水泥深层搅拌桩在软基处理施工中的应用与质量控制

水泥深层搅拌桩在软基处理施工中的应用与质量控制郑信荣摘要本文通过水泥搅拌桩在向莆铁路软基加固中的实践和经验，介绍试桩、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水泥深层搅拌桩软基处理、应用、质量控制1前言对于加固深度小于8m的松软土、软土地基向莆铁路采用深层水泥搅拌桩进行加固，小于15米采用水泥砂浆搅拌桩进加固。

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；水泥砂浆搅拌桩通过在水泥浆中增加中砂或细砂办法提高桩体无侧限抗压强度（一般水泥搅拌站试块无侧限抗压强度不小于1.2Mpa，水泥砂浆搅拌桩试块无侧限抗压强度不小于2.0Mpa），但两种桩施工方法相似，区别主要在于机械喷嘴，撑握深层水泥搅拌桩施工要点也就懂得了水泥砂浆搅拌桩要求，所以本文着重介绍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这一个课题。

2室内配比试验采集该工点土样,当存在成层土时应采集各层土土样，至少应采集最软弱层土样，进行室内配比试验，测定各水泥土试块不同龄期、不同少泥参入量、不同外加剂的抗压强度，寻求满足设计要求的最佳水灰比、水泥掺入量及外加剂品种、掺量。

一般来讲深层水泥搅拌桩水泥采用PO42.5及以上普通硅酸盐水泥，水泥掺入量不少于被加固湿土重量的15-20%，水泥浆水灰比为0.4-0.55，在制作水泥浆时，可适当掺入外加剂，如石膏、三乙醇胺、木质素碳酸钙，其掺入量宜分别取水泥重量的2%、0.05%、0.2%，地下水具有侵蚀性时，掺入优质粉煤灰，比例为20-30%，以及AR-3型外加剂，掺量为5%。

3、试验桩施工3.1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。

施工控制过程中，多项操作指标技术指标需要通过试验桩来确定，因此能否在实际施工中控制好水泥搅拌桩的施工质量，成功地做好试验桩起着至关重要的作用。

3.2利用室内水泥土配比试验结果，选择有代表性地段进行成桩试验，检验成桩效果，以确定满足设计要求的施工工艺和施工参数，重点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，应对试验桩竖向全长取芯样，以检查桩身砼密实度、强度，试桩数量不得少于3根。

4施工准备4.1深层搅拌桩施工场地应事先平整，对水田地段应排水疏干后挖除地表0.3-0.5m厚的种植土，旱地及旱田地段挖除地表植物根系，并用土回填至原地面。

对于需要报废的水塘排水疏干，对不能报废的水塘围堰抽水后，用土回填至水塘埂高程处，回填土需要进行碾压，碾压密实至压实系数K≥0.9，地基系数K30≥60Mpa/m。

4.2对段内地表水、地下水及施工用水水质进行取样复测，若地表水、地下水复测结果与设计不相符合，应及时通知有关单位进行再次复测，不得使用有侵蚀性水作为施工用水。

地表水、地下水有侵蚀性时，建筑材料需采用抗侵蚀性材料。

4.3施工前应根据设计文件对路基范围内的管线进行调查核实与迁改，对无法迁改而施工中又可能对其造成影响的管线，须注意加强施工防护。

4.4对施工采用的水泥等原材料按规定送试验室检验，必需符合质量合格要求，不得使用受朝结块、过期变质的加固料、采用的固化料剂和外加剂的品种、规格及性能应满足设计要求；水泥搅拌桩施工机械必须具备良好稳定的工作性能，所有钻机开钻之前应组织检查验收，并配备电脑记录仪及打印机，以便了解和控制水泥浆用量及喷浆均匀程度。

5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0.3m→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。

6质量控制及注意事项依据试验桩确定的施工工艺和施工参数组织全面施工时，需重点落实水泥掺入比、无侧限抗压强度、喷搅工艺、喷浆压力、桩底桩头停留时间、桩位偏差、桩垂直度等及如下注意事项。

