搅拌桩在地基处理中的应用

水泥搅拌桩在地基处理中的应用Yezi中建海峡建设发展公司广东[摘要]深层搅拌桩适用于软基处理，效果显著，处理后可成桩、墙等。深层水泥搅拌桩适用于处理淤泥、砂土、淤泥质土、泥炭土和粉土。本文结合工程实例，从成桩原理、使用材料、施工工艺、施工质量控制等方面探讨了深层搅拌桩在软土地基处理中的应用。[关键词]地基处理水灰比支护工程水泥搅拌桩1.水泥搅拌桩的原理深层搅拌桩是软土地基化学加固的一种方法，是利用水泥固化剂，通过深层搅拌桩机，在地层深处将软粘土和固化剂强制拌和，使软粘土硬结成一系列水泥土桩，这些加固体与天然地基形成复合地基，共同承担建筑物的荷载。2.工程概况及地基地质条件拟建场地位于晋江市池店镇，处于海积阶地，场地地形开阔、平坦，其中北侧基坑边距离菲莉集团企业围墙约20m，西侧基坑边距离泉安北路15m，西南侧为拆除后的空地，南侧为一条小河，水量较大，水深约4.0m，最宽处达20m，河流南侧为鱼塘，东侧为拟建排洪渠及道路，现为砂场。场地面标高约为黄海高程5.00。据地勘报告：场地及周围未发现滑坡、崩塌、泥石流等影响场地稳定的不良地质作用；未发现岩溶作用、地面塌陷、地裂缝等地质灾害；未发现人为地下工程及大面积开采地下水的活动；未发现防空洞、古河道、墓穴等对工程不利的地下埋藏物。拟建场地场地岩土层结构,根据地质勘察报告，场地中上部土层自上而下依次如表2-1所示。由于此工程为深基坑工程，为减少施工时围护桩的变形，防止基坑在临近墙体局部范围内隆起及保护周围环境的要求。基坑内加固采用水泥搅拌桩沿围护桩内侧进行加固。并对电梯井、集水井等局部落深区进行加固。菲莉段基坑内侧沿围护桩、电梯井及集水井边采用桩径为0.6m，桩长以进入8-1层土为宜的水泥搅拌桩进行裙边加固，桩间距与行距均为0.5m，搭接长度为0.1m。采用425号普通硅酸盐水泥作加固材料，水泥掺入比为18%。表2-1层号土层名称层厚（m）层顶埋深1素填土1～3.50～3.52粉质粘土0.5～3.91.3～3.53淤泥1.6～15.51.3～6.14中砂0.4～5.56.9～14.45淤泥2.2～13.37.6～16.55-1淤泥夹砂0.7～14.17.2～21.75-2淤泥质土6.2～12.512.2～14.96粉质粘土0.6～8.712.3～21.37中砂0.5～14.206.4～24.98-1砂土状强风化花岗岩0.5～23.7311.9～26.68-2碎块状强风化花岗岩0.4～20.8911.7～39.29中风化花岗岩岩2.87～10.716.8～48.893.1施工前准备3.1.1场地准备搅拌桩施工场地应事先平整，清除桩位处地上、地下一切障碍物包括大块石、树根和生活垃圾等，场地低洼时应回填粘土，不得回填杂土；地表过软时，采取防止桩机失稳措施。查清地下管线的位置及确定架空电线的位置高度，做好临时截、排水设施，作好施工准备，以及供水供电线路、机械设备施工线路、机械设备放置位置、运输通道等。3.1.2技术准备及材料准备熟悉施工图纸及设计说明和其他设计文件。施工方案审核、批准。根据施工技术交底、安全交底进行各项施工准备。施工前应检查水泥及外掺剂的质量、桩位、搅拌机工作性能。放线前对各控制点进行复核后，按设计图纸放线，准确定出各搅拌桩的位置；测量施工平台的标高，放好桩位；搅拌桩桩位应采用竹片或板条进行现场定位，点白灰定位，移动钻机要准确对孔，对孔误差不得大于50mm，并报监理复核。根据需要改动原设计位置的，需取得设计、监理等的同意后，方可执行。水泥：采用新鲜水泥，出厂日期不得超过三个月。水泥搅拌桩应采用合格的P.O42.5R普通硅酸盐水泥。水灰比一般为0.45～0.55。外加剂：所采用外加剂须具备合格证和质保书，满足设计各项参数要求。3.1.3主要机械准备机具设备包括：深层搅拌机、高压注浆泵、水泥制配系统、导向设备及提升速度量测设备等。3.2材料和质量控制要点3.2.1材料要求水泥使用前，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。所需材料应提前进场，水泥及外加剂必须有出厂合格证，水泥必须送试验室检验合格后方能使用。施工使用的固化剂和外掺剂必须通过加固土室内试验检验方能使用。固化剂浆液应严格按照预定的配比拌制。准备好的浆液不得离析，泵送必须连续，拌制浆液的罐数、固化剂与外掺量的用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录。水泥浆不得离析。制备好的水泥浆不得有离析现象，停置时间不得超过规定时间。若停置时间过长，不得使用。水泥浆液搅拌均匀性。贮浆池内浆液应均匀，输送时应确保其连续，喷浆搅拌时，若输浆管道堵塞或爆裂，应及时组织处理，时间过长应换浆。3.2.2施工质量要求保证垂直度：设备就位后，必须平整，确保施工过程中钻杆不发生倾斜、移动。要注意保证机架和钻杆的垂直度，其垂直度偏差不得大于1.5%。施工中采用吊锤观测钻杆的两个方向垂直度和用平水尺测量机架的调平情况，如发现偏差过大，及时调整。钻杆提升速度不得超过0.5m/min。水泥土搅拌桩施工过程中，为确保搅拌充分，桩体质量均匀，搅拌机头提速不宜过快，否则会使搅拌桩体局部水泥量不足或水泥不能均匀地拌和在土中，导致桩体强度不一，因此规定了机头提升速度。水泥土搅拌桩对水泥压入量要求较高，必须在施工机械上配置注量控制仪表，以保证一定的水泥用量。定时检查钻头的直径，确保施工时桩径达到设计要求，确保复搅次数使水泥土搅拌充分而提高加固效果。3.3施工工艺过程3.3.1施工工艺流程图平整场地→桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至桩顶设计深度→打开高压注浆泵→注浆并钻进至桩底标高→反循环提钻并喷水泥浆至桩顶标高→关闭高压注浆泵提钻至工作基准面以下0.5m→成桩结束→移动机台→施工下一根桩。3.3.2施工步骤a)搅拌桩机就位：深层搅拌桩机及相应的辅助设备（灰浆泵、灰浆搅拌机等）。