谈水利工程中软土地基水泥搅拌桩的技术处理

谢泗权

摘 要：本文结合施工实践对水泥搅拌桩在水利工程中成桩机理的基础上，阐述了水泥搅拌桩处理软土地基的施工方案、施工准备及质量检验措施，以供同行参考。

关键词：水利工程；软土地基

在水利工程建设过程中，通常会遇到淤泥质土。这些地区的软土为高压缩性、低强度土，工程力学性质差，是控制建（构）筑物沉降和稳定的主要地层，这给水利工程带来了很多不利影响。在工程施工的过程中对深厚的软土，一般都要进行地基处理，水泥搅拌桩的施工工期短，无大量废土外运，很适合堤岸基础加固或在基坑开挖时临时挡土。水泥搅拌桩按所使用水泥的物理状态，分为浆体搅拌桩和粉体搅拌桩两类。粉体搅拌桩适用于土中含水量大于50%的情况。

1 水泥搅拌桩在水利工程中成桩机理

水泥与土搅拌产生加固效果而形成桩体，这是水泥遇水后所发生一系列化学反应及其与土发生复杂的化学反应的结果。

2水泥搅拌桩的设计

（1）设计复合地基容许承载力不低于120kPa。

（2）设计桩长一般為8～18m长，桩径为50cm，水泥采用PO42.5级，水灰比采用0.45～0.5，掺加，3%水泥体积的石膏粉，设计喷灰量为52kg/m，掺入比为15%。

（3）所有的按梅花状格布设，并且根据不同软基路段的填土高度采用不同的排间距和桩间距，原则上是填土高度越大，桩的间距越小。大致为填土高度4m路段，桩距为1.8m，排距为1.5m；填土高度6m路段，桩距为1.4m，排距为1.3 m；填土高度8m路段，桩距为1.1m，排距为1.0m。

3水泥搅拌桩的施工

3.1施工前的准备

（1）准备施工技术资料：施工场地的工程地质报告，建筑物平面布置总图、基础平面图原地面，高程数据表，测量控制点（线）位置和坐标，室内配比试验报告，土工试验报告，水泥搅拌桩设计桩位图，加固深度，障碍物情况及相邻建筑物等有关资料。

（2）平整场地。应清除有碍成桩的混凝土块、块石等硬质杂物及场地内树根、杂草、有机质、腐泥等软质杂物，并将凹凸不平的地面回填整平。若施工场地不能满足机械行走要求时，应铺设砂土或碎石垫层。

（3）根据施工图纸画出桩位平面布置图，在施工现场定出每根水泥搅拌桩的桩位，并做好标记。

（4）成桩试验。试桩一般不应少于5根。通过试桩，可以确定钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷入量等各项技术参数。

3.2施工工艺

（1）做好施工平台后放样定位，搅拌机定位，对中。设备保持水平，钻机主轴垂直度误差不大于1%。

（2）预搅下沉。待搅拌机的冷却水循环正常后，启动搅拌机电机，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉。

（3）制备水泥浆。待搅拌机下沉到一定深度时，即开始按设计水灰比拌制水泥浆，压浆前将水泥浆倒入集料斗中。

（4）提升喷浆搅拌。搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，要求在桩底处驻浆1min后边喷浆边旋转边提升，提升速度不得大于0.6m/min。

（5）重复上、下搅拌。搅拌机提升至设计加固深度的顶面标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空。不允许出现搅拌头未到桩顶，料斗水泥浆已排完的现象。若料斗水泥浆有剩余，可在桩身上部再次搅拌，而后再次把搅拌机下沉至设计深度重新提升搅拌，以保证桩身质量。

（6）清洗。向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中的残存的水泥浆，直至基本干净，并将粘附在搅拌头上的软土清洗干净。

