关于珠三角地区建筑工程水泥搅拌桩施工成桩质量控制技术

关于珠三角地区建筑工程水泥搅拌桩施工成桩质量控制技术

潘海峰

佛山市顺德区代建项目中心（佛山市顺德区工程建设中心）

摘要：珠三角地区为冲积平原，大部分区域地下水位高，软土层较厚。在建筑工程地基软基处理过程中，水泥搅拌桩作为软基处理的常用方式之一。水泥搅拌桩是采用水泥作为固化剂，通过专用的搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制拌和，使软土硬结而形成具有整体性、水稳性和一定强度的复合地基，以提高基础的稳定性。

水泥搅拌桩具有施工工艺简单、加固效果明显、施工噪音小、无振动、无污染等特点，因而广泛应用于建筑工程基础及地基处理中。由于珠三角地区地下水位高，淤泥、淤泥质粉细砂、淤泥质土等含量多，在水泥搅拌桩施工过程中容易出现桩身不连续、松散甚至不成桩现象，不满足设计及质量要求。基于此，本文对珠三角地区建筑工程水泥搅拌桩施工成桩质量控制技术进行了探讨与分析。

关键词：水泥搅拌桩；施工成桩；质量控制技术

引言：水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过特制的钻机将特制的固化剂成桩工艺，利用机械把固化剂和软土强制搅拌，使软土与固化剂发生一系列物理化学反应，在地基深处形成具有整体性和一定强度水泥加固土，以提高地基强度。因其施工速度快、质量可控等优点，广泛应用于珠三角建筑工程软基处理中。为了保证成桩质量，在水泥搅拌桩施工中必须做好质量控制工作，进而保障工程施工综合品质。

一、水泥搅拌桩试桩

依据地方监督机构《首件工程验收工作指南》及图纸相关要求，水泥搅拌桩开展前须进行试桩，待试桩成功后方可进行水泥搅拌桩的正式施工。水泥搅拌桩试桩意义及目的：

（1）水泥搅拌桩是一个系统的施工过程，通过试桩可以提前合理调配相应的施工人员、材料、机械设备等资源。

（2）确定施工工艺参数：明确选用的机械设备、水泥掺量、水灰比、实际桩长、设计喷浆量、电流、喷浆压力等重要施工参数。

（3）确定水泥掺量：水泥掺量多少与成桩质量及是否成桩有直接关系，故水泥掺量作为水泥搅拌桩施工重要控制参数之一。一般情况，水泥掺量已在设计图纸中明确，但实际地质情况与设计阶段地勘可能存在误差。珠三角地区地下水位高，淤泥、淤泥质粉细砂、淤泥质土含量多，水泥搅拌桩在施工过程中水泥浆容易随地下水流失，故水泥掺量直接影响成桩质量。通过经验及现场试桩结果，查看实际成桩质量以确定最终水泥掺量。

通过试桩明确以上数据，及时召开试桩总结会议后，才能够大规模施工。

二、桩位、桩顶标高的控制

在水泥搅拌桩施工前，应按设计图纸的要求，根据施工场地地形地貌，在场地四周设出定位桩。施工过程中，应定期检查定位桩的垂直度，一旦发现倾斜应及时校正。在进行桩位及桩顶标高控制时，首先要考虑到不同土层的密实度与含水量的差异对桩位及桩顶标高的影响。以珠三角地区为例：在人工填土、淤泥质粉细砂、淤泥质土、粉细砂等土层中，由于土层中含水量大且土粒较大，水泥搅拌桩成桩后，水泥浆不易在土体中扩散渗透。此时由于水泥浆凝固较快，形成不了足够厚度的桩体。因此在这种情况下，设计图纸规定的桩位及桩顶标高就应适当减少[1]。

三、搅拌头下沉速度和提升速度的控制

由于地基土在水泥搅拌桩施工过程中受到很大的扰动，珠三角地区土体中含水量很高，空气也很多，桩体易形成空气搅拌而成桩质量不合格，同时由于水泥土的固结速度较慢，导致桩体强度较低。因此要求水泥搅拌桩机在施工中严格控制下沉和提升速度，确保施工质量。

1.下沉速度的控制：下沉速度是水泥搅拌桩施工中控制的重点。对于设计要求较高的防渗墙类搅拌桩，一般采用较快的下沉速度；而对于处理基础软粘土的水泥搅拌桩施工，由于土体受扰动严重，为保证水泥土强度不降低或不减少，下沉速度不宜太快。

