水泥土搅拌桩地基处理桩位偏差分析及控制技术研究

王怀冲，宋 莉

（1.淮河工程集团有限公司，江苏 徐州221000；2.徐州市正源水利建筑工程检测有限公司，江苏 徐州 221000）

在水泥土搅拌桩施工中，对于施工完成的桩体，如发生桩位超过规范要求的允许偏差值，可能导致局部地基承载力不均匀，甚至导致部分区域复合地基承载力不足，往往需要进行地基承载力试验并由设计单位根据试验结果出具相应的处理方案，多数需要采取补桩、局部地基加固等补救措施。整个补救处理过程时间长、程序烦琐，不仅增加了施工成本，还直接影响到水闸整体下一道工序的施工进展，拖延了工期，造成了很大的损失和不良影响。因此，在水泥土搅拌桩施工中，桩位偏差值应作为成桩质量的主要控制项目之一，是十分重要的施工质量控制点。

1 项目概况

某县生态水系综合治理工程包括全县境内4 条主干河道的综合治理，保护全县耕地面积114.54 万亩（1亩约等于667 m2），有效灌溉面积95.87 万亩。通过工程的实施，进一步完善县域内水网基础设施条件，提高河系整体防洪能力，有效保障河道防洪安全，满足排涝需要，保护沿岸人民群众生命财产安全；同时，工程提高了城市水体储蓄能力和水库的入库水量、水质，有效地改善大气和水环境，促进了生态系统的良性循环和居民饮水安全。进一步优化了生态环境，美化城市景观，提升城市品位，引导周边发展，有效改善周边人民的居住环境，进一步提高人民的生活水平和幸福感，是一项十分具有意义的民心工程。

工程主要内容包括河道清淤54.27 km，新建拦河闸1 座、节制闸1 座、分水闸85 座、测水量水设施14处和生产桥1 座，改建节制闸13 座、涵闸6 座、生产桥15 座。因工程所在地的地质水文条件原因，水泥土搅拌桩复合地基处理措施在本工程大量使用。其中，本工程所有新建、改建节制闸地基处理方式均采用水泥土搅拌桩。主要设计形式：闸室基础桩长10 m，翼墙基础桩长7 m，桩径均为50 cm，桩中心排距为1.0 m×1.0 m，桩位按梅花型布置。

2 施工质量及问题

2.1 质量标准要求

因本次水泥土搅拌桩基础处理工程为水闸工程施工的组成部分，项目组在施工前查阅了相关规范规程，检查标准应按SL 27—2014《水闸施工规范》第6.6.5条的要求，见表1。

表1 水泥土搅拌桩桩位偏差检查控制标准

2.2 问题的发现

为验证本项目水泥土搅拌桩基础处理桩位的施工现状，研究组对本工程第一个已完成地基处理施工的水闸进行了质量检验，该闸采用常规质量控制措施进行施工。项目组重点针对已完成水泥土搅拌桩复合地基施工的实际桩位与设计桩位之间的偏差值进行全面检查测量，调查结果见表2。

表2 桩位偏差值测量检查汇总表 个

由以上统计数据可以看出，该闸水泥土搅拌桩复合地基桩位偏差值均小于50 mm，符合SL 27—2014《水闸施工规范》要求。该闸搅拌桩桩位偏差值小于20 mm 的占到总桩数的62%，桩位偏差值在20～50 mm的占到38%。其中，上下游圆弧翼墙段搅拌桩桩位偏差值小于20 mm 的桩位占比为31%，桩位偏差值在20～50 mm 的桩位占比为69%。

项目组分析认为，桩位偏差值大于20 mm 的桩位占比较大，且上下游圆弧翼墙段有个别搅拌桩桩位偏差值在40～50 mm，存在较大的桩位偏差不合格风险。因此，研究水泥土搅拌桩地基处理桩位偏差控制技术是十分必要的。

3 偏差原因分析

研究组根据调查统计结果，结合现场调查情况，认真讨论施工现状存在的问题，针对主要问题，从“人、机、法、环、测”5 个方面认真全面地进行原因分析和查找，运用因果图及分析论证，找出影响水泥土搅拌桩桩位偏差值的末端因素，共找出10 条末端因素如下：①人的因素。培训教育不到位、施工人员经验不足、技术交底覆兽率不足。②环境因素。夜间施工照明不足、施工场地不平整。③机械因素。搅拌桩机设备老化。④工法因素。施工过程中浮浆遮挡桩位、桩机行走时易破坏桩位、圆弧翼墙段施工桩位不易定位。⑤测量因素。测量放样存在误差。

根据分析结果绘制了桩位偏差原因分析图，如图1 所示。

图1 桩位偏差原因分析鱼骨图

为找出主要影响因素，项目组通过查阅资料现场检查等方式，将各末端因素进行了逐一分析排查，根据各末端因素的特点，初步确定要因确认的标准、需要确认的内容和拟采取的确认方法，进而制订了要因确认的计划，具体见表3。

表3 要因确认计划

项目组通过查阅资料和现场检查等方式对以上10 个末端因素进行了逐项验证，最终确定影响桩位偏差的主要因素有3 个，分别为施工过程中浮浆遮挡桩位、桩机行走时易破坏桩位和圆弧翼墙段施工桩位不易定位。

4 制定方案及实施

针对上述确定的3 个主要影响因素，项目组进行了广泛的调查研究，针对现场实际情况提出了多种解决方案，并从经济性、有效性、可行性和时效性4 个方面进行优缺点分析探讨，反复比对方案，确定出了最合适的实施方案。确定选用方案后，将方案细化为各种具体措施，并定时、定点、定责任人，在施工现场进行试验。项目组在试验的基础上确定方案后，积极对选定的实施方案进行细节的优化，再次召开了专题会议进行反复探讨，最终制定了详细的实施方案并组织实施。具体实施方案如下。

