水泥搅拌桩基桩检测分析

摘要：此文主要介绍了水泥搅拌桩的成桩机理、影响因素、施工技术参数的确定、施工工艺、质量控制、检验及施工后的体会。就对工程的检测方法和各方法的问题做了一些阐述和分析，在路基填筑、隧道及挡土墙几个方面进行论述，供交流和参考。

关键词：铁路工程；基桩检测；分析

中图分类号：TU473.1文献标识码：A

1、水泥搅拌桩的成桩机理

水泥搅拌桩采用特制的钻杆或钻头钻入地基至一定深度，喷浆，并且边喷边搅边上提，从而使水泥浆沿着钻孔深度与地基土强行拌和，经一系列化学反应，而产生固结体，达到软基加固的效果。

1.1水泥的水解和水化反应

普通硅酸盐水泥包含水硬性胶结材料的主要矿物有氧化钙（CaO）、二氧化硅（Si02）、三氧化二铝（Al2O3）、三氧化二铁（Fe2O3）及三氧化硫（SO3）等。当水泥与水拌和成水泥浆时，水泥颗粒表面的矿物立即与水发生水解和水化反应，生成一系列水化物。这些水化物迅速溶于水，使水泥颗粒表面继续暴露，与水继续反应，生成水化物溶于水。这样，直至溶液达到饱和，生成物不能再溶解，成为凝胶微粒悬浮于溶液中。

1.2水泥水化物与粘土颗粒的化学作用

水泥水化物凝胶颗粒的一部分与周围具有一定活性的粘土颗粒发生反应，另一部分逐渐自身凝结硬化而形成水泥石骨架。

（1）团粒化作用

土中的二氧化硅遇水形成硅胶微粒，经化学反应，较小的颗粒逐渐形成大的土团粒。并且水泥水化生成的Ca(OH)2等凝胶粒子，其表面能较大，吸附活性十分强烈，于是土团粒进一步互相结合，并且封闭了团粒之间的空隙，从而形成坚固的水泥土的大团粒结构，使土的强度提高。

（2）凝硬作用

当溶液中析出的钙离子的数量超过离子交换所需数量时，其多余部分便与粘土矿物中的一部分或大部分胶态SiO2或胶态Al2O3进行反应，生成不溶于水的稳定的硅或铝钙结晶化合物，在水中逐渐硬化，且强度增长。由于其结构较致密，水不易侵入，使得水泥土具有一定的水稳性。

水泥矿物中的硫酸钙和铝酸三钙一起与水反应，生成“水泥杆菌”，以针状结晶形式很快析出，使土中大量自由水以结晶的形式固定下来，它的减少量大约为“水泥杆菌”生成重量的46%，对土的固结起到一定的作用。但硫酸钙的含量不能过多，否则“水泥杆菌”针状结晶会使水泥土膨胀而破坏。

（3）碳酸化作用

溶液中游离的Ca(OH)2与空气和水中的CO2反应生成不溶于水的碳酸钙（石灰石），它能增加土的强度，但其反应速度较慢，故有利于后期强度的增加。

2、影响水泥搅拌桩强度的主要因素

2.1水泥掺入比

水泥掺入比通常指水泥掺入重量与被加固土天然湿重之比（%）。水泥土的强度随水泥掺入比并随龄期而增长。其特点是随着掺入比增大，水泥后期强度增长幅度加大。对于砂粘土，当水泥掺入比从8%增加至20%时，水泥土90d龄期强度与28d龄期强度之比从1.7变化至3.2。

2.2土的含水量

天然土的含水量越小，水泥土的抗压强度越高。含水量对强度的影响还与水泥掺入比有关。反之，水泥掺入比较小时，含水量对强度影响不甚明显。

2.3土的化学性质

土的化学成份，如酸碱度（PH值）、有机质含量、硫酸盐含量等对加固土强度的影响甚大。酸性土（PH＜7）加固后的强度较碱性土差，且PH值越小，强度越低。

土的有机质使土具有酸性，并会增加土的水溶性和膨胀性，降低其透水性，影响水泥水化反应的进行，从而降低加固土的强度。

在实际施工中，如土层局部范围内PH值偏低，可在水泥中掺入少量石膏（CaSO4），来提高土的PH值。

3、施工注意事项：

3.1水泥浆体拌制完后应防止其发生离析现象。

3.2施工中因故障停浆时，应将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m，待恢复供浆时再搅拌提升。

