浅谈水泥搅拌桩在施工过程的应用

林志艺

广州港工程管理有限公司 广东 广州 510700

引言

水泥搅拌桩的应用可提高工程施工中软基处理效果，在实际应用中，通过对水泥搅拌桩进行搅拌处理，可提高软基的综合强度。水泥搅拌桩在实际施工应用中，可划分为单轴、双轴、三轴等形式，在利用深层搅拌机下，可对软土与水泥进行强制搅拌，并通过水泥与软土的物理、化学反应，从而提高水泥搅拌桩的稳定性以及力学强度。因此，研究与分析水泥搅拌桩施工中的实际应用，要结合工程的实际情况，对水泥搅拌桩的实际施工方式以及搅拌桩质量等进行控制，从而提高工程施工质量。水泥搅拌桩本身是一种良好的软弱地基处理方式，因其具有强度高，稳定性好，使用寿命长，施工简单，工期短，对原状土扰动小等优点，在建筑工程中应用广泛[1]。

1 施工准备和技术指标

1.1 施工准备工作内容

1.1.1 施工前准备。在水泥搅拌桩施工过程中，要结合工程项目的实际情况，对施工方案、施工方式等进行综合控制，提高水泥搅拌桩的综合施工水平。重点对设计文件、施工方案以及周边环境等进行评估，从而确定水泥搅拌桩的施工方式，保证水泥搅拌桩的有效性与可靠性。

在施工区近平整好场地作为施工工具、材料堆放等施工场地。

进场施工所需的设备，包括水泥搅拌桩机、吊车、电焊机等。

搅拌桩的喷粉量、喷浆量和搅拌深度应采用经国家计量部门认证的监测仪器进行自动记录。

水泥搅拌桩施工的前期准备阶段要对机械设备、管路以及阀门密封性等进行检查，在检查与评估中，要保证送粉管理的长度在60m以内。

每两台搅拌桩桩机配备一个80t卧式水泥存储罐，水泥罐基础应平整夯实，并浇筑25cm厚C25钢筋混凝土，水泥罐支腿焊接在预埋在基础里面的钢板上，水泥罐顶部设置防尘设施。

1.1.2 施工前试桩工序。水泥搅拌桩施工前的试桩处理要结合工程项目的实际需求，对喷浆量的水泥掺入量、水灰比等相关参数进行计算与统计，例如，在水泥搅拌桩试桩施工中，要对钻杆速度、喷粉的压力、断粉量、搅拌机的转速等相关指标进行调整与控制。与此同时，结合下沉的阻力变化，可以对搅拌头、电动功率以及搅拌叶片的宽度等进行检验与分析，从而保证水泥搅拌桩的综合施工控制水平。在进行试桩检验与分析中，还需要对水泥搅拌桩的无侧限抗压强度、单桩的承载力进行检验与分析，保证水泥搅拌桩的综合施工质量。

1.2 技术指标

结合工程项目情况，水泥搅拌桩采用Φ1000mm单桩，桩距2m，正方形布置，水泥搅拌桩置换率为25%。水泥搅拌桩在实际施工中，水泥以42.5#普通硅酸盐为主，水泥浆的水灰比为0.45～0.55之间，并对水泥桩的抗压强度进行控制，将其控制在1600KPa以上，在28d下，水泥搅拌桩钻芯的抗压强度要在700Kpa以上，水泥搅拌桩在加固处理后，地基的承载力要控制在120KPa以上，从而保证水泥搅拌桩的综合施工水平。

2 主要施工工艺

2.1 施工顺序

准备工作 → 测量放样 → 桩位定位 → 喷浆下沉 → 提升搅拌

重复喷浆下沉 → 重复提升搅拌 → 沉桩完成 → 移机下根施工

2.2 施工方法

2.2.1 场地平整。水泥搅拌桩施工现场应预先平整，应清除地上和地下的障碍物。根据护岸坡度要求和水泥搅拌桩桩顶标高要求，使用挖机将水泥搅拌桩施工场地平整，临水区域应抽水和清淤，回填黏性土料并压实，保证桩机平稳不发生倾覆。

