关于水泥搅拌桩的试桩工艺的探讨
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摘要： 为在搅拌桩施工前取得合理的技术参数，需先进行试桩，现将某工程水闸的搅拌桩试桩情况介绍如下，以便和同行探讨。
Abstract： In order to get reasonable technical parameters before mixing pile construction， pile testing should be done first. Here below is the mixing pile testing condition of the sluice of a project for references of the same industry.
Key words： cement mixing pile；pile testing；conclusion
中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）23-0109-02
0 引言
水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂，是软基处理的一种有效形式，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高基础强度。软土基础经处理后，加固效果显著，可很快投入使用。适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土土质。为在搅拌桩施工前取得合理的技术参数，需先进行试桩，现将某工程水闸的搅拌桩试桩情况介绍如下，以便和同行探讨。
1 试桩布置
在大闸基础下游侧进行了6根水泥搅拌桩成桩工艺性试验，试桩按一字形布置，桩间距为1.0m。搅拌桩直径为0.6m，设计桩长8m。
2 试桩施工机具
2.1 钻机：本次试桩选用SP-5型大扭矩钻机，带2根钻杆，2台主电机，每台主电机功率为37Kw，钻进速度有五档：一档为0.1～0.3m/min，转速正转15r/min，反转17r/min；二档为0.3～0.5m/min，转速正转25r/min，反转29r/min；三档为0.5～0.7m/min，转速正转44r/min，反转52r/min；四档为0.7～1.0m/min，转速正转70r/min，反转82r/min；五档为1.2～2.0m/min，转速正转108r/min，反转138r/min。可无机调速。
2.2 其他设备：PJ-5A泥浆泵2台、泥浆搅拌机1台、二次搅拌机1台。
2.3 试桩前所有用于试桩的机械都完成以下工作：①桩机配置了可以控制桩身每米喷浆量的记录器。②桩机上的压力表、转速表、电流表、电子称都经过标定，达到合格。③每台桩机钻架相互垂直两面上分别设置两个0.5kg重的吊线锤，并画上垂直线。④在每台桩机的钻架画上钻进刻度线，标写醒目的深度。
3 试桩目的
①确认每根搅拌桩水泥用量。②确定搅拌下沉、提升的速度和重复搅拌下沉、提升速度。③根据不同掺和比确定技术参数。④确定该地质条件下，按室内配合比在现场施工，水泥搅拌桩28d的无侧限抗压强度不小于1.2MPa、单桩承载力、复合地基承载力是否满足设计要求。⑤根据单桩承载力试验确定施工掺和比，取得经济可靠的、符合设计要求便于现场实施的工艺控制数据，以便指导大闸水泥搅拌桩大面积施工。
4 试桩施工工艺参数的确定
4.1 钻进速度与提升速度 水泥搅拌桩为两喷四搅，根据以往水泥搅拌施工经验，钻机搅拌速度和提升搅拌速度如下：第一次钻进搅拌速度：1.0m/min，转速44r/min；第一次提升搅拌速度：1.2m/min，转速82r/min；第二次钻进搅拌速度：1.0m/min，转速44r/min；第二次提升搅拌速度：1.2m/min，转速82r/min。
4.2 水泥掺量选定 根据设计要求，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量宜为被加固土湿质量的12～20%。按水泥浆体配比试桩：水泥掺量比为16%、18%、20%的各试桩2根，共6根。
