珠澳口岸人工岛水泥搅拌桩施工质量控制

李连明，周宇

（广州南华工程管理有限公司，广东 广州 510230）

水泥搅拌桩有施工工期短，施工过程振动小，对周围影响小，地面沉降隆起小，费用相对低等优点，可有效增加地基承载力，减少沉降量，具有抗侧向变形能力[1]。

1 工程概况

1.1 结构形式

港珠澳大桥珠澳口岸人工岛工程西、北护岸工程采用半直立式结构。水泥搅拌桩在真空联合堆载预压完成后挖除多余的堆载砂至+2.5 m标高处开始施工，有效水泥搅拌桩桩顶为-4.8 m，+2.5~-4.2 m为不喷浆施工[2]。水泥搅拌桩桩径为600 mm，分两类，一类是壁状布置，平行于护岸前沿线布设两排相互搭接10 cm的水泥搅拌桩成壁状；另一类是点状正三角形布置。见图1、图2。

图1 点状桩布置大样Fig.1 Layout detail drawing of punctate piles

图2 壁状桩布置大样Fig.2 Layout detail drawing of wall-likepiles

1.2 水泥搅拌桩设计范围和要求

1） 范围：沿西、北护岸长2 554.017 m，宽10.5~15.45 m，共31 631根。

2）由于不同区域承载力需求不同，搅拌桩置换率不同，北护岸置换率为25%，桩间距为1.15 m，其余区域置换率为18%，桩间距1.35 m。

3）水泥宜用普通硅酸盐水泥，强度等级要求42.5级或以上。水泥掺量不得少于18%，湿法的水泥浆水灰比可选用0.45~0.55，要求28 d抽芯试块无侧限抗压强度≥1.0 MPa。

4）水泥搅拌桩施工前应确定灰浆泵输浆量、灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工参数，并根据设计要求通过工艺性成桩试验确定施工工艺和各项技术参数。应认真分析地质资料及现场条件，根据本工程水泥搅拌桩深度要求选用合适的搅拌桩施工设备。

5）水泥搅拌桩垂直度偏差不得超过1%；桩位的偏差不得大于50 mm；成桩直径和桩长不得小于设计值。

2 水泥搅拌桩施工质量控制要点

水泥搅拌桩的施工质量直接影响西、北护岸的稳定和抗风浪能力。从水泥搅拌桩施工过程分析，影响施工质量的关键因素有：水泥质量和用量、水泥浆水灰比、桩位、桩长、垂直度、施工参数、施工质量检验[3]。

3 水泥搅拌桩施工质量控制方法

3.1 水泥质量和用量

1）水泥质量控制

按照设计要求本工程采用普通硅酸盐水泥，强度等级要求42.5级或以上。

水泥进场前，承包人须提供生产厂家资质材料，报监理审查；在监理现场见证下取样，送试验室进行水泥的安定性、强度等指标的检测，各项指标经检测符合要求后方允许进场使用。

本工程施工区域在孤岛上，水泥需船运到施工现场，且一次性用量不大，因此使用袋装水泥；袋装水泥进场的存放会影响水泥的质量，施工现场无库房存放水泥，只能露天堆放，为防止水泥受潮影响质量，要求施工承包方选择地势较高、四周低的场地存放水泥，并在场地上用木方支垫，在木方上垫防水布，水泥堆放在防水布上面，再在水泥上方及四周用防水布遮盖，防止雨水和潮气影响水泥。

现场取用水泥须检查是否受潮或变质，受潮或变质的水泥全部清除出现场不得使用。

2） 水泥用量控制

按设计要求在施工前进行工艺性试桩试验，取得水泥搅拌桩的各项施工参数。采用SP-5A型搅拌桩机（与正式施工同型号），通过试验，每延米水泥搅拌桩水泥用量为不低于84 kg。

在后续大面积水泥搅拌桩施工时，以每台搅拌桩机为单位单独计量控制水泥用量。

3.2 水泥浆水灰比

工艺性试桩时，按水灰比0.45、0.50进行配浆试验，灰浆稠度较大，经常造成灰浆输送管堵塞，在喷浆过程中导致泵送压力增大，SP-5A型搅拌桩机无法正常施工；将水灰比调整为0.55后，配制的水泥浆稠度适中，水泥搅拌桩机能够正常施工。在保证水泥浆质量的前提下，为方便施工，后续制浆采用水灰比为0.55~0.65。

3.3 桩位、桩长、桩的垂直度

1） 桩位控制

在经过真空联合堆载预压水泥搅拌区域，挖除+2.5 m以上回填料运至岛内作堆载，开挖区域标高+4.8 m，内坡按1∶3控制。对+2.5 m标高进行场地整平、验收。按照桩位布置图进行桩位测量布点、编号。水泥搅拌桩机就位的搅拌头对准点位下搅。搅拌头与放线点偏差控制在50 mm以内。施工时记录桩位编号，防止漏点施工。

