深层水泥搅拌桩施工质量监控

深层水泥搅拌桩施工质量的监控
摘要：通过一些工程实践，从现场监理的角度对湿法水泥系深层搅拌桩的施工阶段质量监控的全过程进行总结。

关键词：地基处理；深层搅拌桩；水泥
中图分类号：TU4；文献标识码：B
0 前言
深层搅拌桩多用于软土层较厚的地基加固处理工程中，其基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应过程，可通过专用机械设备将固化剂灌入需处理的软土地层内，并在灌注过程中上下搅拌均匀，使水泥与土发生水解和水化反应，生成水泥水化物并形成凝胶体，将土颗粒或小土团凝结在一起形成一种稳定的结构整体，这就是水泥骨架作用，同时，水泥在水化过程中生成的钙离子与土颗粒表面的钠离子进行离子交换作用，生成稳定的钙离子，从而进一步提高土体的强度，达到提高其复合地基承载力的目的。

深层搅拌桩按固化剂的不同分为水泥系与石灰系，按灌注的是浆液还是粉体也可分为湿法与干法。

以水泥作固化剂，配石膏、粉煤灰、木质素磺酸钙等为外掺剂的深层水泥搅拌桩是深层软土地基工程中常用的桩基形式之一，例如在顶新集团广州顶津饮料厂工程中，因地质较特殊，整个工程(主厂房及附属工程总建筑面积约万平方米)的地基与基础均采用了水泥搅拌桩，桩径Φ500，总成桩约万米。

另在广州经济技术开发区医院扩建工程及贵州六盘水地区某商住楼工程中，需要在淤泥层上进行深基坑开挖，则采用了水泥和石灰作固化剂的喷粉搅拌桩(干法)进行基坑周边的临时加固及防渗，取得了良好效果。

