水泥深层搅拌桩施工技术

郭讨论

水泥深层搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，边钻进边往软土中喷射浆液或雾状粉体，在地基深处就地将软土固化成为具有足够的强度、变形模量和稳定性的水泥土，从而达到地基加固的目的。根据水泥水化的化学机理，其施工工艺主要有两种:一种是先在地面把水泥制成水泥浆，然后送至地下与地基土拌和，待其固化后，使地基土的物理力学性能得到加强;另一种采用压缩空气把干燥、松散状态的水泥粉直接送入地下与地基土拌和，利用地基土中的孔隙水进行水化反应后，再行固结，达到改良地基的目的。我公司在佛山道路工程水泥搅拌桩施工中采用的是“喷浆”工艺，简称“湿法”。

1 施工前准备工作

1.1 施工班组的选定

由于水泥深层搅拌桩的特殊性，属于隐蔽工程，要求施工队伍应具有丰富的施工经验，且在施工过程中必须严格控制管理，由持有特种操作证的人员施工，以保证质量。

1.2 施工机械的选定

鉴于本工程搅拌桩长度只有7 m～10 m，且受到施工场地限制，选择PH-5型粉浆两用型桩机。

1.3 施工场地的准备

1)搞好场地的三通(路通、水通、电通)一平(清除施工现场的障碍物)，查清地下管线的位置及确定架空电线的位置、高度;且在一侧要开挖排水边沟，保证雨季场地不积水。2)水泥搅拌桩应采用合格的32.5级普通硅酸盐袋装水泥以便于计量。使用前，水泥及外加剂必须有出厂合格证，我方将在监理工程师的见证下随机抽取水泥的样品送至质量检测中心检验，合格后方能投入使用。水泥的堆放应该符合防雨、防潮的要求，严禁使用过期、受潮、结块、变质的水泥。3)桩机上的气压表、转速表、电流表、电子称必须经过标定，不合格的仪表严禁使用。4)为了克服盲目性，确保浆喷桩加固地基收到预期的效果，施工前必须进行试桩。

2 施工控制

2.1 施工工艺流程

1)定位，搅拌机运行到指定的桩位处，对中并保证桩架垂直。当地面起伏不平时，应调整基座保持水平。同时制备水泥浆，按设计确定的配合比拌制水泥浆，待压浆前将水泥浆倒入集料斗。制备水泥浆的目的是，根据设计单位提供的水灰比和水泥掺入比这两个参数，计算出:每1 m3水泥土加固体中应注入的浆液体积量，m3;浆液的密度，g/cm3。2)预搅下沉:待搅拌机的冷却水循环正常后，启动搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导架搅拌切土下沉，下沉的速度可由电机的电流监测表控制，工作电流不应大于40 A。搅拌机下沉时开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷边旋转。3)提升喷浆搅拌，搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷边旋转，同时严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机。4)重复上、下搅拌，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，为使软土和水泥浆搅拌均匀，再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计加固深度后再将搅拌机提升出地面，搅拌过程同时喷水泥浆。5)清洗，向集料斗注入适量热水，开启灰浆泵、清洗全部管线中的残存水泥浆，直到基本干净，并将粘附在搅拌头上的杂物清洗干净。6)移位，重复上述1)～5)步骤，再进行下一根桩的施工(见图1)。

