浅析水泥土搅拌桩技术的施工应用

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摘要：本文介绍了水泥土搅拌桩的概念，分析了深搅桩施工技术在某软土路基处理工程中的应用。

关键词：水泥土搅拌桩；施工应用

Abstract: This paper introduces the concept of the soil cement mixing piles, and analyzes the application of the deep mixing pile construction technology in soft soil sub grade treatment engineering.

Key words: cement soil mixing pile; construction application

中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

软土路基加固处理过程中，在水泥浆深层搅拌桩施工前进行相应的试验桩，以确定后续大面积的搅拌桩施工中的相关施工参数，这个对整个加固处理工程的质量控制都很关键。在下钻搅拌施工中，搅拌质量的控制对桩身质量的影响很大，应作为重点来进行管理。

1 工程概况

某高速公路沿江路段路基多为淤泥质软土构成，上表有1～2m 厚的人工填土层，下面即为层厚十多米的淤泥质软土层，场地土体整体强度低，压缩性大，达不到路基上部结构对其承载力及刚度的要求，故需对其进行路基加固处理。水泥浆深层搅拌桩(以下简称深搅桩)作为软土地基加固处理新的施工技术之一，其加固软土地基速度快，效果好，可有效控制地基的工后沉降，能极大提高地基的整体稳定性以防止地基失稳等，有着其它地基处理方法所不具有的优点。

2 水泥土搅拌桩概述

2.1 成桩原理

采用水泥深搅桩进行软基处理，处理过的地基属于半刚性桩基复合地基。水泥深搅桩施工技术可简要描述为：通过采用专业深搅桩施工机械设备，在地基需要加固处理的深度范围，把水泥浆与被搅碎的地基原位土进行强行搅拌施工，经过一定的时间，通过土体颗粒与水泥浆两者间发生的一系列物理、化学反应和变化，使土体颗粒与水泥浆逐渐固化形成水泥土桩；形成的水泥土桩与桩周土体组成复合体，形成具有一定强度的水泥加固土桩体，并具有较高的水稳定性，能改善提高天然地基土体的承载能力和刚度，水泥土桩与桩周土体组成的复合体共同承受上部荷载，从而对软弱地基土体起到加固的效果。

2.2 适用条件与优点

水泥深搅桩施工技术适用于流塑淤泥质软土，可塑黏性土及素填土，以及松散、稍密状态的粉土，杂填土等地基加固处理工程，由于水泥深搅桩施工时只要将地基土和水泥浆就地原位搅拌，最大限度的利用了原位土体，而且施工时也不会使周边土体侧向挤出，且施工时无噪音，无振动，对周边环境的不利影响少。

3 施工准备

3.1 路基场地土质确认及配合比设计：为保证水泥深搅桩施工的经济性和科学性，施工前应详细查看场地地质勘察报告，抽取少量测点进行实测复核，做好水泥浆体的配合比设计试验。通过对路基土体取样进行室内配合比试验，最终水泥掺入比确定为18%，水灰比控制为0.48，石膏粉和木质素磺酸钙的含量各为水泥量的2.5%。

3.2 机械配置设备：水泥浆体喷射设备必须配备有专门的流量测量计，确保能准确反映水泥浆体的瞬时喷射速度和累计喷入总量，以便能及时掌握和控制水泥浆体的喷射速度和总用量。深搅桩开始施工前，机械配置设备都应经相关测试部门检定合格后方可投入使用。

3.3 试桩：为了获得合适的搅拌次数，以及确定水泥浆体材料的水灰比，运输和泵送压力，深搅施工时的钻杆下钻速度和提升速度，以及钻杆的重复钻搅深度等参数，需在正式施工前进行试桩。通过试桩后检测确定，施工工艺定为“两喷六搅”， 使整个深搅桩施工质量得到有效的科学保证。

4 施工工艺

4.1 施工机械及工序

4.1.1 场地采用专业的双轴深搅桩机进行施工，同时配备水泥浆搅拌机，水泥灰浆泵等配套设施。

4.1.2 施工工序：桩位放样，钻机调整定位，钻机检验，钻入至设计深度（正循环），开启注浆泵，提钻并喷水泥浆（反循环）至地表面以下0.3m，重复下钻搅拌至设计深度并同时喷水泥浆，搅拌提钻至地表（反循环），成桩施工完成，钻机移至下一桩位。

4.2 施工工艺

4.2.1 桩机到达桩位孔后应及时进行对中，调平，校正桩机垂直度，保证桩机塔身与地面充分垂直，确保桩身垂直度误差控制在1.5‰的范围内。

4.2.2 待搅拌机冷却水循环系统正常运转后启动搅拌机开始钻搅施工，通过起重机逐渐放松钢丝绳，使搅拌机沿垂直向下钻搅拌，按试桩结果控制下钻速度。第一次下钻搅拌时，尽量不冲水，待遇到较硬土层下沉过慢时适量冲水，以便于后续正常钻进搅拌。

