水泥土搅拌桩施工的关键技术分析

修新然

(贵州路桥集团有限公司)

水泥土搅拌桩施工的关键技术分析

修新然

(贵州路桥集团有限公司)

就海铺互通水泥土搅拌桩的实例对地基的处理、工艺流程等进行研究，并提出了施工过程中搅拌机的下沉和速度控制的建议，搅拌机速度的合理掌握可以使浆液和土体搅拌均匀，不会发生段浆和堵塞管道的现象。桩必须注浆均匀，不能出现夹心层的现象。

水泥土搅拌桩;施工工艺;质量控制

1 工程概况

K89+918～K90+600段软土路基位于水盘高速公路二十二合同段，场区地下水丰富，软土分布面积大，需处理面积38 811 m2，淤泥质软土深13～15 m，路基填土13～17.23 m，填方路基通过软土区易产生滑移破坏和不均匀沉降，对高速公路运营安全影响极大。这一段设计采用的是水泥搅拌桩179 581 m，地基处理过后复合地基承载力的标准值不小于150 kPa。

据工程勘察资料，场地地质条件较复杂，地下水丰富，主要为黄褐色和灰褐色软塑状粘土，根据地质勘察报告各软土层物理力学参数如表1。

表1 各软土层物理力学参数

使用Φ500的水泥土搅拌桩来处理，设计的水泥掺量为15%，桩身无侧限抗压强度设计值fcu≥2 000 kPa，桩间距为150 cm时，复合地基承载力fspk=151.6～175.7 kPa，桩间距为135 cm时，复合地基的承载力为fspk=161 kPa，桩之间的距离为120 cm时，复合地基的承载力fspk=202 kPa。复合地基的最大沉降量为S=9.03 cm＜10 cm，达到了《公路路基设计规范》的相关要求和规范。为了提高水泥土的强度，掺入和水泥量相同的粉煤灰，并且消耗工业废料。

2 处理区水泥土搅拌桩施工

2.1 地基处理

地基处理主要有排水沟的清理，地表积水的清理，清基，淤泥、腐殖土、草皮等的清除。

2.2 工艺流程

K89+918～K90+600这一段B处理区使用的是水泥搅拌桩加固处理，形状按照花形进行设计。

搅拌桩机使用的是SJZ-50型深层搅拌桩机。

水泥搅拌桩的施工过程主要是整理场地、测量定位、调平桩机、固化浆液、首次进行下沉喷浆搅拌处理(下沉的速度为0.6 m/min)、增大搅拌的速度(增加速度为0.6 m/min)、反复进行下沉喷浆搅拌处理(下沉速度为0.8 m/min)、第二次增大速度喷浆搅拌处理(增大速度为0.8 m/min)、清理输浆管并将桩基进行移位、打一根桩基、清理桩头进行验桩。

(1)材料选用。

利用深层搅拌法进行加固，选择42.5 MPa强度等级的硅酸盐水泥和粉煤灰来作固化剂，掺加比为15%，比重为1.65～1.7。调制出的水泥浆必须要保证其流动性、和易性。在实际施工时可以用泥浆比重计来掌握水泥浆的稠度，从而保证最佳的水灰比。根据设计每桩长14.52 m，每米水泥和粉煤灰用量分别为43.197 kg，每桩用固化材料水泥627.22 kg，粉煤灰627.22 kg。

(2)桩机就位(对中、调平)。

桩机的就位等工作由搅拌桩机的班长来安排和指导，在进行桩机的移动时要注意其上下左右前后有没有障碍物，一旦发现有障碍物要及时的清除。结束移动后，要检查好桩机的定位，一旦发现偏离等现象要立即进行调整。

移动桩机就位之后要保证其平整，并且要保证桩机的动力头、搅拌头、桩位的中心在同一条铅垂线上。

按照要求和规范，桩机的搅拌头位置偏差要小于等于5 cm。

(3)制备固化剂浆液。

水泥搅拌桩使用水泥作为固化剂，为了适当提高水泥浆的和易性可以掺入和水泥量相同的粉煤灰，水灰比为0.45～0.55，水泥浆的稠度为1～14 cm，利用“控制水泥总量、反复少量多次喷浆”的施工技术来进行施工，如果桩的长度大于10 m，则要在水泥掺入量不变的基础上利用变掺量的设计，将桩身上面三分之一的长度掺入适量的水泥并进行多次搅拌，桩身下部1/3桩长范围内可适当减少水泥掺入量。

