1、深层搅拌桩在某泵站工程中的应用【摘要】深层搅拌桩是近年来水利工程地基处理中普遍采用的一项施工技术，其适用性强，能满足粘土、粉质粘土、淤泥、砂壤土等各种地层的处理，本文结合南水北调东线蔺家坝泵站工程深层搅拌桩的施工,从施工技术与质量控制两个方面进行阐述，以期能给类似的地基处理起到一定的借鉴作用。 【关键词】深层搅拌桩地基处理施工技术质量控制 中图分类号：TU47 文献标识码：A 文章编号： 1 前言 某泵站工程是是南水北调东线关键工程，站址所处地质结构复杂，变化较大，东侧紧邻京杭大运河，由于地下水位常年较高，泵站防洪闸出口翼墙下的粉质粘土持力层处于饱和液限，地基承载力达不到设计要求，需进行加固处
2、理。出口对称布置的 6 段翼墙中，共布设了桩径500mm、桩长 7.510m 不等的水泥土搅拌桩 5014 根。 设计指标有：水泥掺入量不低于 15%，单桩无侧限抗压强度不低于1MPa（28 天龄期） ，加固后地基复合承载力不低于 200KPa。 2 工作原理 深层搅拌水泥土桩是利用深层搅拌机械将软土和水泥强制拌和，使水泥水解、水化反应所生成的水泥水化物与土颗粒发生离子交换、团粒化作用、碳酸化反应以及硬凝反应等一系列物理-化学作用，形成具有一定强度和水稳定性的水泥加固土，从而使软基硬结而提高地基强度。 3 设备选用 本工程采用湿法施工，施工设备有：SJB-型专用深层搅拌桩机，配套设备有两台 3
3、00L 灰浆拌制机、0.5m3 集料斗、HB6-3 型柱塞式灰浆泵，安装具有瞬时检测并记录的计量装置和搅拌深度自动记录仪，及时了解浆液流量和控制喷浆均匀程度。 4 试验及试桩 4.1 水泥土室内配比试验 为了给施工提供可靠、合理、经济的参数，施工前进行了室内配比试验。28d 桩体无侧限抗压强度为 1.0MPa，室内配置强度取 1.5，土样采用现场挖取地下 5m 处的原位土样，土样制成试验前经密封处理以防水分散发和流失，经测定的土样天然含水率为 28.6%，天然密度为1.91g/cm3，按照规范规定，水灰比取 0.55，此次吸取了以往搅拌桩施工时浆液较稠难以泵送的教训，在既要保证水灰比的前提下，
4、又要使浆液具有很好的工作性，尝试了在浆液拌制过程中掺加减水剂的方法，水泥掺量分别按 15%、16%、17%三个不同的掺量（对应水泥用量分别为56kg/m、60kg/m、63kg/m） ，减水剂掺量按水泥重量的 1%进行配比设计，其理论配比分别为：水泥天然土水外加剂= 100667551；100625551；100588551。根据室内试配结果，选取水灰比 0.55，水泥掺量 15%，减水剂掺量 1%时，7d 试配强度为 0.8MPa，28d 试配强度为 1.7MPa，达到 28d 配置强度 1.5MPa 的113%，对应的水泥土理论配合比采用水泥土水外加剂=100667551，现场以此为配合比
5、进行试桩，并以试桩结果验证确定最合适的配比以指导正式搅拌桩施工。 4.2 工艺性试桩 为了验证室内配合比是否适合现场地质，进一步核实地层分布情况，掌握下钻和提升的阻力情况，正式成桩施工前，进行试桩施工，以确定各项施工参数及成桩质量。 4.2.1 试桩数量的确定 根据施工部位的不同，结合工程桩布置进行试桩，选择在每段翼墙下，均施工一根试验桩，试验桩经试桩合格后作为工程永久桩。 4.2.2 施工参数的确定 经过试桩，虽然各部位地质有所差异，但钻进和喷搅时的情况差别不大，在以下参数区间时，设备运转情况良好，喷搅效果较佳： 钻进速度：v1.1m/min；提升速度：0.6m/minv0.8m/min；
6、复搅速度：v1.0m/min；喷浆压力：0.2MPaP0.4MPa； 复搅压力：0.1MPaP0.2MPa 5 施工工艺 5.1 施工工艺流程 5.2 施工工艺 深层搅拌施工采用二喷四搅的方式，首先预搅至设计深度，初步掌握钻机入土情况，然后喷搅提升，最后复搅下沉、提升，不仅很好的控制了施工的连续性，还能保证成桩质量，具体施工步骤如下： 5.2.1 设备就位：搅拌机的钻杆须保持垂直并对准桩位。 5.2.2 第一次钻进：以 60r/min 的转速和 1m/min 的钻进速度，顺时针方向钻至设计桩底高程，此时启动灰浆泵，在确认浆液能顺利注入桩底后，改逆时针方向启动搅拌机，搅拌提升至设计桩顶，再继续喷
