水泥搅拌桩在堤防整治工程中的应用

刘露庭, 李小冲

(浙江水专工程建设监理有限公司，杭州 310051)

1 工程背景

永嘉县瓯江治理工程1标，堤线总长5.794km，始于楠溪江三桥右岸桥头，终于千石村以南山体位置。实施范围为黄田段防洪堤及其范围内的涵闸工程。工程级别为4级，防洪标准为20a一遇，堤防及交叉建筑物(包括水闸及涵洞等)建筑物级别为4级，设计洪水标准为20a一遇。黄田段桩号HT2+156.2-HT4+728.85段采用复合式堤防，堤基根据抗滑稳定需要采用水泥搅拌桩进行基础处理，桩径φ60cm，桩长15m，1.5m×1.5m梅花形布置。φ60cm水泥搅拌桩共计78419m3，共计约277350m。

2 施工工艺流程及质量控制

2.1 施工原理

水泥搅拌桩的施工原理为：结合水泥水化的化学机理，首先在地面上将水泥制作成水泥浆，紧接着向地下输送，和地基土进行搅拌，等到其被固化以后，地基土的物理力学性能将有所提升[1]。目前，此法在地基加固领域内得到了大范围地运用，其对淤泥质土、粉质土、淤泥以及泥炭土的处理更为适用，处理成效突出，且通过处理之后能迅速投用。

2.2 工艺配方

使用水泥等级是42.5R的水泥制作水泥搅拌桩，暂定桩径是Φ60cm的水泥搅拌桩每米使用水泥的量为82.3kg，水灰比为0.45，结合现场试桩与室内配合比试验确定水泥用量。水泥搅拌桩形成水泥土的抗剪强度、标准抗压强度分别≥0.2Mpa、1Mpa；30d、7d的强度分别是标准强度的60%、30%。

2.3 施工工艺流程

首先实施桩位放样，待钻机到达指定位置后，对钻机进行检验与调整。紧接着，要拌制水泥浆液，将高压注浆泵开启，正循环钻入，然后喷水泥浆，直到到达设计深度，再进行反循环提钻、喷水泥浆，直到到达工作基准面下方30cm处。紧接着，再进行搅拌下钻，盆水泥浆到达设计深度，然后反循环提钻到地表，待成桩工作完成后停泵，对泵浆速度进行调节，将钻头杂物清理干净，再进入到下一根桩的施工工序[2]。

2.4 水泥搅拌桩施工方法

2.4.1 一般规定

1)必须确保现场符合“三通一平”的要去，搞清楚地下障碍物、地下管线等诸多问题，再进行相应地处理。

2)在施工之前，要了解并掌握施工场地工程的水文地质状况、施工现场上空高压线、施工场地及其附近区域中的现有建筑物、地下构筑物、地下管线等埋藏状况等。

3)在进行水泥搅拌桩施工之前，必须做好现场施工场地的找平工作，把桩位所在区域的所有障碍清除掉，如果场地低洼，则应进行黏土回填。

4)水泥搅拌桩施工机械必须自带打印设备与电脑记录仪，如此有利于掌握喷浆的云晨读与水泥浆使用量等信息，便于后期进行管控。

5)以42.5R水泥为水泥搅拌桩施工原料，在使用前必须随机抽取样品进行检测，待检验结果显示合格方可投用。

6)务必要确保水泥搅拌桩施工机械的性能稳定、优越。

2.4.2 桩位控制

1)要结合桩位平面图进行桩点施放，通过钢尺量距与GPS定向等方式，将所有桩点位明确下来。

2)为了避免施工期间不出现移动、倾斜等不良问题，在钻入过程中必须确保桩基定位水平、精准、稳固。

2.4.3 桩机定位

1)平面就位。将桩位确定好之后，遵循桩的施工流程，在指定桩位放置搅拌桩基，对好钻头。

2)桩机调整。对导向架垂直度进行双向控制，将垂球吊挂于桩机井架的侧面与正面，必须确保垂球的重量至少为2kg。然后结合导向架的吊锤偏移情况，通过米尺对搅拌轴垂直度进行测量，对导向架垂直度进行间接性地测定，从而掌握桩身垂直度的实际情况，在第一时间了解施工过程中桩基是否存在倾斜问题。通过对规范要求与设计标准的分析研究可知，必须对导向架垂直度进行调整，将竖直度控制在桩长的1%以内。

3)桩位复测。桩机就位后，要结合控制桩的实际情况对钻头位置进行认真检查，将桩位对中误差控制在5cm范围内。

4)将终钻点与起钻点确定下来。待确定平面位置后，开展高程测量工作。如果钻头落地，那么桩机井架上将每米的深度标识线以及零起点的位置精准地画出来，结合设计桩长的资料，将终钻过程中的钻杆长度求出后，明晰终钻的位置[3]。

2.4.4 作业条件

1)首先，要对场地进行平等，确定水泥储存场地，对作业区域两旁实施排水边沟开挖操作，从而有效确保雨季场地没有积水。其次，要将桩位所在区域的所有障碍物清除干净，场地低洼的话，实施土砂回填，基础底面之上应当预留好0.5m厚的土层；在进行基坑开挖的过程中，必须挖掉上部质量不好的桩段。

2)在施工准备阶段，应当以较大的螺丝帽或者铁块对水泥灌浆的罐壁进行焊接，明确水泥浆面与用水面的精准位置，保证水泥浆配合比符合有关要求。同时，要标定灰浆通过书将官输送至搅拌机喷浆口的时间、深层搅拌机械的灰浆泵输浆量、钻杆提升速度等。

