浅析淤泥层水泥搅拌桩施工质量控制方法

中交隧道工程局有限公司华南分公司 广东 广州 510700

1 水泥搅拌桩在进行软基处理时所出现的问题

水泥搅拌桩在进行软基处理过程中由于受多种因素的影响，所以存在或多或少的问题。其中主要表现在以下几个方面：

1.1 是存在较大的施工管理困难 由于施工单位的管理水平、作业人员等原因，造成施工现场管理还有较大的改善空间，现场偷工减料的现象时有发生，甚至还出现打标桩的问题，由于施工管理难度的问题，造成工程成本高[1]。

1.2 是工程所使用的质量检测方法陈旧、缺乏代表性和科学性。现阶段所使用的检测方法大多集中在静载试验、钻芯。而且水泥搅拌桩的检测频率不高，只有0.1%至0.5%之间，工程所用的检测方法只抽取少量的样品作为样本，抽取基数缺乏广泛性，从而造成评定施工现场的处理效果的方法缺乏科学性。

1.3 是施工技术难度高，地层的复杂程度会直接影响到水泥搅拌桩成桩质量，如果土层具有以下特点，则难以保证施工成桩质量，如地下水存在腐蚀性、地下水PH值小于4、塑性指数大于25的黏土、土质含较高的有机物质以及泥炭土、流沙等。

1.4 是施工质量检测进度具有一定的滞后性，水泥搅拌桩施工完后要满足龄期条件，才进行质量检测。然而一旦检测结果不符合要求，则要对检测内容进行扩大，甚至大面积返修，这不单对工程进度完成造成影响，还大大增加施工成本[2]。

2 质量控制措施

2.1 施工作业前质量控制

2.1.1 地层性质分析 在施工作业前，施工技术人员首先要去实地了解土层的有关物理、化学性质。为下一步的施工作业提供最准确的理论参数指标，如下钻及提升速度、水泥用量、水灰比的设计等数据信息。技术人员要对项目的勘察报告进行详细地阅读，了解工程软土厚度的分布范围基本情况、物理力学、化学参数、地层结构分布规律等。同时还要对设计图纸进行查核，掌握桩位及桩型分布情况，如有需要还要对特定的区域地质要进行十字板剪切试验以及静力触探试验，通过试验了解土层软硬程度、钻孔样品的PH值、有机质、含水量等数据。

2.1.2 原材料与及施工设备的检查

(1)原材料。根据第三方检测机构的资质情况，委托其对水泥进行专项的检测，如水泥的胶砂强度、凝结时间、标准稠度用水量、比表面积以及密度等数据信息，保证水泥的各项参数指标符合规范要求。同时在现场的水泥应放置于干燥的仓库内，保证仓库的防潮、防雨措施到位，避免使用到结块受潮的水泥。

(2)施工设备。首先要对相关的施工设备进行检查，保证设备完好无缺[3]。检查内容包括喷浆压力表、电压表、深度计以及流量计、自动计量系统，电机功率、机架高度等，确保设备的参数指标达到施工的标准要求。

2.1.3 开展土配合比试验 鉴于水泥搅拌桩施工相关的技术参数指标的获取，要考虑其合理性和经济性。为保证水泥品种、掺量以及标号与地基加固标准相符合，委托第三方专业的检测机构，对特定的地段进行取样，通过钻探方式来收集样本，再开展室内配合比试验。水泥固化剂掺量、养护龄期均会影响到配合比[4]，例如一般情况下养护龄期分为三个种类，分别是90d、28d、7d。水泥掺量根据施工图的设计文件要求，取-1%、+1%和中值进行试验，如果遇到较为复杂的土质环境，则要在此前提下，再相应地进行-2%、+2%等掺量试验。如果使用外掺剂的情况，则要结合业主或设计文件的标准，采取相应的外掺剂种类以及掺量。

2.2 试桩质量控制

2.2.1 技术参数的选择 在水泥搅拌桩大范围施工作业前，要结合现场工程经验、场地土层的情况、室内配合比试验结果以及现场土层环境来进行现场试桩，以此保证室内配合比符合标准要求。同时要保证水泥搅拌桩钻机的技术参数以及性能符合标准要求，如泵送压力、下钻和提升速度以及搅拌次数等。对于同一工程地质条件下，施工所用的试桩数要大于3根。

2.2.2 施工过程监督以及效果检验 在试桩施工期间，技术人员要全程监督每根试桩的情况，就有关作业工艺指标、水泥用量以及配合比进行重点检查，如果一旦施工存在偏差，要及早纠正，同时建立施工日志，做好施工过程的记录工作，当满足龄期条件后，通过钻芯检测法来验证试桩作业的效果[5]。

2.2.3 总结施工工艺 通过对试桩施工结果进行全面检测分析，对土层分布、钻孔芯样情况进行记录分析，从而对试桩施工工艺进行全面性的测评，针对试桩施工中所发生的问题和不足，进行相应的整改，提出科学合理的建议，保证水泥搅拌桩试桩施工工艺参数以及水泥用量的合理科学，从而积累到科学处理水泥搅拌桩作业工艺的经验，为下一步大面积施工提供宝贵的经验。

