浅谈深层水泥搅拌桩施工及质量控制措施

陈 锋 上海铁路轨道交通开发有限公司

在铁路路基工程施工中，处理淤泥、粉质粘土等不良软弱地基时，经常采用深层搅拌桩进行复合地基加固处理。深层搅拌桩是一种加固软土地基的新方法，是用水泥及少量添加剂就地与地基土体充分混合而成的"水泥土桩"。它主要特点是：工期比较合理，施工时低压操作，安全可靠，少污染，无振动，无噪声，对周围环境及建筑物无不良影响。由于深层搅拌桩成桩工艺的特殊性，其施工工艺要求较高，掌握不好容易出现质量问题，因此施工质量及处理效果受到人们的普遍关注。

1 施工工艺

1.1 施工准备

（1）施工机械设备。根据水泥搅拌桩的设计根数、长度和工期，选用l-2台STB-3型单头深层水泥搅拌机，每台搅

拌机配备灰浆拌和机l台，UBJ-1.8

C1型挤压式灰浆泵1台以及相应的起吊和导向装置、电气控制盘。水泥浆泵站离深层搅拌机应小于50m，越近越好。

（2）施工劳动组织。搅拌机每个台班由8-l0人组成。

（3）场地三通一平。开工前把水、电接入工地，一般1台深层水泥搅拌机需用60kW，2台需用l00kW；供水压力必须达到 6-l0kg／cm2；临时便道要修通；场地要平整；有河沟的要做围堰，排除积水，铺满片石。

（4）测定桩位。机械设备进场前，要测定桩基轴线、定位点和水准点，桩位要进行编号，以便顺序施工。

1.2 浆液配置与输送

（1）配合比。深层搅拌的浆液以425#普通硅酸盐水泥为主配制，水泥用量为水泥湿土重的12%-15% (Y=l.8t／m3，水灰比 0.45-0.50），另掺木质素磺酸钙减水剂(为水泥重量的0.2%)，石膏掺量为水泥重量的2%。

（2）配制与输送。搅拌灰浆时，应先加水，然后按水泥、减水剂、石膏顺序投料，每次灰浆搅拌时间不得少于2min，应将水泥浆充分拌匀。水泥浆从灰浆拌和机倒人集料斗时，必须过滤筛，把水泥硬块剔出。集料斗的容量一般为0.2m3，就可以保证一定的余量.不会因浆液供应不足而断桩，也不会因浆液过多产生沉淀而引起浆液浓度不足。

1.3 深层搅拌施工

（1）设备就位。搅拌机的钻杆须垂直并对准桩位。

（2）第一次钻进。在确认浆液从搅拌的出浆口喷出后，方可启动搅拌机，以60r／min 的转速和 1m／min 的钻进速度，顺时针方向边钻边注浆，直至设计桩长，再继续喷浆15min后停泵，改逆时针方向搅拌提升至设计桩顶。

（3）第二次钻进。以同样方式再次顺时针方向钻进注浆。停止注浆的位置以水泥用量达到每根桩设计用量为准，但不能影响搅拌机的继续钻人，直至复搅到设计桩长后，改逆时针方向搅拌提升至搅拌头露出地面。

（4）两次循环钻进成桩。经过上下两次循环钻进提升，使水泥浆在桩孔内搅拌4次，最后把一个直径500mm、厚10mm、中间留有l00mm孔的圆形钢板置于桩顶，用搅拌头向下压20～30cm，此桩完成作业。然后，移机到下一桩位施工。

1.4 质量控制

（1）严格控制水灰比，须用计量容量配制浆液。

（2）搅拌杆的垂直偏差不得超过1%，桩机与桩位的对中误差不得大于2cm，成桩后的桩位偏差不得大于8cm。

（3）桩浇筑后7天之内不得开挖基坑，并禁止使用机械挖掘，桩头要小心整理，不得用重锤敲击，桩头应整平，并高出基底标高2～3cm。

2 深层搅拌桩的施工控制措施

施工过程的监控和管理是成桩质量的关键所在。经过工程实践笔者认为施工过程的质量监控要点主要有以下几个具体的控制措施：

（1）项目部指派专人负责施工，全过程旁站水泥搅拌桩施工过程。所有施工机械均应编号，应将现场技术员、钻机长、现场负责人、水泥搅拌桩桩长及桩距等制成标牌悬挂于钻机明显处，确保人员到位，责任到人。

（2）水泥搅拌桩开钻之前，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。

（3）为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求，在主机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。