(4)第一次下沉喷浆搅拌。

发动深层搅拌桩机电机时要放松起吊的钢丝绳，让搅拌机沿着导向架的方向下沉，下沉速度的控制要利用电气控制装置来监测。在施工时要严格控制好下沉的速度，时刻观察动力头的工作情况，电机的工作电流要小于额定值，防止烧毁电机。

如果遇到比较硬的土层则要降低下沉的速度，可以利用在中心管中掺入少量的稀浆土来湿润，从而降低下沉的速度。

在施工时要严格控制好浆液的配合比和单桩的水泥使用量。

在施工时还要注意防止出现灰浆离析的现象，在放浆之前要先搅拌浆液30 s，然后将浆液倒在集料斗中。

(5)喷浆搅拌提升(第一次注浆提升搅拌)。

搅拌机下沉到设计时的深度之后就要按照设计确定的速度和灰浆泵的流量进行边喷浆边提高深层搅拌桩机钻头的高度，直到搅拌机喷浆提高到超过桩顶的标高0.5 m左右之后再进行下沉。

(6)重复搅拌(第二次注浆重复搅拌)。

为了使软土和浆液搅拌的足够均匀，要第二次将搅拌机下沉到设计深度，再将搅拌机提升到地表处。

(7)清洗。

在集料斗中加入清水，启动灰浆泵，将全部的管路和水泥浆都清理干净，还要将黏在搅拌头上的软土清理掉。

(8)施工要点。

在实际施工时要注意控制好搅拌机下沉和提升的速度，保证将浆液和土体搅拌均匀。

在进行压浆时不能出现断浆的问题，不能堵塞管道。全桩必须均匀注浆，不能出现夹心层。如果在施工时出现管道堵塞的现象，则要停泵进行处理。处理好了之后再将搅拌机下沉到堵塞处以下1.0 m深度重新开泵进行压浆。10～20 s之后恢复搅拌，防止出现断桩现象。

前台的搅拌机和后台的供浆机要保持配合，联络信号要稳定。前台的搅拌机的喷浆速度和次数必须满足设计要求，后台的供浆机必须连续施工，如果出现事故不得不停机则要立即告知前台。一旦停机时间超过3 h，则要防止浆液硬化堵塞管道，必须要拆卸管道清洗。

在提升搅拌机喷浆时，搅拌头靠近桩顶的标高时，为了保证搅拌桩桩头的施工质量，必须在距离桩顶1 m左右时适当的减小提升的速度。喷浆口若即将提升出地表时，则要停止提升，等到喷浆搅拌数秒之后再关闭压浆泵，然后将搅拌头提升出地表。为了保证桩头的质量，还可以采用多次喷浆搅拌的方法。

为了避免搅拌机在提升出地表时将浆液喷到地表上，在结束成桩后要先停止压浆泵，将搅拌机在桩头搅拌数秒之后再将其提升出地表。

(9)桩机移位。

等到搅拌机提升出地表后，要先关闭电机，再将桩机移动到新的位置。

施工过程中要注意随时记录，并对桩的质量进行检查。

(10)成桩检验。

水泥搅拌桩在施工结束后的28 d后要进行质量检测，检测的项目主要有①静载试验：试桩时要进行复合地基的载重试验，从而确定复合地基载重的标准值：一般路段≥150 kPa，涵洞路段≥200 kPa;②触探及抽芯试验：至少做3根。

3 水泥搅拌桩的施工常见问题及处理

(1)喷浆阻塞主要原因：水泥在受潮之后凝结成块状、制浆池的滤网损坏、清浆工作不彻底。改善措施：改变现场水泥的储存环境并且时刻观察滤网的情况和清渣工作。

(2)喷浆不足主要原因：输浆管出现弯曲，外压泄露、输浆管道太长。改善措施：时刻检查和修护输浆管道，选取适当的位置开挖制浆池。

(3)进尺受阻主要原因：地下面有没清理干净的石头、树根等杂物。改善措施：将障碍物及时的清除或者是移开。

5 成桩效果

经过检测发现：水泥土搅拌桩桩芯没有损坏，标准也符合规定。

［1］陈海铿.水泥深层搅拌桩施工控制［J］.现代经济信息，2009，(4).

［2］曹依水.搅拌桩施工技术管理探讨［J］.广东建材，2008，(3).

［3］王良发.水泥搅拌桩施工质量控制及检测方法［J］.科技视界，2012，(4).

［4］公路路基设计规范(JTGD30-2004)［S］.82-83.

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U416.1

C

1008-3383(2013)07-0001-01

2012-11-12

修新然(1979-)，男，内蒙古赤峰人，研究方向：公路、桥梁施工和管理。