水泥土搅拌桩止水帷幕在深基坑中的应用研究

童有高

浙江省建筑设计研究院 浙江 杭州 310000

随着人们生活水平的提高，建筑的质量水平也会随之提高。近年来，中国媒体经常报道建筑物出现裂缝、倾斜等问题，对国家经济发展、提高人民生活水平和建立社会秩序造成严重破坏。因此，急需加强现代对建筑项目的质量控制，以确保建筑市场的健康、有序、稳定发展。笔者根据多年的专业经验和理论研究，简要介绍了水泥土搅拌桩址水帷幕技术在深基坑中的应用。

1 水泥土搅拌桩止帷幕的概述

1.1 水泥土搅拌桩止帷幕的特点

水泥搅拌桩即把水泥作为主剂的固化剂，通过特制的深度搅拌机，将固化剂和地基土在深基坑中直接混合，使软土在坑内硬化，形成具有全面性、耐水性和高强度的桩体。水泥搅拌桩止帷幕技术具有以下特点：1、可以在工程初期最大限度地利用土地，降低工程成本。 2、无振动、低噪音、运输过程中无污染情况。3、止水帷幕借助桩与桩之间的咬合作用形成紧密的水泥桩，具有非常高的止水性。4、由于桩体形成与养护均在地下，施工时不易暴露于外部环境，也就不易被影响。

1.2 水泥土搅拌桩基本内容

水泥土搅拌桩可以视为加固饱和粘性土地基的一种手段，其可以在包括淤泥、细砂土等地基土类型中应用。此外，也可以在处理支护基坑结构中应用。

在处理支护基坑结构中应用水泥土搅拌桩其主要目的是发挥围护作用，主要功能是确保土方钻孔后开挖支护的安全性和稳定性，并防止坍塌、水流和裂缝的发生。

水泥土搅拌桩以水泥骨料为固化剂，将水泥注入坑内，用深度搅拌机将地基土和水泥混合，慢慢形成水泥土。随着时间的推移，软粘土变硬，强度增加，抗水性进一步提高，软粘土硬化后，逐渐形成水泥土挡墙。

1.3 水泥土搅拌桩抗滑原理

在进行施工时，水泥土搅拌桩与水泥的关系十分紧密，强制性的将水泥与土体进行混合时，在此过程中，它们之间发生一系列反应，使得软土硬化，形成半固态物质。此外，水泥土的强度随着时间的增长而变化，不同等级的水泥土也有不同的抗压参数和不同的抗压强度，担起粘聚力根据不同等级的水机土的压力进而与其形成正比，对基坑具有较强的稳定性和安全性保障。

2 水泥土搅拌桩止帷幕施工中应注意的问题

(1) 在施工时，发现局部出现了变形以及监测数据与实际不符，必须立即采取相关措施，快速评估原因，找到根本原因，彻底消除风险，禁止在未发现缘由时就匆忙处理事件。即使在那种情况下快速处理了事件，未来也可能再次发生安全事件。

(2) 对基坑周围的建筑物、电线和道路进行监管。在基坑施工过程中，要对基坑周围的建筑物进行仔细观察和管理。尤其是在雨季之后，应加强观察。虽然眼睛观察虽然不如观察仪器设备准确，但也是一种有效的观察方法。

(3) 观察土钉锚杆长度是否符合实际要求。施工时基坑周围的建筑物和管道距离基坑太近，直线距离可能小于土钉锚杆的有效长度。在这种情况下，如果没有按照设计图进行施工，可能会导致紧急情况并对社会造成危害。因此，提前了解现场情况非常重要。即使这些问题突然出现，工地也应该停止施工。一旦确定了原因，也只能在确定解决方案后进行正常施工[1]。

3 水泥土搅拌桩施工工艺

3.1 施工工艺流程

整理场地→打桩→设备就位→钻孔正式工作→泵送水泥浆提升→再次应用设备进行搅拌→再次搅拌提升→搅拌机关闭。

3.2 施工技术要求

(1)严格控制搅拌设备的位置，使水平方向的误差不超过10mm，垂直方向的误差不超过1/150。 (2)在搅拌桩施工时，应该使用Φ700双钻头钻机设备，起升速度不超过0.5m/min，每桩需搅拌4次。 (3)水泥土的围护作用应将在整个 1 个月期间进行无限拉伸和压缩强度作为基准，并且，强度至少为0.8 MPa ，超过 3 个月的无限拉伸和压缩强度不小于 1兆帕。（4）桩身与土浆混合均匀，浆段没有任何缺少泥浆情况。

3.3 水泥土搅拌桩应用参数

(1) 单轴水泥土搅拌桩的应用参数：单轴水泥土搅拌桩的使用一般根据规模和钻井坡度分布，也用于用桩支撑槽基底部。该桩体的参与主要有两种形式: 4排Φ600@500桩长9000mm以及8排Φ600@500桩长6000mm, 单轴水泥土搅拌桩在施工过程中较容易形成水泥土墙。此外，水泥硅酸盐水泥混合半水泥的标准配比也应符合要求，需要注意的是水泥土搅拌桩的水泥土混合量也需按照标准化的比例。

