水泥搅拌桩施工及质量控制

摘 要：水泥搅拌桩施工设备易操作，移动灵活，桩位布设偏差小，其加固原理、施工工艺及施工特点，适合铁路软土路基处理。通过成渝高铁客专简阳南站站场软土地基处理应用，效果良好。对施工中易出现的问题及处理方法，取得的经验和检测手段，质量控制进行阐述，以此达到交流目的。

关键词：水泥搅拌桩；铁路站场；软土地基处理

中图分类号：X731 文献标识码： A

水泥土多向搅拌桩作为一种新型的软土地基加固技术，在我国软基加固工程中已被广泛应用，近几年在铁路工程中也应用较广。

1、实例

2、加固原理

水泥搅拌桩是利用水泥浆作为固化剂，利用深层搅拌机械加固软土强制拌和，经过物理、化学作用生成一种特殊的具有较高强度、较好变形的混合桩柱体，由若干根这类加固土桩体和桩间土构成复合地基，以提高软土地基承载力。

2.1凝硬作用

随着水泥浆水化反应的深入，混合液中析出大量的Ca2+，当其数量超过一定离子需要量后，则在土体碱性环境中，与土内矿物质进行化学反应，生成不溶于水的稳定的结晶化合物， 这些化合物逐渐硬化从而增大了加固体的强度。

2.2 碳化作用

水泥水化物中的氢氧化钙能吸收水中的二氧化碳，发生化学反应，生成不溶于水的碳化钙，这种反应也能使加固体增加强度，但增长速度较慢，幅度也较小。

3、施工方法及工艺

3.1.1施工准备

（1）平整场地，清除障碍物。做好临时排水设施，为搅拌桩机进场、就位创造条件。

（2）测量放样。用全站仪放出每个桩位，用涂有红油漆的竹片桩准确标示桩中心点位，并测设每个桩位标高。

（3）在现场根据地质情况分段取样，按设计要求进行室内配比试验，确定浆液配比。

（4）施工前根据地质情况和室内配合比分段进行成桩工艺试验，确定固化剂掺入比、钻进速度、提升速度、喷气压力、单位时间喷入量及搅拌次数等工艺参数。

3.2.2施工工艺流程

（1）钻头对位。搅拌桩桩位用竹签放位：桩机自动纵横向移位，调正导轨垂直度，钻头对准中桩位。

（2）预搅下沉。启动搅拌钻机，放松起吊钢丝绳，钻头正向旋转，实施钻进作业。钻进过程中空压机喷射压缩空气，使钻头喷射口不致堵塞。钻至设计孔底标高后停钻。同时制备水泥浆。

（3）喷浆搅拌提升。启动搅拌钻机，同时打开送灰浆泵，当确认浆液已达到孔底喷浆口，反向旋转提升钻头，按需要量向被搅动的疏松土体中喷射水泥浆液，边提升边喷射边搅拌，控制好提升速度，使软土和水泥浆液充分混合。

（4）成桩。钻头提升至桩顶设计标高时，停止喷浆。

（5）复搅复喷设计桩长：搅拌钻头再钻至设计复搅深度时，反搅提升进行喷浆，共计进行四次搅拌和二次喷浆。

（6）停钻移位：搅拌钻头提出地面，停止主电机、空压机。移动钻机到下一桩位。

（7）待28天后进行桩基检验。桩基检验分为强度检验和承载力检验。具体为钻芯取样做抗压强度检验，检验数量为总桩数的2‰，且不少于三根。承载力试验采用复合地基荷载试验，检验数量为总桩数的2‰，且不少于三点。桩身28d无侧限抗压强度不小于2.0MPa，90d龄期桩身无侧限抗压强度不小于2.3MPa。

水泥土多向搅拌桩施工工艺流程

4、施工过程质量控制

1）水泥搅拌桩施工前应取地基原状土作室内配比试验和现场工艺性成桩试验， 以确定最佳掺灰量及成桩工艺。

2）各施工参数应依据设计要求， 根据地层地质的变化情况，通过室内试验的检验后，方可进行大范围施工。

3）掌握现场的地基土力学指标和地层的软硬，确定合理的喷浆压力。

4）水泥浆严格按配合比配置。为了防止制备好的浆液离析和停置过长，应在压浆前从灰浆拌合机中倒入料斗，倒入时加筛过滤，避免灰浆结块，损坏泵体。

5）为保证加固体的强度和均匀性，压浆阶段要连续，随时检查和清理输浆管道。一旦因故停浆，应使搅拌机下沉至停浆面以下0.5m，待恢复供浆后再喷浆提升。

6）严格控制机架定位和搅拌机的下沉和提升速度，保证加固范围内的每一深度均能够充分搅拌；现场根据施工记录，计算每米的用浆量，对用浆量不够的范围， 应重新施工。

7）桩顶1.5m为最大桩轴力范围，对该范围内增加一次喷浆量， 保证桩头的质量。

8）水泥搅拌桩施工顺序一般应从中间向外围进行，或由一边向另一边的方式进行施工。

9）把好原材料关，不合格材料不得使用，水泥到现场要有质保书，出厂日期不能超过三个月，并通知试验室按规定进行检测。

5、水泥土多向搅拌桩施工注意事项

1）机班长及机台操作人员应对桩机各机械及时保养和维修，深层搅拌机和灰浆制备系统开机前必须调试，检查桩机运转和输料管畅通情况，机台上操作与浆液输送密切配合，输浆准确及时。

3）施工中时刻校正桩架平整度和导向架的垂直度。开机操作工在打每一根桩前应核实桩架垂直度，调节丝杆，确保桩孔垂直度在允许范围内。

4）采用流量泵控制输浆速度，使注浆泵出口压力保持在0.4～0.5Mpa，并应使搅拌提升速度与输浆泵速度同步。

5）预搅下沉时不宜冲水，当遇到较硬土层下沉太慢时，可冲稀水泥浆下沉。

6）深层搅拌机喷浆提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，及时记录搅拌机下沉和提升的时间，深度记录误差不得大于100mm。

7）施工中如发生卡钻或遇到地下障碍物，应将钻具提升出地面，切断电源，将障碍物排除后，再开始施工。

8）深层搅拌机移位必须正确，经常量测检查搅拌头，确保成桩直径。

6、水泥搅拌桩软基加固的特点

1）由于是将固化剂和原地基软土就地搅拌混合，因而最大限度地利用了原土，无需开采原材料，大量节约资源。

2）针对拟加固土质和加固目的，可以自由选择加固材料，包括水泥粉、水泥浆、石灰粉等。

3）除机械挤土夯实水泥土桩外，其施工工艺无振动、无污染、无噪音， 减少了对环境和原有建筑物及地下管道的影响，可以广泛使用在密集的建筑群中施工。

4）土体加固后重度基本不变，对软弱下卧层不至于产生附加沉降。

5）与其他刚性桩加固措施相比较，成本相对较小，加固效果明显。

6）施工速度快， 国产设备每天（24 h）可成桩500m～700 m。

7）施工受气候等外部环境因素影响小，雨季、冬季均能施工。

7、结束语

1）水泥搅拌桩具有施工工序简单、控制手段严谨、检测精度高和工程材料种类单一等优点，对提高软土地基承载力、减少地基的沉降量效果明显。

2） 施工中采用预喷下沉和重复喷浆搅拌的成桩工艺，不仅达到了设计的掺灰量，而且使桩体更加均匀。

3）水泥搅拌桩对砂性土加固效果最佳，对含水量过高的土质和有机物含量高、酸碱度较低的粘性土加固效果较差。