7、浆 15s后停泵。 5.2.3 第二次钻进：以同样方式再次顺时针方向钻进注浆，直至复搅到设计桩长后，座底喷搅 15s 后，改逆时针方向搅拌提升到搅拌头露出地面后停止注浆。停止注浆的位置以水泥用量达到每根桩设计用量为准，但要控制好喷搅升降的速度与浆液流量的配合，避免浆液与土壤搅拌不匀。 5.2.4 两次循环钻进成桩：经过上下两次循环钻进提升，使水泥浆在桩孔内搅拌 4 次，移机到下一桩位施工。 6 质量控制 6.1 现场组织 6.1.1 平面布置 制浆及泵送系统应尽可能靠近施工现场，并尽量设置在高处；水泥、外加剂等材料堆放场应紧邻制浆机，并搭设防护棚，合理紧凑的现场布置不仅能提高生产效率，还能更大
8、限度的保证工程质量。 6.1.2 施工联络 前台操机与后台供浆密切配合，联络信号明确，桩机提升的次数和速度必需按既定的施工工艺，避免随意性，喷搅过程中后台供浆应连续，一旦因故停浆，立即通知前台停机处理，前台喷搅出现故障，也应及时通知后台停止供浆，发现问题及时进行处理，有效地避免了桩机质量事故的发生。 6.2 浆液制备 6.2.1 严格配合比 配合比是通过严谨的试验获取的一系列数据，在制浆时应严格遵照执行，严禁随意更改配合比。为了便于更好地控制，在制浆机旁悬挂或张贴施工配比单。 6.2.2 准确称量 制备浆液的各种原材料应有科学的称量措施和设备，为了控制水泥重量的偏差，每次拌制应以整袋水泥为基准
9、，水量可通过定时继电装置与水泵配合控制，尤其像外加剂等掺量较少的材料，称量偏差的大小会直接影响浆液的工作性，采用量度精确的容器盛量。 6.2.3 掌控拌制时间及拌制量 掌握浆液拌制时间和拌制量要以既不影响喷搅施工，又不会因搁置时间较长而影响其工作性为原则，要求制浆工与前台保持密切联系。 6.3 注浆压力 合理的注浆压力既能保证设备的正常运转，又能维持注浆均匀连续，从而保证成桩质量 6.3.1 压力表的检校 注浆压力的大小是通过注浆泵上压力表的数值直接体现，施工前应将压力表送到法定计量部门进行率定，过程中还要定期进行校定，使得压力表能正确反映注浆压力，此外，还应备有足量的备表以便对损坏的表及时进
10、行更换。 6.3.2 注浆泵和输浆管的维修保养 司泵工应密切观察注浆压力和注浆泵的运行情况，正常连续注浆时，压力基本保持稳定，发现因设备自身原因不能维持既定的注浆压力，及时在喷搅施工间隙进行维修和保养，以确保正常的注浆压力。 7 桩基检测 7.1 浅部开挖 成桩 7 天后，采用浅部开挖至桩顶以下 0.5m 处目测检查，通过检查，发现桩体圆匀，无缩颈内陷现象，桩径、桩距均匀且满足设计要求。 7.2 钻芯取样 搅拌桩完工 28 天后，检验数额按总桩数的 1的比例并不少于三根，用 XY-100 钻机在检测桩桩径方向 1/4 处、桩长范围内垂直钻孔取芯，观察其完整性、均匀性，取不同深度的三个试样做无侧
11、限抗压强度试验，经过对 50 根搅拌桩钻孔取芯检测，无侧限抗压强度值均在 1.062.1MPa之间，满足设计强度 1.0MPa 的要求。 7.3 静载试验： 桩基施工完成 28 天后，进行复合地基试验，静载试验结果如下表： 从上表结果分析，在各级荷载作用下，随着荷载的增加，承压板沉降量增加较均匀，并且能在短时间内达到稳定。在最大荷载作用下，承压板总沉降量分别为25.4mm、26.6mm、22.3mm、26.1mm、23.8mm、27.1mm，卸载后，承压板回弹量分别为 8.62mm、8.55mm、7.50mm、7.67mm、8.30mm、8.92mm，回弹百分率分别为 33.9%、32.1%、
12、33.6%、29.4%、34.9%、32.9%，根据建筑地基处理技术规范 （JGJ79-2002）规定判定，该复合地基的承载力特征值的平均值为 0.250MPa，大于设计值 0.2MPa，合格。 8 结语 深层搅拌水泥土桩施工技术虽是常用的工法， 但由于施工组织、机械设备选用和地质结构的不同，以及人们难以改变的惯性思维和做法，使得搅拌桩的施工质量良莠不齐，为了确保搅拌桩施工质量，为工程创优夺杯奠定坚实的基础，要求我们不仅要借鉴以往工程施工经验和教训，还要用发展的眼光去对待实际施工中发生的新问题、新难题和新课题，追求工序精品理念，始终把握细节决定成败的真谛，把工程质量做实做美。 参考文献 建筑地基处理技术规范 （JGJ79-2002） 地基处理技术与工程实例/徐志钧，赵锡宏主编，北京：科学出版社，2008 地基处理手册/龚晓楠主编，北京：中国建筑工业出版社，2008
