水泥搅拌桩施工控制要点及常见质量问题浅析

王长征

（佛山市高明区交通运输事务中心，广东佛山 528699）

1 水泥搅拌桩施工工艺的特点

1.1 水泥搅拌桩施工工艺的优点

水泥搅拌桩施工工艺具有施工成本低、适用土质类型广、保护环境等多个方面的优点。

1.1.1 施工成本低，性价比高

软土地基的处理方法有很多种，如CFG 桩、高压旋喷桩、预制管桩等，但是，这些施工工艺的成本较高，通常会被用在对地基承载力要求比较高的结构物下方或由于特殊原因不能使用水泥搅拌桩处理的施工路段。相比之下，水泥搅拌桩施工工艺成本较低，且处理软基的效果能满足使用要求，因而被广泛使用[1]。

1.1.2 减少环境污染，综合经济效益好

与其他软基处理方法相比，水泥搅拌桩施工工艺不需要泥浆护壁，不产生废水污染，无大量废土外运，施工过程无噪音、无振动、无污染，而且在进行搅拌的时候，也不会引起地基土的侧向挤压，对周围原有的建筑物造成的影响很小，因此，可在城市内和密集建筑群中施工，具有较好的经济效益和社会效益。

1.1.3 使用功能多，适用工程范围广

水泥搅拌桩具有加固、支撑、支挡等多种功能，常被用于以下情况：作为建筑物的地基，厂房内具有地面荷载的地坪等；对建筑物、构筑物进行大范围的加固，并构成复合地基；用作地下防渗墙，或加强桩侧和板桩背后的软土，以提高侧向承载力。

1.1.4 适用土质类型广

按照施工技术要求，湿喷桩适用于含水量在30%以下的饱和黏土、粉土，也适用于粉砂、素填土、中粗砂、粗砂、砾石等各种类型的地层；干喷桩适合于粉泥、饱和黏土、亚黏土等多种类型地层的地基处理[2]。

1.2 水泥搅拌桩施工工艺的不足之处

水泥搅拌桩有以下不足之处：①强度不足。与预制管桩、CFG 桩等软基处理方法相比，水泥搅拌桩强度较小，不适用于对地基承载力要求较高的路段。②施工质量难控制。不同土质的处理效果差异大，在含水量高的淤泥、淤泥质黏土路段处理效果较差，难以成桩。③耗时长。大面积施工前需要进行工艺性试桩，通过试验确定水泥用量、注浆压力、钻具下沉和提升速度等施工参数，这需要耗费较长的时间。

2 水泥搅拌桩施工中的质量控制技术要点

施工单位要强化水泥搅拌桩施工的质量控制，严格遵守施工工艺和流程，确保施工质量，只有这样，才能使软基处理效果满足设计要求。因此，要加强对施工全过程的质量控制[3]。

2.1 施工准备阶段质量控制

（1）施工单位应详细了解施工图纸和相关规范要求，熟悉软土路段的地质、地层分布以及水泥搅拌桩的各种施工参数。做好施工方案，报监理单位审核。

（2）水泥搅拌桩施工机械必须性能良好、稳定，工程开工前需认真检查机械的使用性能，验收合格后才能投入使用。每一台机械设备都应该配备一台计算机记录仪以及与之相匹配的打印设备，从而可以对水泥用量进行及时的了解和控制，使桩体的搅拌更加均匀。此外，还应检查桩机上的电流表、转速表，输浆泵的压力表等，对于出现问题故障的要及时进行维修，必要时进行更换。

（3）水泥搅拌桩施工区域应当事先进行平整，并将桩位处地面和地下所有对施工有影响的障碍物（砖石、生活垃圾、树根等）全部清理掉。施工场地应做好排水系统设置，使地表水能及时快速排出。在施工现场地势较低的地方，必须采用粘性土，而不能采用杂土。

（4）在进行大面积的现场施工之前，要根据设计图纸的要求，开展工艺性试桩，用试桩来确定水泥用量、水泥浆水灰比、最佳搅拌次数、泵送压力等参数，同时掌握搅拌机的钻进及提升速度等，从而确定合理的施工工艺流程，有效提高工程质量和施工速度。

2.2 施工阶段质量控制

（1）在施工过程中，应加强对水泥搅拌桩的垂直度控制。为了保证水泥搅拌桩的垂直度达到设计及规范的要求，施工技术人员可以在主机上悬挂吊锤，通过控制吊锤与钻杆的距离来进行垂直度控制。钻机就位后，由监理单位对钻机平整度情况进行检查，并对施工单位水泥搅拌桩的垂直度情况进行复查，垂直度允许偏差不大于1%。

