论软土地基处理路段水泥浆液搅拌桩的施工质量控制
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[摘 要] 本文详细介绍了水泥浆液搅拌桩在软土地基处理路段中的施工技术、质量保证措施及质量检验。
[中图分类号] TU473 [文献标识码] A 文章编号：1671-0037（2014）01-65-1.5
1 施工现场准备
第一，应修好施工机械进场的便道。第二，检查供电设施的齐全与安全性，配备柴油发电机。第三，检查施工场地内的障碍物，包括桩位处的大石块、树根、地下管线、空中的高压线等。如果场地低洼，应该回填黏土，切勿回填杂土。第四，平整场地。搅拌桩的施工路段，用推土机将地表粗平，将中粗砂垫层分层回填，最后用平地机将中粗砂垫层精平。在施工期间最好用压路机静压1～2遍，以确保路基的承载力满足重型桩机平移、行走稳定的要求。第五，做好临时截、排水设施以及供水线路、机械放置位置等。第六，确保搅拌桩能够连续作业，而且垂直度达到设计要求。
2 准备施工测量放样
在施工放样前对各控制点进行复核，按照设计图纸进行放样，准确定位出各个搅拌桩和边线的详细位置；并将搅拌桩的桩位用小木棍进行现场定位，一般按正三角形布置，移动钻机要准确对孔，要严格检查桩架垂直度和平面位置的复核，钻杆垂直度误差应控制在1.5%内，桩位偏差应小于50 mm。因实际情况改变设计的，应向监理申请变更，取得同意后反可施工。
3 原材料准备
水泥搅拌桩应采用合格的32.5级普通硅酸盐袋装水泥。水灰比一般为0.4～0.5。开工前，承包人应将水泥样品送中心试验室或监理工程师指定的试验室检验，检验合格后方可使用。水泥及外加剂必须有出厂合格证。水泥掺量参考值表如下：水泥掺量参考值表天然含水量（%）天然空隙比水泥剂量参考值（kg/m）60>1.8070。
4 成桩试验
目的是为了确定最佳搅拌次数、搅拌均匀的必要步骤及程序、水泥浆的水灰比、泵送时间及压力、搅拌机的提升、下钻速度以及复搅深度等参数，以便有利于以后大规模水泥搅拌桩的施工。在水泥浆液搅拌桩施工前，根据现场的具体情况，进行成桩试验。成桩试验的要求：掌握满足设计喷浆量（由水泥掺量及水泥浆水灰比换算得出）的各种施工技术的参数，包括输浆量、输浆速度、走浆时间（浆液自泵出至喷浆口的时间）、来浆时间（浆液从喷浆口喷出的时间和来浆的时间差）、停浆时间（根桩规定使用的浆液全部喷入土中的时间）、总的喷浆时间（停浆时间和来浆时间的时间差）、钻进速度、转速、喷浆压力、搅拌轴提升速度，同时要决定采用何种施工工艺流程和复搅次数以及复搅浆量等。具体掌握钻机下钻和提升的阻力及地质的变化情况，采取合理的技术措施。通过试验以确定水泥土配合比是否适用于现场施工。检测桩身的无侧限抗压强度是否满足设计要求，即28天龄期的上、中、下部（按桩长1/3等分）的强度平均值不得低于0.6 Mpa，最小无侧限抗压强度大于等于0.3 Mpa。检测单桩极限承载力和允许复合地基承载力，宜在成桩28天后进行。加固剂分布的均匀性和有效加固长度的检验是否符合设计图纸的要求。工艺性试桩总数量由监理工程师把本标段的软基划分为不同的代表路段，每个代表路段的试桩30～50根，或根据实际需要确定。
5 施工工艺流程如下
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0.3 m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 在施工过程中的质量保证措施