通过一些工程实践，笔者仅从现场监理的角度对湿法水泥系深层搅拌桩在施工阶段的质量监控作出总结，以求抛砖引玉。

1 施工准备工作
收集有关技术资料，重点熟悉施工场地的工程地质及水文地质资料，并认真理解、掌握设计意图及有关要求。

熟习操作规程及搅拌桩的工艺流程(如四喷四搅或二喷二搅等)，了解选用设备的性能。

平整场地，清除地上、地下障碍物，设定场地标高控制点。

检查水泥(固化剂)及外掺剂材质量是否符合设计要求，是否具备合格证明；检查是否进行过加固土室内试验。

如需补做试验，应将其结果及时反馈至设计单位。

备齐必要的现场检测器具(如泥浆比重计、测量仪器、靠尺等)。

审查施工组织设计，重点检查其施工方案的合理性、可行性以及有无保证施工质量的技术措施和现场安全措施。

根据设计确定的水泥(固化剂)及外掺剂的掺入比换算出单位桩长(或单桩)的掺料用量，并在正式施工前确定浆液的配合比、泵送时间、搅拌提升速度和复搅深度等。

2 施工过程监控要点
测量放线复核，重点对控制性轴线、桩位进行复查，满足要求后方可就位开机。

开机前检查导向架的垂直度，开机后随时观察控制其垂直度满足规范要求(搅拌桩垂直度偏差不得超过%，桩位偏差不大于50mm)。

水泥浆液须按设计(或试桩确定)配比拌制，搅拌均匀、输送连续，不得离析。

水灰必须认真控制，可采用泥浆比重计对各台班进行随机抽样测试。

打桩过程因故中断而续打时，为防止断桩或缺浆，应使搅拌轴下沉至停浆面以下50mm，待恢复供浆后再继续喷浆提升。

严格控制桩深、复搅下沉和提升速度以及泵送压力，确保成桩效果。

为保证桩头质量，喷浆搅拌应高于设计桩基顶500mm，且当喷浆提升至设计桩顶时，应稍有停滞。

制桩完成后，须达到要求的龄期后方可进行开挖，清理桩头时不得使用重锤或重型机械，宜用小锤、短钎等轻便工具操作，以免损坏桩头。

对施工中出现的问题应及时分析原因，提出处理办法，一般问题的出现及处理参考附表：
附表施工中问题分析及处理措施
问题原因分析处理措施
喷浆阻塞(1)水泥受潮结块。

(2)制浆池滤网破损以及清渣不及时(1)改善现场临时仓库的防雨防潮条件。

(2)加强设备器具的检查及维修保养工作，定期更换易损件。

速度失稳(1)设备自身速度控制系统存在缺陷。

(2)机组人员操作不规范、不熟练。

(1)不符合技术要求的设备机具不得进场，陈旧的设备应及时更换。

(2)督促施工单位搞好岗前培训工作，建立持证上岗制度。

喷浆不足(1)输浆管有弯折、外压或漏浆情况。

(2)输浆管道过长，沿程压力损失增大。

(1)及时检查、理顺管道，清除外压，发现漏浆点应进行补漏，严重时可停机换管。

(2)制浆池尺量布置靠近桩位，以缩短送浆管道。

当场地条件不具备时，可适当调增泵送压力。

进尺受阻地下存在尚未清除的孤石、树根及其它障碍物等。

(1)及时停机移位，排除障碍物后重新复位开机。

(2)当障碍物较深又难以清除时，应及时与设计及有关方联系，结合实地情况共同协商处理措施。

3 质量检验、评定与验收
检测时间应结合具体设计要求进行，可在成桩后7天、14天、28天、60天、90天进行。

复核桩中心位置偏差，偏差值应满足规范和设计要求(例如不得超过100mm或D/2)。

开挖桩头，测量桩直径，观察桩身坚硬程度与均匀性，必要时可就地取样进行室内土工试验，以检验是否达到设计要求。

抽芯取样，按土质和设计要求确定取样深度和取样数，一般在处理目标的土层、桩底位置都必须取样，进行室内试验，目的是确定处理效果和桩长够否。

抽芯的施工方法与一般地质勘察方法略有不同，即要干钻不能湿钻；钻孔位置一般不应在桩中心处。

有特殊要求的工程，应在桩身进行标准贯入试验，检测深度和点数按设计要求确定，且处理目标土层和桩底位置上下都应有测点。

按设计要求进行单桩、单桩复合地基和多桩复合地基静荷载试验。

将试验结果与下式
的计算值进行比较，综合评价桩体质量和复合地基效果。

下卧层地基强度验算当搅拌处理范围下存在强度较弱的下卧层时，须按GBJ7-89的有关规定进行下卧层强度的验算。

沉降验算，搅拌桩复合地基的变形包括复合土层的压缩变形和桩端以下未处理土层的压缩变形。

督促施工单位及时整理竣工资料，提交竣工报告。

组织竣工验收，按有关质量验评标准评定质量等级。

经验收合格后方可进行后续施工，资料成果及时整理归档。

4 结语
以上的监控技术要点，基本上也适用于石灰系和干法的深层搅拌法。

由上述可以看出，施工质量监控是一项细致的技术工作，监理人员对施工方法越熟悉越有利于质量控制。

参考文献：
［1］阎明礼.地基处理技术［M］.北京：中国环境科学出版社，1996.
［2］曾国熙，等.地基处理手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，1994.
［3］杨伟量，等.地基基础工程监理指南［M］.上海：上海科学出版社，1999.
［4］陈希哲.土力学地基基础［M］.北京：清华大学出版社，1998.
［5］叶书鳞，等.地基处理与托换技术［M］.北京：中国建筑工业出版社1996.
［6］建筑地基处理技术规范(JBJ79-91)［R］.北京：中国建筑工业出版社，1992.
The Construction Quality Monitoring of the Deep
Cement Mixing Pile
ZHOU Bao-ya
(Guangzhou Hengmao Construction Consultant Company,Guangzhou,510500,China)
Abstract：This paper describes the entire process of the construction quality monitoring of the deep cement mixing pile,summarizing the author's experiences accumulated in engineering inspection and control on the worksite of previous projects.
Key words:deep cement mixing pile;construction quality monitoring
软基处理水泥深层搅拌桩施工控制
傅强(安徽省公路勘测设计院合肥230041)
解军(安徽省公路勘测设计院合肥230041)
徐显利(安徽省宿州市公路管理局宿州234000)
摘要水泥深层搅拌桩是进行软基处理的一种有效形式。