2.2 控制要点

1)水泥搅拌桩开钻之前应确定搅拌机械的灰浆泵输浆量、灰浆经输浆管到搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工参数，并根据设计要求用流量泵控制输浆速度，确定搅拌桩的配比等各项参数和施工工艺。宜用流量泵控制输浆速度，比如我们工地在搅拌桩施工时，尽量使注浆泵出口压力保持在0.4 MPa～0.6 MPa，使搅拌提升速度与输浆速度同步，每根桩的正常成桩时间应不少于40 min。同时应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象，待水排尽后方可下钻。2)施工时，设计停浆(灰)面应高出操作面标高0.5 m，在开挖时应将该施工质量较差段挖去。设备就位后，必须平整，确保施工过程中不发生倾斜、移动。要注意保证机架和钻杆的垂直度，其垂直度偏差不得大于1%。施工中采用吊锤观测钻杆的两个方向垂直度和用水平尺测量机架的调平情况，如发现偏差过大，及时调整。3)为了确保桩体每米掺合量以及水泥浆用量达到设计要求，每台机械均应配备电脑记录仪。同时现场应配备水泥浆比重测定仪，以备监理工程师和项目经理部质检人员随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求。严格按照设计的水灰比配制浆液，配制好的浆液必须过滤。4)制备好的浆液不得离析，泵送必须连续，拌制浆液的罐数固化剂和外加剂的用量以及泵送浆液时间等应有专人记录。制备好的水泥浆不得有离析现象，停置时间不得超过2 h。若停置时间过长，不得使用。5)水泥搅拌桩施工采用四搅二喷工艺。第一次下钻时为避免堵管可带浆下钻，喷浆量应小于总量的1/2，严禁带水下钻。第一次下钻和提钻时一律采用低挡操作，复搅时可提高一个挡位。6)为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量，第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30 s，进行磨桩端，余浆上提过程中全部喷入桩体，且在桩顶部位进行磨桩头，停留时间为30 s。7)搅拌桩施工时，邻近不得进行抽水作业。8)当施工过程中发现地层某深度出现硬层时，可根据地质情况进行相应的处理。9)施工中发现喷浆量不足，应按监理工程师要求整桩复搅，复喷的喷浆量不小于设计用量。如遇停电、机械故障等原因，喷浆中断时应及时记录中断深度。在12 h内采取补喷处理措施，并将补喷情况填报于施工记录内，补喷重叠段大于100 cm，超过12 h应采取补桩或注浆措施。10)现场施工人员认真填写原始记录，记录内容应包括:a.施工桩号、施工日期、天气情况;b.喷浆深度、停浆标高;c.灰浆泵压力、管道压力;d.钻机转速;e.钻进速度、提升速度;f.浆液流量;g.每米喷浆量和外掺剂用量;h.复搅深度。

3 质量检验

水泥深层搅拌桩施工质量控制应贯穿于施工全过程，施工中必须经常检查施工记录和计量记录，并对照规定的施工工艺对每根桩进行质量评定。检查重点为水泥用量、桩长、搅拌头叶片直径、搅拌头转数、提升和下沉速度、复搅次数和复搅深度等。检验方法主要有以下几种:1)成桩7 d后，采用浅部开挖桩头(深度宜超过停浆面下0.5 m)，目测检查水泥搅拌桩的均匀性，成桩直径。2)成桩后3 d内，可用轻型动力触探(N10)检查每米桩身的均匀性。检验数量为施工总桩数的1%，且不少于3根，触探击数不少于10击。不过轻型动力触探得出的数据没有绝对对比值，只能作为一种辅助检验方法。3)水泥搅拌桩成桩28 d后，用双管单动取样器钻取芯样检查其完整性、桩土搅拌均匀程度及桩的施工长度。每根桩取出的芯样由监理工程师现场指定相对均匀部位，送实验室做(3个一组)28 d龄期的无侧限抗压强度试验，留一组试件做3个月龄期的无侧限抗压试验，以测定桩身强度。检验数量为施工总桩数的0.5%，且不少于3根。

4 结语

水泥深层搅拌桩施工具有无噪声、无振动、无污染、工效高、成本低等优点，是进行软土地基加固的一种有效方法，而且也适用于地下室基坑的挡土止水帷幕，现已广泛应用于工民建、公路桥梁、市政工程等领域，是一种经济、科学的施工方法。

[1] JGJ 79-2002，建筑地基处理技术规范[S].

[2] 徐至钧，曹名葆.水泥土搅拌法处理地基[M].北京:机械工业出版社，2004.

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