水泥深层搅拌桩的施工质量控制

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1. 引言

　　深层水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的桩体，通过配有专用钻头的深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使一定范围的软土硬结而提高整体地基的复合强度。这种方法适用于处理软土，处理效果显著，特别是处理桥头跳车、工后沉降、高填土路基的侧向位移等，处理后可很快投入使用。如何根据不同地基成分做到有目的、有效地控制深层水泥搅拌桩的成桩质量，确保软基处理的效果是我们在工程实践中探索的一个课题。

　　2. 试桩

　　2.1深层搅拌水泥桩适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土。当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时，应通过试验确定其适用性。应注意冬季施工时低温和雨季施工时雨水等外部环境因素对桩体成桩质量的影响。

　　2.2深层搅拌桩施工是藉搅拌头将水泥浆和软土强制拌和，搅拌次数越多，拌和越均匀，水泥土的强度也超高。但是搅拌次数越多，施工时间也越长，工效也越低。试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数、确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数，以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。

　　2.3每个标段的试桩不少于5根，且必须待试桩成功后方可进行水泥搅拌桩的正式施工。试桩检验可采取7天后直接开挖取出，或至少14天后取芯，以检验水泥搅拌桩的搅拌均匀程度和水泥土强度，最后通过单桩承载力和复合地基承载力来检验是否达到设计效果。

　　3. 施工准备

　　3.1深层搅拌桩施工场地应事先平整，清除桩位处地上、地下一切障碍(主要是大块石、树根和生活垃圾等)。场地低洼时应回填粘土，不得回填杂土。

　　3.2水泥搅拌桩可采用合格的这P·O32.5R或更高强度普通硅酸盐袋装水泥以便于计量。使用前，承包人应将水泥的样品送中心试验室或监理工程师指定的试验室检验。

　　3.3水泥搅拌桩施工机械应配备电脑记录仪及打印设备，以便了解和控制水泥浆用量及喷浆均匀程度。监理工程师每天收集电脑记录一次。

　　3.4水泥搅拌桩施工机械必须具备良好及稳定的性能，所有钻机开钻之前应由监理工程师和项目经理部组织检查验收合格后方可开钻。

　　3.5施工前各种仪器仪表，必须进行标定，包括压力表、密度计等。

　　4. 施工工艺流程

　　桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机垂直度→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下0.3m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→将钻机移至下一桩位。

　　5. 设计参数及要求

　　（1）水泥掺入比>12％；（2）室内配合比设计7d无侧限抗压强度：qu≥0.8MPa；28d无侧限抗压强度：qu≥1.6MPa；90d无侧限抗压强度：qu≥2.4MPa。（3）现场质量检测28d取芯强度：R28≥0.8MPa；90d取芯强度：R90≥1.2MPa；单桩承载力>210KPa；复合地基承载力>120KPa。

　　6. 施工控制

　　6.1项目经理部指派专人负责水泥搅拌桩的施工，开工前进行全面的技术交底工作，全过程旁站水泥搅拌桩的施工过程。所有施工机械均应编号，应将现场技术员、钻机长、现场负责人、水泥搅拌桩桩长、桩距等制成标牌悬挂于钻机明显处，确保人员到位，责任落实到人。

　　6.2水泥搅拌桩开钻之前，应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象，待水排尽后方可下钻。

　　6.3为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求，在主机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等和机械上的表盘来进行双重控制，把桩机的垂直度控制在≤1.5％的范围内。

　　6.4对每根成型的搅拌桩质量检查重点是水泥用量、水泥浆拌制的罐数、压浆过程中是否有断浆现象、喷浆搅拌提升时间以及复搅次数，一般情况下，试桩的下钻速度控制在0.8m/min的速率，提升的速度更要控制好，因为提升的时候，伴随着搅拌、喷浆的过程，提升速率更要控制好，一般为0.3～0.5m/min，为了使水泥与软基土搅拌得更均匀，“两喷四搅”是最常用的方法。

　　6.5为了确保桩体每米掺合量以及水泥浆用量达到设计要求，每台机械均应配备电脑记录仪。同时现场应配备水泥浆比重测定仪，以备监理工程师和项目经理部质检人员随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求。

