水泥搅拌桩施工参数研究及施工质量控制

关月娥 董洪静

摘 要：水泥搅拌桩是进行软基处理常见的一种有效形式，施工参数和施工质量是水泥搅拌桩成桩质量非常重要的影响因素。本文结合广州南沙国际邮轮码头工程，针对该地区深厚的淤泥质不利地层条件，采取水泥搅拌桩进行地基加固处理。为了保障水泥搅拌桩成桩质量，文中对水泥浆输浆量、钻头下沉与提升速度、复搅遍数等施工参数进行研究，并给出了施工工艺参数的取值，最后提出了施工前、施工中及施工后三个阶段质量控制几点措施。

关键词：水泥搅拌桩 施工参数 质量措施

1.前言

水泥搅拌桩是进行软基处理的一种有效形式，因经济、布置灵活、施工无噪音污染等特点而被广泛应用。但其在应用过程中屡有发生质量事故，设计是一方面原因，但更多的是源自施工质量。本文结合具体工程实例，重点研究了施工参数的取值过程，提出了施工三个阶段的质量控制措施，希望能为类似软基处理工程提供参考。

2.工程概况

2.1周边环境及场地情况

南沙国际邮轮码头工程位于珠江三角洲河口湾河海交汇处，虎门大桥下游500～1400m范围内，其西南侧陆域紧邻蒲州科技开发园，北侧为南沙游轮码头，南侧为已运营的南沙港客运码头。

2.2工程地质条件

工程施工区域地质其基底为燕山期花岗岩，自下而上主要有：河口冲积沉积地层、陆域冲洪积地层、海陆交互沉积地层和人工填土层等，搅拌桩的施工参数一般包括桩偏位、桩长、桩径、垂直度、水泥掺入比、水灰比、钻头下沉和上提喷浆量、钻头下沉和提升速度、复搅遍数等。前述6个参数一般在设计阶段就确定了，并且在施工阶段较容易控制。而后面3个参数和地质条件、施工桩机性能有相互匹配的关系，在设计阶段很难给出准确值，且在施工中也不容易把握。为了确定适宜本工程的施工参数，采取了一系列试桩试验，重点研究钻头下沉和上提喷浆量、钻头下沉和提升速度、复搅遍数等几个参数对成桩质量的影响。

3.成桩质量的影响因素

3.1喷浆量对成桩质量的影响

钻头下沉和上提喷浆量对搅拌桩成桩质量有很重要的影响。若钻头下沉时喷浆量过大，则会影响钻头上提喷浆量减小，甚至还未上提至设计桩顶时水泥浆已经用完，桩头水泥掺量将小于设计值，影响桩身强度。若钻头下沉时喷浆量过小，则会大大降低施工工效，过小的喷浆压力也会阻碍钻头水泥浆喷射范围，影响沉桩直径，影响沉桩质量。故钻头下沉和上提喷浆量参数应根据不同地质条件、不同设备性能等因素确定。

3.2钻头下沉和提升速度对成桩质量的影响

搅拌桩机钻头下沉和提升速度直接影响搅拌桩施工工效及桩身均匀性。若钻头下沉和上提速度过大，土体搅拌次数或者切削次数将严重受限制，难以满足规范要求。并且，下沉速度过大容易造成卡钻事故，提升速度过大容易造成空心现象，影响基桩承载力。若钻头下沉和上提速度小，则会影响施工工效，容易出现桩顶水泥浆掺量不足现象。钻头下沉和提升速度受地质条件、设备性能等影响较大，参数的最终确定需要因地制宜。

3.3复搅遍数

水泥与土体拌和均匀程度与复搅遍数直接相关，搅拌次数越多，同一点水泥浆与土体拌和越充分，桩身越均匀，成桩质量越好。但并不是说复搅遍数越多越好，还需要考虑施工工效。工程实际应用中，需要根据现场实际条件进行参数优化调整。

4.施工参数设计

4.1设计要求

为保证施工期开挖基槽陆侧边坡的整体稳定性，需要对码头后方部分区域进行软基加固处理，采取三轴搅拌桩处理形式。利用水泥作为加固剂，对工程建设地基深部的软土、水泥进行搅拌混合，使其硬化并连成整体，以提高地基的承载力和挡水能力。该工程搅拌桩设计强度要求不小于0.7Mpa，格栅状布置，地面荷载15Kpa，桩径850mm，桩中心距600mm，搭接250mm，每次成型三根桩为一幅，搅拌桩实桩长在3.2～28.5m之间，设计采用的施工工艺为两搅两喷。