2） 桩长控制

在每台水泥搅拌机钻杆上标注明显刻度，以观测下搅深度和控制成桩长度，做好详细记录。

3） 垂直度控制

水泥搅拌机就位后，调整桩机底盘的水平和桩杆导向架的垂直度。在桩杆导向架的正面和侧面吊挂垂球，以便检查桩杆的垂直度。在水泥搅拌机下搅、上搅过程中会产生振动影响垂直度，因此施工过程中须密切观测垂球状况，若发生偏差则及时调整，每根水泥搅拌桩施工过程中须保证搅拌头、桩杆、桩位的中心在同一垂线上。

3.4 施工参数

1）水泥搅拌桩施工的水泥掺入比、水泥浆水灰比、桩机钻进速度、提升速度、搅拌速度、单位时间喷浆量等施工参数是施工质量的关键。本工程在水泥搅拌桩施工前进行了6根桩的工艺性试桩施工，工艺性试桩结果如表1。

表1 工艺桩成桩技术参数记录表Table1 Record of the pile-forming technical parametersof technical piles

2） 工艺性试桩成桩后 28 d，对 D130-8、D130-9号桩钻孔抽芯取样检测，桩体无侧限抗压强度分别为1.49 MPa和1.18 MPa，均大于 1.0 MPa，满足设计要求。

3）通过工艺性试桩，确定施工参数如下：

①采用四搅四喷工艺施工；②水泥用量：不得低于84 kg/m3；③平均下搅速度：1.2 m/min；④平均上搅速度：1.0~1.2 m/min；⑤水灰比为0.65，水泥掺入量18%；⑥搅拌速度：50~90 r/min；⑦水泥输浆流量：22~25 L/min；⑧水泥浆输浆压力：0.5~0.8 MPa。

3.5 施工质量验收

1）检查承包人所用水泥每批次进场的检验报告和监理的平行检验报告，所用水泥必须符合国家有关规定标准。

2）水泥浆配合比报告。

3）检查施工记录，包括桩位测量放线记录、计量、搅喷次数、下搅深度、施工参数等。

4）现场测量桩间距离，开挖检查桩径。

5）采用岩芯钻机抽芯检查，按照设计要求，抽芯直径不小于65 mm，抽芯率不低于85%。抽芯核对下搅深度（桩长），抽芯同时可以检查桩的垂直度。按桩体长度的三等分段各取1个芯样检测强度。

6）成桩28 d后，按桩数的5%抽芯进行强度检测。强度检测多次出现1根桩的3个芯样平均强度≤1.0 MPa或其中芯样强度≤1.0 MPa。按照相关规定在芯样强度≤1.0 MPa的代表区域内双倍抽芯重新检测，双倍抽芯重新检测结果强度均≥1.0 MPa。分析原因为：由于本工程水泥搅拌桩顶面有厚6.7 m砂层，几乎与空气隔绝，强度上升缓慢，双倍抽芯的时间已超过28 d，随着时间的延长强度缓慢上升能达到≥1.0 MPa的要求。设计要求强度≥1.0 MPa，其实是水泥搅拌桩使用时的强度要求，本工程水泥搅拌桩成桩后，需挖除-4.8~+2.5 m的砂，再施工基床抛石，挖除8.3 m厚的砂层需要一个多月的时间，即水泥搅拌桩使用时间在60 d以上。相关规范中水泥搅拌桩强度是90 d的抽芯检测强度[4]。

4 结语

水泥搅拌桩能增加软土地基的承载力，能减少软土地基沉降量，有较强的抗侧向变形能力，是一种较好的软土地基处理方式，但必须控制水泥搅拌桩的施工质量。水泥搅拌机型的选择，水泥品牌的选用，水泥掺入量、每延米用量，桩位、桩径、垂直度的控制，施工参数的确定等是水泥搅拌桩施工质量控制的关键因素。

[1]DL/T 5425—2009，深层搅拌法技术规范[S].DL/T 5425—2009，Technical specification for deep mixingmethod[S].

[2]中交第四航务工程勘察设计院有限公司.港珠澳大桥珠澳口岸人工岛填海工程施工图设计说明[R].2009.CCCC-FHDI Engineering Co.，Ltd.Construction drawing design explanation of the reclamation engineering of the Zhuhai-Macao Port artificial island in the HZMB[R].2009.

[3]JTS257—2008，水运工程质量检验标准[S].JTS 257—2008，Standard for quality inspection of port and waterway engineeringconstruction[S].

[4]中交第四航务工程勘察设计院有限公司.港珠澳大桥珠澳口岸人工岛填海工程施工图设计技术标准和要求[R].2009.CCCC-FHDI Engineering Co.，Ltd.Technical standards and requirements of the reclamation engineering construction drawing design of the Zhuhai-Macao Port artificial island in the HZMB[R].2009.