(2) 三轴水泥土搅拌桩的应用参数：供水幕采用三轴水泥土连接，满足相关要求。在 SMW 处理中，H 型桩被设计成穿透桩孔，850@600 桩直径对应于 19000 和 18000 桩长，并使用所要求的水泥，以让水泥达到标准的抗压强度。

3.4 单轴水泥土搅拌桩施工控制要素

(1) 水泥搅拌桩施工过程中，为保证桩的质量要求，需要在施工前检查搅拌头的贯入深度和提升速度，设计高度后在原位停留一定时间。此外，要求搅拌桩的搅拌叶片在运行时控制在600mm以内，对性能差、数量不足的叶片进行定期检查、维修和更换。

(2) 水泥浆应按适当比例混合，浆液应连续泵送，严禁分离。水泥搅拌桩是工程设备的主要部分，相邻桩的喷浆过程也必须在施工过程中进行有效的时间控制。而且，还要注意框架的垂直度和机械的平整度，确保受运动质量垂直方向的影响，其精度可以得到保障，没有误差。

3.5 三轴水泥土搅拌桩止水帷幕施工的控制元素

(1) 确认位置，选择机械位置的使用角度，以防止出现相近机械不连接的情况，搅拌桩的搅拌头深度必须合适，并多次检查机器数据。此外，使用自动浆料混合时，必须严格按照相关参数进行，不能随意更改。

(2) 施工泵应连续运转，保证相邻施工桩的喷漆时间间隔，预防和消除相关问题，以确保避免出现相关问题。

3.6 技术措施

(1) 平整场地

机械进行场地清扫，将场地平整至水泥搅拌桩施工高程。根据试验桩的条件，由于施工时水泥浆的比重不同，导致相邻桩的地面不平整，这就需要人工平整相邻桩。

(2) 桩位放样

测量地面高度，测量桩的位置，并用竹签标出位置（中心桩的位置误差不得超过2cm，水泥土搅拌桩的位置不得超过2cm）。为防止无法清晰地辨认竹签，需在竹签上涂抹红色染料。此外，还要注意为后期道路施工预留出位置。

(3) 桩机就位

水泥搅拌桩采用SJB-I型钻机进行试桩，配备泥浆泵、制浆泵和钻井搅拌机。水泥土搅拌桩采用自走式位置。测量底部以确保顶部是稳定的，避免水泥土搅拌桩发生偏移。调整框架坡度、钻杆倾斜度≤1%，用铅锤重新测量，如有偏差及时调整。测量钻头的长度，确保在进行施工时钻头的总长度超过2m，检查钻头的直径是否与桩径中70cm的直径要求相匹配。施工完成后，我们的专业人员会对出浆口、管线接头等进行检查，以保障施工过程的顺利进行。

(4) 钻孔下沉

对准钻孔后，将钻机钻杆下放到标记好的设计桩底部，直至达到桩的设计深度，并控制下沉深度超出地面到下部桩底部长度的 0.5 m ，严格控制提升速度控制在0.5 m/min。

(5) 配置水泥浆

按设计的配合比，选用32.5普通硅酸盐水泥，设定水泥浆水灰比为0.5:1，在搅拌设备中搅拌水泥浆。在搅拌罐的高度（直径1m，高度0.8m）在罐内外画线，并使用钢尺复合控制用水数量。在这种情况下，储存在常规罐中的泥浆的平均比重为 1.71 g/cm3。按照要求，每次投料的配置时间为90 秒，以避免出现浆液结块现象。水泥浆混合后，由搅拌罐注入现场泥浆池，由泥浆泵泵送至泥浆池。在桩体试验过程中，泥浆通过拌制罐出口处的临时过滤器进行过滤，以防止泥浆中的杂物进入到储浆泵，造成堵塞，影响桩的进一步作业和质量。

(6) 泵送泥浆提升

在进行压浆之前，请检查搅拌装置和管道系统。如果配件严重损坏，则必须更换，以免压浆过程不畅通。当钻头达到设计深度，喷嘴达到设计高度时，开启水泥泵（出浆口与渣浆泵的距离不超过100m），同时提升混合。这时，进行边喷浆、边搅拌、边提升操作以使水泥砂浆与土体彻底均匀混合。施工时采用流量泵控制喷浆速度，泵的总排放压力保持在0.4～0.6MPa之间。当泥浆到达出口时，应在原位置喷洒 30 秒以内，泥浆流量也应控制在 50 cm/min，具体取决于提升速度。当喷射参数达到设定值时，钻头的搅拌和提升同时减速，钻头的转速调整为59转/分[2]。

