浅谈深层搅拌桩在防洪中的应用

宋华忠

（湛江市河川工程建设监理有限公司，广东 湛江 524037）

水泥深层搅拌桩是用特制进入土层深处的深层搅拌机将喷出的水泥浆固化剂与地基进行原位强制拌和制成水泥土桩，水泥土桩相互搭接硬化后即形成具有一定强度的壁状挡墙，即可挡土又可形成隔水帷幕。如何有效地控制深层水泥搅拌桩的成桩质量，确保软土地基处理的效果，是施工实践中需要探讨的一个课题。

1 工程地质及方案选择

防洪墙建于②层粉质黏土上，土层物理力学指标较低，天然地基无法满足防洪墙墙体对地基的强度和变形要求，由于软土层厚度较大，不宜进行换填土处理。设计考虑了3个方案进行技术和经济比较，方案一：预制钢筋混凝土方桩方案；方案二：灌注桩方案；方案三：水泥搅拌桩方案。经过综合比较，方案三因其投资省、抗渗效果好，以及能较好地适应地基变形等优点而被选用。

2 地基处理设计

水泥土搅拌桩桩距为 1.00 m，桩径为 0.60 m，设计桩长6.0～17.0 m，固化剂选用强度等级为42.5级的普通硅酸盐水泥，水泥掺入量为18%，桩身水泥土（28 d龄期）的无侧限抗压强度不小于0.9 MPa，复合地基的承载力不小于110 kPa。

3 试桩

试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数，确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数，以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。

3.1 水泥土室内配合比试验

通过水泥土室内配合比试验确定水泥土无侧限抗压强度与水泥掺入量及水灰比的关系。试验时，在实地取④层土样与水拌和，按水泥掺入比18%，水灰比0.5、0.6、0.7分别制作70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的标准水泥土试块，在标准养护室内养护7 d后做水泥土试块抗压试验。

3.2 成桩试验

施工机械选用DWG－60型深层水泥搅拌机，水泥掺入比为18%，水灰比按0.5进行试验。试验选用底板外的扩散桩，实际共做8根，最终确定搅拌桩的施工参数。

（1）水泥掺入比为18%，单桩水泥用量不小于92 kg/m。

（2）浆液比重不小于1.80 kg/L（水泥密度为p∶3.0 g·cm）。

（3）喷浆提升速度不大于0.5 m/min，预搅下沉速度0.6～0.7 m/min（不大于1 m/min），“四搅两喷”工艺，每10 m桩的正常成桩时间大概为65 min。

（4）喷浆口喷浆压力0.4～0.6 MPa。

4 施工准备

（1）事先应平整场地，清除桩位处地上、地下一切障碍（主要是大块石、树根和生活垃圾）。场地低洼时应回填黏土，不得回填杂土。回填标高应在基础底面以上宜预留50 cm厚的土层。

（2）所使用的水泥要提前送检。

（3）每台桩机应配备水泥浆测定仪，施工前各种仪器仪表，必须进行标定，包括压力表、密度计等。

（4）在每台桩机的钻架上画上钻进刻度线，标写醒目的深度。

5 施工过程监控要点

（1）定位放线：严格按照图纸复核桩位，监理人员要核查放线、复核所用钢尺、仪器的鉴定证书；钻机要求配备电脑控制装置，随时能把数据打印出来，在验工计价时要把所有数据附上，否则，拒绝计量。

（2）开工前报专项施工方案，包括总平面布置、分区划分、桩号编码等，次日上报前天完成桩的原始记录和电脑打印资料。

（3）钻机就位后要控制好机架的水平与垂直度，可在主机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等和机械上的表盘来进行双重控制，把桩机的垂直度控制在不大于1.5%的范围内。

（4）对每根成型的桩质量检查重点是水泥用量、水泥浆拌制的罐数、压浆过程是否有断浆现象、喷浆搅拌提升的时间及复搅次数。

（5）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10 m桩的正常成桩时间应控制在65 min左右，每台桩机每天钻孔深度不应大于200 m，喷浆压力不小于0.5 MPa。

