浅谈水泥搅拌桩处理软土地基

邢跃 卢杰

摘要：软土泛指淤泥及淤泥质土，在我国南方地区分布较广。具有天然含水量高、天然空隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。在工程建设领域，合理选择软土地基处理方案，可以获得显著的经济效益。当软土地基软土层厚度较厚，一般在6-10m之间，不能采用开挖换填法处理时，宜优先选择水泥搅拌桩处理。

关键词：软土地基;水泥搅拌桩;无侧限抗压强度;复合地基承载力

1 引言

水泥搅拌桩利用水泥作为固化剂通过特制的搅拌机械，就地将软土和固化剂（浆液和粉体）强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基土强度和增加变形模量。根据固化剂掺入状态的不同，可分为浆液搅拌和粉体喷射搅拌。前者是用浆液和地基土搅拌，后者是用粉体和地基土搅拌。可采用单轴、双轴、三轴及多轴搅拌机或连续成槽搅拌机。

水泥搅拌桩适用于加固淤泥、淤泥质土、素填土、粘性土（软塑和可塑）、粉土（稍密、中密）、粉细砂（稍密、中密）、中粗砂（松散、稍密）、饱和黄土等土层，不适用于含有大孤石或障碍物较多且不易清除的杂填土、欠固结的淤泥和淤泥质土、硬塑及坚硬的黏性土、密实的砂类土，以及地下水影响成桩质量的土层。当地下水的含水量小于30%（黄土含水量小于25%）时不宜采用粉体搅拌法。水泥搅拌桩用于处理泥炭土、有机质土、PH值小于4的酸性土、塑性指数大于25的黏土，当在腐蚀性环境中以及无工程经验地区使用时，必须通过现场和室内试验确定其使用性。

2 施工步骤

水泥搅拌桩施工步骤：施工准备 场地平整 桩孔放样 钻机就位 预拌下沉 制备水泥浆 提升喷浆搅拌 重复上下搅拌 钻头清洗 钻机移位 试验检测 桩顶垫层铺设。

3 施工方法

3.1 施工准备

施工现场确保“三通一平”，施工条件良好。提前组织人、材、机进场，并按要求做好钻机调试。

3.2 桩孔放样

施工现场布设的基准点和高程点，按要求与原始基准点和高程点进行复核，并用红色油漆在场区内永久建筑物或构筑物上标记。利用全站仪放样桩孔位置，做好桩孔标记。

3.3 钻机就位

钻机使用其自身的步履行走系统移动，塔架提吊搅拌桩机就位。水泥搅拌桩机到达指定桩位，对中。当地面起伏不平时，采用搅拌桩机的液压平衡装置使起吊设备保持水平。检查钻杆长度，钻头直径，将桩机移到指定位置对好桩位。

3.4 制备水泥浆

水泥用量、水灰比严格按照配合比施工。施工中加水可使用定量容器进行用水量控制。水泥浆待搅拌机下沉至设计深度后才可配制，水泥浆的水灰比宜为0.45-0.55。制备好的水泥浆不得有离析现象，停置不得超过2h，若停置时间过长，不得使用。

3.5 预拌下沉喷浆

待水泥搅拌桩机的冷却水循环正常后，启动搅拌桩机电机，放松搅拌桩机吊索，使搅拌桩机沿导向架搅拌切土下沉，下沉速度可由电机的电流监测表控制。下沉速度≤0.8m/min，工作电流不应大于70A。开始喷浆搅拌，喷浆过程中，不断搅拌水泥浆。随时观察设备运行及地层变化情况，钻头下沉至设计深度位置时，停止钻进。

第一次下钻时为为保证桩体含灰均匀性，钻进时不宜带浆（根据实际情况如果易发生堵管可带浆下钻，喷浆量应小于总量的1/2，严禁带水下钻），钻进速度≤1.0m/min为宜。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。喷浆压力不小于0.4MPa。

3.6 提升喷浆

提升钻头喷浆。喷浆过程中，不断搅拌水泥浆，防止其离析，并严格控制喷浆量，离地面50cm时，停止喷浆。

3.7 钻头清洗

若桩机停止施工或施工间歇时间太长时，向水泥浆搅拌桶中加入清水，开启灰浆泵，清洗全部管中残存的水泥浆，直至基本干净。并将粘附在搅拌头的软土清洗干净。

3.8 钻机移位

桩机移至进行下一桩位，重复进行上述步骤的施工。

3.9 桩顶垫层铺设

桩顶垫层厚度一般为0.5-1.0m，可选用灰土、级配良好的碎石或砂砾等，最大粒径不超过30mm。桩顶垫层压实采用轻型振动压路机，振动压实过程中及时采用装载机配合挖机补料，确保垫层压实度、厚度符合设计要求。

4 施工注意事项

水泥搅拌桩机械设备开机运行前，必须按要求进行调试，详细检查设备的运行状况。开钻之前，用水清洗整个管道，确保管道无堵塞，待水排尽后方可下钻。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。

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，随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求。

桩机垂直度要保证，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。

施工前必须先打不少于5根工艺试验桩，确定最佳灰浆稠度、工作压力、钻进和提升速度、搅拌速度、单位时间喷入量，当工艺试验桩成桩质量不满足设计要求时，及时调整相关施工参数。

水泥采用强度等级为42.5级及以上的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，其性能应符合《通用硅酸盐水泥》GB 175-2007的规定。当对水泥质量有怀疑或受潮或存放时间超过3个月时应重新取样试验，并按其检测结果使用，使用前报监理工程师批准。

拌合用水宜采用饮用水，使用非饮用水时需经过化验，硫酸盐（以SO42-计）含量、氯离子（CL-）含量、不溶物含量、可溶物含量、堿含量、PH值试验检测指标均应满足设计要求。施工中应采用流量泵控制喷浆速度，施工配备流量泵的额定压力不宜小于5.0Mpa。

严格按照工艺试验桩确定的施工参数控制喷浆两和搅拌提升速度，保证施工质量，提高工作效率，减小水泥浪费，尽量连续施工。施工过程中如遇地下障碍物使钻机钻杆无法钻进时应及时停止钻进，并通知监理及设计人员，以便及时采取补桩措施。

5 质量检验

在成桩3d内，采用轻型动力触探检查上部桩身的均匀性;在成桩7d后，采用浅部开挖桩头进行检查，开挖深度宜超过停浆（灰）面以下0.5m，检查搅拌的均匀性，量测成桩的直径。在成桩28d后进行钻探取芯，取芯位置宜在桩直径2/5处，抽芯检验主要用于评价桩身质量，无侧限抗压强度、含灰量、坚硬程度、搅拌均匀性等。抽芯检验桩的数量为总桩数的3%，且不少于6根。单桩载荷试验、复合地基载荷试验必须在搅拌桩成桩28d后进行，试验桩数量为总桩数的1%，且不少于3根，试验前应人工凿除桩顶0.5m范围内软桩头。

6 结束语

采用水泥搅拌桩处理软土地基，最大限度地利用了原土，搅拌时无振动、无噪声、无污染，可在密集建筑群中进行施工，对周围原有建筑物及地下沟管影响很小。与钢筋混凝土桩相比，可节约钢材并降低造价。可以根据上部结构的需要，灵活采用柱状、壁状、格栅状和块状等加固形式。

参考文献：

[1]《国家建筑标准设计图集》（城市道路—软土地基处理），15MR301，中国建筑标准设计研究院;

[2]《市政公用工程管理与实务》，中国建筑工业出版社;

湖北 武汉 430100