深层搅拌桩(浆喷桩)在软基处理中的应用

摘要：简介高速公路、一级公路施工中软基处理新方法--深层搅拌桩的施工工艺流程及质量控制要点

关键词：深层搅拌桩；施工工艺；质量控制

中图分类号：TU471.8文献标识码： A 文章编号：

一、概况

软弱地基在我国分布较广，在此地基上修建高等级公路往往会发生路基失稳或过量沉降，导致公路面层被破坏或不能正常使用。常见软基处理方法有换土垫层法、挤压密或砂井预压固结法和浆液灌注加固法。现在出现了浆液喷射深层搅拌法（深层搅拌法），此法形成的桩基称为深层搅拌桩，由瑞典人发明。其工作原理是将水泥、石灰等固化材料的干料或浆液，用灰浆泵经输浆管泵送喷射于地基深处已被螺旋翼强制切削、搅动的天然湿度地基土上，经充分搅拌后固化材料与地基土发生一系列物理、化学反应，使灰土硬结，形成具有整体性、水稳性和强度较高的地基。江阴市“三路工程”采用深层搅拌桩施工工艺处理部分软弱路基，取得预期的效果。现浅谈该法的施工工艺及质量控制。

二、施工工艺

（一）施工准备

1．做好场地的三通一平，即电、水、路畅通，场地平整。

2．详细查阅地质资料，包括需加固地基范围内土的成份、分层厚度、软土分布范围、含水量（饱和度）、有机质含量及地下水侵蚀性，以确定工艺参数。

3．做好水泥、外掺剂、土的配合比的试配工作，为施工提供合理的方案，确定施工工艺。一般测定7%～15%配合比的加固土在不同龄期的抗压强度。

（二）施工机械及配套机具

1．深层搅拌机型国内有STB系列和GZB—600型。目前多数采用GZB—600型。它为单搅拌轴，成桩截面为圆形，直径50─60cm，一次加固面积0.3m2左右，自重下钻、配重下钻或链式强制下钻。

2．配套机具有：浆液配料装置（含灰浆拌制机、储料桶），灰浆泵，流量仪及深度计，电脑打印机。

（三）施工顺序

1．就位：钻机移至桩位，使电机转轴保持垂直，钻头对准桩位，启动电机。

2．预搅下沉：待搅拌头转速正常后，使机械沿导向架边旋转搅土边下沉，在下沉至一定深度后开始将按设计配合比拌制的水泥浆，泵入土基，直至设计深度。

3．搅拌提升：钻至桩底设计标高后，反转提升，直至地面下0.3～0.5m深度。

4．重复搅拌下沉：为使搅拌更趋均匀，再次边搅拌边下沉，至设计深度。

5．重复搅拌提升：再次从设计深度边搅拌边提升，直至提出地面成桩。

6．移动搅拌机重复上述工序，依次逐桩喷搅、制桩。

三、质量控制要点

（一）测量放线

图纸下发后尽快画出精确的桩位平面图（A3纸），并在现场准确测放轴边线和桩位，用竹桩标定，撒石灰护桩。桩位误差与设计误差不大于５cm。

（二）划分施工区域、标定仪器机械、具进场后，划分单机施工区域，送相关部门标定流量仪和深度仪。

（三）控制钻孔指标

严格控制钻孔下钻深度、喷浆高程及停浆面，确保浆喷桩长度和喷浆量达到规定要求。停浆面一般控制在地表下30cm～50cm. 。因覆土压力小，搅拌不匀，不能作为工程桩有效桩长。

（四）搅拌桩的垂直度控制

为保证搅拌桩的垂直度，应注意起吊设备的平整度和导向架的垂直度。钻进过程中及时测量、校正，否则较长的浆喷桩很容易做成斜桩。根据实际操作，垂直度控制在１％内为宜。

（五）检查

施工中检查机械设备运行状况，抽查钻头直径，保证桩身的有效截面。

（六）复搅

全桩复搅，机架上用红漆标有深度标志。现在施工过程中一般采用“一喷两搅”或“两喷两搅”工艺，确保浆液能与土粘充分搅拌均匀。因地质复杂，允许带浆下钻，但总浆量应予保证，并控制段浆量。

（七）试桩

每台钻机需进行工艺性试桩，以确定相关的技术参数。本标段确定的主要参数为：

钻进速度V≤1m/min

提升速度V=0.4～0.8m/min

搅拌速度R=30～50转/min

水灰比＝0.48

段浆量：0.42L/10cm

水泥浆比重：1.823

（八）原始数据填写

设专人负责填写施工原始记录、形象进度图、水泥台帐、每日用量汇总等原始资料，并做到清楚、详细、及时。

四、施工注意事项

（一）钻机垂直度及电流控制

钻机移位对中，应尽量对中及检查钻机的垂直度。根据试桩确定的技术参数钻进时，应注意电流表的变化，以控制实际桩长。正常土层钻进时，电流在30～50A之间，硬土层60～70A，若钻至桩设计深度，电流仍偏小，说明未穿透软土层，仍需下钻，钻透软土层，进入硬土持力层。当浆喷桩打入硬土层0.5m～1.0m可充分发挥桩尖的支撑作用，提高桩基承载力，复合地基沉降量较小。反之如果未钻穿软弱层，而成为“悬浮桩”时地基沉降量相应加大。因此在施工中应根据地质情况，以穿透软基土层为限而不应固定桩长。

