浅谈水泥搅拌桩施工的关键施工技术分析

周双

摘要：水泥搅拌桩是软土地基处理的一种施工方法，广泛应用于软土地基中，尤其在路桥连接处。施工需要通过工艺试桩和施工机械确定配合比，制定施工方案。

关键词：水泥搅拌桩；施工技术；关键技术

1 水泥搅拌桩加固软土地基技术原理

水泥搅拌桩加固软土地基的基本原理是：水泥作为软土地基的固位剂，深层搅拌机用于输送泥浆。水泥土搅拌桩是一种具有完整性和足够强度的复合地基，以提高地基承载力。

2 工程概况及地质条件

浙江省某改建工程的K6+100～K10+650段为软土地基段。该路段沿线地层为第四纪全新世人工堆积层、第四纪全新世冲积层、海洋沉积层、第四纪全新世冲积层和第四纪上更新世冲积层。第四系上更新统冲积层为本线主要地层，断续分布厚度不等、埋深0.6～14.8m的滨海相沉积软土层，软土层厚度变化较大，最厚部分可达9.7m。含腐殖质，有机质含量一般为5.3-7.7%。土壤疏松，多为粉质粉质粘土夹杂粉质。具有天然含水量高、有机质含量高、空隙率大、压缩性高、渗透性差、承载力低的特点，工程性能差。

由于地基承载力薄弱，自然地基难以满足结构设计要求。各结构基础下均设置水泥搅拌桩。桩的直径为50厘米，桩的长度12 - 18米，桩的间距1.0米，梅花桩布局，水泥搅拌桩设计结构的外轮廓地基形成复合地基的承载力和满足结构材料承载能力的要求。

3 水泥搅拌桩施工

3.1 钻机就位施工

将钻机移至指定的桩对中时，钻机对中偏差不应超过2cm，钻杆应保持垂直于地面。通过悬丝锤检查，偏差控制在1%以内。当钻机精确对准时，应放慢钻进速度，防止钻进偏差在距原地面1米以内。一切正常时，钻孔速度控制在1.0 m/min以内。同时，可操作灰泵给料浆，钻孔至设计深度，停止前向钻孔灌浆，然后对钻杆进行翻转和提升，使土浆和水泥浆充分进行混合。在第二次升力结束时，当钻头提升到设计的灰渣停止表面时，关闭灰渣泵，在原地缓慢旋转约2至3分钟，将钻杆中的灰分清空，并将桩压成形状。为了保证桩头质量，在要求将水泥浆提高到设计桩顶的高度位置时，根据料斗中的设计量配制的水泥浆刚刚用完。如果钻机发生灌浆失败或停机，应立即进行反复搅拌和喷射，搅拌头应沉至灌浆停止点以下1米处，以防止断桩或灌浆不足。

3.2 试验

水泥土搅拌桩在软土地基加固中的应用在我国已有不到20年的历史。其加固机理、设计理论和施工技术都不完善。同时，地基土的地质条件和性质也各不相同。在采用水泥土进行软土地基加固前，必须进行室内试验、原位试验和施工工艺试验。

首先选择几个有代表性的施工现场，现场取土样，连同实际施工中使用的水泥，将搅拌水送至实验室，按照配方操作规程制作试件（边长为70.7mm）。试验块成型后1～2天进行无侧限抗压强度试验，称重后进行标准卫生保健。达到规定龄期后进行无侧限抗压强度试验，无侧限抗压强度不小于1.0Mpa（28天）。

P.O42.5（普通硅酸盐水泥）用于配制水泥搅拌桩施工用水泥浆，并按设计要求加入外加剂。水泥含量为被加固湿土质量的12～20%，每米桩长不小于50kg，水灰比为1：0.45～1：0.55。通过室内配比试验，确定了最佳配比，验证了设计参数的合理性，并对试验技术和施工工艺进行了试验。

3.3 控制搅拌均匀度和送灰量

严格按照设计要求控制注浆量和提升速度，保证桩体内各深度充分混合。在给浆液过程中不允许有断灰现象。应由专人监控送浆设备，防止集料料斗内无灰或管路堵塞。

3.4 严格控制水泥浆的用量与质量

严格控制施工砂浆用量和水灰比，施工过程中，需要注意灰泵仪表和压力表，并做详细记录，以达到经济合理的灰分。水泥在运输和贮存过程中，应注意防潮，在使用前，必须通过2.5mm筛网，清除杂物和硬质，以堵塞管道。水泥浆应在现场配制和使用，不得停放太长时间。