（2）监理单位应对施工过程中的浆喷高程、钻机下钻深度及停浆面进行旁站检查，保证水泥浆液喷入量、搅拌桩长度都可以满足设计要求，实际施工桩长不得短于设计桩长，桩体水泥用量不能低于工艺试桩合格时确定的水泥用量。

（3）加强桩机喷浆量控制。水泥浆掺入的数量及喷浆的均匀性对水泥搅拌桩的质量好坏有很大影响，因此，要加强对水泥浆计量的控制。为确保喷浆的均匀性要加强水泥浆计量控制，控制好水泥浆液的比重和钻头向上的提升速度。鉴于从开始喷浆到钻头处出浆需要一段时间，所以钻机要在桩底部停30s，让它进行预喷和搅拌，然后才能将它提起来，同时要注意对施工过程中的水泥浆用量、喷浆压力、水泥浆输送管等进行检查，防止在喷浆过程中出现异常。施工过程中如果出现断浆现象，必须进行补浆处理。若桩机喷浆量不够，则须在监理工程师的指示下，重新搅拌整桩，重新喷射的浆液量不得少于设计量。由于机械故障、停电等原因而造成的喷浆中断，应该及时地对中断的深度进行记录，并在12h 之内进行补喷，并将补喷情况填到施工记录中。补喷应重叠不少于100cm，超过12h 未补喷的，应采取补桩措施[4]。

（4）监理单位对搅拌桩水泥浆液的拌制情况进行重点检查。着重对工艺试验确定配合比的执行情况以及现场的水泥浆液比重自检记录检查，并对其进行了不定期的抽查，确保浆液比重符合工艺试验确定的参数要求。

（5）在施工过程中，施工单位的现场技术人员要经常检查输浆管道，不得泄漏及堵塞，对使用的钻头要定期检查，其直径磨耗量不得大于10mm。

（6）现场施工人员认真填写施工原始记录，记录内容应包括钻进速度、提升速度、每米下沉时间、提升时间、记录送浆时间、停浆时间以及施工桩长等参数。

3 水泥搅拌桩常见质量问题的预防处理

水泥搅拌桩施工作为隐蔽工程，监管难，容易引发工程质量问题，作为质量监督机构，应重视对水泥搅拌桩施工质量的监督检测。

根据规范和设计图纸要求，水泥搅拌桩在成桩28d后要进行水泥搅拌桩桩身长度、强度、完整性以及承载力是否满足设计要求。下文对一个实际工程案例进行分析。

3.1 工程案例

本项目为佛山市高明区某市政道路工程。道路沿线的主要软土以淤泥为主，分布较广泛且较为连续，厚度4～18m，埋深2.8～9.3m，局部埋深较大，软土呈流塑状，具有天然含水量高、高压缩性，低抗剪、承载能力低的特点，力学性能差，不宜作路基持力层，应进行地基处理。

本项目采用水泥搅拌桩进行复合地基处理。水泥搅拌桩桩径为50cm，按梅花形布置，间距1.3m；复合地基承载力不低于100kPa，挡墙段不低于120kPa。

桩体：28d 无侧限抗压强度不少于0.8MPa；桩身1d龄期的击数N10 不少于15 击，7d 龄期的N10 击数不少于40d。90d 单桩承载力不小于140kN。桩体采用42.5（R）水泥，水泥用量为70kg/m。施工机械宜采用单搅拌轴、中心输浆方式的搅拌专用机械，以确保桩体质量。桩体采用“四喷四搅”方法施工，施工时应严格控制喷浆量及搅拌提升速度，保证桩体质量[5]。

该项目水泥搅拌桩施工完成28d 后，工程质量监督单位抽芯检测芯样完整性、芯样强度共5 根，其中，Ⅱ类桩2 根，Ⅲ类桩1 根，Ⅳ类桩2 根。

3.2 水泥搅拌桩常见质量问题出现原因及相应措施

以佛山市高明区为例，在对水泥搅拌桩监督抽检过程中发现，水泥搅拌桩常见的质量问题包括：芯样完整性差、偏桩、短桩、单桩承载力及复合地基承载力不足等。具体原因及相应的预防处理措施分析如下。