本文介绍了水泥深层搅拌桩施工中试桩、施工准备、施工工艺流程、设计参数及要求、施工控制、质量检验等控制环节。

关键词软基处理水泥深层搅拌桩施工控制
1前言
深层水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使软土硬结而提高地基强度。

这种方法适用于处理软土，处理效果显著，处理后可很快投入使用。

如何有效地控制深层水泥搅拌桩的成桩质量，确保软基处理的效果是我们在工程实践中探索的一个课题。

2试桩
21深层搅拌水泥桩适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土。

当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时，应通过试验确定其适用性。

冬季施工时应注意低温对处理效果的影响。

22深层搅拌桩施工是藉搅拌头将水泥浆和软土强制拌和，搅拌次数越多，拌和越均匀，水泥土的强度也超高。

但是搅拌次数越多，施工时间也越长，工效也越低。

试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数、确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数，以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。

23每个标段的试桩不少于5根，且必须待试桩成功后方可进行水泥搅拌桩的正式施工。

试桩检验可采取7天后直接开挖取出，或至少14天后取芯，以检验水泥搅拌桩的搅拌均匀程度和水泥土强度。

3施工准备
31深层搅拌桩施工场地应事先平整，清除桩位处地上、地下一切障碍(包括大块石、树根和生活垃圾等)。

场地低洼时应回填粘土，不得回填杂土。

32水泥搅拌桩应采用合格的325级普通硅酸盐袋装水泥以便于计量。

使用前，承包人应将水泥的样品送中心试验室或监理工程师指定的试验室检验。

33水泥搅拌桩施工机械应配备电脑记录仪及打印设备，以便了解和控制水泥浆用量及喷浆均匀程度。

监理工程师每天收集电脑记录一次。

34水泥搅拌桩施工机械必须具备良好及稳定的性能，所有钻机开钻之前应由监理工程师和项目经理部组织检查验收合格后方可开钻。

4施工工艺流程
桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下03m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。

5设计参数及要求
(1)水泥掺入比>12％；
(2)室内配合比设计
7d无侧限抗压强度：qu≥08MPa，
28d无侧限抗压强度：qu≥16MPa，
90d无侧限抗压强度：qu≥24MPa；
(3)现场质量检测
28d取芯强度：R28≥08MPa，
90d取芯强度：R90≥12MPa，
单桩承载力>210KPa，
复合地基承载力>170KPa。

6施工控制
61项目经理部指派专人负责水泥MPa桩的施工，全过程旁站水泥搅拌桩的施工过程。

所有施工机械均应编号，应将现场技术员、钻机长、现场负责人、水泥搅拌桩桩长、桩距等制成标牌悬挂于钻机明显处，确保人员到位，责任到人。

62水泥搅拌桩开钻之前，应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象，待水排尽后方可下钻。

63为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求，在主机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。

64对每根成型的搅拌桩质量检查重点是水泥用量、水泥浆拌制的罐数、压浆过程中是否有断浆现象、喷浆搅拌提升时间以及复搅次数。

65为了确保桩体每米掺合量以及水泥浆用量达到设计要求，每台机械均应配备电脑记录仪。

同时现场应配备水泥浆比重测定仪，以备监理工程师和项目经理部质检人员随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求。

66水泥搅拌配合比：水灰比045～050、水泥掺量12％、每米掺灰量4625kg、高效减水剂05％。

67水泥搅拌桩施工采用二喷四搅工艺。

第一次下钻时为避免堵管可带浆下钻，喷浆量应小于总量的1/2，严禁带水下钻。

第一次下钻和提钻时一律采用低档操作，复搅时可提高一个档位。

每根桩的正常成桩时间应不少于40分钟，喷浆压力不小于04MPa。

68为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量，第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30秒，进行磨桩端，余浆上提过程中全部喷入桩体，且在桩顶部位进行磨桩头，停留时间为30秒。

