1、深层水泥搅拌桩处理软土地基的技术应用【摘要】：水泥搅拌桩处理淤泥质软土地基是目前软基处理应用较为广泛的施工方法，本文以某城市道路为例，介绍了水泥搅拌桩施工工艺及施工技术要求。 【关键词】：深层水泥搅拌桩；水泥浆配比；施工技术； 中图分类号： TU471.8 文献标识码： A 文章编号： 1、前言 深层水泥搅拌法是利用水泥浆作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，将水泥浆和地基 土强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度桩体的地基处理方法；主要用于处理淤泥、淤泥质土、粉土、杂填土等地基。 2、工程概况 广东省某城市快速路是一条城市级客运主干道,为东西向城市快速路，因线路穿越沿海滩涂、淤泥
2、及人工杂填土，地基承载力达不到要求，必须对地基采用深层水泥搅拌桩处理。使处理后的复合地基满足承载力要求。 本标段 K3+740K4+140 段采用深层水泥搅拌桩处理,适用于淤泥厚度不超过 12m 路段，桩底插入淤泥层下的持力层 0.5m。之后回填 0.5m 厚的碎石垫层，碎石垫层上下各铺设一层双向土工格栅，土工格栅横向铺设，两侧折回，锚固长度 2 米。幅边搭接宽度大于 30cm，应用小铁丝绑扎处理。之后用砂垫层找平即可。 3、工程地质情况 本工程岩土体的分布顺序为：杂填土、中砂、淤泥、砂混淤泥、中砂、粉质粘土、中砂、淤泥质土、残积砂质粘性土、砂砾状强风化花岗岩、碎块状强风化花岗岩。 4、深层水
3、泥搅拌桩施工 搅拌水泥桩加固地基，呈正三角形布置布置，桩径 500mm。搅拌工艺为两喷四搅。按设计要求桩基需进入持力层层不小于 0.5m。 4.1 施工准备： (1)浆液配制 按试验确认的水泥浆的水灰比和水泥质量(每袋 50kg)称取用水量。先将水泥加入自动计量灰浆搅拌机中，再将水加入，搅拌时间不少于3min。 制备好的水泥浆停置时间不应超过 45min，使用前浆液在灰浆搅拌机中应不断搅拌。 (2)桩位布置：按设计图排列布置桩位，在现场用经纬仪定出每根桩的桩位，并做好标记，每根桩的桩位误差5cm。 (3)施工前检查 水泥和外掺料品种、规格及性能应符合设计要求。检验数量：同一产地、品种、规格、批
4、号的固化剂和外掺料，每 200t 为一批，当不足200t 时也按一批计。每批抽样检验 1 组。 桩的数量、布桩形式和加固范围应符合设计，并按如下规定的检验数量和检验方法进行检验。检验数量：沿线路纵向每 100m 抽样检验10m。检验方法：尺量。 4.2 施工工艺及方法 水泥搅拌桩采用“二喷四搅一停”的施工工艺，一般施工程序为： 搅拌机定位预搅下沉制配水泥浆喷浆搅拌、提升重复喷桩搅拌下沉重复搅拌提升至孔口关闭搅拌机、清洗移至下一根桩。施工工艺流程见图 4.2-1。施工工艺说明如下： (1)定位 在现场场地清除障碍物，场地整正、测量放样后，按照设计图纸准确定出各桩位，桩位用竹片进行现场定位，点白灰
5、定位，起重机悬吊搅拌机到达指定桩位，对中，对孔误差不得大于 50mm。搅拌轴和导向架的垂直度偏差不得超过 1.5%。在桩机机架上画出以米为单位的长度标记，以便钻杆入土时观察、记录钻杆的钻进深度。 (2)预搅下沉 待搅拌机的冷却水循环正常后，启动搅拌机电机 ，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，下沉速度可由电机的电流监测表控制。工作电流不应大于 70A。如果下沉速度太慢，可从输浆系统补给清水以利钻进。 (3)制备水泥浆 待搅拌机下沉到一定深度时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆，待压浆前将水泥浆倒入集料斗中。水泥浆液严格按设计配方和试验确定的配合比拌制，制备好的浆液应均匀，不得离析
6、，浆液密度应符合试验室选定配合比对应的浆液密度。检验数量：浆液密度每根桩施工过程中抽样检验 2 次。检验方法：用浆液比重计检测 图 4.2-1 水泥搅拌桩施工工艺流程 (4)提升喷浆搅拌 搅拌机下沉到达设计深度后，开启浆泵将水泥浆压入地基中，并且边喷浆、边旋转，使水泥浆与土体充分搅和，直至地面(近地面部分可不喷浆，便于开挖)，同时严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机，为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量、第一次提钻喷浆在桩底部停留 30秒，进行磨桩端，余浆上提过程中全部喷入桩体，且在桩顶部位进行磨桩头，停留时间为 30 秒。 (5)重复上、下搅拌 搅拌机提升至设计加固深度的顶面标高时，集料斗中
