水泥搅拌桩施工工艺参数的确定及应用

王 贇(江苏科兴工程建设监理有限公司，江苏 南京 210029)

1 工程背景

**港东区围填海工程1#港池驳岸加固项目位于江苏**港东北部，施工区域内各层均为第四系全新统海陆交互相冲（淤）积型沉积物，考虑到防止后方堆场土体渗漏及改善土体性能，50000DWT驳岸挡土墙底板下设置两排φ700mm水泥搅拌桩，东西两侧各950米，总长共计1900米。

该区域设计采用水泥搅拌桩对地基进行加固处理，桩直径为φ70mm，两排水泥搅拌桩平行布置，相互咬合，桩间距50cm，单根桩长为15m，1#港池两侧共计7676根水泥搅拌桩桩，总长为118978m（含50cm停灰面补偿水泥用量）加固土体28d的无侧限抗压强度需达到0.6Mpa，90d的无侧限抗压强度需达到1MPa。

2 工艺参数确定

2.1 试桩

根据项目设计要求，本工程的水泥搅拌桩采用双轴搅拌桩，水泥采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，为选择经济、可靠、合理的水泥浆配比，试桩按水泥浆配比试桩，采用“四搅两喷”工艺水泥掺入比分别为15%、18%、20%，各试桩1根，采用“两搅一喷”工艺水泥掺入比为15%、18%各试桩1根，合计试桩5组。分别检验龄期为28天、90天的水泥试块抗压强度。采用满足设计要求的最佳水灰比、水泥掺入量的配合比进行现场试桩。

为了确定水泥搅拌桩的施工工艺，本次选试验桩5根，编号依次为1～5#桩，相关参数如下：

(1)水泥土搅拌桩的桩径为700mm，掺灰量为15%、18%、20%。

(2)泥土搅拌桩严格按照设计长度进行试桩，桩长15米+0.5m超高部分。

试桩施工中，机头的钻进速度控制在0.8m/min～ 1m/min，提升速度控制在0.5m/min～0.7m/min，注意保证桩头的质量（采用停留喷浆30秒的方法），用电子自动记录仪来记录总喷浆量及平均喷浆量，如发现喷浆量不足，则采用复搅复喷的方法来保证桩身质量。

2.2 试桩检验结果

成桩7天后开挖，目测桩身均匀性较好，成桩效果较好。成桩28天取芯检测试验，现场共取芯5根，无侧限抗压强度试验结果分别为：

1#（两搅一喷，水泥掺量为15%）0.43MPa、0.38 MPa、0.32MPa、0.41MPa、0.42 MPa、0.36 Mpa

2#（四搅两喷，水泥掺量为15%）0.59MPa、0.62 MPa、0.55MPa、0.61MPa、0.52 MPa、0.53 Mpa

3#（两搅一喷，水泥掺量为18%）0.66MPa、0.71 MPa、0.58MPa、0.66MPa、0.74 MPa、0.55 Mpa

4#（四搅两喷，水泥掺量为18%）0.71MPa、0.72 MPa、0.87 MPa、0.73 MPa、0.71 MPa、0.82 Mpa

5#（四搅两喷，水泥掺量为20%）0.91MPa、0.84MPa、0.95MPa、0.81MPa、0.9MPa、0.82 Mpa

以上5组试验中1#桩28天强度最低为0.32 Mpa ，不符合28d无侧限抗压强度0.6 Mpa的要求。2#桩28天强度最低为0.52 Mpa ，不符合28d无侧限抗压强度0.6 Mpa的要求。3#桩28天强度最低为0.55 Mpa ，不符合28d无侧限抗压强度0.6 Mpa的要求。4#桩28天强度最低为0.71Mpa，根据《深层搅拌法技术规范》（DL/T5425-2009）中各龄期水泥搅拌桩抗压强度经验关系，90天强度为28天强度的1.43～1.80倍，取最不利数据计算，90天最低强度为1.02Mpa，高于1 Mpa的要求；5#桩28d最低无侧限抗压强度为0.82Mpa，符合28d无侧限抗压强度0.6 Mpa的要求，同理90天的最低强度为1.17Mpa，高于1Mpa要求。

2.3 参数的确定

根据对上述水泥搅拌桩的试验成果分析，选定4#四搅两喷18%水泥掺量配比，具体施工参数如下。

(1)水泥搅拌桩掺灰量选用：水泥为加固湿土重的18%，水灰比为0.5

(2)机械控制参数

四搅两喷：

钻进速度：0.8m/min；提升速度：0.6m/min；

复搅下沉速度：0.8m/min；复搅提升速度：0.6m/min；

泵压：不小于0.5MPa；进入持力层电流值：60A且呈稳定增长趋势；

3 水泥搅拌桩的工艺原理和工艺流程

工艺原理

水泥搅拌桩一般是以水泥作固化剂，通过掘搅头在地基深处原位将土体和固化剂强制拌和，利用固化剂、土体和水之间所产生的一系列物理、化学反应，不同的土质会产生不同的加固效果，本工程有效设计桩长的地质条件为粉质、粉砂质粘土，此土颗粒粒径小，表面积大分散性大，稳定性差，容易和水泥发生反应，使土体硬结从而具有良好整体性、水稳定性、弱透水性。所以水泥搅拌桩适用于此土地基处理，处理效果显著，处理后很快能投入使用。

4 施工质量检验

4.1 水泥搅拌桩施工过程质量检验

水泥搅拌桩的质量控制应贯穿于施工的全过程，施工技术人员、现场监理人员必须严格控制施工工艺质量。施工中随时检查施工记录和计量记录，并依照施工工艺对每根桩进行质量评价。检查重点是：水泥用量、水泥浆稠度及比重、桩长、搅拌头转数和提升速度、喷浆压力、喷浆时间、复搅次数和复搅深度及停浆处理方法等。

4.2 水泥搅拌桩成桩质量检验

(1)成桩7d后，采用浅层开挖桩头（深度宜超过停灰面以下0.5m），目测检查搅拌均匀性，量测成桩直径，检查数量为总桩数的5%。

(2)在成桩28d后，沿桩径方向1/4处、桩长范围内钻孔取芯，观察其完整性、均匀性，取不同深度的3个试样作无侧限抗压强度试验。

5 结束语

水泥搅拌桩是一项较难控制的施工工艺，施工时间连续，需要现场管理人员有很强的责任心和吃苦精神，对施工过程进行全程监控，对各项主要指标数据记录详细，能真实客观的反映施工实际状态。

本工程为确保后方堆场土体渗漏和考虑改善土体性能而采用双轴水泥搅拌桩，桩身质量好，连续性强，横纵均有搭接，防渗效果好，为日后的施工带来很大便利。

水泥搅拌桩试桩作业也是必不可少的，是检验水泥搅拌桩施工参数和施工工艺在此粉砂土地质条件下是否可行，能否达到预期的效果，是对日后大规模作业提供可靠参数，从而施工质量得到有力保障。