69施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间。

每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆。

严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。

储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加50kg。

若储浆量小于上述重量时，不得进行下一根桩的施工。

610施工中发现喷浆量不足，应按监理工程师要求整桩复搅，复喷的喷浆量不小于设计用量。

如遇停电、机械故障原因，喷浆中断时应及时记录中断深度。

在12小时内采取补喷处理措施，并将补喷情况填报于施工记录内。

补喷重叠段应大于100cm，超过12小时应采取补桩措施。

611现场施工人员认真填写施工原始记录，记录内容应包括：1施工桩号、施工日期、天气情况；2喷浆深度、停浆标高；3灰浆泵压力、管道压力；4钻机转速；5钻进速度、提升速度；6浆液流量；7
每米喷浆量和外掺剂用量；8复搅深度。

7质量检验
71检验方法
711水泥搅拌桩成桩7天可采用轻便触探法进行桩身质量检验。

(1)检验搅拌均匀性：用轻便触探器中附带的勺钻，在搅拌桩身中心钻孔，取出桩芯，观察其颜色是否一致，是否存在水泥浆富集的“结核”或未被搅匀的土团。

(2)触探试验：根据现有的轻便触探击数(N10)与水泥土强度对比关系来看，当桩身1d龄期的击数N10大于15击时，桩身强度已能满足设计要求；或者7d龄期的击数N10大于30击时，桩身强度也能达到设计要求。

轻便触探的深度一般不超过4m。

712水泥搅拌桩成桩28天后，用钻孔取芯的方法检查其完整性、桩土搅拌均匀程度及桩的施工长度。

每根桩取出的芯样由监理工程师现场指定相对均匀部位，送实验室做(3个一组)28天龄期的无侧限抗压强度试验，留一组试件做三个月龄期的无侧限抗压实验，以测定桩身强度。

钻孔取芯频率为1％～15％。

713如果某段或某一桥头水泥搅拌桩取芯检测结果不合格率小于10％，则可认为该段水泥搅拌桩整体满足要求；如果不合格率大于10％小于20％时，则应在该段同等补桩；如果不合格率大于30％，则该段水泥搅拌桩为不合格。

714对搅拌桩取芯后留下的空间应采用同等强度的水泥砂浆回灌密实。

715在特大桥桥台或软土层深厚的地方，或对施工质量有怀疑时，可在成桩28天后，由监理工程师随机指定抽检单桩或复合地基承载力。

随机抽查的桩数不宜少于桩数的02％，且不得少于3根。

试验用最大载荷量为单桩或复合地基设计荷载的两倍。

72外观鉴定
(1)桩体圆匀，无缩颈和回陷现象。

(2)搅拌均匀，凝体无松散。

(3)群桩桩顶齐，间距均匀。

73实测项目
水泥搅拌桩质量检测项目如表1。

8结语
公路软基处理属于隐蔽工程，如施工质量不好，一旦被路堤等构筑物所覆盖，便构成隐患且不好检查及补救。

因此，紧抓施工环节，严格施工过程的管理非常重要，只有在施工过程中严格控制才能确保工程质量。

参考文献
〔1〕阮善发等公路软土地基处理中的深层搅拌桩施工
〔2〕高速公路路基设计与施工人民交通出版社
浅谈水泥深层搅拌桩测试技术
近几年，在处理淤泥、淤泥质土、粉土、粉质粘土等软弱地基时，经常采用深层搅拌桩进行复合地基加固处理。

深层搅拌桩是一种加固软土地基的新方法，是用水泥及少量添加剂就地与地基土体充分混合而成的“水泥土桩”，其对施工工艺要求较高，掌握不好容易出现质量问题。

常见的有水泥与土混合搅拌不均匀而导致局部水泥量少或无水泥；由于深层搅拌桩施工速度快，且属隐蔽性施工，不易监控，个别施工单位偷工减料，致使桩长不够；同时，由于固结速度较慢，上部施工截桩头时用力过猛，易使浅部桩身断裂。