3.3当喷浆口到达设计桩顶标高时，应停止提升，搅拌数秒，以保证桩头的均匀密实。

3.4做好每一根桩的施工记录，深度记录误差不大于50mm，时间记录误差不大于5s。

4、搅拌桩质量检验

4.1施工允许偏差

桩身垂直偏差：不大于1%。

桩位偏差：不大于50mm。

桩径偏差：不大于4%。

桩顶标高：应超高500mm。

桩底标高：应超深100mm-200mm。

4.2施工过程检验：必须经常检查施工记录，根据每一根桩的水泥用量，水泥浆液的均匀性、搅拌次数和时间以及成桩深度等对质量进行评价。

4.3施工后质量检查：

（1）一般在成桩后28d龄期，抽检总桩数的5‰，并不少于3根，用地质钻机钻取芯样观察其连续性和搅拌均匀程度并制成试件进行无侧限抗压强度试验。

（2）场地复杂或施工有问题的桩，进行单桩荷载试验，检验其承载力。

4.4施工后28天，对搅拌桩进行抽检。经钻芯取样和静载试验，均达到设计要求。

5、施工工艺

为提高水泥搅拌桩的均匀密实度，采用四搅两喷的施工方案，工作程序如下：

5.1桩机就位：深层搅拌机到达桩位对中，保持机械水平和平稳。

5.2喷浆钻进搅拌下沉：按掺入比和水灰比拌制水泥浆，并将水泥浆倒入集料斗备喷。开动灰浆泵，证实浆液从喷咀喷出时，启动深层搅拌机电机，放松桩架的钢丝绳，链条随传力轴将搅拌机沿导向架送下，使搅拌头下沉切入土中，向下旋转钻进喷浆直到达到设计标高，并完成设计喷浆量的一半。

5.3提升搅拌：搅拌头自桩底反转，边旋转边匀速搅拌提升，直至设计桩顶标高。

5.4重复喷浆钻进搅拌：水泥浆随搅拌头再次旋转搅拌下沉而喷入地基，直到桩底标高，并喷完剩余的水泥浆。

5.5重复搅拌提升：将搅拌机边旋转边提升，再次回到设计桩标高。制桩完毕，再进入下一个操作循环。

6、基桩检测方法

6.1地基处理桩：通常的桩型有CFG桩、PHC桩、粉喷桩、湿体搅拌桩、高压旋喷桩、碎石桩等，要按照实际情况的不同而选择，根据桩行的不同检测的方案也不同，具体有一下一种情况：

首先，像CFG桩、预制桩等都是使用低应变法和载荷试验检测的方法检测桩身的完整程度和承压能力，这种方法对CFG桩的完整程度的检测有比较好的效果，关于多节预制桩，因为该桩容易受到接桩部分的影响，对桩体以下部分的检测不能很准确的达到检测要求，所以，就应该对有问题的桩体使用高应变法或载荷试验进行验证方法。

其次，粉喷桩、湿体搅拌桩、高压旋喷桩等采用钻芯的荷试验检测其桩身完整性和承载力，因为选用的方法都是直接的方式，可以保障工程质量和检测工作顺利的进行。

6.2路基填筑：我国的铁路建设标准在不断的提高，目前已经形成了比较完整的路基填筑质量控制体系，正在不断的积累经验和完善检测方法，这种方法是全方位的检测，主要是施工阶段和成行的路基质量检测评价的方面，在检验的同时要注意一下几个方面：

严格地依据国家规定的验收标准进行验收，要求我们在原有的基础上建立并完善多方的检测体系和监察单位的抽查体制，对已完成的铁路路基修建工程的检测的内容要明确。

6.3隧道及挡土墙：隧道及挡土墙的工程质量检验一直是个难题，检验和评价都很难进行，但是自从使用地质雷达技术之后，使我们对隧道和挡土墙的检验和评估可以顺利的进行。这些年来，地质雷达技术在隧道和挡土墙检测的方面都得到了广泛的应用。

结语：土样的采集对搅拌的掺入比以及成桩后的质量起着至关重要的作用，应尽可能详尽了解地基土层结构及物理性质，确定不同的掺入比。为保证水灰比，并使水泥浆体不出现离析现象，施工中应将拌料和备喷料用不同的容器盛装，并分别配上搅拌装置，既可以控制水灰比，防止离析，又可以保持施工的连续性，而且也可以掌握喷浆量。

随着这种技术的推广，其他的技术也在不断的深化和改革，我们要不断发展新技术，改善旧的技术，让铁路质量工程检测达到最高的标准。

作者简介：苏晓 ，女 ，1981年12月出生， 河北晋州人，土木工程专业，本科学历，主要从事项目试验工作。