水泥搅拌桩处理软土路基的质量控制与检测

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摘要：软土地基处理是道路工程施工中的难点，水泥搅拌桩处理软土地基是目前比较成熟的技术，但由于水泥搅拌桩数量多，并具有隐蔽性，其施工质量控制与检测显得尤为重要。本文就水泥搅拌桩施工的配合比选择、工艺要求、施工注意事项、承办人监控要点、质量判定等进行了阐述。

关键词：水泥搅拌桩 质量控制 检测

水泥搅拌桩是我国在20世纪发展起来的地基处理新技术，它是通过特制的深层搅拌机械在地层深部就地将软土和水泥强制拌和，使软土硬结而提高地基强度。水泥搅拌桩技术以其经济、适用，无污染，无振动，加固效果好等诸多优点经常被运用于地基基础处理，特别适用于软土地基的处理，广泛应用于铁路、公路、市政等工程建设领域。本文谨就水泥搅拌桩施工的质量控制与检测分五个方面进行简要阐述。

一、配合比设计基本要求

料土制备时应除去土中所夹有的贝壳、树枝、草根等杂物。当采用湿法进行配合比设计时，应采取措施，保证土料的天然含水量；当采用干法进行配合比设计时，土料应粉碎、过5mm筛，加水配制成相当于天然含水量的试料土，放置24小时，并防止水分蒸发。水泥用量应按施工图设计文件要求取中值、＋5kg/m和－5kg/m三个档次的水泥用量进行试验，地质情况较复杂时，可在此基础上适当增加＋10kg/m、－10kg/m等水泥用量的试验；采用外掺剂时，根据设计文件或规范、试验要求，选择外掺剂的种类和掺入量。试料土必须与水泥、外掺剂充分搅拌均匀，每个试件所需的试料土、水泥、外掺剂的质量必须按拟定的配合比事先用天平称量，并控制试件达到一定的密度。试件强度严格按《软土地基搅拌桩加固法技术规程》（YBJ225-91）进行测定，每组试件必须有三个以上平行试验。水泥土的强度以28天试块强度为准，一般要求R28≥0.87MPa。

二、现场工艺性试桩要求

水泥搅拌桩分为喷粉水泥搅拌桩（干喷法施工）和喷浆水泥搅拌桩（湿喷法施工）两种，干喷法所成的桩简称粉喷桩，湿喷法所成的桩简称浆喷桩，水泥搅拌桩施土前，应根据现场实际情况，进行试桩，以确保大面积施工质量。因此要求通过试桩，能够掌握下钻及提升的难易程度；确定钻头进入硬土层电流变化程度；确定水泥浆液密度；确定合适的输浆泵的输浆量；掌握水泥浆经浆泵到达搅拌机喷浆口的时间、搅拌桩机提升速度、复搅下沉、复搅提升速度等施工参数。

三、施工注意事项

为了保证施工质量，水泥搅拌桩施工设备应选用定型产品，并配有全自动电脑记录仪的设备，严禁使用非定型产品、自行改装设备，严禁使用没有管道压力表和计量装置的设备。施工单位要根据工艺试桩确定的各种操作程序、技术参数制定施工要点，并在每台桩机上用醒目的标牌明示。施工过程应做好施工原始记录。对不同桩施工要求如下：

1．粉喷桩的施工工艺

为保证粉喷桩的垂直度，应注意起吊的设备的平整度和导向架的垂直度，垂直度偏差不得大于1.0％，桩位偏差不得大于50。严格控制钻孔下钻深度、喷粉长度和喷粉量，确保喷粉量达到试桩时确定的实际施工水泥用量，桩长不得小于设计桩长或经监理工程师现场确认的施工桩长，单桩水泥用量不得少于设计水泥用量，粉喷桩每延米水泥用量误差不得超过5%，并应有专人记录每根桩的水泥用量。粉喷桩原则上要穿透软的土层到达强度相对较高的持力层，并深入硬土层500。搅拌机每次下钻或提升的时间必须有专人记录，时间误差不得大于5秒，提升前要有等待送粉到达桩底的时间，防止出现提升却未喷粉的情况，具体时间随机械类型与送灰管长度而变化，应由有关人员会同监理根据试桩确定。应在全桩范围内重复搅拌一次，以增加水泥均匀性。复搅宜一次完成。