b)制备水泥浆：按设计确定的配合比拌制水泥浆，待压浆前将水泥浆倒入集料斗。c)预搅下沉：待搅拌机的冷却水循环正常后，启动搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导架搅拌切土下沉，下沉的速度可由电机的电流监测表控制(一般为0.38~0.75m/min)，工作电流不应大于40A。搅拌机下沉至设计标高时开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷边旋转。搅拌机预搅下沉时，不宜冲水；当遇到较硬土层下沉太慢时，方可适量冲水，但应考虑冲水成桩对桩身强度的影响。搅拌时不允许出现搅拌桩头未到桩顶浆液已拌完的现象。一旦因故停浆，为防止断桩和缺浆，搅拌机应下沉停浆点以下0.5m，待恢复供浆后再喷浆提升。d)提升喷浆搅拌，搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷边旋转，同时严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机（一般为0.3~0.5m/min）。成桩要控制搅拌机的提升速度和次数，使连续均匀，以控制注浆量，保证搅拌均匀，同时泵送必须连续。e)重复上、下搅拌，搅拌机提升至设计加固深度的顶面标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空，为使软土和水泥浆搅拌均匀，再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计加固深度后再将搅拌机提升出地面。这样便完成一根柱状加固体。f)清洗，向集料斗注入适量热水，开启灰浆泵、清洗全部管线中的残存水泥浆，直到基本干净，并将粘附在搅拌头上的杂物清洗干净。g)移位，重复上述a)-f)步骤，再进行下一根桩的施工。一根接一跟搭接，即成设计要求的加固体。3.3.3施工技术控制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。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。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。本工程水泥搅拌桩施工采用二喷二搅工艺。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40分钟，喷浆压力不小于0.4MPa.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。在搅拌桩施工过程中采用叶缘喷浆的搅拌头，如图所示。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。叶缘喷浆搅拌头能较好地解决喷浆中的搅拌不均问题。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。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。补喷重叠段应大于100cm，超过12小时应采取补桩措施。现场施工人员认真填写施工原始记录，记录内容应包括：a施工桩号、施工日期、天气情况；b喷浆深度、停浆标高；c灰浆泵压力、管道压力；d钻机转速；f钻进速度、提升速度；g浆液流量；h每米喷浆量和外掺剂用量；i复搅深度。3.4成品保护及安全环保措施水泥搅拌桩未达到规定强度不得在桩顶上大量堆载或让挖土机、推土机等大型设备在其上面行驶以防使桩产生断桩等质量问题。搅拌桩取芯后留下的空间应采用同等强度的水泥砂浆及时回灌密实。进入施工现场必须戴好安全帽，上塔必须系好安全带，严禁酒后操作和施工。电气设备必须全部接零接地，且设置漏电开关，需有专人负责和操作，并经常检查。立放塔架时，必须事前认真检查索具及连接部位的完好情况，发现问题及时认真处理，起落塔架时，应有专人负责指挥，严禁塔架起落范围内站人和放置设备。要有控制水泥灰尘飞扬的措施。垃圾的处理必须符合国家、地方环境保护相关规定。在施工过程中应防止噪声污染，在施工噪声敏感区域宜选择低噪声设备，也可采取其他降低噪声的措施。4.质量标准4.1质量检验基槽开挖后，应检验桩位、桩数与桩顶质量，如不符合规定要求，应采取有效补救措施。在下列情况下，尚应进行取样，单桩载荷试验或开挖检验：（1）经触探检验对桩身强度有怀疑的桩应钻取桩身芯样，制成试块并测定桩身强度；（2）场地复杂或施工有问题的桩应进行单桩载荷试验，检验其承载力。（3）对相邻桩搭接要求严格的工程，应在桩养护到一定龄期时选取数根桩体进行开挖，检查桩顶部分外观质量。4.2检测方法（1）水泥搅拌桩成桩7天内可采用轻便触探法进行桩身质量检验。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。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。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。检查数量为施工总桩数的1﹪，且不小于3根。或者在成桩后3天内，根据小应变法检查桩长和每米桩身的均匀性。（2）经载荷实验后对桩身质量有怀疑时，应在成桩28天后，用双管单动取样器钻孔取芯做抗压强度实验，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％。钻孔取芯检验数量为该段施工桩数的0.2﹪，且不少于2根。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.结束语由于深层搅拌桩采取就地将天然地基软弱土与固化剂搅拌混合，利用了原有的软弱土，因而减少了大量土方工程。同时处理效果好，处理较彻底，对地基深层也能有效治理，对加固软土