水泥32kg，水灰比1∶1，施工中证明该配比能很好满足施工需要。

表1 单桩静载荷试验结果表

表2 复合地基静载荷试验表

（3）定位。采用组装架立搅拌桩机定位。安装钻机时,将钻机对准桩位，调平桩机机身以保证桩的垂直度。

（4）预搅下沉。调节搅拌机系统，待搅拌机冷却水循环正常后，启动电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机切土下沉，下沉速度由电流监测表控制，使工作电流不大于70A，若下沉速度太慢，可从输浆系统补给清水以利钻进。

（5）水泥浆制备。在搅拌机预搅下沉到一定深度后，开始按试验确定的配合比制备水泥浆，在压浆前将水泥浆倒入集料斗中。水泥浆制备质量直接决定喷浆法搅拌桩质量，对计量、搅拌时间、置放时间均要进行严格记录，计量采用电子秤计量，水灰比1∶1，搅拌时间不少于4min，对于置放时间超过2h浆体或出现离析浆体均作为废料不予使用。

（6）提升喷浆搅拌。搅拌机下沉到设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中。确认水泥浆已到桩底后提升搅拌钻头，一般在桩底停滞2～4min，即可保证水泥浆到达桩底。边喷浆，边旋转，同时按照试验确定的提升速度提升搅拌机，提升到加固土体高度时停止喷浆。在尚未喷桩的情况下严禁进行钻机提升工作，加固土体高度要高出有效桩长0.5～1m。

（7）重复上下搅拌。深层搅拌机提升至设计加固深度的顶面标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空。为了使软土和水泥浆搅拌均匀，可以再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计桩底高程后，再将搅拌机边旋转边提升至加固土体高度。即：底→上→下→上，重复上下一次。

（8）清洗。向集料斗中注入适量清水，启动灰浆泵，清洗集料斗、管路及搅拌头。

（9）移位。重复上述（3）～（8）步骤，再进行下一根桩的施工。

4.质量控制

场地平整，清除障碍物，确保搅拌桩能够连续作业，而且垂直度达到设计要求。施工中始终保持搅拌桩机底盘的水平和导向架的垂直，搅拌桩的垂直偏差不得超过1%，桩位的偏差不大于20mm。为保证水泥搅拌桩桩底、桩顶及桩身质量，第一次提钻喷浆时要求在桩底部停留不少于30s以便磨桩端，余浆上提过程中全部喷入桩体，在桩顶部位磨桩头，停留时间不少于30s。根据试桩结果搅拌机喷浆提升速度控制在0.60～0.75m/min，每根桩开钻后要求连续作业，不得中断喷浆。制备好的浆液不得离析，不得停放时间过长，泵送必须连续。施工中发生意外中断注浆或提升过快现象，应立即暂停施工，重新下钻至停浆面或少浆桩段以下0.5m的位置，重新注浆提升，保证桩身完整，防止断桩。

5.质量检测

该工程中水泥掺量占被加固土体质量的10%，搅拌桩桩径500mm，间距1m，有效桩长6.55m。设计要求成桩后单桩竖向承载力特征值为80kPa，复合地基承载力为120kPa。工程设计总桩数362根，设计要求验收检验数量，单桩静载荷试验不少于总桩数的1%，复合地基静载荷试验数量不少于3台。

（1）单桩静载荷试验

试验按以下流程：桩顶凿平、铺砂→安放承压板、千斤顶→安装压重反力装置→安装检测仪表→加荷测试→数据分析→评定检测结论。单桩静载荷试验完成4组，均满足单桩竖向承载力80kPa的要求。试验结果如下表1。

（2）复合地基静载荷试验

试验按以下流程：平整试点、铺砂→安放承压板、油压千斤顶→准备配重→安装检测仪表→加荷与观测→数据分析→评定检测结论。复合地基静载荷试验完成3组，均满足复合地基承载力120kPa的要求。试验结果如下表2。

三、水泥土搅拌桩的应用效果

水泥土搅拌桩施工完成后，通过对软弱地基的加固处理，从检测数据来看，无论是单桩静载荷试验结果，还是复合地基静载荷试验结果，地基加固效果良好，均达到了满足地基设计承载力的要求。通过该工程施工实践，证明水泥土搅拌桩应用于建筑地基处理，在技术上是可行可靠的，降低了成本，提高了功效。总之，水泥土搅拌桩工艺流程简单、施工速度快，在经济效益上，与灌注桩、预制桩及其他桩相比，有其独特的优势■

（作者单位：济宁市洙赵新河管理处272002）