2.3 大面积作业质量控制

2.3.1 应用电脑自动计量监测系统 水泥搅拌桩试施工完成后及时总结出相关技术参数，以供后续大面积施工提供技术保障。下一步主要的工序就是规范管理好作业施工人员的操作行为，施工单位可根据水泥搅拌桩的情况，应用成熟的科学的电脑自动计量监测系统，通过系统来对搅拌设备进行改造加装处理，例如电流计、测斜仪、GPS、深度仪以及流量计等。利用各类传感器将连续的成桩深度、施工工艺、水泥用量等作业数据信息进行即时传输，对施工的全过程进行实时的监控，方便管理人员和监管人员随时对现场施工情况进行管控。如果某一施工参数大于设计标准的范围值，立即进行制止并及时予以纠偏，且根据系统的数据情况进行成因分析，及时解决问题，提高水泥搅拌桩施工质量[6]。

2.3.2 合理指导和质量巡查 在开展大面积水泥搅拌桩施工过程中，不单要配备好监测系统，还要积极发挥经验丰富技术人员的作用，通过他们的现场巡查工作，对施工现场的机械设备、原材料以及施工工艺质量进行巡查，并做好巡查记录日志，如果巡查到问题，要即时督促整改[7]。

3 实例分析

3.1 工程简介 广东省阳江省道S540线位于阳江港滨海地带，属于冲积平原地带，路线区域地质主要由第四系坡残积层及燕山三期侵入的花岗岩的不同程度风化岩等组成，地下水较浅、分布较为密集的鱼塘区域、地形平坦。而且根据第四系岩土层的地质特点，它主要为沿现代河流谷地分布的冲洪积砾石、砂、粉砂、粘土、粉质粘土以及坡地分布的坡残积粘土、粘性土、淤泥质粘土等，地质的相关力学指标如表1。

表1 淤泥质粘土的物理力学指标

3.2 室内配合比试验 由于该工程某一路段水泥搅拌桩以正三角形布置，平均桩长为8.5米，桩径为50厘米，桩间距为1.5米，28d设计强度为1.2MPa，其土层大多都是淤泥质黏土。根据设计要求采用水泥搅拌桩“四搅两喷”工艺进行施工，选择42.5R级普通硅酸盐水泥作为固化剂，水泥掺量有五个级别，分别是是21.95%、20.5%、19.03%、17.56%、16.12%，即分别对应每米水泥用量为75kg/m、70kg/m、65kg/m、60kg/m、55kg/m水灰比为0.5，每组都进行试验，试件为各3件的28d和7d无侧限抗压强度试件，其强度试验以及配合比设计的测试结果如表2。

表2 室内配合比设计及强度试验结果

3.3 工艺性试桩 根据工程路段的设计地质情况，针对五处特定的位置进行工艺性试桩施工。其作业参数指标如下，提升速度为0.8m/min，下钻速度为1.0m/min，下钻时喷浆压力为0.25～0.4MPa，转速为35r/min，通过“四搅两喷”的施工工艺，采用室内配合比的五种水泥掺量，进行施打水泥搅拌桩试桩，每组试桩不少于3根。在施工试桩期间，技术人员要全程监督旁站，做好日志记录，对异常情况进行记录，对28d后5根试桩无侧限进行检测，其抗压强度为1.4MPa至4.9MPa，满足设计要求。而且芯样大体完整连续，桩身均匀性较好。

3.4 工程应用 在大面积水泥搅拌桩施工前，要根据工程现场情况及相关业主要求，对水泥搅拌桩钻机进行改造加装，保证施工作业期间，能利用电脑自动计量监测系统进行全程的监管，将相关的参数信息通过各类传感器及时上传到电脑自动计量监测系统，让施工单位的管理人员、监管人员对施工的搅拌速度、水泥用量、喷浆压力以及成桩深度进行全面了解，严格保证现场施工质量。当成桩28d后，分别随机抽取5根桩进行钻芯检测，其结果如表3。

表3 芯样无侧限抗压强度(28d)检测结果

根据检测报告显示，5根桩以一致的规律进行排布，也就是处于淤泥层的水泥搅拌桩桩身强度不高于下部砂层、上部土层强度，这反映基于作业工艺相同的背景下，淤泥层的水泥搅拌桩身强度处于最低水平，施工效果未达最佳，为保证工程造价符合经济合理的原则，可结合土层特点，调整施工工艺参数以及水泥用量。

4 结语

4.1 对于淤泥层水泥搅拌桩施工质量的控制，一定要基于施工现场的土质环境情况，根据相应的施工参数的标准要求，采用“四搅两喷”的施工工艺、70kg/m的水泥用量，水泥搅拌桩处理港口滨海冲积平原淤泥层的成桩效果较好，水泥搅拌桩施工质量能有保证，28d无侧限抗压强度能达到设计要求1.2MPa，同时要严格监管好施工所需的原材料和机械设备，保证施工流程的科学合理。

4.2 水泥搅拌桩无侧限抗压强度随着水泥用量、龄期的增加而增长，其中水泥用量是影响强度的主要因素，施工中应严格控制水泥最低用量。

4.3 积极利用电脑自动计量监测系统对桩长、喷浆量、搅拌速度及钻进速度等关键参数进行实时监控，能极大地降低水泥搅拌桩大面积施工管理难度和成本。

4.4 要加强对水泥搅拌桩施工过程盯控力度，发现问题要及时纠偏，确保水泥搅拌桩施工质量。同时加大各项试验检测的力度和频率，提高水泥搅拌桩大面积施工成桩质量和效率，降低工程建设施工成本。