钻进提升时管道压力不宜过大（以不堵塞出粉孔为原则），以防止孔壁四周的淤泥受挤压形成空洞，这一点在高含水量（≥70％）区应特别注意。供粉必须连续，拌和必须均匀，如发生意外影响桩身质量时，应在3小时内采取补喷措施，补喷重叠以不小于1.0m为宜，否则应重新打设，新桩距报废桩的净距离不能大于桩距的15%，宜紧贴成重叠1/3桩径，并填报在事故记录中备查，所有接桩及补桩都必须报现场监理批准并做好记录。对输灰管要经常检查，不得泄漏及堵塞，管道长度以60~80m为宜，对使用的钻头要定期检查，其直径磨耗量不得大于10mm，但也不宜采用直径过大的钻头（以不大于设计桩径30mm为宜，以免影响桩身成型质量）。

2．浆喷桩的施工工艺

浆喷桩与粉喷桩的施工工艺基本相同，只是浆喷桩需制备水泥浆液，水灰比可按0.45～0.5控制，浆液施工质量控制应符合以下规定：固化剂浆液应严格按预定的配比拌制，制备好的浆液不得离析、不得停滞过长（时间不超过2h）；浆液到入料斗时应加筛过滤，以免浆内结块，损坏泵体；泵送浆液前，管路应保持潮湿，以利输浆；现场拌制浆液，应有专人记录固化剂、外掺剂用量，并记录泵送浆开始、结束时间；根据成桩试验确定的技术参数进行施工，操作人员应记录每米下沉时间、提升时间，记录送浆时间、停浆时间等有关参数的变化。

四、质量检测

工程检测主要是判定桩体的整体质量，检验项目可分为以下几种：进行施工工艺和施工参数的检测可采用标准贯入试验或轻便触探等试验；桩体强度的检验可采用静力触探试验或静荷载试验；检查桩体均匀程度和完整性可采用小应变检测或取芯检验；为进一步掌握桩体的施工质量，还可采用开挖检验、截取桩体部分进行强度的试验等。

下面将对工程中常用的一些检测手段的注意事项进行说明。

1．钻探及取样

检测桩以随机确定为原则，以确保每根桩都有被抽检的可能为前提，检测分析自检和第三方检测。前者为施工方委托具有资质的检测单位按照验标频率进行各项检测，客专要求频率为2％；后者为建设方委托具有资质的检测单位按照一定频率进行各项检测，一般为自检频率的1/10。检测孔位布置在水泥土深层搅拌桩桩头，并偏离中心100mm左右。钻头直径采用91mm或108mm。用岩芯管回转钻进方法，严格控制回次进尺，每回次不超过1.5m，要采取正确的钻探及取样方法，尽量保持岩芯的连续完整性，使芯样采取率大于等于60%，使质量评判有可靠的依据。芯样取出后，依次摆放整齐，及时填写回次岩芯标签，一般每回次均应选取有代表性芯样进行无侧限抗压强度检测。如芯样不成型，无法取得样品时应在记录表内说明。芯样应及时密封保存，以保证在天然含水量和原状结构情况下进行无侧限抗压强度试验。桩长较短时，每根桩最低不少于三个芯样（上、中、下）。原状芯样必须立即进行芯样描述并编号，必须注明时间、地点、检测孔号、深度、取样人姓名等。每根桩取样完成后，应对所取芯样拍照。芯样应在3天内送试验室进行抗压强度试验。搬运和送样时应采取措施防止试样受到扰动和挤压。