3)结合设计的有关规定开展成桩试验，以此得到泵送压力、最佳搅拌频次、下钻速度、水泥浆的水灰比等诸多参数，为后期大规模地开展水泥搅拌桩的施工工作提供引导。试桩至少五根，成桩的28d后才能进行钻孔取芯操作，对桩土搅拌匀称度、完整性、桩的施工长度进行密切检查。同时，通过竖向荷载试验检测复合地基的承载力，复合地基承载力特征值是120Kpa。等到试桩成功之后，才能真正地开展水泥搅拌桩施工工作。

4)确保制备得到的浆液不出现离析问题，且泵送不得中断，安排专人记录下泵送浆液的时间以及拌制浆液的罐数等。待水泥浆液制拌完毕后必须及时使用，在灰浆搅拌机内要连续搅拌浆液，直至送泵之前。

5)在施工期间，必须严把停浆时间与喷浆时间这两道关。所有桩一旦开钻，就必须进行连续作业。储浆罐中的储浆要至少比一根桩的用量多50kg，否则不可进入施工的下道工序。

2.4.5 施工技术参数

1)钻进速度：0.5-0.8m/min。

2)提升喷浆速度：0.7-1.0m/min。

3)内钻杆转速：≥50r/min。

4)外钻杆转速：≥70r/min。

5)下沉时喷浆压力：0.25-0.40MPa。

6)喷浆量：参考值30L/min，根据设计要求和成桩试验确定。

7)搅拌转数：根据成桩试验确定。

8)送灰管的长度应控制在60m内。

9)送灰管内空气压力一般为0.2-0.4MPa，钻进、复搅与提升时管道压力，参考值0.1-0.2MPa；搅拌时P=0.3MPa，对含水率较大的软土压力应降低至0.25MPa。

10)停浆面：当搅拌提升到和原地面相隔0.5m后，发送器不会再向孔内喷浆。

2.4.6 施工控制方案

施工放样结束后，深层搅拌机开钻前，必须用水对管道进行清洗，看管道内是否存在堵塞问题，等到水排干净之后再下钻。

使用双搅拌轴式喷浆深层搅拌机，采取四喷四搅工艺开展水泥搅拌桩施工工作。首次下钻的过程中，必须将喷浆量控制在总量的一半内，切勿出现带水下钻。首次提钻与下钻的过程中，务必要进行低档操作，待复搅期间将档位上调一个等次。将水泥桩的垂直度管控于1%的范围中，高效减水剂与水泥掺入量分别是0.5%、15%，浆液配比水灰比是0.5，浆泵出口压力应位于0.4-0.6 MPa范围内，转进提升速度应为每分钟1.1m。遵循一根桩两钻两升的原则，确保所有桩的成桩时间均超过20分钟，喷浆压力至少为0.4MPa。同时，后台供浆和前台操作一定要紧密协作，保证前台搅拌机喷浆提升的速度和频次同试验桩已标定的施工工艺参数相符，如果后台供浆暂停，那么必须向前台发布通知，以防出现缺浆、断桩等问题。此外，要让搅拌桩机下沉到停浆点下方50cm处，等到供浆恢复如常后再进行喷浆提升操作。停机3h之后拆下输浆管，清洗干净。一旦搅拌桩桩顶与设计标高的位置差不多时，必须高度重视桩头的施工质量。现场施工人员务必要将施工原始记录全部填写下来，填写好下列这些信息：①浆液流量；②复搅深度；③施工日期、施工桩号、天气状况；④钻机转速；⑤外掺剂用量与每米喷浆量；⑥停浆标高与喷浆深度；⑦提升速度与钻进速度；⑧管道压力与灰浆泵压力。

2.5 质量检查

1)水泥搅拌桩成桩一周之后，应采取轻便触探法开展桩身质量检验工作。

2)成桩28d之后，采取钻孔取芯的策略对桩的施工长度、完整性等进行检查。安排监理工程师在现房确定所有桩取出的芯样，然后传至实验室进行28d龄期的无侧限抗压强度试验，确保抗压强度至少为1MPa。

3)墙体的渗透系数应当低于1×10-6cm/s，最低厚度至少为0.3m。

4)针对搅拌桩取芯之后留出的空间，应当使用强度相同的水泥砂浆回灌密实。

5)外观检查：凝体不松散、桩体没有缩颈、圆匀、无回陷。对浅部进行检查与开挖，认真查看桩身的完整度。

2.6 质量保证措施

1)将材料质量置于重要位置，依据批次、频率检验水泥，结合监理要求实施见证抽样。

2)水泥桩的垂直度必须管控于1%的范围中。

3)为了保证桩长，必须安排专人负责对下钻深度进行监控，安排试验员对水灰比进行检测。

3 工程竣工后的质量检验

1)载荷试验：严格依据《建筑地基处理技术规范》开展多桩、单桩复合地基载荷试验。

2)桩身强度取样检验：采取钻孔的方式抽取搅拌桩芯样，保障钻孔直径至少为10.8cm，取样，然后对无侧限抗压强度进行检测。

4 结 语

水泥搅拌桩地基处理方法有无环境污染、无振动、加固费用低、无噪音、施工运作与组织便捷、施工时间短等优势，因此目前得到了广泛推广与运用。此次研究的工程在进行深层搅拌地基加固之后，实施了检查验收与荷载试验，最后发现，其地基承载力符合相关要求，质量评定结果是优良。