混合土挤压固化预制桩制桩技术及质量控制

冯 磊 雷美清

(1.中国地质大学(武汉)工程学院，湖北 武汉 430074; 2.中国科学院武汉岩土力学研究所，湖北 武汉 430074)

1 概述

目前关于地基处理主要采用了碎石土桩、挤密型砂桩、石灰土桩、深层水泥搅拌桩、高压旋喷桩、混凝土桩、水泥芯桩、水泥土桩、灰土桩、土桩［1］。各桩体技术都存在着造价高，施工条件受限，没有充分利用原地基土体等缺点。混合土挤压固化预制桩是由中国科学院武汉岩土所研制，一种用于软土地基处理的新型预制桩，该桩通过在混合土制及其设备中添加了粘土和水泥以及石灰的拌合物，然后通过高压作用，最后预制成强度较高的桩体。现研制的混合土挤压机可对放置在圆柱形密闭空间的混合土料压制成直径为400 mm混合土挤压固化预制桩，其主要特点为低成本，质量可控并可及时进行有效地、直观地检测，具有良好的应用前景，对我国地基处理技术的发展具有一定促进作用。

2 混合土挤压固化预制桩的制作

2.1 制桩原理

混合土挤压固化预制桩的主要材料有水泥、石灰、粘土等。该桩基本原理是利用粘土、水泥、石灰等材料具有一定的孔隙和压缩性，混合土料在压桩设备的封闭的空腔里面，该设备的空腔一端固定封闭，另外一端是带有活塞，如图1所示。在高压作用下，推动活塞使得活塞与混合土料相互接触、挤压。混合土料颗粒之间在水的润滑作用下，土料先把空隙填满，然后在压力作用下，孔隙开始被挤压，不同级配的土颗粒占了相应的空隙，向密度最大的趋势挤压成桩体。

桩体经高压挤压具有一定强度后，设备将其推出空仓，水泥和石灰以及粘土固化后成直径0.4 m、长度2 m的桩体，见图2。

图1 混合土挤压固化预制桩设备图

图2 混合土挤压固化预制桩

2.2 制桩过程

混合土挤压固化预制桩的制桩步骤如下:

1)混合土料的拌和方式。

根据所选定的混合土挤压固化预制桩所优化的配比情况，先将石灰粉和粘土搅拌均匀，然后将特定的水泥和特定的水量搅拌成水泥浆液。最后把水泥浆液通过喷洒的方式添加到带有石灰粉的粘土中搅拌形成混合土料。

2)加料和压制土料。

将搅拌好的混合土料倒入混合土挤压机的进料斗中，通过主液压油缸推送混合土至挤压仓进行挤压压实。挤压过程分次挤压，第一次初始挤压，压强为主液压油缸的1/3～1/2，初始挤压是将离散的混合土料挤压成较密实的土体，但粘土颗粒之间孔隙较大，粘结效果不佳，土颗粒间还有较大孔隙;第二次挤压，主液压油缸加压至最大压强35 MPa，使经过初始挤压的土体再次被压缩，土颗粒间孔隙减小，密实度也相应提高，土体在压力作用下颗粒间相互粘结，初步形成具有一定强度的桩体。

3)保压过程。

由于该压制过程速度较快，粘土中的孔隙压力还没有全部的消散。孔隙压力的消散是一个缓慢的过程，因此需要一定的时间。为了防止压力回弹和保持桩的密实性。因此，需要在25 MPa压力下保压1 min～2 min。

4)桩体养护。

桩体养护是桩后期强度的保障条件。混合土挤压固化预制桩是以粘土为主要材料的桩体，而粘土固化是一个缓慢的过程，且桩体在温度过高的条件下养护会导致固化的过程较快容易使得桩身发生裂痕，严重的话还会导致出现了贯穿的裂痕，大大的降低了桩的制作质量。但是，桩本身需要在工程中使用，不能参照有关混凝土的标准养护条件进行。为此对混合土挤压固化预制桩的养护条件需要做几点说明:第一在桩养护过程中不能让桩体暴晒;第二需要盖一层保湿材料;第三每隔一段时间对桩体洒水养护。

3 质量控制措施

3.1 施工准备阶段质量控制

1)进行水泥、石灰等固化材料的室内掺和比试验，确定设计掺合比。

2)进行现场工艺试验，确定和修正设计参数。

3)确定工艺流程，建立质量保证体系。

3.2 沉桩施工质量控制

1)检查混合土挤压固化预制桩的规格、型号、尺寸及有无断裂等质量问题。

2)桩位偏差不得大于50 mm，垂直度偏差不得大于1.0%，桩顶标高偏差不得超过50 mm。

3.3 静载荷试验质量控制

混合土挤压固化预制桩应采用单桩或复合地基静载荷试验检验其承载力。静载荷试验宜在成桩28 d后进行，每个单位工程不宜少于3点。

4 结语

本文详细介绍了混合土挤压固化预制桩的制桩技术，并提出了合理的质量控制措施，对今后该桩在实际工程中的应用具有指导意义。