2.2.2 测量放样。采用GPS测放出每排桩控制桩位和边线范围，再根据桩位的布置形式和间距测放出搅拌桩桩位，并插竹签标记好桩位。

2.2.3 搅拌桩就位。检查钻杆长度，钻头直径，连接好输浆、喷粉管路，将桩机定位、对中，调整导向架直至垂直，垂直度偏差不宜超过1%；由现场质检人员检查确认无误后开始开机作业，设计要求采用4搅2喷工艺施工。

2.2.4 水泥浆制备。严格按最佳水灰比进行配料，用砂浆搅拌机拌和，每次搅拌不得少于3分钟。水灰比符合设计要求为0.45～0.55（具体根据试桩的参数确定），使水泥浆充分搅拌均匀。制作好的水泥浆，放入罐（池）中，指定有专人进行搅拌，确保水泥浆稠度均匀，放入量不得少于每根桩设计用量。

2.2.5 向下钻进至设计标高。水泥搅拌桩在实际施工过程中，可对向下钻进速度、钻进强度等进行控制，钻头的下沉速度要控制在0.5m/min以内，避免出现堵塞喷射口的情况。在这一阶段，钻进过程不喷射加固材料，而是会喷射压缩空气，通过空气排出，进一步减小负载扭矩。水泥搅拌桩设计要求打穿本工程的软弱地基层，①层填土或②a层淤泥层或④层淤泥质混砂层土，进入下卧层好土层不小于1m。

2.2.6 提升喷浆至桩顶标高。水泥搅拌桩的施工中，搅拌机的提升速度要控制在0.5m/min以内。水泥浆液喷入量由电脑直接计量，并打印出施工各项参数。设计停浆面应超过桩顶设计标高50cm，将上部质量较差的桩段挖去50cm，并应挖除在施工中由于搅动引起的表层松散土[2]。

2.2.7 向下复搅桩全长。第一次的喷浆施工后，结合搅拌情况要继续进行钻头下沉，并在下沉中进行补浆。在达到设计位置深度后，可添够水泥浆液与土的充分搅拌。

2.2.8 提升钻杆复搅。水泥搅拌桩施工要提升钻杆，并重新进行搅拌，并保证搅拌均匀。

2.2.9 清洗。水泥搅拌桩施工中的清洗工作要对软土层进行处理，并通过灰浆泵，清洗残存的水泥浆，保证再次搅拌的有效性。

2.2.10 移位。桩机移至进行下一桩位，重复进行上述步骤的施工。

2.3 质量控制

水泥搅拌桩在实际施工中的应用，则需要对材料质量、水泥桩径、复搅工艺的应用进行有效控制，对提高水泥搅拌桩的质量控制水平有促进作用。

2.3.1 水泥质量：在水泥搅拌桩的施工中，以普通硅酸盐水泥为主要材料，所以，要保证水泥出厂值会亮达标，并利用专用的水泥灌及运输车进行存储与运送，还需要在这一过程中注意防潮处理。

2.3.2 灰量控制：水泥搅拌桩的灰量要控制在规定值的±5%以内。

2.3.3 桩径：结合水泥搅拌桩的实际施工需求，对钻头的质量进行检验，并及时更换钻头，从而保证钻进施工的综合质量。

2.3.4 施工过程中，则需要从钻进喷浆、搅拌以及复喷复搅的方式进行施工质量控制，这一施工过程中，提升搅拌速度会直接影响水泥搅拌桩的质量，所以，要对提升速度进行有效控制，保证水泥搅拌桩的充分搅拌质量。