4.3 水灰比 根据以往经验及相关规程，水灰比宜为 0.45～0.55，根据再按室内试验测定的再结合室内试验测定实际土质的含水率，确定水灰比采用0.50。
4.4 喷浆量（以掺灰量为16%为例） 每米喷浆量=每米水泥用量×1.5÷1.8=82.3×1.5÷1.8=68.5L。喷浆速度为30～40L/min。试桩过程中选取了，30L/min、35L/min和40L/min。浆液比重为（1+0.5）÷（1÷3.0+0.5÷1）=1.8。
4.5 喷浆压力 水泥搅拌桩实际喷浆压力应控制在掺灰量为16%为0.3MPa、掺灰量18%为0.4MPa、掺灰量20%为0.5MPa。
5 施工工艺
水泥搅拌桩试桩采用“二喷四搅”施工工艺。
①钻机就位。桩位允许偏差≤50mm，垂直度允许偏差≤1%，保证桩身垂直。②制浆。浆液配制顺序：先加入规定用水量，然后边搅拌边加入水泥，并用比重计检浆液比重，设计浆液比重为1.8g/cm3。最后放入二次搅拌桶内进行二次搅拌。③浆液加压。采用高压泵将浆液经高压管送至喷嘴。④边钻进、边喷浆搅拌。钻机就位后，开启钻机和水泥浆泵，将水泥浆压入地基中，边钻进、边自上而下喷浆、边搅拌，直至钻进至水泥搅拌桩设计深度。⑤提升钻头、搅拌。钻进至设计深度后，钻机反转，提升钻头，自下而上、边提升、边搅拌。直至提升至桩顶。⑥再次钻进、喷浆搅拌。钻头提升至桩顶后，再次下钻，边自上而下喷浆、边搅拌。直至钻进至水泥搅拌桩设计深度。⑦再次提升、搅拌。再次钻进至设计深度后，再次将钻机反转，提升钻头，自下而上、边提升、边搅拌。提升至桩顶面以下1m时，宜减慢速度，以保证桩头密实均匀，直至搅拌提升至地面。⑧清洗、移位。灌浆完成后，提升钻杆及钻头，向集料斗中注入适量清水，进行低压射水，清洗管路中残存的水泥浆。
清洗结束后，把钻机等设备移到新孔位上。
6 试桩成果
①成桩7d后，采用浅层开挖1～3根桩头目测检查搅拌桩的均匀性、整体性及外观质量，并用实际周长1.95换算得直径0.62m。②成桩28d后，在1～3根检测桩桩径方向1/4处、桩长范围内钻孔取芯，观察其完整性、均匀性，取SZ-1、SZ-7、SZ-5共3个试样做桩身无侧限抗压强度。检测结论：各桩强度分别为1.4MPa、1.5MPa、1.4MPa，均大于设计1.2MPa。钻芯后的空洞采用水泥砂浆灌注封闭。
7 试桩总结
通过水泥搅拌桩试桩记录和各项检测数据得出试验数据，在该地质条件下，采用SP-5型大扭矩钻机施工。按“二喷四搅”施工工艺及试桩施工参数施工的水泥搅拌桩，无侧限抗压强度、单桩桩径、桩长均满足设计及规范要求，可按如下的施工机具、施工工艺及参数、水泥掺量进行的搅拌桩施工：①水泥搅拌桩施工机具采用SP-5型大扭矩打桩钻机，转速44r/min；②施工工艺为“二喷四搅”；③通过记录，我们可以得出：第一次钻进搅拌速度：1.0m/min、转速44r/min，第一次提升搅拌速度：1.25m/min、转速82r/min，再次钻进搅拌速度：1.0m/min、转速44r/min，再次提升搅拌速度1.25m/min、转速82r/min。即控制钻进速度为三档，提升速度为四档。④加固料：水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥。⑤配合比：浆配比采用水泥掺量为16%，即配合比为水泥：水=1：0.50，每米水泥用量为82kg。⑥喷浆量：通过试桩，可以发现，喷浆量的控制不仅须控制每米水泥用量和浆液比重，还须控制钻进提升速度与钻头转速的一致性，以免搅拌喷浆不均匀。⑦每米喷浆量：水泥掺量为16%的喷浆量计算：设计每米喷浆量=设计每米水泥用量×（1+0.5）/1.8=82×（1+0.5）/1.8=68L/m，8.5m长桩每桩水泥用量为计算记录表中实际平均每米喷浆量为74L/m>68L/m，符合试验要求。⑧喷浆压力：试桩发现，将配比为16%的桩采用喷浆压力为0.4MPa。
参考文献：
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[2]刘冰冰.CFG桩试桩工艺研究分析[J].山西建筑，2010（07）.
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