3.2.1 偏桩

（1）原因。①施打前未按要求双向校核垂直度。②场地陷机或不平整，桩机底盘不稳固。③成桩或抽芯过程中遇见孤石等地质发生突变。④检测抽芯时取芯机未调平或中途倾斜。

（2）预防处理措施。①施打前，应根据需要在桩机的正方和垂直的管桩侧面双向架设经纬仪或吊锤，当垂直度达到要求后才能下钻，在钻入大约1m 后再用仪器检查一次桩的中心位置和垂直度，在确定没有问题后，才能进行正常施工。②必须严格按照要求进行场地平整，对可能出现陷机的位置采取置换方式解决，经监理工程师验收合格后才能进行水泥搅拌桩施工。③成桩过程中如遇到孤石或地质发生突变时，应及时向监理工程师报告，经同意后可对桩位进行调整；抽芯过程中如遇类似情况出现偏位时，可作为不评定桩，并选择对临近桩进行检测。

3.2.2 短桩

（1）原因。①施工单位偷工减料，监理单位监管不到位。②成桩过程中遇到孤石或地质发生突变而无法下钻成桩。③成桩过程中出现机械故障或停电导致施工中断时间较长。

（2）预防处理措施。①选用经验丰富的施工队伍，在施工前，必须对施工人员进行施工技术交底、培训，提高施工人员施工技术水平与质量责任意识。②施工单位技术人员要求全过程进行记录旁站，监理人员加大现场巡视监管力度，应重点对每日水泥进场数量与现场实际用量的比对，同时也要关注总量把控。③成桩过程中如遇到孤石或地质发生突变而无法下钻成桩时，应及时向监理工程师报告并做好记录，直观感觉遇至孤石时，在监理工程师同意的情况下，可适当调整桩位进行处理。④加强机械设备日常维护保养，尽量避免因设备故障导致的施工中断，如工程量较大时，建议配备备用电源。⑤人为偷工减料导致的短桩，无条件返工。

3.2.3 桩身完整性差

（1）原因。①未严格按批准的施工方案和操作规程进行操作，没有进行大规模施工前的试桩工作。②搅拌与注浆设备施工过程中发生故障或堵管、爆管、送浆压力不够造成注浆不连续或浆达不到设计水泥用量。③下钻或提升速度不均匀，时慢时快。

（2）预防处理措施。①按照已批准的施工方案和操作规程进行施工操作，大规模施工前应进行试桩，对设计地质状况验证、水泥用量、水灰比、喷浆压力、下钻与提升速度、成桩强度、桩径与完整性验证等，每种类型成桩工艺不得少于5 根桩，并对各重要参数进行总结，验收合格后方可进行大面积施工。②每天下班前后进行管道清理，加强设备日常维护保养检查，确保设备始终处于正常状态。③严格按配合比进行配料，保持浆输送压力，确保每条桩水泥用量满足要求。④严格按试验桩总结确定的工艺要求，控制好下钻与提升搅拌时间与速度，注意下钻与提升搅拌速度的均匀性。⑤对完整性较差的桩作返工处理。

3.2.4 承载力不足

（1）原因。①桩底未进入持力层。②因水灰比偏大、搅拌不均匀、复搅次数少、土体含水量高等原因导致的桩身成桩质量差、芯样松散。③桩顶土体质量差。④桩间土质量差，土体强度低，不能发挥桩土共同作用的效果。

（2）预防处理措施。①勘察单位在勘探时应控制好勘探点的间距，必要时加密勘探点，勘察准确每种土层的厚度及软土层的分布范围、地下水埋深及pH、被加固土层的含水量、有机质含量等。②设计单位应根据勘察结果确定合理的配合比，选择合适的固化剂、外加剂及用量。以工程地质特征和上部结构需求为依据，对布桩形式、桩间距和桩长进行合理的选择。③在施工之前，监理单位对施工单位的施工组织设计进行仔细审核，以保证工程项目的可行性。督促施工单位在地质条件最不利地段进行试桩，并组织首件验收。④施工机械应该装备有计算机记录仪和打印装置，以便对水泥浆用量、钻进速度、桩长等数据进行及时的了解和控制。

4 结语

水泥搅拌桩施工因具有多种优点而被广泛应用于软土地基处理。水泥搅拌桩施工时要做好施工准备阶段和施工阶段的质量控制，对照施工方案，严格按照施工工艺和流程施工，控制好各项参数，从而保证施工质量可控。水泥搅拌桩施工作为一种隐蔽工程，施工质量难以被检查，如果施工质量不佳，会直接影响上部主体结构的安全稳定性和耐久性。因此，项目的建设单位要从勘察、设计、施工、监理每一个环节加强管控。同时，要重视施工质量的实体检测，根据数据，认真分析出现质量问题的原因并采取有针对性的预防处理措施。