上述质量问题对复合地基承载力均有较大影响。

由于深层搅拌桩成桩工艺的特殊性，其施工质量及处理效果受到人们的普遍关注。

规范规定的质量检测方法有开挖检查、钻孔取芯、标准贯入及静载试验等，但上述方法投入大，效率低，特别的桩身完整性检验针对性较差。

近几年，在桩基检测实践中，采用低应变
反射波对深层搅拌桩进行桩身完整性检测，取得了较好的效果。

以下就“水泥土桩”低应变反射波可行性测试条件及测试方法作一说明。

一、“水泥土桩”用动测方法进行完整性检测的可行性
水泥搅拌桩是将水泥固化剂（浆体或粉体）就地与软土充分搅拌而成，是水泥与土的硬化体，与土不同，属于有结构性的介质材料。

结构的强弱与水泥的掺入比有关。

在一定条件下，搅拌桩桩体可视为或近似为弹性体，其弹性模量与弹性波传播速度具有相关关系。

大量室内试验和现场取芯试验成果表明，水泥搅拌桩桩体介质与混凝土类似，其声波波速与强度的对应关系大致相同，其应力、应变关系也有一个线性段。

在满足一定条件（例如龄期大于一个月，掺入比大于8%等）的情况下，可将水泥搅拌桩看作或近似看作弹性材料，应力波在其中的传播特性可描述为介质的连续性等性质。

大量的室内无侧限抗压强度试验及有关文献表明，当水泥搅拌桩达到30d龄期后，其桩身强度可达（1-n)Mpa，外观十分
坚硬，其抗压强度远大于桩周土，显然，水泥搅拌桩的波阻抗远大于桩周土波阻抗。

因此，弹性波在搅拌桩介质及边界面上的反射与透明规律，在一定条件下可作为对其完整性判定的依据。

另一方面，弹性波在搅拌中的传播速度与其介质抗压强度之间有着很强的相关关系，可以将波速作为测定搅拌水泥土强度的物理量。

显然，水泥搅拌桩满足反射波法基桩完整性检测所依托的基本理论为一维弹性中应力波（纵波或弹性波）波动理论：
（1）桩长远大于桩径。

（2）龄期一般大于30d，桩体介质连续基本呈弹性关系。

（3）桩体介质的波阻抗与桩周土波阻抗有明显异常。

基于以上分析，反射波法用于水泥搅拌桩质量检测在理论上有依据，实践上切实可行。

二、水泥搅拌桩测试条件
（1）水泥搅拌桩具有一定强度的情况下，才具有浅弹性特性，实践和资料证明，龄期在±30d能满足强度要求。

（2）桩长远大于桩径，即500mm桩径的桩桩长要不小于5m。

也就是说桩长大于5m，龄期在30d左右的水泥搅拌桩在理论上满足低应变反射波法检测要求。

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三、测试方法
与混凝土相比，应力波在水泥土中传播时介质吸取产生的衰减较大。

为了得到良好的检测效果，应当注意桩头处理、传感器的选择和安放位置、振源选择等问题。

桩头处理：由于成桩时上部压实不够，搅拌桩桩头通常比较松散、粗糙、不平整，桩头应予凿除，并平整、清洁。

传感器安放：传感器安放点应避开疏松处，保证应力波接收质量。

振源选择：选择合适的振源，使激励击发脉冲具有最佳指向性和穿透能力。

理论和实践说明，力锤所产生的瞬时冲击，其频谱宽度包括桩--土体系振动响应频段，并能提供足够能量激励起检测对象。

反射波法是工程界应用广泛的桩基检测的较好方法，对满足一定条件的水泥搅拌桩进行反射波检测，可满足工程的大面积质量检测，其特点是快捷、高效、经济、无损伤，且保证足够的精度。

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