7、的水泥浆应正好排空。为使软土和水泥浆搅拌均匀，可再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计加固深度后再将搅拌机提升出地面。 (6)清洗 向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净。并将粘附在搅拌头的软土清洗干净。 (7)移位 重复上述 16 步骤，进行下一根桩的施工。 考虑到搅拌桩顶部与上部结构的基础接触部分受力较大，因此对桩顶 1.01.5m 范围内再增加一次输浆，以提高其强度。 4.3 施工技术要求 (1)施工前应进行水泥加固土的室内试验，根据被加固土的性质及单根桩承载力要求，确定水泥掺入量(上部 6m 采用 18%，6m 以下为 15%)，水泥浆的水灰比宜为
8、0.45-0.55。 (2)施工前先打不小于 5 根的工艺试验桩，确定最佳搅拌次数、水泥浆的水灰比、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度及复搅深度，以指导水泥搅拌桩的大规模施工，在试桩成功后的正式施工，试桩检验取地基原状土做室内配比实验和现场工艺性成桩实验，要求桩体 90 天无侧限抗压强度为 1800Kpa。 (3) 施工时水泥搅拌桩的成孔顺序要间隔孔施工，既能避免对已完桩基及其附近土层的扰动，又能较好的控制桩径，节约材料，保证每根桩的成桩质量。 (4)为了保证每根桩水泥浆的配比满足要求，配备的水泥浆量必须充足。若所施工的桩长皆为统一长度，可将单根桩所需的水泥浆一次拌制或分两次拌制完成；当桩长较
9、短时也可一次拌制 23 根桩所需的水泥浆，使用时可在水泥浆罐的罐壁上焊接出每根桩需用水泥浆的深度刻度线。 (5)在泵管前加筛过滤浆液，以免浆内结块，损坏泵体，管路保持潮湿，以利输浆；为增加水泥浆液的和易性及稳定性，提高桩的早期强度，在制备水泥浆液时掺加 NF 高效减水剂。施工中采用流量泵控制喷浆速度，注浆泵出口压力应保持在 0.4-0.6Mpa。 (6)配制好的水泥浆不得有离析现象，停置时间不得超过 2 小时，若超过 2 小时不得使用。 (7)严格按照试桩确定的参数控制喷浆量和提升速度，如因故短时间停浆，应将搅拌头下沉到停浆点 0.5 m 以下，待恢复供浆后再喷浆搅拌，如停浆 40 分钟以上，
10、必须对输浆管路进行全面清洗，防止水泥浆在管中凝结影响施工。 (8)严格控制搅拌机的下沉和提升速度，下沉和提升速度不得超过1.01.4m/min,且转速不小于 60 转/分钟。接近设计标高时，搅拌机自地面以下 1.0 m 喷浆搅拌；提升出地面时采用提速以保证桩头施工质量，当灰浆到达出口时就原位喷射搅拌 30 秒钟。 (9)施工人员每天必须记录所管辖桩机的具体施工情况，其中包括：当值期间桩机是否正常、有无机械损坏情况，修理时间，修好后开工时间、有无无故停机的情况，停机时间及开机时间。 4.4 质量检查 (1)水泥搅拌桩的质量检验按照设计、规范要求执行，其施工允许偏差根据设计按“表 4.4-1”执行
11、。 表 4.4-1 搅拌桩地基质量检验标准 (2) 水泥搅拌桩成桩 3 天内进行质量跟踪检验,用轻型动力(N10)检测搅拌均匀程度，桩体成型情况、判断桩身强度等。检查频率为 1%，如发现凝体不良等情况，报废补桩。 (3)经触探检测对桩身强度有怀疑的桩，应在桩头截取试块或钻芯取样做无侧限抗压试验，检验数量应不小于总桩数的 0.8%，其中 0.4%施工中跟踪检测，另外 0.4%用于 28 天龄期检测； (4)成桩 28 天后，采用复合地基载荷试验检测承载力，抽检率为桩数的 0.5%，且每一工点不少于 3 处，成桩 28 天后对经触探、载荷试验检测有问题的桩检测桩身无侧限抗压强度，抽检率为桩数的 0
12、.5%。 (5)水泥搅拌桩复合地基承载力120Pa，桩体水泥土 28 天龄期的无侧限强度应大于 1200KPa； (6)在对水泥浆喷搅拌桩进行检验时，钻孔后留下的空洞采用与原桩每米水泥含量相同并搅拌均匀的水泥土回填并挤压密实，也可采用同等强度的水泥砂浆回灌密实 5、结束语 通过对沿海滩涂段淤泥质软基处理的工程实践, 笔者体会到深层水泥搅拌桩加固淤泥质等软土地基，通过施工和试验检测各项指标达到设计要求，证明这种地基加固技术是可行的，为类似淤泥质软土地基的加固处理积累了施工经验。 参考文献： 1毛国元. 深层水泥搅拌桩处理软基施工控制与质量检测 J.交通科技与经济.2006（05） 2师慧. 水泥深层搅拌桩的施工质量控制 J.公路与汽运.2005（03） 3牛现民. 水泥深层搅拌桩施工控制J. 山西建筑.2008（12）