4.2.3 待搅拌机下钻至一定的深度，开始按试桩的获得的掺入比和水灰比进行水泥浆体材料的拌制，并将其运入料斗备喷。

4.2.4 搅拌机下钻到设计深度时，开始灰浆喷射施工，其泵送压力保持在0.5 Mpa左右，以保证水泥浆体材料能连续自动喷入路基孔内，钻杆提升速度控制在0.5 m/min 左右，当钻杆提升到桩顶设计标高时，重复下钻并搅拌，下钻速度控制在0.60 m/min左右，直至桩底设计深度停止喷入水泥浆，逐渐提起搅拌机同时并不断搅拌。

4.2.5 施工完成后，清洗集料斗，水泥灰浆泵，泵送管道，同时清除钻头上沾附的粘土。

4.3 重要环节控制

4.3.1 钻机定位:路基地面经整平符合施工要求后，按照布桩设计图通过稳定的控制点准确进行桩孔定位，其水平偏差不应超过5cm，并使搅拌机钻杆轴保持垂直。为保证深搅桩体的垂直度满足设计和规范要求，可在搅拌机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆的距离变化来进行钻杆垂直度的控制。

4.3.2 水泥浆的制备:水泥浆制备池和供浆池均应安装强度足够的搅拌叶，其叶片直径比制备池和供浆池相应的直径约短5cm，搅拌叶片下端比池底高1cm左右，因为搅拌叶片与池底或池壁间隙过大会造成水泥在池边搅不开。水泥浆体材料的制备量应以单根桩用料略有富余为依据，按预定配合比进行投料成分的控制，并充分搅拌均匀。若水泥投料不足，会引起水泥浆体的水灰比过大，从而导致水泥浆体材料浓度下降，就相当于路基软土土体含水量提高,使水泥土桩身强度降低。

4.3.3 正循环下钻搅拌:第一次进行成孔下钻施工时，为避免堵管应带浆进行，严禁带水下钻。下钻搅拌速度由电机的相应电流表监测控制，钻机工作电流控制在60A 以内。搅拌机钻杆的有效杆长应适当大于施工桩长度，搅拌叶片直径略大于设计桩径，以确保设计桩长和桩径都能满足要求。

4.3.4 反循环上提喷浆搅拌:第一次上提喷浆量应小于总浆量的一半，并保证喷浆的速度均匀。为保证水泥搅拌桩的桩身底部，顶部和桩身质量，第一次提钻喷浆时应在桩底部和顶部位置各停留约30s，并进行充分搅拌。整个喷浆施工过程应保持连续施工，若因故停浆，应将搅拌机钻杆下沉到停浆点以下1m位置，待再次恢复供浆时再喷浆提升，且其时间间隔不能太久。

4.3.5 重复搅拌:在水泥掺入比一定时，保证水泥浆和孔内土体的搅拌程度比增加水泥含量对提高桩身承载力更为有效。为保证水泥浆与孔内土体充分搅拌均匀，在电动机功率允许的条件下，应尽量多装叶片。

5 质量检验

5.1 水泥搅拌桩施工结束7d后，可采用轻便触探法对水泥土桩进行桩身质量检验。

5.2 检验搅拌均匀性：用轻便触探器中附带的勺钻，在水泥土桩桩身中心钻孔取芯，观察其是否存在水泥浆富集的“结核”现象，或是否存在未被搅匀的土团。

5.3 触探试验：当桩身1d 龄期的击数N10大于15击时，或7d龄期的击数N10大于30击时，说明水泥土桩桩身强度能满足设计要求。

5.4 水泥搅拌桩成桩施工结束并经28d适当养护后，用钻孔取芯的方法检查其桩身的完整性和均匀性，每个桩身芯样由专业人员送实验室做28d龄期相应的无侧限抗压强度试验，以测定桩身28d龄期的强度，场地取芯比例大约为总桩数的2％。经检验，桩体28d无侧限抗压强度均不小于1.2Mpa，符合设计要求。

6 结束语

结合深层水泥土搅拌桩施工技术在某软土路基加固处理工程中的应用实践，对该种水泥土深搅桩能形成半刚性桩基复合地基的成桩原理，适用条件与使用有点，施工前期准备，施工机械及工序及施工过程中重要环节的控制内容，以及桩身质量检验方法等方面都进行了详细的探讨。

参考文献：

[1] 建筑地基处理技术规范JGJ79-2002[S].中国建筑工业出版社,2002.

[2] 建筑桩基技术规范JGJ94-94[S].中国建筑工业出版社,1994.

[3] 应惠清.建筑施工技术[M].同济大学出版社,2006,5.