4.2试桩设计

施工参数的初始值由设计院提供，具体如下：水泥掺入比25%、下沉速度为0.7m/min、提升速度为1.3m/min、水灰比为0.75、下沉喷浆量为290L/min、上提喷浆流量 291L/min及每米水泥掺量为598kg。为了对比钻头下沉和上提喷浆量、钻头下沉和提升速度、复搅遍数参数对成桩效果的影响，选择多组试验数据，采用多组对照，通对桩体无侧限抗压强度在成桩28d后进行100%检测，得出三轴搅拌桩抗压强度是普遍满足设计要求。钻芯取样经检测机构判定：三轴搅拌桩试桩（23根桩、27个抽芯孔）检测平均强度：1.8Mpa。采用四搅四喷施工工艺的桩身均匀程度更理想，水泥土芯样连续，呈柱状，均能够达到设计>（0.9Mpa）与地基检测规范要求，根据试桩检测成果，确定施工参数如表1。

4.3应用分析

本工程加固深度范围内以淤泥和淤泥质土为主，压缩性高、承载力低并有明显的触变性、流变性，是典型的软弱土。土体作为一种典型的粘弹塑性体，在基坑开挖的过程中受到扰动，原有的三向应力状态改变，土的强度降低并变成稀释状态，易形成侧向滑动。在同等地质情况下，将未进行地基加固区域与进行了临时加固区域的土体进行对比，发现土体的颜色、性状发生了显著改变，自稳性得到明显提高。

5.施工质量

5.1施工阶段质量控制

（1）桩位偏差控制在50mm以内;桩底标高允许偏差范围为-200mm～+200mm;桩顶标高偏差允许值范围为-50mm～+100mm;桩径偏差允许值范围为-0.4D～+0.4D;垂直度（每米）允许偏差控制在15mm以内。

（2）固化剂浆液应严格按预定的配比拌制。所使用的水泥都应过筛，制备好的浆液不得离析，泵送必须连续。制备好的浆液不得停置过长。超过2h的浆液应降低等级使用。拌制水泥浆液的灌数、水泥和外掺剂用量以及来浆和停浆的时间、泵送浆液的时间等应有专人记录;喷浆量及搅拌深度必须采用专业的监测仪器进行自动记录。

（3）搅拌下沉时严格控制好机械的工作电流，确保土体充分搅拌，并不得随意注水搅拌。如果停机超过3小时，为防止浆液硬结堵管，应先拆卸输浆管路妥为清洗。

（4）搅拌桩机喷搅下沉到达设计深度，在桩端搅拌喷浆15s后匀速搅拌提升，提升速度为1.5m/min。提升过程中始终保持送浆连续，不得间断。

（5）施工中如因故停浆，应将搅拌头下沉至停浆点以下0.5m处，待恢复供浆时再喷浆搅拌提升。若停机超过三小时，宜先拆卸输浆管路，并妥加清洗。

5.2施工后检测阶段质量控制

（1）檢测数据分析和判断：根据所取芯样外观质量，判定喷浆是否均匀以及有无断浆现象，以及桩长、桩身强度，所取芯样的柱状取芯率等，判定水泥土成桩质量和桩身强度情况。

（2）检测结果：在设计及规范要求下，对现场水泥搅拌桩进行钻探取芯及无侧限抗压强度试验等，检测水泥土桩成桩质量情况（取芯率≥85%）和水泥土28d无侧限抗压强度，结果显示抗压强度为1.2MPa～4.6MPa，大于 0.7MPa，满足设计要求。

6.结论

水泥搅拌桩的施工工艺参数是保证成桩质量的主要因素，在分析钻头下沉和上提喷浆量、钻头下沉和提升速度、复搅遍数等几个参数对成桩质量影响的基础上，结合广州南沙国际邮轮码头工程，确定地基加固处理施工工艺参数，场地的承载力满足规范要求，取得了良好的效果。另外，地基加固方法有其适用范围和局限性，为确保施工过程中工程和周边环境的安全，必须采取相应的工程措施，并及时做好监测工作。

参考文献：

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[2]邓水来.水泥搅拌桩质量事故处理[J].山西建筑，2011，37（19）：67-69.

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