为保证施工质量，搅拌桩施工中尤其要抓好以下方面：第一，水泥浆质量的控制：按设计给定的水灰比（水和水泥按重量比控制）在制浆罐中拌制，为使备好的浆液均匀稳定，还应不停地搅拌。避免水泥浆停置的时间过长或离析，超过2小时的浆液进行作废处理。为了避免浆内结块，浆液在倒入集料时必须加筛过滤，以免损坏泵体。为提高水泥土的强度和耐久性，在制作水泥浆时，可掺入适量的外加剂。如用石膏，一般为水泥质量的1%～2%；为了增加搅拌桩的早期强度可用早强剂三乙醇胺；为了增加水泥浆的稠度，利于泵送可以掺入水泥用量的0.2%的木质素磺酸钙。第二，泵送浆液质量的控制：泵送浆液前，检查桩机运转和输料管畅通情况，管路必须保持潮湿，以便利于输浆。在泵送浆液的过程中，泵的压力要足够、稳定，供浆应连续，拌和应均匀。应派专人记录拌制浆液的罐数，固化剂和外加剂的用量以及泵送浆液时间等。如果浆液硬结堵管，必须立即拆卸输浆的管道，并清洗干净。第三，桩长的控制：（a）钻杆标线控制法：施工前要丈量钻杆的长度，用红色油漆在钻杆上标记桩长（桩长应不小于设计图纸的要求），以便掌握钻杆钻入深度、复搅深度，确保设计桩长（b）度盘读数控制法：开钻之前，要控制钻杆钻入深度圆盘的指针读数为零，通过指针的读数可直接读出钻桩的长度。第四，单桩水泥用量的控制：（a）根据单桩的桩长和设计提供的每米水泥的用量，以计算出单桩水泥的用量，要严格按照设计图纸给出的水灰比进行制浆；（b）控制好输浆泵，输浆量与桩机的钻进速度、搅拌速度必须相匹配。以便做到单桩施工完成后，用完该桩所配制的所有水泥浆。第五，桩机操作的控制：①保证桩机机身的竖直度：桩机对位后，桩机必须平整，保证施工过程中不发生倾斜、移动；如果钻杆上的悬锤线指向中心刻度并紧靠在中心度盘处则说明纵横向都竖直。要注意保证机架和钻杆的垂直度，其垂直度偏差不得大于1%。②喷浆、搅拌成桩：启动电动机，根据土质情况按计算速率，放松卷扬机使搅拌头自上而下切土拌和下沉，直到钻头下沉钻进至桩底设计标高。钻至设计标高后，关闭正在施工的搅拌钻机，钻进结束。再次启动搅拌钻机，钻头呈反向边旋转、边提升、边喷浆，使土体的水泥浆进行初步拌和。按施工工艺要求，钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液，每次下降时喷浆60%，提升时喷浆40%。机头提升速度宜不大于0.5 m/min，以保证桩身得以充分搅拌；确保桩身均匀性和强度。③水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身的质量保证：第一次钻进应以60 r/min的转速和不大于1 m/min的钻进速度，顺时针方向边钻进边喷浆，到设计桩长后再继续喷浆30 s后，进行磨桩端，喷浆压力应控制在1～1.4 mpa。当搅拌机提升至距离地面以下1 m时改用慢速，且在桩顶部位进行磨桩头，停留时间为30秒。当喷浆口将要出地面时，应暂停提升并搅拌数秒。施工中发生意外中断注浆，为了防止断桩和缺浆，应立即暂停施工，重新下钻至停浆面或少浆桩段以下0.5 m的位置，待恢复供浆后再喷浆提升。如果因停电、机械故障等原因，喷浆中断3小时以上，为防止浆液硬结堵塞管道，应拆卸输浆管路并清洗后备用。在12小时内采取补喷处理措施，补喷重叠段应超过100 cm，超过12小时未处理应采取补桩措施。
7 质量检验
第一，作好施工记录，施工记录应反映每根桩施工过程的真实情况，应按规范规定的内容填写，应做到详尽、完善、真实并及时汇总分析，凡是需要了解的施工问题，几乎都能从施工记录中找到答案。第二，水泥搅拌桩的质量控制应贯穿于施工的全过程，重点检查水泥用量、桩长、桩顶高程、桩身垂直度、搅拌头转速和提升速度、喷浆量的均匀度复搅次数和复搅深度、搭接桩施工间歇时间等施工允许偏差在施工过程中应严格控制等。桩底标高允许偏差为：±200 mm，桩顶标高允许误差为：-50～100 mm，桩径应小于0.04D（D为桩径）。第三，成桩7天内进行质量跟踪检验，用轻便触探器钻取桩身加固土样，观察搅拌均匀程度和判断桩身强度，如发现凝体不良等情况，应报废补桩，抽检频率为桩数的2%。第四，成桩28天后，应对桩体进行开挖检查或钻芯取样，进行无侧限抗压强度试验应截取上、中、下3个部位的芯样，抽检频率不宜少于总桩数的2%，且不少于5根。同时进行载荷试验，检测单桩极限承载力和符合地基允许承载力，检测频率为同一路段不少于3组。测得28天无侧限抗压强度平均值应不小于1.0 MPa。通过对水泥浆液搅拌桩的施工、检测，本工程软土基处理施工方案切实可行，水泥浆液搅拌桩的间距、桩体强度、桩长、单桩承载力等符合设计及规范要求，桩体成桩均匀，保证了道路工程软基处理的施工质量。
收稿日期：2013年11月28日。