　　6.6水泥搅拌配合比：水灰比0.45～0.50、水泥掺量12％、每米掺灰量60kg、高效减水剂为石膏，掺量为0.5％。

　　6.7水泥搅拌桩施工采用二喷四搅工艺。第一次下钻时为避免堵管可带浆下钻，喷浆量应小于总量的1/2，严禁带水下钻。第一次下钻和提钻时一律采用低档操作，复搅时可提高一个档位。每10米桩的正常成桩时间应大概为32.5min，注浆压力不小于1.5MPa。

　　6.8为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量，第一次提钻喷浆时应参照仪表上面的电流表读数判断是否已进入持力层，桩底必须进入持力层0.5m，然后在桩底部停留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。

　　6.9施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间。每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加50kg。若储浆量小于上述重量时，不得进行下一根桩的施工。

　　6.10施工中发现喷浆量不足，应按监理工程师要求整桩复搅，复喷的喷浆量不小于设计用量。如遇停电、机械故障原因，喷浆中断时应及时记录中断深度。在12小时内采取补喷处理措施，并将补喷情况填报于施工记录内。补喷重叠段应不小于100cm，超过12小时应采取补桩措施。

　　6.11现场施工人员认真填写施工原始记录，记录内容应包括：1施工桩号、施工日期、天气情况；2喷浆深度、停浆标高；3灰浆泵压力、管道压力；4钻机转速；5钻进速度、提升速度；6浆液流量；7每米喷浆量和外掺剂用量；8复搅深度。

　　7. 质量检验

　　7.1检验方法

　　7.1.1水泥搅拌桩成桩7天可采用轻便触探法进行桩身质量检验。（1）检验搅拌均匀性：用轻便触探器中附带的勺钻，在搅拌桩身中心钻孔，取出桩芯，观察其颜色是否一致，是否存在水泥浆富集的“结核”或未被搅匀的土团。（2）静力触探试验：根据现有的轻便触探击数（N10）与水泥土强度对比关系来看，当桩身1d龄期的击数N10大于15击时，桩身强度已能满足设计要求；或者7d龄期的击数N10大于30击时，桩身强度也能达到设计要求。轻便触探的深度一般不超过4m。

　　7.1.2水泥搅拌桩成桩28天后，用钻孔取芯的方法检查其完整性、桩土搅拌均匀程度及桩的施工长度。每根桩取出的芯样由监理工程师现场指定相对均匀部位，送实验室做（3个一组）28天龄期的无侧限抗压强度试验，留一组试件做三个月龄期的无侧限抗压实验，以测定桩身强度。钻孔取芯频率为1％～1.5％。

　　7.1.3如果某段或某一桥头水泥搅拌桩取芯检测结果不合格率小于10％，则可认为该段水泥搅拌桩整体满足要求；如果不合格率大于10％小于20％时，则应在该段同等补桩；如果不合格率大于30％，则该段水泥搅拌桩为不合格。

　　7.1.4 对搅拌桩取芯后留下的空间应采用同等强度的水泥砂浆回灌密实。

　　7.1.5 在特大桥桥台或软土层深厚的地方，或对施工质量有怀疑时，可在成桩28天后，由监理工程师随机指定抽检单桩或复合地基承载力。随机抽查的桩数不宜少于桩数的0.2％，且不得少于3根。试验用最大载荷量为单桩或复合地基设计荷载的两倍。

　　7.2外观鉴定 （1）桩体圆匀，无缩颈和回陷现象。（2）搅拌均匀，凝体无松散。（3）群桩桩顶齐，间距均匀。

　　8. 结语

　　软基处理在公路建设中为首要，软基处理属于隐蔽工程，一旦被路堤等构筑物所覆盖，便构成隐患且不好检查及补救，水泥搅拌桩是一种有效处理软基的办法，对公路建成后降低工后不均匀沉降、路的侧向位移和桥头跳车等都有很显著和效果。对水泥搅拌桩的研究，必须根据不同的地区的地质条件和土质成份，通过试验的办法来确定不同的配合比。通过对同一地区的总结和不同地区的对比，来不断的积累和总结施工经验，那样才能在以后的施工过程中快速运用起来，从而达到有效的应用、推广。