学文网摘要：结合工程实践，阐述了水泥深层搅拌桩施工中准备工作、试桩、施工工艺流程及操作要点，并提出了相应的施工控制措施，以确保水泥深层搅拌桩软土地基处理技术能满足施工质量要求。
关键词：软土地基处理；水泥深层搅拌桩；施工技术；控制措施
Abstract: This paper combined with engineering practice, describes the preparation, cement deep mixing piles in pile testing, construction process and operation points, and puts forward the corresponding construction control measures, to ensure that the cement deep mixing pile in soft soil foundation treatment technology can meet the construction quality requirements.
Key words: soft soil foundation treatment; cement deep mixing pile; construction technology; control measures
中***分类号：TU74文献标识码：A文章编号：
0 引言
水泥深层搅拌桩是软土地基处理中的一项新技术，具有安全可靠、经济实用等优点。水泥深层搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，一边钻进一边往软土中喷射浆液或雾状粉体，在地基深处就地将软土固化成为具有足够的强度、变形模量和稳定性的水泥土，从而达到地基加固的目的。适用于处理包括淤泥、淤泥质土、粉土、砂性土、泥炭土等各种成因的饱和软土，含水量较高且地基承载力标准值小于120 kPa 的黏性土等地基。水泥深层搅拌法因其出色的工艺特点，被广泛应用于复合地基、支护结构、防渗帷幕等。
1 加固机理
(1)水泥的水解和水化反应。水泥遇水后，颗粒表面的矿物很快与水发生水解和水化反应，生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙与含水铁酸钙等化合物。其中前两种化合物迅速溶于水中，使水泥颗粒新表面重新暴露出来，再与水作用，这样周围水溶液就逐渐达到饱和。当溶液达到饱和后，水分子虽继续深入颗粒内部，但新的生成物已不能再溶解，只能以分散状态的胶体析出，悬浮于溶液，形成凝胶体。
(2)离子交换和团粒化作用。土体中含量最多的二氧化硅，遇水后形成硅酸胶体微粒，其表面带有钠离子Na+和钾离子K+，它们能和水泥水化生成的氢氧化钙中的钙离子Ca2+进行当量离子交换，这种离子交换的结果使大量土颗粒形成较大的土团粒。
(3)硬化凝聚反应。随着水泥水化反应的深入，溶液中析出大量的钙离子Ca2+，当钙离子的数量超过上述离子交换的需要量后，则在碱性的环境中，使组成土矿物的二氧化硅及三氧化铝的一部分或大部分与钙离子进行化学反应，随着反应的深入，生成不溶于水的稳定结晶矿物，这种重新结合的化合物，在水中和空气中逐渐硬化，增大了土的强度，且由于水分子不易侵入，因而具有足够的稳定性。
2 施工准备工作
施工场地应事先整平， 清除桩位处地上、地下的一切障碍(包括大块石、树根和生活垃圾等)。场地低洼时应回填黏土，不得回填杂土。
为便于计量，应采用合格的32.5级普通硅酸盐袋装水泥。使用前，承包人应将水泥样品送中心试验室或监理工程师指定的试验室检验。
施工机械应配备电脑记录仪及打印设备，以便了解和控制水泥浆用量及喷浆均匀程度，每天收集电脑记录一次。施工机械必须具备良好的性能， 所有钻机开钻之前，应经监理工程师和项目经理部组织检查验收合格后方可开钻。
3 试桩
(1) 水泥深层搅拌桩适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土等。当在处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时，应通过试验确定其适用性。应注意冬季施工时低温和雨季施工时雨水等外部环境因素对桩体成桩质量的影响。
(2) 水泥深层搅拌桩施工是用搅拌头将水泥浆和软土强制拌和，搅拌次数越多，拌和越均匀，水泥土的强度越高。但是搅拌次数越多，施工时间也越长，工效也越低。试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数、确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数，以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。
(3) 每个标段的试桩不少于5根，且必须待试桩成功后方可进行水泥搅拌桩的正式施工。试桩检验可采取7天后直接开挖取出，或至少14天后取芯，以检验水泥搅拌桩的搅拌均匀程度和水泥土强度，最后通过单桩承载力和复合地基承载力来检验是否达到设计效果。
4 施工工艺
4.1 施工流程
