水泥搅拌桩施工中常见问题原因分析及预防措施

杜晓玲

(山西路桥集团国际建设有限公司，山西太原 030006)

水泥搅拌桩作为软地基处理的方法被广泛应用于工民建、公路、铁路等工程建设中。常见的设计:桩径为300mm，400mm，500mm，桩距为1100mm～1500mm，桩长为7m～18m之间，正三角形、梅花点布置。通过水泥搅拌桩的处理，地基的承载力有显著的提高，工后沉降明显降低。原地基承载力一般都小于90kPa，通过水泥搅拌桩处理后，复合地基承载力可提高到120kPa～150kPa。但是水泥搅拌桩在施工过程中会出现各种各样的问题，本人根据多年的施工实践，对水泥搅拌桩在施工过程中存在的问题逐一进行分析，并与有经验的施工操作手进行交流，现场解决问题，归纳预防措施和处理方法，为同类工程提供借鉴。

1 桩位偏差大

根据设计要求，桩位偏差应控制在5cm范围内，但实际情况往往达不到要求。

1.1 产生原因

1)对准措施不到位。目前深层水泥搅拌桩大多采用平铲爬行式钻机。钻机在前进、倒退过程中，因溢浆漫流、视线阻隔，操作手根本看不到设计桩位点的位置，一切凭感觉操作。

2)因地质情况复杂，钻机下沉中途遇到较大粒径的卵石、孤石难以下钻，不得提钻杆后移位重钻，这种情况下，桩位偏差一般在20cm～30cm左右。

1.2 预防措施

在钻机操作平台上焊接一根钢筋，根据机型，一般来说从钻杆距钢筋控制点的位置为2倍的桩距。以1.5m的桩距为例，钢筋焊接点距钻杆中心的距离为3m，控制线的侧面为两排桩的距离。等边正三角形的高为1.3m，两排桩的距离为2.6m，用重线锤的方法对准。

如果因地质原因，遇到孤石重钻，本人认为这属于补桩的特殊情况，在记录中表述清楚即可，不可过分苛求。

2 垂直度偏差过大

根据设计要求，水泥搅拌桩垂直度不得大于1%，如果垂直度偏差过大，将影响地基的承载力，同时，如果桩的垂直度过大，在钻芯检验时，可能取芯到桩体外，出现界限分明的芯样，导致取芯不成功，也容易造成桩长不足的假象。

2.1 产生原因

目前的钻机大多采用支腿式机型，如果地形不平，四条腿支的不平或个别腿支撑不牢固，容易导致机架倾斜，机架倾斜则钻杆不垂直。部分支腿不牢固，机架晃动大，也可导致钻杆不垂直，垂直度偏差过大。

2.2 预防措施

1)在机架上挂垂线，在机架横梁上画出中线，只有机架垂直才能钻杆垂直，只有钻杆垂直才能桩体垂直。

2)保证每条支腿都与地基充分接触受力，只有支撑牢固才能保证机架稳定，只有机架稳定才能预防钻杆倾斜。

3 喷浆不正常

3.1 产生原因

1)注浆泵损坏。

2)注浆口被堵塞。

3)水泥浆中有硬结块及杂物等，也可将管路堵塞，影响喷浆。

4)水泥浆的水灰比不对，稠度不适合，水灰比过大，成桩效果差，水灰比小，泵浆困难。

5)水泥浆泵的调速器运转不正常，泵浆压力不对。

6)水泥浆管道太长，中间弯曲度太大。一般来说管道的长度最理想的是不超过50m，中间尽量不要打弯，如果管道长度超过100m，甚至达到200m，压力损失过大，喷浆就不正常。

3.2 预防措施

1)施工前必须对注浆泵、搅拌机等机械进行试运转。

2)班组工作结束时对注浆泵、注浆口等部位进行清洗。

3)喷浆口应安装止回阀。

4)在钻头喷浆口上方，最好设置越浆板，防止喷浆口被堵塞。

5)在集浆池的上部应设置细筛过滤，以防杂物及硬块进入管道中。

6)选择合适的水灰比。设计要求水灰比为0.45～0.6之间，一般来说，选用0.5的水灰比既能保证桩体的质量，又不影响喷浆，也能保证水泥用量。具体选用什么样的水灰比应通过试桩进行对比试验进行确定。

4 抱钻

4.1 产生原因

1)施工工艺选择不当。

2)粘性土的颗粒之间的粘结力比较强。水泥浆与土不易均匀拌和，在搅拌过程中很容易出现抱钻现象。

3)在地层中出现砂砾层，因搅拌振动，卵石挤在钻杆的周围。

4)发生机械故障，如钻杆上的轴承损坏。

5)长时间停电达3h以上，导致水泥凝固，将钻杆抱紧抱死。

4.2 预防措施

1)对于不同的土层，选择合适的对应的不同施工工艺。在正式开工前应对地层结构进行充分的了解，必要时做地质钻探。

2)搅拌机沉入前，桩位处要注水，使搅拌头的表面湿润。如果地表为软粘土时，可适当掺加一定量的砂，从而改变土的粘度，防止抱钻头。

5 冒浆

5.1 产生原因

1)有些土虽然不是粘土，但上覆压力大，持浆能力差，很容易冒浆。

2)钻杆钻进过程中遇到坚硬的持力层或孤石，进入缓慢，但浆液正常泵送，搅虚的土体中水泥浆达不到饱和状态而溢浆。

3)钻杆提升过程中，上升速度过快，搅拌不彻底，但水泥浆泵的压力不减，还控制在0.4MPa～0.6MPa之间，出现冒浆。

5.2 预防措施

1)对在输浆过程土体的持浆能力的影响而出现的冒浆现象，导致实际输浆量小于设计用量，可以采用如下办法:输水搅拌—输浆拌和—搅拌的工艺。同时搅拌机的转速提高到500r/min，钻进速度降到1m/min，使土与水泥浆充分拌和，减少冒浆。

