浅议箱涵基础加固施工中水泥搅拌桩的质量控制

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【摘要】箱涵基础多用于地下水位较高，地下水位不易排出的地基，但这种地基淤泥、淤泥质土含量较大，为软土地基，容易产生沉降，对箱涵基础危害较大。水泥搅拌桩是用于加固软土地基的一种有效形式，可以增加软土地基承载力，提高地基的物理化学性能。本文将对水泥搅拌桩的质量控制进行分析。

【关键词】箱涵基础；加固；水泥搅拌桩；质量控制

1 前言

水泥搅拌桩是用来加固软土地基的常见方法之一，它主要以水泥作为固化剂的主剂，把水泥喷入土体，通过将地基身处软土和水泥进行机械强制搅拌，使水泥和土发生物理化学反应，从而形成一种强度高、变形特性良好、水稳定性的混合物。这种技术可有效的提高软土地基承载力，较少地基沉降量，对于加固箱涵基础具有明显效果。在施工过程中，水泥搅拌桩的质量控制尤为重要，下面将对水泥搅拌桩在加固箱涵基础施工工程中的质量监控进行介绍。

2 施工前的质量控制

2.1 技术准备

2.1.1 组织相关人员尽快熟悉图纸以及设计说明，了解工程特点和施工注意事项。

2.1.2 根据工程特点和相应条件进行施工组织设计，并向监理单位呈报进行审核、批准，保证施工方案的可行性。

2.1.3 施工前进行技术交底，安全交底，对施工机械和设备进行检查，确保施工顺利进行。

2.1.4 对准备施工地段进行场地平整，清理施工范围内的障碍物。

2.1.5 根据设计图纸准确的放出各个搅拌桩的位置，并进行复核，做出标记。如果需要改动设计位置，必须经过设计和监理的同意，方可执行。

2.2 材料准备

2.2.1 水泥：作为水泥搅拌桩固化剂的主剂，水泥的质量与搅拌桩的质量有直接的关系。根据设计要求选择水泥品种，必须采用新鲜水泥，出厂日期不能超过三个月，水泥进场前进行检查和试验，确定各项指标合格后才能进场使用。对于不合格的水泥禁止进场使用，水泥进场数量应满足施工进度要求。

2.2.2 施工用水：对所选用的施工用水进行检测，做出水质分析，与饮用水样进行对比试验，对比试验的水泥初凝时间差及终凝时间差均不应大于30min，同时应符合现行国家标准；施工用水中氯离子含量不得超过1500 ，碱含量不得超过1000 ，各项指标符合设计要求后才能进行使用。

2.2.3 外加剂：外加剂可以改善水泥的和易性，提高水泥的强度和耐久性，因此在水泥浆制作时，可以根据要求加入适量外加剂。所采用的外加剂必须具备合格证，并且满足各项设计要求。为了增加水泥浆的稠度，以利于泵送，可加入0.3%的木质素磺酸钙作为减水剂。同时可以加入少量的三乙醇胺作为早强剂，从而增加搅拌桩的早期强度

2.3 机械准备

水泥搅拌桩的施工机械主要包括：深层搅拌机、起重机、水泥制配系统、导向设备及提升速度量测设备等。施工前所有设备必须安装就位，安装完毕后应进行全面的检查调整。下面主要介绍水泥搅拌桩桩机的检查内容：

2.3.1 桩机性能是否稳定良好

2.3.2 钻头直径和钻杆长度是否满足要求；

2.3.3 输送水泥浆的导管是否漏浆；

2.3.4 水泥制浆罐及压力泵工作是否能正常；

2.3.5 外接电源是否和桩机电路接通。

另外应对桩机机身的垂直度进行调整，具体操作步骤包括：（1）调整机身两边的拉杆，使机身纵向竖直；（2）调整机身的四个带液压装置的支撑脚，使机身横向竖直；（3）纵横向都竖直后，钻杆上的悬锤线就会指向中心刻度并紧靠在中心度盘处。

检查结束后，应由监理工程师和项目经理组织验收合格后方可开始施工。

2.4 实验准备

实验准备主要是通过成桩试验获得以下各项参数：

2.4.1 水泥搅拌桩的水灰比；

2.4.2 钻进速度、搅拌速度、提升速度等各项施工技术参数；

2.4.3 水泥搅拌桩所需泵送时间和泵送压力；

2.4.4 了解地质变化情况和钻机的工作阻力，以便采取合理的措施；

水泥搅拌桩成桩实验不宜少于7根。

水灰比的确定直接关系到水泥搅拌桩的质量，需要严格控制，水灰比应根据土层的天然含水量、送浆系统的性能以及搅拌桩的养护条件等方面进行确定。对于天然含水量高的土层水灰比相应减小，含水量高的土层水灰比相应增大，实际工程中以孔口无大量冒浆为标志；对于机械性能较好的送浆系统可以适当降低水灰比，反之则应增大；同样，水灰比也要根据水泥搅拌桩的养护条件进行合理的增减。水灰比较低时会造成桩体搅拌不均匀从而导致强度降低，水灰比较高时会出现桩体局部松散不成桩的现象。对于水灰比较高的淤泥、淤泥质土应降低水灰比或加入减水剂同时在该土层多次复搅。根据实际施工经验水灰比一般为0.45～0.5，减水剂选用木质素磺酸钙作为，用量为0.3%。

3 施工过程中的质量控制

3.1 泵送浆液质量控制

泵送浆液的管路必须保持湿润，以利于浆液的输送。浆液输送过程中，输浆泵必须有足够和稳定的压力，保证浆液输送连续，拌合均匀。如果发生堵管现象，必须立即拆卸输送管路，清洗干净，以便尽快恢复施工。