3.5 施工过程中，设专人实施全程跟踪记录

它包括喷射混凝土的数量、深度、喷射量、二次喷射混凝土的数量以及完成每一桩处理的时间，应及时总结，提交工程部门分析总结，并及时反馈给施工队伍进行参数修正和事故处理，以实现信息化建设。

3.6 质量检验

采用轻型动力触探（N 10）法对水泥搅拌桩在竣工后7天的强度进行了测试。通常，接触点是桩直径的四分之一。当100mmn10的穿透小于10：00时，视为不合格，采样频率为100。对各结构进行了复合地基荷载试验。在桩形成后28天内，随机选择试验位置并对桩进行试验。复合地基承载力不小于150 kPa，安全系数K为2。应严格按照《YBT225-91（软土地基深层搅拌技术规程）》和《设计要求》进行质量验收。根据水泥搅拌桩施工质量控制，桩长主要受施工前钻杆长度的控制。允许偏差主要为2cm-5cm，桩的垂直度整体调整控制。桩的有效长度由施工前的钻杆长度控制。在设计中，桩身强度主要为桩身直径的1/4。如果荷载与地基一致，则主要在桩身上进行。

3.7 质量控制

当桩头直接接触上部结构时，会产生应力集中。因此，应在桩顶以下2.5m范围内减小提升速度，并根据设计要求在现场搅拌1分钟，以提高桩顶强度。在打桩过程中，由于某些原因，应停止施工。第二次灌浆应与桩连接并与桩重叠。剪切长度不得小于1m，并应作出相应记录。如果机器停了半个多小时，必须先清洗管子。在施工过程中，由于盖层力小，搅拌质量差，水泥搅拌桩在50 cm以内的桩头应切断。设计桩长是桩头开孔后的实际长度。

4 施工安全与文明施工保证措施

根据国家有关安全生产的政策、法规、规章、规范和标准，结合本工程实际，制定本工程安全管理制度。

4.1 有时会遇到地下某一深度出现硬质土，此等工程要视情况而定，做到具体问题具体分析。当硬土厚度小于50cm时，由于易直接钻进，只需投入大量泥浆，故在硬层破碎工程中总是首选。如果在土层中较难进行硬钻，就无法控制钻速。在增加返浆量的同时，必须增加动力头的重量，最下表面的两个搅拌叶片必须焊接一定强度的破碎叶片。它有助于快速突破硬土。

4.2 通过计算得到桩体承载力层的确定。根据工程经验可知，一般情况下桩体应延伸至不超过50cm的承载层。深埋会造成一些不必要的危险。例如，当桩身底部受力过大时，水泥砂浆无法渗入桩底，会阻碍桩体的形成，最终影响桩身达到设计要求。粘土，底土坚硬，钻孔成型困难，甚至难以钻孔，土壤根本不能破碎。在无砂浆钻孔的同时，如果土体不能破碎，就有可能发生膏体钻孔。土体会与钻头形成圆柱形体挤压桩内土体，造成桩头损失或桩内水泥砂浆逃逸。水泥搅拌桩施工中通常采用钻孔和喷射两种方法，如果桩头太深进入支护层，为了防止钻孔过程中出现空心现象。管堵塞需要连续灌浆，直到项目完成后，因为底下钻的速度远不同于自上而下的开采，这将导致更低的水泥砂浆的实际使用超过计划的价值，和过度的砂浆将波及地面，导致工期短，项目不满足使用要求。桩顶承载力地层过深会增加工程造价，不值得损失。因此，对水泥搅拌桩的承载力层进行控制是十分重要的。

4.3 桩机井架不得松动，必须完全固定，施工过程中桩机不得倾斜，以保证桩身质量符合要求。

4.4 在许多工程中，现浇混凝土的面积或长度过大，不能保证混凝土各部位的密度不发生偏差，导致现浇混凝土的力学性能不能统一。为保证桩身各部位砂浆振动均匀，打桩机钻头应配备不少于6个横向搅拌叶片。

4.5 配合比是衡量混凝土质量的有效指标。只有按照设计要求和规定的配合比，才能保证桩身的工程要求。每桩所用的水泥应尽可能均匀。为便于施工和合理监理，在桩长相同的情况下，应将单桩混凝土搅拌分为1 ～ 2次。如果桩身短，可同时搅拌2 ～ 3根水泥搅拌桩。

结语

综上所述，水泥土搅拌桩复合地基是众多復合地基的代表之一。具有工期短、污染少、振动小、经济效益显著的特点。它是国内外地基处理的主流技术之一，在我国得到了迅速的发展和应用。

参考文献

[1]李开明.浅谈水泥搅拌桩试.桩试方法[J].江西建材，2016（01）

（作者单位：中交一公局厦门工程有限公司）