（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30 s。

（7）施工过程中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50 kg。

（8）施工中发现喷浆量不足，监理工程师应要求整桩复搅，复喷的喷浆量不小于设计用量。如遇停电，或机械故障原因喷浆中断时，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。补喷重叠段应不小于100 cm，超过12 h应采取补桩措施。

（9）现场施工人员认真填写施工原始记录，记录内容应包括：①施工桩号、施工日期、天气情况；②喷浆深度、停浆标高；③灰浆泵压力、管道压力；④钻机转速；⑤钻进速度、提升速度；⑥浆液流量；⑦每米喷浆量和外掺剂用量；⑧复搅深度。

6 质量检验

6.1 检验方法

（1）水泥土搅拌桩成桩7 d可采用轻便触探法进行桩身质量检验。检验搅拌均匀性：用轻便触探器中附带的勺钻，在搅拌桩身中心钻孔，取出桩芯，观察其颜色是否一致，是否存在水泥浆富集的“结核”或未被搅匀的土团。

（2）水泥土搅拌桩成桩28 d后，用钻孔取芯的方法检查其完整性、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（宜取桩半径中心位置），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实验，以测定桩身强度。钻孔取芯频率为1%～1.5%。

（3）如果水泥搅拌桩取芯检测结果不合格率小于10%，则可认为该段水泥搅拌桩整体满足要求；如果不合格率大于10%小于20%时，则应在该段同等补桩；如果不合格率大于30%，则该段水泥搅拌桩为不合格。

（4）对搅拌桩取芯后留下的空间应采用同等强度的水泥砂浆回灌密实。

（5）在软土层深厚的地方，或对施工质量有怀疑时，可在成桩28 d后，由监理工程师随机指定抽检单桩或复合地基承载力。随机抽查的桩数不宜少于桩数的0.2%，且不得少于3根。试验用最大载荷量为单桩或复合地基设计荷载的两倍。

6.2 外观鉴定

（1）桩体圆匀，无缩颈和回陷现象。

（2）搅拌均匀，凝体无松散。

（3）群桩桩顶齐，间距均匀。

7 几点建议

（1）由于各地土质有差异、桩机的类型和性能的不同，因而在搅拌桩正式施工前应按施工组织设计确定的施工工艺制作数根试桩，以确定各项施工参数。

（2）复合地基理论的实质是桩土共同作用，在桩顶设皮褥层相当于增加了一个“转换层”，把上部荷载均匀分散地传给桩与桩间土，同时“转换层”对桩间土有一定的夯实挤密作用，减少了桩土刚度差，有效地提高了桩间土的作用，与复合地基的理论相一致。房屋建筑中一般在桩顶设300 mm的矿石或粗砂垫层作为皮褥层，而水利上为了防渗需要常将皮褥层设置为一定厚度的水泥土。因此，对半刚半柔的深层搅拌水泥土桩，桩顶如果不加“皮褥层”就不能认为是复合地基了。此种措施在桩端持力层软弱时，可有效减少沉降。

（3）搅拌桩桩身质量及完整性的检测，尚没有成熟的方法和有效的途径，在目前水平下，建议以单桩静载试验为主，可辅以挖开及钻芯检查，钻芯检查只能作为参考，不能作为评定依据。现场水泥土强度检验，最好挖开桩头及桩头下一定深度，人工取样进行立方体抗压强度试验。

（4）加强施工过程监控，提高工法的技术含量。监理人员应加强进场的水泥量的复核控制，认真检查施工记录，将每天每台桩机的总进尺量与进场的水泥量进行对比；计算出单桩每米所消耗的水泥量与理论消耗量和试桩时所确定的单桩水泥消耗量进行对比；将每天每台桩机总进尺量与试桩时确定的每天每台桩机的最大生产能力进行对比，从而明确生产过程的真实、合法性，杜绝偷工减料现象的发生。

8 结束语

通用码头企业防洪自保堤、防洪墙工程经施工期和试运行期观测表明，地基沉降在允许范围内，表明软土地基经深层搅拌桩加固处理后达到了预期的效果。