近海吹填土复合地基加固中的水泥土搅拌桩施工监理

上海上咨建设工程咨询有限公司 上海 200002

0 引言

由于上海、浙江等沿海城市的近海吹填土为砂性土，土质较为松软，天然孔隙比较大，含水率较高，且靠近海岸，地下水位高，对地基土有软化作用，导致这些地区的土体性质很差。

水泥土搅拌桩利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使桩体具有一定的强度，桩体周围的土得到部分改善，组成具有整体性、水稳性和一定强度的复合地基，从而提高地基承载力，减少地基不均匀沉降，达到加固地基的目的。

1 工程概况

本工程2个厂房分别为钣金加工中心及数控加工中心，项目一期工程数控加工中心工程位于上海市浦东新区，基础采用“桩基（预应力PHC管桩）+基础梁”。工程场地地下水主要为孔隙潜水，地下水对混凝土有微腐蚀性，在长期浸水状态下对混凝土中的钢筋有微腐蚀性，在干湿交替的状态下对混凝土结构中的钢筋有中腐蚀性，对钢结构有中腐蚀性，在地震烈度为Ⅶ度时场地为不液化场地。

背景工程由主厂房和副楼组成，占地面积为8 830 m2，建筑面积为10 750 m2，高度为12.30 m，主厂房采用门式钢架结构，副楼为2层钢筋混凝土结构。

水泥桩分布范围：离基础承台、地梁1.50 m，中心距1.00 m×1.00 m，长、短桩交错布置。根据设计要求，将搅拌桩位置用白灰粉定位，水泥搅拌桩呈正三角形布置，桩中心间距1.00 m，桩径50 cm，移动深层搅拌机到达指定桩位对中，桩位误差不得大于5 cm。

设计要求设置砂石褥垫过渡层，通过褥垫层材料在承受荷载后产生的流动补偿，使地基、桩间土与基础始终保持接触，从而能充分利用桩间土的承载能力，共同工作。褥垫过渡层对于协调桩土变形、调整基础不均匀沉降、保证桩土共同作用极为有效[1-2]。

2 工程特点及难点

2.1 场地土质限制

本工程场地内主要分布为鱼塘、河浜等，虽经过清淤处理，但仍存在清淤不彻底、回填不密实等情况，地基承载力较低；且回填土量厚度较大、固结时间长、沉降持续时间长。场地内均采用大跨度钢结构厂房，属于永久受力结构，航空制造工艺的高标准和高精度对地基的不均匀沉降要求较高。一方面要保证地基承载力，另一方面要控制地基沉降，尤其是不均匀沉降。因此本工程对地基加固施工技术要求非常严格。

2.2 水泥土搅拌桩本身特性

由于水泥土搅拌桩施工的特性，不确定因素很多，地下情况复杂多变，如地下水位、暗浜、地下障碍物，包括突然停电或机械故障等都会对沉桩产生影响，施工单位一般几个班组倒班作业，进行连续沉桩、昼夜施工，为确保沉桩质量，监理的过程控制尤为重要。

3 水泥土搅拌桩施工常见问题及处理措施

1）预拌下沉困难。主要由于电压偏低，土质较硬、阻力太大，遇到大石块、树根等障碍物，导致预拌下沉困难，可通过调高电压、引孔、挖出障碍物等方式解决。

2）搅拌机钻头下沉不到设计桩底标高。主要由于土质黏性大，搅拌桩机自重或动力不够等因素造成，可通过增加搅拌机或开动加压装置等方式解决。

3）喷射未到设计桩顶面高程，集料斗浆液已排空。主要由于投料不准确、灰浆泵磨损漏浆、输浆量太大等因素造成。可通过重新标定投料量，检修灰浆泵、重新标定灰浆输浆量等方式解决。

4）喷浆到设计位置集料斗中剩浆过多。主要由于拌浆加水过量、输浆管部分堵塞等因素造成，可通过重新标定拌浆用水量、清洗输浆管路等方式解决。

5）输浆管堵塞爆裂。主要由于输浆管内有水泥结块、喷浆口间隙太小等因素造成，可通过拆洗输浆管、使喷浆口球形阀间隙适当等方式解决。

6）搅拌钻头和混凝土同步旋转。主要由于灰浆浓度太大、搅拌叶片角度不合适等因素造成。可通过重新标定浆液水灰比、调整叶片角度或更换钻头等方式解决。

4 施工流程

钻机就位→配制水泥浆→送浆→第1次下沉喷浆→第1次提升喷浆→第2次搅拌下沉→送浆→第2次复搅提升→移位→清洗

5 监理工作流程

设计图纸会审→审批的施工方案→施工材料/设备进场验收→水泥复试→作业面（基槽）平整清理→复核（基槽）工作面标高、桩轴线位置→搅拌桩桩机就位→第1次预搅下沉→第1次喷浆搅拌提升→第2次搅拌下沉→第2次喷浆搅拌提升→桩机移位→填写隐蔽工程报验申请表→签认隐蔽工程报验申请表[3-4]

