浅谈水泥搅拌桩施工中常见的问题及应对措施

摘要：文章主要探讨了在施工建设中水泥搅拌桩中出现的问题，根据作者多年的工作经验，从加固机理，防治措施，质量监测等方面进行了分析，提出了一些应对措施，供大家参考 。

关键词： 施工工艺 ；水泥试验；搅拌桩

Abstract: This article mainly discusses the construction of cement mixing pile problems, according to the author's work experience, the consolidation mechanism, prevention and control measures, quality monitoring are analyzed, and puts forward some countermeasures, for your reference.

Keywords: construction technology; cement mixing pile test;

中图分类号： TU71 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

前言：

本文以某高速公路建设为例。对施工中水泥搅拌桩施工技术进行了分析，该地段属于多段软土路基地区，地势平坦低洼，河渠纵横，土层结构上部多为砂性土，下部多为淤泥质土，土质含水量一般在25%左右，pH＜4，根据这种复杂的地质。因此要采用用湿法水泥搅拌桩加固地基。

一、水泥搅拌桩加固机理

水泥搅拌桩是以水泥作为固化剂，通过控制深层搅拌机械，将固化剂和地基土强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体。

1.1 水泥的水解和水化反应

普通硅酸盐水泥主要成分是氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、三氧化硫等，这些不同的氧化物分别组成了不同的水泥矿物。用水泥加固软土时，水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水解和水化反应，生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙以及含水铁配钙等化合物。

1.2 粘土颗粒与水泥化合物的作用

1.2.1 团粒化作用

粘土和水结合时表现出一种胶体特征，使较小的土颗粒形成较大的土颗粒，从而使土体强度提高，达到提高其复合地基承载力的目的。水泥水化生成的凝胶粒子有强烈的吸附性，能使较大的土团粒进一步结合起来形成水泥土的团粒结构，使水泥土的强度大大提高。

1.2.2 硬凝反应

随着水泥水化反应的深入，逐渐生成不溶于水的稳定结晶化合物，增大了水泥土的强度。

1.2.3 碳酸化作用

水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水中和空气中的二氧化碳，发生碳酸化反应，生成不溶于水的碳酸钙，从而使水泥增加强度，但是增长的速度较慢幅度较小。

从水泥土的加固机理分析，由于搅拌机械的切削搅拌作用，实际上不可避免地会留下一些未被粉碎的大小土团。在拌入水泥后将出现水泥浆包裹土团的现象，而土团间的大孔隙基本上已被水泥颗粒填满。所以搅拌越充分，土块被粉碎的越小，水泥分布到土中越均匀，则水泥结构强度的离散性越小，其宏观的总体强度也越高。

二、水泥土的室内配合比试验

2.1 试验目的

了解加固水泥的品种、掺入量、水灰比和水泥土的强度。

2.2 水泥土配合比

按照设计要求，水泥掺入量为15.2%，每米不小于60kg，其龄期强度达到1.2MPa，现场取土，在原地表3m以下取土，测得含水量为25%，干密度为1.6g/cm3。水泥采用盐城东台磊达水泥厂生产的P.O32.5 水泥。

1m 桩身的干土重：0.252×3.14×1×1.6=314kg；

湿土重：314×(1+25%)=393kg

水泥掺入量：393×15.2%=60kg

水灰比采用：1:0.5

用水量：（60/0.5）+393-314=199

配合比：

水泥:干土:水=60:314:199=1:5.23:2.32。

根据配合比分别称量土、水泥和水，将粉状土料和水泥放在搅拌器内拌和均匀，然后将水用喷水设备均匀喷洒在水泥土上进行拌和，直到均匀。在试模（70.7mm×70.7mm×70.7mm）内装入1/2 试料，放在振动台上振动1min 后，装入其余的试料后再振动1min；最后将试件表面刮平，盖上塑料布防止水分蒸发过快。2d 后拆模，装入塑料袋内，封闭后塑置入水中，进行标准养护。90d 龄期强度：3.8MPa，3.8MPa，3.8MPa，3.8MPa，3.6MPa，4.4MPa；平均强度：3.9MPa＞1.2MPa 满足设计要求，可以用于生产。

三、水泥搅拌桩的施工技术及质量控制措施

3.1 水泥搅拌桩的施工技术

3.1.1 试桩

水泥搅拌桩在施工前要进行工艺性试桩，数量不少于5 根，目的是为了寻求最佳的施工工艺、最佳的搅拌次数、确定水泥浆的水灰比、泵送压力、泵送时间、下钻速度、搅拌提升速度、复搅深度等参数，以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。

3.1.2 施工工艺流程（二喷四搅）

⑴桩位放样：放出各控制点的位置并测出各控制点的标高，用钢尺标出横排、纵排每根桩的具置，桩位按正三角形梅花形状布置，桩距1.2～1.5m，排距为1.299m。在桩位处打入长度不小于50cm 的竹签。钻机就位后，在钻杆上做出桩顶、桩底位置的明显标记。在钻进