3.2 桩长、桩径的控制

桩长的控制一般采用标线控制法：施工前测量钻杆长度，在桩长深度和没进钻顶的位置做出明显的标记，以便控制钻杆的钻入深度，保证桩长满足设计要求。

桩径不应小于设计直径，桩径的控制通过对桩头的检查来完成，桩头磨损不得超过规范要求，如果超出，应及时焊补。

3.3 桩身垂直度的控制

施工时，根据掉锤的偏移测定搅拌轴的垂直度，从而计算出桩身的垂直度，其垂直度不宜超过1.5%。

3.4 水泥用量的控制

3.4.1 严格控制水灰比。根据桩长和单位水泥用量计算出每根桩的水泥用量，必须按照设计提供的水灰比进行制浆，不得随意更改水灰比；

3.4.2 控制好钻机的速度。保证每根桩所制备的水泥全部用完；

3.4.3 每台施工机械应配备电脑记录仪，以确保桩体得水泥浆用量达到设计要求。

3.4.4 确保输浆泵能够持续稳定的输送浆液，输送量应与钻机的工作性能保持一致。

3.5 喷浆的控制

水泥搅拌桩施工采用二喷四搅工艺。第一次下钻时可以带浆下钻以免发生堵管，为保证桩的质量，第一次喷浆时应在桩底部停留30秒，进行磨桩端，在桩顶部进行磨桩头。喷浆的提升速度对搅拌桩的质量影响较大，其提升速度不宜大于0.8m/min，下降速度根据不同地质情况选用不同档位。每根桩开钻后连续作业，中间不得停止喷浆，如果输浆管道发生堵管或因其他原因停浆，应立即组织处理，同时搅拌机下沉停浆点以下0.6m，待恢复供浆后再进行提升喷浆，时间过长应该换浆，超过12小时采取补桩措施。

施工过程中应由监理进行检查，依据施工工艺对水泥搅拌桩进行质量评定，并对工程桩的位置、数量等具体情况进行复核，对于不合格的桩采取补桩等补救措施。

4 施工后的检测控制

4.1 桩的外观检查

成桩后，须达到要求龄期后方可开挖，开挖深度以超过停浆面以下0.5米为宜，清理桩头时不得损失桩头，观察水泥搅拌桩的外观，测量其直径，检查内容包括：1 桩体是否圆匀，有无缩颈和回陷现象；2 桩身有无水泥结块，颜色深浅是否一致，判断水泥搅拌的均匀程度；3 群桩桩顶是否平齐，间距是否均匀。检查数量不小于总桩数的2%。

4.2 桩的质量检测

4.2.1 轻型动力触探检测：在成桩1～3内，采用轻型动力触探（N10）检测桩身强度。根据N10贯入30c m的锤击数来判定桩上部强度是否合格。检测出来的锤击数如果大于要求给定锤击数，则认为桩的上部强度合格；如果小于给定锤击数，则认为不合格。检测数量不应小于总桩数的1%，且不小于3根。

4.2.2 抽芯取样检测：在成桩28天后，用取样器钻孔取芯，做抗压强度试验，同时检查芯样的完整性、搅拌桩整体喷浆均匀程度以及桩的施工长度。取出的芯样以3个一组送实验室做28天龄期无侧限抗压强度试验，另取一组试件做三个月龄期的无侧限抗压试验，用以测定桩身强度。对于水泥搅拌桩取芯所留的空间用同等强度的水泥砂浆灌实，以减小对成桩的影响。

4.3 水泥搅拌桩的质量评定

4.3.1 单桩评定

Ⅰ类桩 （1）桩长、桩径满足要求，整体喷浆均匀，无断浆现象；(2)桩体能取出完整的柱状芯样，芯样完整且连续，程柱状；（3）柱身各段均满足设计要求；（4）所取芯样的柱状加块片状取芯率大于80%。

Ⅱ类桩 （1）桩长达到设计要求，整桩喷浆局部不均匀，但无断浆现象；②复搅段的芯样大部分完整，主要为柱状，局部松散状；③强度满足设计要求，复搅段以下有一定的强度；④所取芯样的柱状加块片状取芯率大于65%；当取芯率小于65%时，标贯击数须大于设计要求。

Ⅲ类桩 （1）桩长达不到设计要求；(2) 桩体喷浆不均匀，有断浆现象；(3) 复搅段芯样松散无粘结，大部分呈块片状；（4）所取芯样的柱状加块片状取芯率小于65%，且标贯击数小于设计要求。

其中：I类为优良桩，Ⅱ类为合格桩，Ⅲ类为不合格桩。

4.3.2 地基承载力评定

复合地基承载力必须达到设计要求。

4.3.3 综合评定

单桩评定均为II类桩以上，其中I类桩应占60%以上，且复合地基承载力满足设计要求，其它指标合格时评定为合格。

5 结语

在箱涵基础的加固施工中，水泥搅拌桩的质量控制至关重要，其质量的好坏直接影响到上部箱涵基础的质量，因此加强水泥搅拌桩的质量控制是十分必要的，这不仅需要施工单位制定合理施工方案，组织科学合理施工，严格各项施工参数和施工工艺，同时也需要监理方的大力监控，密切注意各个施工环节的工程质量。任何一个细节的大意，都可能会出现质量问题，在整个施工工程中都不能有丝毫松懈，这样才能保证水泥搅拌桩的质量达到设计要求。

参考文献：

[1]YBJ225-91《软土地基深层搅拌加固法技术规程》.冶金工业出 版社.北京.1991

[2] JGJ94-94《建筑桩基技术规范》.中国建筑工业出版社.北 京.1995

[3]《桩基工程手册》.中国建筑工业出版社.北京.1995