6 施工过程中监理工作及控制要点

1）对进出水泥质量的管理是水泥搅拌桩施工管理成功与否的关键所在。水泥材料的进场须附相关质保资料，要求施工单位做好相关记录工作，填写水泥进场记录表，且由分包、总包、监理现场确认并签字，并按照散装500 t为1个批次的要求进行复试。

（1）建立进场水泥批次、数量、出厂日期、检验批复文件的编号，现场存放地点以及相应所使用的施工路段的原材料台账制度。

（2）进场水泥要按规范要求存放和保管，要防潮、防雨，严禁使用受潮、结块的水泥。

（3）建立各桩机的施工记录台账，并随时检查、及时签证，其统计数据用以对实际用量进行总量核对。

2）为保证搅拌桩的垂直度，在桩机井架的正面和侧面一定要吊挂垂球，防止施工时桩机倾斜（搅拌桩垂直度偏差不得超过1.50%，桩位偏差不大于50 mm）。

3）施工中严格控制水灰比，水泥掺入量不得少于15%，监理不定期采用泥浆密度计对各台班进行随机抽样测试。水泥浆液须按设计（或试桩确定）配比拌制，搅拌均匀、输送连续，不得离析（图1）。

图1 监理检查泥浆密度

4）严格控制桩深、复搅下沉和提升速度及泵送压力，确保成桩效果（图2）。

图2 监理检查泥浆泵压力

5）喷浆一旦停浆，为防止断桩和缺浆，保证桩身的完整性，应将搅拌桩机下沉至停浆点下0.50 m处，待恢复供浆时再喷浆提升。

6）搅拌桩机运转一段时间后，应对搅拌叶片进行检查，当搅拌叶片的长度小于规范及设计要求时，则应进行相应的补焊。

7）制桩完成后，须在达到要求的龄期后方可进行开挖，清理桩头时不得使用重锤或重型机械，宜用小锤、短钎等轻便工具操作，以免损坏桩头（图3）。

图3 监理对沉桩质量进行验收

8）对现场施工24 h全程安排人员进行旁站，必须每天记录所管辖桩机的具体施工情况，其中包括：当值期间桩机施工是否正常，有无机械损坏情况、修理时间、修好后开工时间，有无无故停机的情况、停机时间及开机时间。有了此记录，施工单位的打桩记录真实性一目了然（图4）。

图4 监理对水泥土搅拌桩施工进行旁站

9）成桩7 d后，由承包人（现场监理、设计代表、业主质检人员到场）进行开挖自检，观察桩体成型情况及搅拌均匀程度，测量成桩直径，并如实做好记录，并采用轻便触探仪检查桩的质量，根据击数用对比法判定桩身强度，抽检频率为2%，如发现桩体有不良现象，应及时报废补桩[5-6]。

10）成桩28 d后由现场监理工程师（设计代表及业主质检人员到场地随机指定，要在桩体上部桩顶以下0.50 cm、1.00 cm、1.50 cm）截取整段桩体并分成3段进行桩的无侧限抗压强度试验，28 d的无侧限抗压强度应≥1.00 MPa，并推算90 d的无侧限抗压强度，其无侧限抗压强度应≥1.20 MPa。

11）在以上项目检查合格的前提下，由业主指定的检测单位组织进行钻芯取样，做抗压强度试验和复合地基承载力试验，检测数量均不小于0.50%，全身的钻芯及标贯试验主要检查：是否贯穿软土层桩身的长度、喷浆量是否达到设计要求、桩身成型情况、水泥土搅拌均匀程度、桩身的强度。抽查中如出现实际施工长度与设计长度不符的桩，要将其报废并以此数据作为计量的一个依据。本工程经业主指定的第三方专业检测单位进行检测，检测结果为全部合格，满足设计及规范要求（图5）。

图5 复合地基承载力检测

7 施工过程中安全监理控制要点

1）核查专业分包单位安全生产许可证和安全协议，检查施工单位安全生产保证体系。

2）核查总包单位对专业分包单位安全、质量管理机制。

3）检查施工机械、安全设施验收手续，检查进场施工机械挂牌验收情况。

4）审查施工方案中的安全技术措施及施工单位审批手续是否齐全。

5）安全人员控制：安全监理人员自身的资格证书审核、施工单位三类人员的安全资格审核、特种人员（特殊工种）的资格及证书审查。

6）加强现场巡视检查和旁站监理[7]。

（1）桩机移机过程中必须保持平稳、可靠、指挥得当。

（2）临时施工用电符合用电安全规程。

（3）遇特殊恶劣天气（大风等）应停工，不能盲目抢进度。

（4）夜间作业应有足够的灯光照明，夜间作业人员白天应保证休息时间。

（5）发现操作人员有违反操作规程令现场出现安全隐患时，监理人员应及时阻止，并跟踪整改结果，必要时发出书面指令。

（6）通过巡视、检查、旁站、口头及书面指令、会议等形式，与总、分包施工单位配合，共同对水泥土搅拌桩工程施工过程中的安全生产工作进行控制。

8 结语

随着上海城市建设的发展、滨海围垦土地的开发利用，近海吹填土复合地基加固技术越来越被广泛使用，通过本工程的施工监理，对近海吹填土复合地基加固水泥土搅拌桩施工有了全过程的控制经验，为今后从事类似工程的监理提供了可资借鉴的经验。