4.1 实施方案一

针对第一个主要影响因素——水泥土搅拌桩施工过程中浮浆遮挡桩位影响下一个桩施工的问题，项目组成员集思广益，反复讨论，多次前往施工现场与技术人员及工人进行探讨沟通，最终认为该问题应采用管理手段进行解决。确定的实施方案为增设专职人员负责浮浆的清理工作。在前一个水泥土搅拌桩施工完成后，专职工作人员务必要及时清理施工产生的浮浆，保证周围放样桩位不受浮浆影响导致桩位的变化，并对被遮挡但清理完毕的放样桩位进行再次复核，确认放样桩位在误差允许范围内方可进行下一个桩的施工。如在清理完毕后，明确放样桩位丢失或者桩位明显位移，必须通知测量人员重新测量放样桩位，不得擅自引桩，测设完毕并重新敷设后，要及时邀请现场监理同时进行复核确认，确认合格后方可进行下一步的施工。

4.2 实施方案二

针对第二个主要影响因素——桩机行走时易破坏桩位这一问题，项目组成员通过与现场施工人员的深入沟通探讨，召集项目组和现场技术人员召开专题会议，确定了具体的实施方案：对于放样完成的桩位，改变常规的点位敷设方式，而采用直径10～14 mm 的钢钎打入土中不少于50 cm，然后洞中灌满白灰，白灰里插入不小于70 cm 长度竹钎的方式，样式如图2 所示，对放样桩位进行改造。经试验发现，采用这种桩位不易被破坏，即便桩位被机械碾压或被施工机械破坏掉一部分，但施工时人工开挖还能找到白灰点。桩位放样时，应注意保持钢钎打入土中时的垂直度，以确保桩位的准确。

图2 放样桩位效果图

具体步骤如下：在施工测量放样时，应首先根据桩位布置图，用全站仪测设出搅拌桩施工范围的边线基标，用石灰撒出边线，确定施工范围，然后根据边线放出每排搅拌桩轴线位置，再用钢尺按桩间距放出每个桩位的中心点，在中心点用钢钎钻50 cm 深的孔并塞满石灰，中间插上竹钎标识，防止施工过程中因弃土或浮浆覆兽无法定位，同时邀请现场监理进行现场复核确认，确认合格后方可施工。如施工过程中放样桩位被破坏，采用人工开挖，找到白灰点后，经测量人员复核，确认满足施工要求后进行下一步的施工。

4.3 实施方案三

针对第三个主要影响因素——圆弧翼墙段施工桩位不易定位的问题，项目组成员仔细研究施工图纸，与现场施工人员沟通交流，询问放样与施工过程中出现的难点与问题，并召集项目组和现场技术人员召开专题会议，经过大家多次讨论，项目组成员一致认为圆弧翼墙段施工桩位不易定位的主要原因是圆弧翼墙段作为一个整体进行施工时，桩机走位规律性不强，原有的按照弧形线路开展施工作业的顺序，在施工时不易定位、容易走偏，且对其他桩位的影响和破坏较大；同时弧形桩位的放样和现场复核困难也较大。经研究分析，确定具体的实施方案如下：将圆弧翼墙段分为区域A、区域B 与区域C 三部分，各部分相对独立，分别开展放样与施工，且对各区域的搅拌桩施工顺序进行了优化调整。在进行水泥土搅拌桩施工时，先进行区域A 的桩体施工，再进行区域B 的桩体施工，最后进行区域C 的桩体施工，且每排桩均严格按照“之”字型施工顺序，防止漏桩、错位，各区域的施工顺序如图3 所示。

图3 搅拌桩区域划分与施工顺序图

5 实施效果检查

通过上述制定的技术改进方案的实施，项目组对后续实施的水泥土搅拌桩桩位进行了全面的测量检查，用于检验方案的实施效果。通过对后续各工程水泥搅拌桩施工桩位偏差值的统计结果与之前水闸水泥搅拌桩施工桩位偏差值的统计结果进行对比分析，发现将桩位偏差值控制小于20 mm 的桩数占比达到90%以上，偏差值大于30 mm 的桩数为零，大幅度提高了桩位的准确度，降低了桩位的偏差，取得了较为良好的效果，达到了预期的目的。项目组对部分水闸水泥土搅拌桩桩位的测量检查详细统计结果见表4和图4 所示。

图4 后续各工程水泥土搅拌桩桩位偏差值统计图

表4 后续各工程水泥搅拌桩桩位偏差值统计表 个

6 结束语

通过对该项目水泥土搅拌桩桩位偏差控制技术的研究和实施应用，解决了桩位偏差值过大可能造成桩位超过规范要求的允许偏差值而使桩体不合格的问题，降低了成本，保证了工期。按照制定的技术方案和成本费用标准，项目组对实现上述目标制定的方案进行效益评估。通过费用测算，每个闸避免了因桩位偏差不合格导致发生的费用，包括机械再次进场的调遣费用、补桩费用、地基承载力试验费用等各种费用，初步测算可达5 万元/闸。同时，水闸工程多为具有十分明确度汛时间节点的重要枢纽工程，该项技术的研究应用，对于工期的保证具有更加重要的意义。

综上所述，项目组通过研究水泥土搅拌桩施工中影响桩位偏差值的因素，分析确定主要因素，运用了各种质量管理工具，拟定改进技术方案和控制措施，并予以实施，达到了较好的效果，提高了水泥土搅拌桩桩位的精准度和整体施工质量；同时，为其他项目水泥土搅拌桩复合地基施工的桩位控制提供了可供选择的施工方案，具有一定的参考借鉴价值。