水泥搅拌桩在走马塘拓浚延伸张家港枢纽工程中的应用

薛有良

摘要：水泥搅拌桩由于其经济效益显著、施工方便，无振动、无污染，不仅可用作软土地基加固处理还可根据不同的需要用作地下连续墙、基坑围护、防水帷幕等，在工程中广泛运用。本文结合工程实例，介绍水泥搅拌桩的施工过程和质量控制、检测。

关键词：水泥搅拌桩地基加固

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1．工程概况

1.1概述

走马塘拓浚延伸工程是区域治理骨干工程之一，也是太湖流域水环境治理工程之一。张家港枢纽为走马塘拓浚延伸工程的一个重要子项目，工程位于走马塘与高等级航道（规划Ⅲ级）申张线（张家港）交汇处，枢纽工程由立交地涵、泵站、节制闸、退水闸组成，其中立交地涵、泵站、节制闸均布置于走马塘河道内，退水闸另辟河道布置于走马塘西侧。基础处理除立交地涵为灌注桩和水泥搅拌桩外，泵站、节制闸、退水闸均为水泥搅拌桩。由于泵站与节制闸工程合并并排布置于走马塘河道内，2块底板紧邻且高差较大达2.8m，基坑开挖时又采用桩径60cm的水泥搅拌桩互相重叠19.4cm作为基坑围护桩。本工程基础处理水泥搅拌桩采用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，水泥掺量根据各单位工程所处地质情况及试桩结果：地涵、泵站、节制闸为15%，退水闸为16%，室内加固土试块28d龄期的无侧限抗压强度不小于1.2MPa，桩径均为60cm，桩长4.5m～10m不等，共计5259根。

1.2工程地质

根据地质勘探报告在钻探深度范围内自上而下各土层情况如下：

1-1层：灰褐色粉质粘土;1-1层：黑色淤泥。1-3层：灰、灰褐色淤泥质粉质粘土;2层：棕黄夹灰色粉质粘土;4层：夹粉质粘土薄层;4层：中粉质壤土;5层：轻粉质壤土;6层：重粉质壤土;7层：灰黄色粉质粘土;8层：轻粉质壤土;9层：重粉质壤土;10层：灰黄色粉质壤土夹粉质粘土。

场地地下水类型主要为孔隙性潜水、孔隙性承压水。孔隙性潜水主要分布于上部土层中；孔隙性承压水主要分布于④、⑤、⑩层砂性土或砂性土夹层中。

2．水泥搅拌桩施工过程

2.1施工准备

1).施工机械的选用：结合本工程实际情况，水泥搅拌桩施工配备3台套SJB37-1型深层搅拌桩机及其配套设备（每套机械配8名操作人员）。

2).施工顺序：为减少水泥搅拌桩施工时钻空孔工程量，本工程在水泥搅拌桩施工前先进行基坑土方开挖，预留50cm保护层土方，作为桩机施工平台，施工时从深到浅，先施工闸室底板再施工上下游侧翼墙部位水泥搅拌桩。每一部位桩基施工前需确定桩机行走路线。

3).测量准备：施工放样前先对各控制点进行复核，再按设计图纸要求，根据现场控制点和水准点，用全站仪测放控制线，准确定出控制桩的位置，再配合钢尺丈量、用竹签定桩位；用水准仪测量现场地面高程，确定钻杆入土深度，有效控制桩长及桩顶、桩底高程。

4).各种参数的确定：本工程水泥搅拌桩各种参数的确定，在现场见证取土样和水泥后，经实验室进行水泥土室内无侧限抗压强度、水灰比试验以及现场的试桩结果确定水泥掺入比、水灰比、水泥搅拌桩机械的灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间、钻杆钻进速度、起吊设备提升速度、输浆速度、输浆量、灰浆泵供浆压力以及按水泥掺入比计算的不同桩长单根水泥用量等相关施工参数。

2.2施工流程

根据本工程试桩确定的工艺，采用“四搅二喷”的工艺流程：

定位对中预搅下沉 制备水泥浆 喷浆搅拌提升 重复喷浆搅拌下沉 重复搅拌提升 清洗移位

1).定位对中：桩位测放完成且经监理工程师现场复核无误后，移动桩机对中桩位，作到钻头中心与桩位中心、钻杆一条线，要确保桩位偏差不大于30mm，且钻机水平，通过调整后撑杆调直机架，垂直度偏差控制在1%以内，施工中发现钻机倾斜应立即矫正。

2).预搅下沉：预搅下沉前，先启动压浆泵，检查各管路是否畅通，有无泄漏，发现异常，及时排除。启动搅拌机电机,放松起重机钢丝绳,使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，控制好钻进速度，下沉过程中遇较硬地层不能下沉时，可泵送少量的水或水灰比较大的水泥浆，凡经输浆管冲水下沉的水泥搅拌桩，喷浆提升前需将喷浆管内的水排清。同时根据钻杆的入土深度确保钻头上的喷浆口下沉到设计桩底高程，以保证有效桩长。

3).制备水泥浆：现场水泥经检测合格后方可使用，根据确定的有关参数及桩径、桩长计算单桩用水量、水泥用量，按事先标定的计量衡器依次量取水、水泥加入制浆桶进行搅拌，充分搅拌均匀后经过滤网放入水泥浆池，进入压浆泵。在压浆过程中，水泥浆在使用前需不断的搅拌，以防止水泥浆离析或停置时间较长，浆液存放时间超过有效时间时，按废浆处理。