（4）对每根成型的搅拌桩质量检查重点是水泥用量、水泥浆拌制的罐数、压浆过程中是否有断浆现象、喷浆搅拌提升时间以及复搅次数。

（5）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水泥浆水灰比是否满足设计要求。

（6）水泥搅拌配合比：水灰比0.45～0.50、水泥掺量12%、每米掺灰量4.625kg及高效减水剂0.5%。

（7）水泥搅拌桩施工采用二喷四搅工艺。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档操作，复搅时可提高一个档位。每根桩的正常成桩时间应不少于40min，喷浆压力不小于0.4MPa。

（8）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30s，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30s。

（9）施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间。每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加50kg。若储浆量小于上述重量，不得进行下一根桩的施工。

（10）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、机械故障以致喷浆中断，应及时记录中断深度，在12h内采取补喷处理措施，并将补喷情况填报于施工记录内。补喷重叠段应大于l00cm，超过12h应采取补桩措施。

（11）现场施工人员应认真填写施工原始记录，内容包括：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.浆液量；g.每米喷浆量和外掺剂用量；h.复搅深度。

3 深层水泥搅拌桩施工常见问题及处理

（1）喷浆阻塞：原因可能是水泥受潮结块或制浆池滤网破损或清浆不彻底。处理措施应改善现场水泥存储环境及时清渣并时常检查滤网破损状况。

（2）喷浆不足：原因可能是输浆管弯折、外压、泄漏或输浆管道过长，沿程压力损失大。处理措施应及时检查、维护管道并选择适当的位置开挖制浆池。当场地条件不具备时，可适当调增泵送压力。

（3）进尺受阻：可能因地下存有尚未清除的孤石、树根或其它。处理措施应停机排除障碍或移位。

（4）速度失稳：可能因设备自身控制系统问题或机组人员操作不规范、不熟练。处理措施是做到不合要求的设备不得进场，制定完善明确的责任制并做好岗前培训。

4 施工后的质量检测控制

4.1 桩的质量检测

（1）轻型动力触探（N10）检测：施工单位按照5%的检测频率，在成桩后1-3天内，采用轻型动力触探（N10）检测桩身强度。根据N10贯入30cm的锤击数来判定桩上部强度是否合格，如大于等于设计给定锤击数则认为桩的上部强度合格。否则不合格。

（2）抽芯取样检测：在成桩28d后采用抽芯取样检测，可反映出该搅拌桩整体喷浆均匀情况，桩身的长度、强度和完整性。

4.2 桩的质量评定

(1)单桩评定

Ⅰ类桩

a.桩长、桩径满足设计要求，整体喷浆均匀，无断浆现象。

b.复搅段的桩芯完整且连续，呈柱状，复搅段以下能取出完整的柱状芯样。

c.桩身上、中、下段强度均满足设计要求。

d.所取芯样的柱状加块片状取芯率大于80%。

Ⅱ类桩

a.桩长达到设计要求，整桩喷浆局部不均匀，但无断浆现象。

b.复搅段的芯样大部分完整，呈现柱状，可制成等高试件做无侧限抗压强度试验，局部松散呈块片状；复搅段以下，能取出芯样，芯样不完整，呈可塑状。

c.复搅段强度满足设计要求，复搅段以下有一定的强度。

d.所取芯样的柱状加块片状取芯率大于65%；当取芯率小于65%时，标贯击数须大于设计要求。

Ⅲ类桩

a.桩长达不到设计要求。

b.桩体喷浆不均匀，有断浆现象。

c.复搅段的芯样松散无粘聚，大部分呈块片状，不能制成等高试件。

d.复搅段以下呈软塑、流塑或取不出芯样。

所取芯样的柱状加块片状取芯率小于65%；且标贯击数小于设计要求。

其中：I类为优良桩，II类为合格桩，III类为不合格桩。

(2)复合地基承载力评定

复合地基承载力必须满足设计要求。

(3)综合评定

单桩评定均为II类桩以上，其中I类桩占85%以上，且复合地基承载力满足设计要求，其它指标合格，评定为优良；单桩评定均为II类桩以上，其中I类桩占60%以上，且复合地基承载力满足设计要求，其它指标合格，评定为合格。

5 结束语

软弱地基处理属于隐蔽工程，如施工质量不好，一旦被路堤等构筑物覆盖，便构成隐患且难以检查补救。因此，紧抓施工环节，严格施工过程的管理非常重要，这样才能确保工程质量。施工质量控制是一项细致的技术工作，建立施工班组自检互检，技术负责人抽检和配合监理旁站监督的质量保证体系是一个很好的质量控制措施。