2．标准贯入试验

取芯后应立即进行标准贯入试验，沿桩体深度方向每隔1.5m进行标准贯入试验，当标贯击数

为了保证标准贯入试验用钻孔的质量，要求采用回转钻进，当钻进至试验标高以上15cm处，应停止钻进，清除孔底残土。下钻具时缓慢下放，避免松动孔底土。实测标贯击数应按试验杆长进行击数修正，修正系数见下表1。标贯击数按试验杆长修正后，再根据龄期折减，桩体龄期不足28天时，不折减也不增加；桩体龄期超过28天时，每超过1天标贯击数折减1%，当折减率达到30%时，不再进行了折减。

表1实测标贯击数修正系数

探杆长度（m） ≤3 6 9 12 15 18 21

修正系数α 1.0 0.92 0.86 0.81 0.77 0.73 0.70

标贯试验分两段进行，一是预打阶段：先将贯入器打入土中150mm，如锤击已达30击，贯入度未达150mm，记录实际贯入度。二是试验阶段：将贯入器再入土300mm，记录每打入100mm的锤击数，累计打入300mm的锤击数即为标准贯入击数。当累计击数已达30击，而贯入度未达300mm,应终止试验，记录实际贯入度S及累计锤击n，计算贯入300mm的锤击数N。然后提出贯入器，取贯入器的土样进行鉴别，描述记录。最后进行芯样性质、颜色、状态、搅拌均匀性等内容描述。

3．室内试验

在进行制样时应该注意：切样时两端面应平整，试样两端面不平整度误差不得大于0.5mm；两端面应垂直于试样轴线，最大偏差不得大于1°；试件高度与直径之比宜为1.0~1.5（根据试样软硬程度作适当调整）。另外记录人应详细记录原始标签上的如下内容：工程名称、标段里程号、试样野外编号、水泥土样采集深度、采样日期、芯样状态（坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑）；对野外描述记录进行核对。制备好的试样精确测量其高度、直径，精确到1mm。试样形状如不完整有残缺应在记录表中注明。

在做试验时将试件置于试验机承压板中心，调整球形座使试件两端面均匀接触；以每秒0.2~0.5MPa的速度加荷（对软弱土样可适当降低加荷速度），直至试样破坏，记录破坏荷载，精确到0.1N。有条件时应尽可能在现场进行试验，以免运输过程中对芯样强度造成影响。最后计算水泥土单轴抗压强度，针对试件的高径比，对试样的无侧限抗压强度进行修正。桩体龄期不足28天的直接记录实测强度值，超过28天的，换算为28天强度，即按每天1%对实测强度进行折减，最多折减30%。

五、质量评判

软基处理属于隐蔽工程,如施工质量不好,一旦被构筑物所覆盖,便构成隐患且不好检查及补救。因此应作好质量的评判工作。对于如下的情况可判为不合格桩：（1）桩距、桩径、水泥掺入量、桩长、倾斜度等指标达不到设计要求；（2）桩身沿深度方向30cm长范围内水泥含量过少，且芯样为软-流塑状态的软土或松散沙土时可判为断桩；（3）实测桩长比施工桩长（施工、监理单位在记录表中确认的长度）短50cm以上时，判定为短桩；（4）加固地段为淤泥质粘土时，当标贯击数小于4击，且芯样无侧限抗压强度Rd＜0.03MPa，或无法取得芯样；（5）检测过程中应对原状土适当勘测，取得原状土的标贯击数、芯样无侧限抗压强度，桩身某层土平均标贯击数低于相应软土层平均标贯击数的1.5倍；（6）检测过程中，不能至少在桩体取出的芯样中选取一个抗压强度芯样。

在检测完成后应及时向业主提交检测情况报告，包括检测情况汇总及相关文字说明，同时提交正式报告及电子文档。

工程质量是百年大计，只有真正树立起质量第一的理念，在施工中严格按规程操作，加强检测，才能保证水泥搅拌桩的施工质量，进而保证道路运输安全。