2)遇到坚硬的持力层或孤石时，减少泵浆压力，保持钻进与喷浆协调，可以减少冒浆(溢浆)。

3)提升过程中速度不宜过快，泵浆压力不宜过大。

6 桩顶强度低

产生桩顶强度低的原因比较多，主要有以下几个方面的原因。

6.1 产生原因

1)表层加固的效果比较差。

2)因地基表面覆盖压力比较小，在拌和过程中，土体上提，很难拌和均匀。

3)在桩顶处钻杆的提升速度过快，注浆量不足(特别是存在虚桩的工程部位，其桩头的位置不易掌握)。

4)水灰比过大。

5)水泥的质量不高或者水泥的品种不同(对于矿渣水泥早期的强度比较低)。

6)清洗管道后，水未排除干净，便注入桩体。

7)部分施工队为提高生产效率，边加水边加水泥，边搅拌边使用。水灰比不均匀。

8)桩顶部位未用钻头压磨。

6.2 预防措施

1)从桩顶开始向下1m范围内做好加强段，进行一次复拌加注浆，同时提高水泥掺量15%左右。

2)在设计桩长及桩顶标高时，应考虑挖除30cm，以加强桩顶强度。

3)严格控制水灰比，在水泥用量可控、压力允许的前提下，尽量选用水灰比小的水泥浆。

4)一次拌好一根桩用的水泥浆，拌好后再用，不能边加水边加水泥，边搅拌边使用。

5)从机架标志线上看到将到桩头时，降低提升速度，保证足够大的水泥量。

6)钻头在桩顶部位压磨停留30s左右。

7 桩体不均匀

7.1 产生原因

1)施工工艺不合理。

2)搅拌机械、注浆机械中途发生故障，导致注浆不连续，注浆不均匀，使软粘土被扰动无水泥浆拌和。

3)搅拌机械提升速度不均匀。

4)搅拌机的提升速度与喷浆压力不匹配。

5)第一次下钻时带水下钻。

6)清洗管道后，水未排除干净，注入桩体。

7)制浆不规范，边加水边加水泥，边搅拌边使用。

8)喷浆过程中出现断浆现象(如制浆不足、机械故障等)。

9)浆液离析。

10)每盘浆液的水灰比不同。

11)机械故障中途停钻，修复后未向下延伸。

12)修复过程中注水，修后未复钻，导致土体中水达到饱和。

7.2 预防措施

1)选择合理的施工工艺。

2)施工前对制浆设备、注浆设备、输浆管道、搅拌机械、各种仪表等进行检查和维修，保证其处于良好状态。

3)水泥浆的搅拌时间一般不小于2min，如果条件允许，最好达到3min，增加拌和次数，使浆液均匀，预防浆液沉淀。

4)提高搅拌转速，降低钻机速度，边搅拌，边提升，提高拌和的均匀性。

5)注浆设备保证完好，注浆速度尽量均匀，切不可忽多忽少，甚至断浆。

6)如果在配合比设计中有固化剂添加，不得随意加水，以防改变水泥浆的水灰比。

7)如果因机械故障中途停钻，修复后定位向下延伸50cm，1m最佳。

8 桩径偏小

8.1 产生原因

1)钻头叶长磨损严重，超过了1cm。

2)水泥浆比重太小。

3)复搅不到位，甚至不复搅。

4)喷浆压力太小，压力小于0.4MPa，水泥浆泵的调速器转速小于500r/min。

5)输浆管道过长。

6)提升速度过快。

8.2 预防措施

1)如果钻头叶片损坏严重，及时更换叶片。

2)水泥浆的比重宜大不宜小，对于0.5的水灰比，其对应的水泥浆的比重为1.823g/cm3，水灰比越大，水泥浆的比重越小，成桩效果越差，桩径越小。

3)为提高成桩效果，保证桩径，必须复搅，甚至三搅、四搅。

4)喷浆压力一般宜控制在0.4MPa～0.7MPa之间，水泥浆的调速器转速控制在500r/min～800r/min之间。

5)输浆管道长度一般控制在100m以下，最好50m左右。

6)提升速度应适中，尽量控制在0.5m/min，保证足够的浆液与土体混合。

9 复合地基承载力不足

9.1 产生原因

1)水泥浆用量不足。

2)桩长不够。

3)桩径太小。

4)水泥存在严重质量问题，水泥的早期强度偏低，水的ph值不对，利用河水、海水、湖水、污水等杂质多，酸碱度不适宜，甚至与水泥发生不良反应。

5)桩底部位未压磨。

6)桩顶部位未压磨。

7)设计的桩径、桩距、桩长、水泥用量不足以满足地基承载力的要求。

9.2 预防措施

1)保证单桩的质量，从而保证复合地基承载力达到要求。

2)桩底、桩顶压磨实践不得小于30s。

3)选用合适的原材料。

10 结语

深层水泥搅拌桩的质量影响因素比较多，但归纳起来不外乎人员、机械、材料、工艺、管理五个方面，只有多管齐下、齐抓共管，才能保证工程质量。俗话说“高楼万丈平地起”，地基处理不好，怎么能保证上部结构的安全，五大因素存在问题，怎么能保证水泥搅拌桩的质量，只有从基础工作抓起，不放过每一个细节，才能最终完成放心工程。