4).喷浆搅拌提升：深层搅拌机下沉达到设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，在桩底端搅拌喷浆30s后匀速搅拌喷浆提升，控制喷浆量为总量的一半。浆液泵送过程中需连续送浆，因故停浆，立即通知操作者，为防止断桩，将搅拌桩机下沉至停浆位置以下1.0m，待恢复供浆时再喷浆施工。提升到达设计桩顶标高时，应停止提升，喷浆搅拌数秒。

5).重复喷浆搅拌下沉：提升到设计桩顶标高后，再调回搅拌机转向，一边搅拌下沉，一边重复喷浆，喷完剩余的一半浆量。重复搅拌喷浆下沉至设计桩底标高。

6).重复搅拌提升：深层搅拌机重复搅拌下沉至桩底后，将搅拌机反转提升到桩顶设计标高，并搅拌数秒，以保证桩头均匀密实。

7).清洗移位：施工完毕，用适量的清水经灰浆泵泵送清洗管路，清除粘附在搅拌机头上的泥土，移至下一根桩位，重复以上过程，进行下一根桩施工。

3.质量保证措施

1).施工前检验机具性能和施工工艺各项技术参数，喷浆机应设有精确的喷浆计量装置，禁止没有喷浆计量装置的喷浆机投入使用，并进行实际标定，有关技术参数及时提供给现场监理工程师，以作为控制水泥搅拌桩质量的依据。

2).施工过程中严格按设计、工艺性试桩的要求进行控制。严格控制水泥掺入比、水灰比、钻杆钻进速度、起吊设备提升速度、输浆速度、输浆量、灰浆泵供浆压力等。

3).搅拌头翼片的枚数、宽带、与搅拌轴的垂直夹角、提升速度相互匹配，确保加固深度范围内土体的搅拌次数满足规范及设计要求。

4).施工中始终保持搅拌桩机底盘的水平及导向架的垂直度，控制搅拌桩机的垂直度偏差不得超过1%，桩位偏差不大于30mm，成桩直径及桩长满足设计要求。

5).严格按照确定的水灰比配制水泥浆，制备好的浆液不得离析，为防止浆液离析，可在灰浆搅拌机中不断搅拌，待压浆前将水泥浆倒入料斗中，泵送必须连续。水泥浆经输浆管到达喷浆口时间以及钻头起吊提升速度严格按照现场试桩确定的参数进行。

6).前台操作与后台供浆密切配合，后台供浆停机或其他原因造成停机时，及时通知前台以防止断桩和缺浆。停浆后应将搅拌桩机下沉至停浆点以下1.0m，待恢复供浆时再喷浆施工。喷浆搅拌提升速度和搅拌次数符合设计及施工工艺要求，保证加固范围内每一深度均得到充分搅拌。并配备浆液流量仪，每根桩应用桩监测表。

7).当水泥搅拌桩搅拌自地面以下1.0m喷浆搅拌提升出地面时要慢速，当喷浆口至桩顶标高时，停止提升，搅拌10s～20s，以保证桩头密实均匀。

8).安排专人现场及时对施工时间、天气、喷浆深度、停浆标高、钻机转速，浆液流量、复搅深度、水泥用量等进行详细记录。

4.施工质量检测

本工程水泥搅拌桩施工质量的检测，根据设计要求按如下几种方法进行质量检测：

1).检验了所有桩位、桩数与桩顶质量，并记录在案。

2).无侧限抗压强度试验：对每块底板，按7天、28天分别取l组(3块)桩体水泥试块，测定无侧限抗压强度。经检测抗压强度均满足设计要求。

3).轻塑(N10)静力触探：成桩后7天内抽检已完成桩数的2%，深度到桩底，本工程共抽检106根，均满足设计要求。未出现明显不合要求的。

4).动测(小应变)：成桩后7天内抽检已完成桩数的5%，以判定桩体的完整性，如有断桩或桩长短50cm以上，加测5%。本工程共抽检265根，经检测均为Ⅰ类桩，所测桩均未发现异常情况，桩身完整。

5).复合地基处理效果检测：为校验地基处理后的地基承载力是否满足设计要求，在成桩后28天，基坑封底前对完成的复合地基承载力按YBJ225－91附录八的要求进行了检测。本工程静载荷试验检测单桩极限承载力和复合地基承载力共抽检45根，根据《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003对单桩极限承载力试桩的Q-s、s-lgQ、s-lgt曲线进行分析，Q-s曲线未出现明显陡降，试桩单桩竖向承载力特征值最终稳定荷载、最终稳定沉降量、单桩极限承载力均满足设计要求；根据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002对试桩p-s、s-lgp、s-lgt曲线进行综合分析，p-s曲线均未明显陡降，复合地基最终稳定荷载、最终稳定沉降量、承载力特征值均满足设计要求。

6).钻芯检测：本工程在成桩后28天内按已完成桩数的2%，分4个批次共抽检110根进行水泥搅拌桩钻芯检测，检测结果显示：受检桩体水泥土搅拌纹理清晰，搅拌连续均匀，芯样呈坚硬-硬塑状；桩身水泥土无侧限抗压强度在1.71～4.09Mpa之间，平均抗压强度2.27Mpa，参照《江苏省高速公路水泥搅拌桩检测工作实施细则》相关规定，龄期折减后的桩身水泥土28d无侧限抗压强度均大于1.20Mpa。根据受检桩桩身水泥土芯样状态、实测桩长、水泥土芯样抗压强度判断桩体的均匀性、连续性和长度均满足设计要求，未发现有断桩或短桩。

参考文献

[1]软土地基深层搅拌加固法技术规程YBJ225－91，冶金工业部建筑研究总院，1991；

[2]建筑基桩检测技术规范JGJ106-2003，中国建筑工业出版社，2003；

[3]建筑地基处理技术规范JGJ79-2002，中国建筑工业出版社，2002。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。