6.1应指派专人负责水泥搅拌桩桩的施工，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。

6.2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，喷浆设备是否正常，待水排尽后方可下钻。

6.3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垂直度，施工中应保持桩底盘的水平和导向架的竖直，桩机的垂直偏差不得超过1%。

6.4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。

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，记录仪必须经国家计量部门确认的具有瞬时检测并记录喷浆量的计量装置及搅拌深度自动记录仪。

同时现场应配备水泥浆比重测定仪，以备质检人员随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求。

6.5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。

喷浆压力不小于0.4MPa。

桩底原位搅拌不少于30S，实行磨桩底，桩端原位搅拌不少于2min，实行磨桩端。

6.6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。

施工中发现喷浆量不足，应按要求整桩复搅，复喷的喷浆量不小于设计用量，在成桩过程中遇有故障而停止喷浆，停机超过3小时，需拆卸管道清洗，第二次喷浆时接桩时，其重叠长度不得小于 1.0m，接桩间隔时间不大于24小时，否则应重打该桩。

6.7桩体搅拌应均匀、连续；机具下沉搅拌中遇有土阻力，应增加桩机自重，然后起动加压装置加压，边搅边钻进。

6.8根据施工经验，桩顶0.5m范围施工质量一般较差，要求施工时场地平整标高比设计确定桩顶标高出0.5m，桩体施工时须施工到地面。

待施工桩顶垫层时，再将上部0.5m桩身质量较差的桩段采用人工控除。

6.9施工顺序宜从中间向外围进行或由一边向另一边方式施工，施工完成28天内不得有任何机械在上面行走，28天以后按《建筑地基处理技术规范》要求进行单桩载荷及复合要基载荷试验检测，检测合格后方可进行上部路基施工。

6.10冬季施工时温度不得低于50C，对桩头及桩间土应采取覆盖等保温措施。

6.11施工时应定时检查机械的成桩直径及搅拌均匀程度，对使用的钻头应定期复核检查，其直径磨耗量不得大于10mm，成桩过程应随机抽样做混合料试块，每台机械一天应做一组试块，标准养护，测定其28天龄期立方体无侧限抗压强度。

6.12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质量检测7.1轻便触探试验(N10) ：水泥搅拌桩成桩3天内用轻便触探器钻取桩身加固土体，观察搅拌均匀程度，同时根据轻便触探击数判断桩身强度，检验桩的数量为施工总桩数的1％。

(1)检验搅拌桩均匀性：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，来判断其均匀性。

(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。

7.2取芯检验：水泥搅拌桩成桩28天后，在桩径的1/4处用双管单动取样器在桩长范围内取芯，检验桩体完整性、桩体土搅拌均匀程度、施工长度。

检验数量为施工总桩数的0.2％，且不得少于3根，每孔在不同深度取3个试样做无侧限抗压强度试验。

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。

如果某段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。

7.3静载荷试验，在成桩28天后，任意抽取总桩数的0.1％进行单桩复合地基载荷试验，总桩数的0.1％进行单桩载荷试验，且每项单体工程不应少于3点，复合地基承载力和单桩承载力均不得小于工点设计要求承载力。

试验用最大载荷量为单桩或复合地基设计荷载的两倍。

7.4开挖检验根据施工质量，经触探检验和载荷试验对桩身强度有怀凝时，可选取一定数的桩体进行开挖，检查加固柱体的外观质量：（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；（4）搭接质量和整体性等8 结语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。

铁路工程深层搅拌桩路基应按要求设置沉降、位移观测设备及进行沉降、位移观测，铺设轨道前进行沉降评估，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]地基处理实用技术.中国铁道出版社.2007.6[2]新建向莆铁路路基工程设计详图集作者简介：郑信荣（1973一)，男，工程师，中铁二十四局集团有限公司福建福州 350013。