过程中与钻机自带的测探仪相互核对，以满足设计桩长的要求。

⑵水泥浆制作：制作水泥浆要严格控制水灰比，浆液不得有离析现象。

⑶预搅下钻喷浆：在预搅下钻过程中，钻机电流在60～90A 范围内，钻机转速为80～135r/min，钻进速度为0.8～1.0m/min。一边下钻一边喷浆。

⑷提升喷浆、复搅：在预搅喷浆后，提升继续喷浆，送浆泵出口压力保持在4～6MPa。提升速度为0.8m/min，提升至原地面30cm 停浆。

⑸复搅下沉：为了保证桩身质量，复搅的长度必须是从桩底到桩顶全程复搅。

⑹复搅提升：复搅提升时，边提升边搅拌，当钻头到达原地面30cm 后，在桩头处搅拌30s 使桩头搅拌均匀后，再开始提升搅拌头。

⑺成桩，移动钻机。重新就位施工下一根桩。

3.2 施工过程中的质量控制措施

监理组、项目经理部指派专人负责全过程旁站水泥搅拌桩施工，所有施工机械均应编号，应将现场技术员、施工负责人、监理工程师的名字和设计桩长、水灰比、水泥用量等材料制成标牌悬挂于桩机明显处。确保人员到位，责任到位,主要控制措施如下：

⑴水泥搅拌桩开钻前，应用水清洗整个压浆管并检查压浆管中有无堵塞现象，待水排尽后方可下钻。

⑵为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求，桩机上悬挂一吊锤通过吊锤控制钻杆与井架是否垂直（垂直度偏差不得超过1.5%，桩位偏差不得大于50mm）。

⑶打桩过程中因停电或桩机损坏中断打桩而继续打桩时，为防止断桩或缺浆，应使搅拌轴下沉至停浆面以下50～100cm，待恢复供浆后再继续喷浆提升。

⑷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。同时现场应配备泥浆比重计，以备监理工程师和项目部质检人员随时抽查检测泥浆比重是否满足设计要求。

⑸严格控制桩头质量，喷浆搅拌应高于设计桩基顶30cm，且当喷浆提升至设计桩顶时，应稍有停滞。

⑹制桩完成后，必须达到要求的龄期后方可进行开挖，清理桩头时不得使用重锤或重型机械，宜用小锤、短钎等轻便工具操作，以免损坏桩头。

⑺对施工中出现的问题应及时分析原因，提出处理办法,现场施工人员、监理人员应认真填写原始记录。

四、水泥搅拌桩的质量检测

水泥搅拌桩施工完毕后随机抽取10 号、26 号和50号桩进行单桩静载荷试验，抽取8 号，32 号和56 号桩进行复合地基静载荷试验，试验压板尺寸为1.5m×1.5m 正方形钢板，地锚式反力加载，并在每根复合地基桩的压板下分别埋设4 个钢弦土压力盒，2 个在桩顶，2

个在桩间土中。

采用慢速维持载荷法，分级加荷载。对于单桩静载荷试验，图1 中的p-s 关系曲线无明显陡降段，在300kPa 荷载作用下，按沉降比为0.01 确定单桩容许承载力，表1 试验结果表明单桩容许承载力在150kPa 以上，满足设计要求。

图1 单桩载荷试验p-s关系曲线

表1水泥搅拌桩静载荷试验结果

图2复合地基载荷试验的p-s关系曲线

表2水泥搅拌桩复合地基静载荷试验结果

3 根试验桩的复合地基荷载- 沉降（p-s）关系曲线如图2 所示。从图2 可以看出，复合地基在300kPa 荷载作用下，3 条曲线都没有出现明显陡降形态（极限破坏状态），按沉降比为0.01 确定复合地基容许承载力，表2 试验结果显示单桩复合地基承载力均在160kPa 以上，满足设计要求。

从图2\ 表2 可知，在300kPa 荷载作用下，随机抽取的3 根桩的复合地基静载荷试验结果中的p-s关系曲线都没有出现明显的转折点，桩复合地基承载力均在160kPa 以上，其沉降量分别为17.1mm，18.7mm，17.9mm，均满足设计要求。另外，在成桩7d 内，利用轻便触探进行检测（贯入深度不小于1m），从桩身中取出的芯样可

知，其颜色一致，未见水泥富集成“结核”。

五、结语

综上所述，在高速公路施工中，难免遇到软土地基，采用水泥搅拌桩处理软基，可以加快施工进度，减少因弃土造成的征地费用和环境污染，且经过水泥搅拌桩处理后的复合地基承载力大大提高，满足了高填土的施工要求。但是如果施工质量不好，一旦路堤等构筑物被覆盖，便构成隐患且不好检查及补救。