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探讨水泥搅拌桩在建筑工程软基处理的应用
摘要：水泥搅拌桩通过特制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，使软土硬结而提高地基强度。这种方法适用于处理软土，处理效果显著，处理后可很快投入使用。
关键词：水泥搅拌桩;建筑工程;软基处理
1、水泥搅拌桩的类型
水泥搅拌桩是一种应用较广泛的地基加固方法，根据水泥水化的化学机理，其施工工艺主要有两种：一种称为，先在地面把水泥制成水泥浆，然后送至地下与地基土搅和，待其固化后，使地基土的物理力学性能得到加强：另一种，采用压缩空气把干燥，松散状态的水泥粉直接送入地下与地基土拌和，利用地基土中的孔隙水进行水化反应后，再行固结，达到改良地基的目的。目前我国水泥搅拌桩施工较多采用“喷浆”工艺。
2、水泥搅拌桩的施工工艺流程及质量控制
水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂，通过特制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，使软土硬结而提高地基强度。这种方法适用于处理处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉质土，处理效果显著，处理后可很快投入使用。
2.1 施工准备
(1)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(包括大块石、树根和生活垃圾等)。场地低洼时应回填粘土，不得回填杂土。
(2)水泥搅拌桩应采用合格的R32.5级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)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。
(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。
2.2 施工工艺流程桩位放样一钻机就位一检验、调整钻机一正循环钻进至设计深度一打开高压注浆泵一反循环提钻并喷水泥浆一至工作基准面以下O.3m一重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度一反循环提钻至地表一成桩结束一施工下一根桩。
3、施工控制
(1)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。
(2)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、右距离相等来进行控制。
(3)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。
(4)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。
(5)水泥搅拌配合比：水灰比O.45～0.50、水泥掺量12%、每米掺灰量46.25kg、高效减水剂0.5%。
(6)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。每根桩的正常成桩时间应不少于40min，喷浆压力不小于0.4MPa。
(7)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在桩底部停留30s，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30s。
(8)在搅拌桩施工过程中采用“叶缘喷浆”的搅拌头。这种搅拌头的喷浆口位于搅拌叶片的最外缘，当浆液离开叶片向桩体中心环状空间运移时，随着叶片的转动和切削，浆液能较均匀地散布在桩体中的土中。长期使用证明，“叶缘喷浆”搅拌头能较好地解决喷浆中的搅拌不均问题。
(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50k 若储浆量小于上述重量时，不得进行下一根桩的施工。
(1O)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12h内采取补喷处理措施，并将补喷情况填报于施工记录内。补喷重叠段应大于100cm，超过12h应采取补桩措施。
(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。
4、质量检验
4.1检验方法
(1)水泥搅拌桩成桩7d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。
(2)水泥搅拌桩成桩28d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)28d龄期的无侧限抗压强度试验，留一组试件做3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1～15%。
(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。
(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。
(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28d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O.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。
4.2 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 群桩顶齐，间距均匀。
5、工程实例
2010年我参与了田湾核电扩建工程某箱涵施工的管理工作，箱涵基础主要采用了水泥搅拌桩复合加固地基处理的方法，地基深搅桩具体施工工艺要求及质量控制如下：
5.1施工设计要求
(1)深搅桩桩径600mm，桩间距1.20m，桩长8.0m，正方形布桩。
(2)水泥搅拌桩采用P·C32.5级复合硅酸盐水泥，水泥掺入量为15%，水灰比0.50。
(3)搅拌桩按两喷四搅施工，升降速度v≤0.55m/mi(4)施工时应做到桩体均匀。搅拌桩桩位偏差不应大于50mm，桩身垂直度偏差不应大于0.5%。
(5)处理后地基承载力不小于120KPa。
5. 2 施工布置根据工期要求，计划进1台深搅桩机，深搅桩机型号为PH一5A型，平均每日能完成打桩约25～28根，计划6d内完成。
5. 3 施工工艺及质量控制
(1)施工工艺
① 根据图纸坐标及方格网测放桩位，每根桩位用毛竹桩钉好。
②桩机就位，桩机安装必须水平、稳固，机底必须用枕木垫平、垫实。机架正、侧面和搅拌管必须垂直，搅拌头对准桩位，并用线锤测设桩架垂直度，符合要求后方可开钻。
③搅拌下沉、制浆：借深层搅拌机的自重，从实际桩顶至桩底以O.5～1.0m/min的速度沿导向架边旋转边切土下沉直至设计桩底标高。
④水泥渗入为15%，水灰比为0.5，搅拌时间大于90秒，搅出的水泥浆应具有良好的和易性及流动性，水泥为复合硅酸盐32.5级，水泥进场后必须经检验合格后方可使用，制浆应在旋喷前1h以内拌和均匀。严禁使用受潮结块过期的水泥。水泥堆放点，采用底部石块垫高，下部用塑料布及蓬布覆盖的方法，保证水泥堆放现场地干燥、防潮、防雨。
(2)质量控制
① 施工前，应对全体管理人员和施工人员进行一次全面的质量、安全教育，认真学习国家有关规范规程，讲明工程的重要性，了解设计图纸和施工的重点，并进行有针对性的技术交底。做到分工负责、环环紧扣，各道工序必须经建设单位、监理单位验收合格后方可进行施工。
②做到严格计量，每根桩所用水泥量、外加剂量应严格把关，在开钻前，应将本号桩的水泥用量算好，做好水泥及外加剂的计量工作，且必须有记录，有专人负责，搅拌桶上用红油漆做好标志，严格控制水灰比，不得任意加水。
③ 认真做好施工原始记录和资料的收集整理工作。现场记录要求：
现场记录必须由专人负责，每班一人，做好每根桩的现场记录，记录必须认真负责，做到准确、真实、规范，记录上应详细记录搅拌机每次下沉与提升的时间，以及喷浆与停浆的时间。
④ 桩长控制措施：开钻前应在钻杆上做出明显标志，以便施工时控制好桩长以及空搅部分。
⑤桩垂直度控制措施：桩机钻架上分别设置线锤，现场架设垂标。偏差不应超过0.5%。
6、结束语
水泥搅拌桩通过特制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，使软土硬结而提高地基强度。这种方法适用于处理软土，处理效果显著，处理后可很快投入使用，在建筑工程施工中确保工程质量的前提下能够降低施工成本、缩短了基础处理施工工期，在工期紧、出于成本考虑不易进行基坑大开挖或基础土质换填，考虑使用水泥搅拌桩进行基础处理应该是经济、科学的施工方案。
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