浅谈水泥搅拌桩在软土地基中的运用

浅谈水泥搅拌桩在软土地基中的运用
陕西省地质矿产勘查开发局第一地质队李军 725000
摘要：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。
关键词：水泥搅拌桩地基施工质量检测?
一、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、泥炭土和粉土土，处理效果显著，处理后可很快投入使用。
　　1、施工准备
　　1.1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。
　　1.2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。
　　1.3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。
　　1.4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、施工工艺流程
　　桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→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→施工下一根桩。
二、施工技术控制
　　1、确定持力层必须准确，桩体一般最多以进入持力层50cm为宜，不宜过深，否则将会产生三个方面的危害：
　　①由于底部压力过大，水泥浆无法渗入，底部无法成桩，最终导致桩长不足；
　　②由于底部一般多为粘土或亚粘土，土质过硬，带浆下钻困难或无法下钻，土体无法拌碎。当不带浆下钻时，土体由于无法拌碎多会导致糊钻的情况，土体与钻头形成一个圆柱体形状，造成积压桩内土体，发生掉桩头或桩内水泥浆外溢的情况。
　　③水泥搅拌桩施工一般多为下钻喷浆，如果进入持力层过深，为防止下钻堵管只能一直喷浆，但由于底部下钻速度其慢无比，导致底部水泥浆用量严重过多，造成水泥浆顺着钻杆溢出地面，且直接缩短了桩体的施工时间。
　　2、为保证桩体搅拌均匀，桩机钻头应焊接至少6个横向搅拌刀片，且在每个横向刀片上焊接1~2个竖向搅拌刀片，同时保证桩体的竖向搅拌效果，竖向搅拌刀片长度>5cm，宽度≥2cm。
　　3、在桩机井架的正面和侧面一定要吊挂垂球，垂球重量不小于2kg，防止施工时桩机倾斜，最终导致检测时桩体无法检测到底，到时候桩体质量固然再好也是惘然。
　　4、为了保证水泥浆的配合比满足要求、每根桩所使用的的水泥浆量均匀充足，且考虑方便现场施工人员的操作和旁站人员的监督。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；当桩长较短时也可一次拌制2~3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、由于现场施工过程中，施工工人素质相对有限，拌制水泥浆时并不能严格按照书面上的要求去制作水泥浆，势必造成施工过程中水泥浆拌制和使用的混淆，对施工质量产生较大的隐患。为了防止此类现象的发生，必须在水泥浆罐的罐壁上用稍大的铁块或螺丝帽焊接出用水面和水泥浆面的准确位置。因为每次拌制水泥浆所需的水泥是个定值，所以这样就完全足以避免水泥浆配合比不准确的情况。
　　6、当施工过程中发现地层某深度出现硬层时，可根据地质情况进行相应的处理：
　　①当此段硬层小于50cm时，若下钻相对比较容易，可稍稍放大回浆量，短时间内穿透此硬层。若下钻比较困难，不得任其缓慢钻进，一方面要及时增大回浆量，另一方面要在动力头上加大配重，并在最下面的两个横向搅拌刀片上焊接锋利的破土刀片，使其能够迅速穿透此段硬土层。效用分析：一是防止此段过多浪费水泥浆，造成水泥浆冒出地面而流失，且使整根桩体的喷浆量严重不均匀；二是提高施工工作效率，防止窝工；三是避免当遇到硬土层时浪费时间过多，造成整根桩的实际施工时间缩短，将严重危害桩体的施工质量。
　　②当此段硬层大于50cm时，可将此土层作为持力层，无须继续深入。防止此段土层难于拌碎，水泥浆深入困难，最终造成此处出现断桩或造成桩体整体不合格的情况。
　　7、为确保桩体喷浆和搅拌的均匀性，针对上海和宜兴产的STB-1类形的桩机施工时必须限定每延米的施工时间，一般每延米的施工时间控制在≥4分钟/每米，此施工时间是指在正常施工情况下，当地质较复杂时，应适当增加施工时间。
　　8、根据复合地基承载力计算及受力分析，桩体6m以上的部位基本承受了上部荷载的70%以上，越往下部受力渐渐越来越小，因此施工过程中应特别注意加强上部桩体施工控制工作。
三、水泥搅拌桩在地基基础处理中的质量检测?
1、施工完成后3d内的N10轻便触探试验，主要是目的是检验水泥搅拌桩桩身水泥浆液的分布均匀性，轻便触探深度一般不大于4m，检测频率为施工总桩数的1%，且不少于三根。?
2、施工完成28d后进行的水泥搅拌桩承载力（静载）试验，可采用复合地基承载力试验和单桩承载力试验。主要目的是检验水泥搅拌桩完成后地基的承载力是否得到提高，检验桩身否达到设计和规范要求，检验数量为施工总桩数的0.5%~1.0%。且每项单体工程不应少于3根。?
3、经轻便触探和静载试验后对桩身质量有怀疑时，在成桩28d后，用抽芯机对桩体进行抽取芯杨，主要目的是检验桩身的强度、完整性桩土搅拌均匀度及桩身长度。检验桩身强度是要求抽取芯样送检测机构进行28d 和 90d的无侧限抗压强度试验。检验数量为施工总桩数的0.5%，且不少于3根。?
　　对于深层搅拌法施工的水泥搅拌桩现场质量检测，除了根据国家规范JGJ790-2002建筑地基处理技术规范应在现场进行轻型动力触探，钻孔取芯，吊桩载荷试验，还可以建立现场强度与桩内混合强度的数据库，改进检测方法。例如，发明专利：基于混合均匀度的深层搅拌混合土的现场检测方法。?
四、结语
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。
参考文献?
1、《建筑桩基础技术规范》中国建筑工业出版社GB50007-2002