（二）水泥浆质量控制

施工时严格按设计确定提供的配合比制备水泥浆液。对已拌制的浆液不得离析，停留时间不得过长，一般不超过2小时，否则，浆液应降低标号使用。浆液倒入储料桶时必须过筛。第一根桩施工时应加拌2～3包水泥制浆；拌浆人员严格按搅拌桶上水的刻度线，用铅丝做的标尺测定桶内水位高度，并且应严格按计量要求搅制水泥浆。喷浆提升过程中拌浆人员密切注意机器操作人员的指挥、压浆泵的工作情况。前台机械操作和后台供浆必须密切配合，联络信号明确，前台搅拌喷浆提升的次数和速度必须符合以定的施工工艺参数，后台供浆必须连续，一旦因故停浆，必须立即通知前台，防止缺浆断桩，并应将搅拌头再下沉50cm。待恢复供浆时，再喷浆搅拌提升，确保成桩质量。由于电压低或其它原因造成停机亦应如此。

（三）成桩施工

深层搅拌法成桩施工是藉以搅拌头将水泥浆液和软土强制拌和，搅拌次数越多，拌和越均匀，水泥与软土离析性越小，水泥土的强度也越高，为寻求最佳的搅拌次数和泵送浆液时间，搅拌头提升速度确定有关参数，达到保证质量、快速施工的目的，所以应做成桩工艺试验。由于每个施工现场、土质有差异，因此应按土质情况确定水泥浆的水灰比、泵送时间、搅拌机提升速度、补浆深度。

（四）成桩质量控制

成桩质量优劣的一个关键是固化剂的质量和灌浆的数量。因此，施工中要严格遵照预定的施工配合比配制浆液，水泥浆的水灰比应适中，一般取0.4—0.6。水泥浆水灰比越小对桩体强度的形成越有利。但由于水灰比过小，会使压浆泵压力加大，特别是在地基较深处由于水隙水压力的增大，压浆泵压力要求也越高，很多时候易造成压浆管爆裂。同时较小的水灰比也不易使水泥浆搅拌均匀；反之水过大则影响桩身成型质量，因此一般规定W/C=0.4～0.6。实践证明：在压浆泵能正常工作的情况下，较小的水灰比有利于提高桩身成型质量，特别是对桩长较深的加固土桩。当搅拌头喷浆口提升到地面时关闭浆泵，此时储料桶中按单桩体积计算的所需浆液正好排空，说明水泥浆达到设计要求。当喷浆口出地面时，应停止提升，再搅拌数秒钟，使水泥与软土搅拌尽量均匀。据以往工程实例和行业技术规程规定地面下50厘米的桩，因表层覆土压力小，搅拌不匀，不能作为工程桩，该段桩应截除。

（五）原材料控制

水泥必须具备合格证和化验报告单，满足要求的水泥才允许投入工程使用。

（六）施工记录

施工记录详细、及时，做到哪记录到哪，随时抽查其电脑记录。施工记录是检查深层搅拌桩质量的依据，因此，施工中必须由专人负责施工记录，对每根桩的水泥用量、成桩过程（下沉、喷浆提升、复搅时间）、桩的编号、水灰比等进行记录，并对每根桩进行质量评定。应详细记录搅拌机每米的切土下沉时间和喷浆提升时间、重复喷浆时间、供浆与停浆时间等，记录时误差不得大于5cm，时间误差不得大于5秒钟。

（七）浆喷桩检测

1、在施工过程中应跟踪记录喷浆量、桩长、复搅长度、垂直度和是否已进入硬土层以及是否有异常情况等。

2．成桩7天后，现场监理进行检查，开挖深度为50cm。目测桩体成型和搅拌均匀的程度，量测桩径、桩距。不合格者及时报废补桩。

3．在异常、关键点位按1%～2%抽检频率进行全桩身的取芯及标贯试验。

4、安全措施：

（1）坚持谁管生产，谁负责安全的原理。

现场专业安全员必须进场巡回检查，发现问题及时更正处理。

（2）特殊工种必须持证上岗。

所有机械应接地接零，并装安全用电保护器。

（3）场地应平整，对回填土地段必须经压实平整后，方可进行下道工序施工。对边坡地段应做好护坡措施。

（4）严格按技术规程以及高指、监理组的要求组织施工。

五、结束语

深层搅拌桩是近来在粉喷桩作用原理下改进的一种新型软基处理方法，形成的桩柱体按其强度和刚度是介于刚性桩（钢筋混凝土桩，就地灌注桩等）和柔性桩（砂桩、碎石桩）之间的一种桩型，其承载性能与刚性桩相近，能较好地加固软土地基，控制软土的受压沉降，而且此法施工无震动、无环境污染和工程进度快等优点，具有推广价值，但相关的国家规范和质量检验评定标准较少，有待进一步完善。

参考文献

[1]《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002）， 中国建筑工业出版社，2002

[2]浙江省省标：《建筑软弱地基基础设计规范》（DBJ10-1-90），浙江大学出版社，2004

[3] 《公路工程质量检测评定标准》（JTJF80/1-2004），人民交通出版社，2004

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。