(7) 清理施工场地并清理桩头。施工完成后，完成桩头的检查并清理场地。

(8) 记录施工日常。工匠负责施工过程中的施工日志，质检员负责接收控制和记录质量并解决问题，项目总负责人负责审核签字做最后的决定。

4 施工质量及工艺控制

(1) 在水泥土深层搅拌桩的施工过程中严格要求控制起桩速度、成桩直径，以保证水泥掺量和水泥强度。在施工时，采取四搅四喷工艺，注浆泵口的压力一般控制在0.5MPa。按照规定，搅拌桩搭接施工的施工时间不应超过规定的时间，如超过则必须按照局部注浆或补浆等操作完善。

(2) 水泥土搅拌桩的有效长度必须满足工程的要求。对水泥土搅拌桩进行局部加固，并使用微型桩及冠梁的施工方法。该方法主要是水泥搅拌桩完成施工后且达到了一定强度后，采用机械钻孔来减少所形成的孔洞出现倾斜等情况。当完成成孔后，对其进行清理工作。然后，采取钻具直接进行灌浆处理，往孔内居中安置工字钢，之后再投入符合要求的碎石，在对其进行补浆。

(3) 桩的水平和垂直位置必须符合具体的工程和要求。当水泥土搅拌桩达到规定强度时，必须逐层钻孔，必须严格控制坑深，钻孔工作的各项参数必须符合相关施工要求。土钉的长度、距离调整和安置角度必须根据具体设计要求（先插入钢管，再钻螺纹钢棒，之后再插入土钉）。为了完成挂网喷混凝土面层的施工任务，必须从斜坡的上部悬挂金属丝网，至少覆盖桩体的直径。这时，为了便于雨水从坡面顶部快速排出，需要在坡面顶部设置排水槽。

(4) 为防止雨水在深水渠基础顶部积聚，需要同时加固坡顶，并在坡顶做排水槽。一般情况下，深基坑支护工程属于一般支护结构，对各类支护（子构件）的质量有非常高的要求，因此，应加强该环节的质量控制。如果每个部件的轴承质量与具体的设计要求相对应，就可以保证整个支撑结构的质量，确保通道支撑效果的基础深度的整体安全。如果在深基坑支护过程中，由于地质变化或当地环境的变化，深基坑支护工程的设计需要改变，就会加大现场施工管理难度，设计人员必须考虑进行统一考量，想出深坑基础工程整体防护效果的处理方案。

(5) 在施工过程中，要经常查看施工记录，对每根桩的质量进行评估。对于质量不达标的桩体，必须在考虑特定条件（例如位置和数量）的情况下执行诸如加固附加桩体和补充桩体等措施。

(6) 搅拌桩在施工完成后 7 天内应使用轻便触探器取桩体土样，并观察搅拌的均匀程度，控制检验的桩的数量应至少为成品桩的2%[3]。

(7) 在下列情况下应进行单桩荷载试验或开挖作业试验： 1）对轻击穿试验后桩深强度有问题的桩，采取原桩身芯样，将其制作成试块并检测其强度是否达标。 2）对于场地复杂或结构问题的桩应进行单桩荷载试验，评价其承载力。3）对于相邻桩的要求严格的项目，如果桩养护到一定年龄，则选择多桩进行开挖，并检查桩顶部的质量。

(8) 基槽挖好后，要检查桩身状况、桩数和桩顶质量。

(9) 基坑检查和安全评估。通过监测主基坑的支护结构和环境，以及识别土层的变化和支护结构的承载力和相邻建筑物的变形情况来完成基坑检查作业，并将观察结果与设计的计算结果进行比较，比较和评估项目的设计值，并确保在不影响安全的情况下确保施工工作的安全。基坑检查通常分为两个部分。首先，由基坑施工部门进行施工检查，以便及时确定基坑的安全性和基坑的施工状态。每天根据施工状态进行监测，计算、分析、对比监测数据，及时了解基坑动态。如果基坑出现异常，加大监察力度，避免出现意外的安全问题。二是建设部门委托专业的监查机构进行现场监查，受委托的单位通常每周进行一次或两次现场监测，完成检测后应及时向监管部门提交监测报告，以便可以及时了解现场情况，更好地完成施工作业。在监测过程中，如果每日监测数据或累计数据超过规定，应及时报警。而且，必须立即采取紧急行动，以防止进一步增加基坑支护的危险性，并避免影响邻近建筑物、地下管道和道路的安全。

5 结语

随着我国经济的迅速发展和人民生活水平的提高，我国建筑业也不断取得良好地发展。所有施工人员都必须在日常工作时积累建设经验和理论知识，才能为我国的建筑行业做出贡献，促进现代化目标的实现。该项目使用水泥土搅拌桩作为止水帷幕，解决地下水导致的流砂和管涌问题，同时增加基坑边坡的稳定性。同时，水泥土搅拌机止水帷幕具有适用范围广、施工效率高、结构低、加固效果好等优点，也非常适合应用于有地下水的工程建造。