2.提升速度的控制：提升速度是保证水泥土搅拌桩成桩质量的重要环节之一。根据设计要求及施工经验总结，在水泥搅拌桩施工中应控制好提升速度。当桩径较大时（如设计桩径为800 mm）或桩长较长时（如设计桩长为20m），一般可适当放慢提升速度；而当桩径较小或桩长较短（如设计桩径为100 mm时）或桩长较短时（如设计桩距小于1.0m时）一般应加快提升速度[2]。对于不同类型桩的下沉和提升速度应采取不同措施，以保证水泥搅拌桩施工质量。

3.施工现场应根据不同地区和不同土质情况确定合适的水泥搅拌桩下沉和提升速度。在施工过程中应随时观察记录水泥搅拌桩下沉和提升速度变化情况，对下沉和提升速度过快或过慢的情况及时进行分析。

四、复搅控制

在桩内、外两次搅拌的时间间隔不得大于60s，在进行下一根桩的施工时，要根据地质条件、桩长和单桩承载力等因素，对每一根桩进行复搅两次。在复搅时应注意以下几点：

1.复搅目的是为了使水泥浆液与地基土充分拌和，使水泥浆的固结强度达到设计要求。

2.复搅深度必须大于设计桩长。如果复搅深度不足，会造成水泥浆量少，无法有效地进行加固软土；而如果复搅深度过大，会造成水泥浆量过多，造成水泥浆浪费，且造成局部下沉或上返太快等现象。

3.复搅时要将搅拌头提升至地面下一定深度，将喷粉量控制在设计规定的范围内。如果搅拌头提升至地面后不能及时喷浆则要停止提钻并在原地多搅拌一段时间后再开始施工。

4.如果在施工过程中出现桩体喷浆不连续的现象，则必须将喷浆中断较长时间（超过10 min）后才能再次喷浆搅拌，否则无法保证桩体的连续性[3]。

五、成桩过程施工注意事项

（1）施工过程中控制成桩时间，严格按设计理论成桩时间控制钻杆下沉、提升速度。

（2）珠三角地区地质情况多为淤泥质粉细砂、淤泥粉细砂等，电流根据实际控制在70±5A范围（根据试桩结果选定）；如遇障碍物需视情况加大电流值。

（3）在喷浆过程中应随时注意观察喷浆量变化情况；当喷浆量不足时应及时补充喷浆；当施工现场有特殊情况需暂停喷浆时，则应在完成第一次喷浆后再停止喷浆，待下一根桩的喷浆量满足要求后方可继续施工。

（4）钻机操作手负责钻机的下沉、提升、喷浆、停浆等，观察机械运转情况。

（5）当喷浆口即将出地面时，停止提升，并持续搅拌数秒，保证桩头结实，同时需保证停浆面高于桩顶标高50cm。

（6）钻机搅拌下沉至桩底标高开始喷浆，在桩底连续喷浆30s，保证桩底成桩质量。

六、成桩检测

为了保障水泥搅拌桩成桩的质量，在珠三角地区对成桩进行相应检测，具体如下：

1、检测内容：桩身强度检测、桩长、桩身完整性、单桩竖向承载力标准值、复合地基承载力、单桩竖向抗压强度拉强度等。

2.检测方法：一般有截取桩段试压法、轻便动力触探法、低应变动测法、钻芯法、静荷载试验等。

3.检测频率：（1）采用钻芯检测，检测频率为0.3%~0.5%或根据设计图纸要求；（2）采用静荷载试验检测，根据长度每200~300米选一个点；（3）采用桩身强度检测法，在现场开挖出的桩体上部、桩顶以下连续截取长度等于桩径的3段桩体，上下截面用水泥砂浆整平，装入压力架后用压力机试压，可测得桩身的抗压强度和变形模量。

结束语

珠三角地区建筑工程水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过搅拌机械在地基深处将软土和固化剂强制拌和，使软土变成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土体，改善地基土物理力学性质，与原地基土形成复合地基，从而提高地基强度。水泥搅拌桩具有施工简单、造价低、效果显著等优点，在建筑工程软土地基加固处理中得到广泛应用。水泥搅拌桩质量控制是一项系统工程，涉及施工工艺、参数、施工设备、检测等诸多方面，在进行施工实践时，需要重视质量控制技术的落实，为水泥搅拌桩成桩质量，提高路基整体稳定性以及降低工程造价发挥奠定基础。