2.3.5 水泥搅拌桩的垂直度对实际施工质量会产生直接的影响，所以，要对钻杆以及吊锤的多方向距离进行控制，保证水泥搅拌桩的施工控制水平。

2.3.6 第一次下钻阶段，为保证下钻顺利，要将喷浆量控制在总量的1/2以内，并避免带水下钻，保证后续施工工作的有序落实。

2.3.7 水泥搅拌桩的质量控制要在底部喷浆阶段停留30s左右，并对桩体搅拌处理过程进行质量控制，从而保证搅拌控制效果。

2.3.8 针对水泥搅拌桩的工艺流程，对桩号、喷浆深度、标高以及喷浆压力等相关参数进行统计与记录，保证水泥搅拌桩施工工作有据可查。

2.3.9 水泥搅拌桩施工的允许偏差、检验数量和方法应符合表1所示。

表1 水泥搅拌桩施工的允许偏差、检验数量和方法

2.4 质量检测分析

2.4.1 在水泥搅拌桩的质量检测与分析中，要在水泥搅拌桩成桩后，利用钻孔取芯法对桩体进行检测。在对水泥搅拌桩的力学承载力进行检测中，可对水泥搅拌桩的抗压强度、总桩数的0.5%且不少于6点/个的强度检验，抗压强度在1600Kpa以上则质量达标。

2.4.2 水泥土搅拌桩的质量检测还需要在加固处理后，对地基承载力进行检验，地基承载力要控制在120Kpa以上。

水泥搅拌桩的质量检验要结合桩体的实际情况，对桩体的挤压密度、抗压强度以及承载力等进行检测，并与设计标准进行比对，从而保证水泥搅拌桩的质量可以满足实际施工的综合需求。

2.5 质量问题与预防

2.5.1 因外界因素或机械设备自身原因可能会造成断桩，喷灰不均、搅拌不均则会引起桩体的强度不均。

防治方法：①钻头钻到设计深度后，钻头会停滞一段时间，从而保证水泥可以达到桩底。②在水泥搅拌桩的实际施工中，要保证水泥浆的密度，并实现连续作业。③水泥搅拌桩的提升速度以及搅拌速度等进行结合水泥搅拌桩的质量要求进行控制，保证喷灰的均匀性。④水泥搅拌桩的钻进地下1m后，要对水泥搅拌桩的喷灰、搅拌速度等进行放缓控制，在即将出地面时，则需要停止提升，并进行搅拌处理。⑤当桩长达到10m后，则需要对钻进的提升速度进行控制，并对喷入量进行控制，保证水泥搅拌桩的综合施工质量。

2.5.2 钻杆未能到达设计底标高或钻进速度较慢阻力大。防治方法：①适当调高施工电压。②适当冲水减小其钻进阻力。③增加搅拌机的自重或开动加压装置。

2.5.3 桩轴线偏移。防治方法：①压实、平整场地。在对水泥搅拌桩的轴线便宜问题进行控制中，则需要对施工场地的平整度进行测量，如果出现偏差，则需要对水泥搅拌桩的倾斜度以及钻进施工过程等进行综合控制，提高水泥搅拌桩的施工控制水平。②定期检查钻头、钻杆等，如果发现相关设备出现损坏的情况，则需要及时进行更换与维修。③水泥搅拌桩在实际施工中，软硬土层的交界，则需要采用低速钻进的方式进行处理，并对钻孔的有效性以及可靠性等进行综合调整与控制，提高水泥搅拌桩的施工质量控制水平[3]。

2.5.4 卡钻。防治方法：①实行慢速钻进。②改进钻头。③如位置较浅，可用其他方法疏松土层后再钻。④如提升钻杆时卡钻，则应暂停喷灰，待正常后在施工。

3 结束语

水泥搅拌桩是一种有效处理软基的办法，对工程建成后防止地基沉降有很显著的效果。对水泥搅拌桩的研究，必须根据不同地区的地质条件和土质成分，通过试验的办法来确定不同的配合比。通过各个项目的不同施工环境及特点，来不断地积累和总结施工经验，那样才能在今后的施工过程中更好地运用该工艺，提高水泥搅拌桩在软基处理中的应用、推广。