（7）钻具提升至地面后，钻机移位对孔，按上述步骤进行下一根桩的施工。

4施工控制要点

（1）开机前必须调试，检查桩机运转和输料管畅通情况。

（2）施工时设计停浆（灰）面一般应高出基础底面标高0.5m，在开挖基坑时应将上部0.5m挖去。

（3）搅拌桩底垂直度偏差不得超过1%，桩位布置偏差不得大于20mm，桩径偏差不得大于4%。

（4）施工前应确定搅拌机的灰浆泵输浆量、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成桩试验，确定搅拌桩的配比等各项参数和施工工艺。宜用流量泵控制输浆速度，使注浆泵出口压力保持在 0.4～0.6MPa，并应使搅拌提升速度与输浆速度同步。

（5）制备好的浆液不得离析，泵送必须连续。拌制浆液的罐数、泵送浆液的时间等应有专人记录。

（6）为保证桩端施工质量，当浆液达到出浆口后，应喷浆座底60s，使浆液完全到达桩端。

（7）预搅下沉时不宜冲水，当遇到较硬土层下沉太慢时，方可适量冲水，但应考虑冲水成桩对桩身强度的影响。

（8）可通过复喷的方法达到桩身强度为变参数的目的。搅拌次数以2次喷浆4次搅拌为宜，且最后1次提升搅拌宜采用慢速提升。当喷浆口到达桩顶标高时，宜停止提升，搅拌数秒，以保证桩头均匀密实。

（9）施工时因故停浆，宜将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m，待恢复供浆时再喷浆提升。若停机超过3h，为防止浆液硬结堵管，宜先拆卸输浆管路，妥为清洗。

（10）壁状加固时，桩与桩的搭接时间不应大于24h，如因特殊原因超过上述时间，应对最后一根桩先进行空钻留出榫头以待下一批桩搭接；如间歇时间太长（如停电等），与第二根无法搭接，应在监理单位认可后，采取局部补桩或注浆措施。

（11）搅拌机喷浆提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，应有专人记录搅拌机每米下沉和提升的时间。深度记录误差不得大于100mm；时间记录误差不得大于5s。

（12）当搅拌桩作为承重桩开挖基坑时，基底标高以上300mm宜采用人工开挖，以防止发生断桩现象。

5水泥搅拌桩的质量检测

（1）现场载荷试验：对于作为建筑物基础的搅拌桩应在成桩28d后按桩数1%的数量进行单桩载荷试验和复合地基载荷试验，搅拌桩设计单桩承载力标准值为110kN，复合地基承载力标准值120kPa。

（2）取芯检验：随机抽取施工总桩数0.5%的桩体，用钻孔方法连续取水泥土搅拌桩桩芯，可检验桩体强度和搅拌的均匀性。取芯用Φ108岩芯管，取出后可当场检查桩芯的连续性、均匀性和硬度，并用锯、刀切割成试块做无侧限抗压强度试验。取桩芯应有良好的取芯设备和技术，确保桩芯的完整性和原状强度。

（3）开挖检验：选取不少于总桩数5%的桩体进行开挖检验，检查加固桩体的外观质量、搭接质量和整体性等。主要检验项目：①桩、墙的垂直和整齐度情况；②桩体的裂缝、缺损情况；③桩体强度和均匀性；④桩顶水平位移量；⑤坑底隆起情况。

6结束语

水泥搅拌桩在堤岸软土基础处理应用方面，技术上完全可行、成熟，质量是可靠、有保证的。既能有效地加固软土基础，满足防洪工程、河涌整治的建设标准，又在一定程度上节约建设投资：同时，由于水泥搅拌桩的施工过程中无振动、无噪音、无污染，对邻近建筑物及周围环境影响较小。当然，水泥土搅拌桩的设计指标还需进一步优化，施工中还缺少现代化监测设备，不利于施工过程的数据化控制。

参考文献

[1] 杨昕瑜. 浅析水泥搅拌桩施工技术[J]. 黑龙江科技信息. 2008

[2] 周明. 浅谈水泥搅拌桩在建筑施工中的应用[J]. 科技资讯. 2008

（作者单位：梅州市永泰实业有限公司）