(1)钻机就位，调整钻机机身，保证钻杆的垂直度，启动钻机正循环钻进；(2)钻到设计深度时，打开高压注浆泵，泵送水泥浆液；(3)确认固化剂浆液已到桩底时，反循环提钻并喷水泥浆，为便于控制成桩质量，应使用低挡位提升；(4)提升到设计桩顶标高时，停止喷浆，在原位转动2 min，以保证桩头均匀密实；(5)重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度；(6)反循环提钻搅拌至地表，填写施工记录；(7)移动到下一个桩位。
4.2 操作要点
(1)机身调平以钻杆是否垂直为依据，操作时以垂球吊线进行控制，垂球重量不小于2kg。(2)水泥搅拌桩施工一般采用“二喷四搅”工艺。第一次下钻时为避免堵管可带浆液下钻，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挡操作，复搅时可提高一个挡位。(3)钻头钻至设计深度时，要有一定的滞留时间，以保证固化剂浆液到达桩底。一般为2~5 min。(4)当喷浆压力达到0.5MPa以上时，管路可能堵塞，此时立即停止喷浆，将钻头提出地面，切断空压机电源，停止送气，查明堵塞原因，予以排除。(5)整个制桩过程一定要保证边喷浆、边提升连续作业。当空气湿度大、浆体流动性差、喷浆压力大、单位桩长喷浆量大时，开通灰罐进气阀，以对料缺罐加压。如出现断浆，及时补喷，补喷时重叠长度不小于1m。(6)液体固化料入罐时必须过筛，以保证入罐固化剂粒径最大不超过5mm，无纸屑石块等杂物。(7)喷浆开始时，将电子秤显示屏置零，使喷浆过程在电子计量显示下进行。喷浆时，记录人员随时观察电子秤的变化显示，以保证各段喷浆均匀。
5施工控制措施
5.1 施工机械设备的选择及检验
我国目前使用的搅拌机械，主要有两大部分：(1)提供搅拌钻进的机械；(2)提供输送水泥材料的输送设备。搅拌机械应能够将水泥和土充分搅拌均匀，输送水泥系统应能按照设计要求的掺入量将水泥均匀送到土中。这就要求必须选择配备可以控制每米喷浆量的搅拌机械，且应配置记录仪能随时打印数据。输浆泵的压力表，桩机上的转速表、电流表必须经过标定，不合格的仪表必须更换。所有桩机开钻之前均应检查验收，合格后方可开钻。
5.2 原材料的控制措施
水泥搅拌桩所用的水泥应经过试验室自检及监理抽检，合格后方可用于工程中。水泥的堆放应符合防雨防潮的要求，严禁使用过期、受潮、结块、变质的水泥。
5.3 施工前的工艺试桩
试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数，确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数，验证搅拌均匀程度及成桩直径，确定具体地质条件下合理的工艺流程，以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。试桩根数不少于3根，且必须等试桩成功后方可进行水泥搅拌桩的正式施工。
5.4 施工阶段控制措施
(1) 施工控制措施。施工时，应严格按水泥浆搅拌桩施工规范施工。①钻机就位。吊钻机对准就位后，使钻杆垂直，倾斜度小于1%，桩位偏差小于5cm 。②搅拌水泥浆液。采用32.5级硅酸盐水泥，水灰比控制在0.4～0.6范围内，每延长1米深层搅拌桩水泥用量不小于50kg 。③喷浆搅拌提升。搅拌头下沉到设计深度后，开启灰浆泵，通过管道送浆至搅拌头出浆口，出浆口启动搅拌桩机及拉紧链条装置，按设计规定的提升速度(0.5～0.8m／min)边喷浆搅拌边提升钻杆，使浆液和土体充分拌合。④重复搅拌下沉。搅拌钻头提升至桩顶以上50cm 后关闭灰浆泵，重复搅拌下沉至设计深度，重复喷浆搅拌提升，一直提到地面。
(2) 喷浆量控制措施。水泥搅拌桩的质量好坏与水泥浆掺入量的多少及喷浆的均匀性有直接关系，因此，计量水泥浆是质量控制的关键。目前一般采用流量与钻机深度相结合的电子记录仪，它能在记录上反映深度、相对应每延长1米的喷浆量、总浆量、施工时间等。计量控制主要应注意以下两点：① 要保证喷浆的均匀性，关键是掌握好钻头的提升速度及水泥净浆的比重。水泥浆喷入必须满足每米喷浆量的要求。② 从开始喷浆到钻头处出浆有一定时间，钻机钻至桩底后，必须预喷停留一段时间，方可提钻。二次钻至桩底后即喷浆提钻，防止搅动破坏了桩底原状软土，使沉降量加大。一旦断浆，必须补浆，且与断浆处重叠长度不小于1m，保证成桩的连接性。
(3) 复搅控制措施。水泥浆与土搅拌的均匀程度是关系到水泥搅拌桩桩体强度的关键因素。大量的施工实践已充分证明：水泥搅拌桩施工时复搅与不复搅的质量相差甚大。钻头喷出的水泥浆往往呈脉冲状，若不充分搅拌，会在桩中呈现层状，形成“夹生”，这样的桩即使水泥浆掺入量再多也没有强度。复搅的作用在于通过充分的搅拌使水泥浆与软土得到比较完全的接触与作用，促进桩体整体性的形成。为了确保搅拌的均匀性，施工时严格掌握好钻机提升速度、搅拌叶旋转速度等，当桩长较长、土体天然含水量较高、粘性重时，宜采用“四喷四搅”的施工工艺，并使搅拌钻杆转速不小于45r/min，提升及下沉速度不大于1.0m/min，搅拌叶片设置为6片，防止出现“沉桩”现象。
6 结语
为了提高水泥深层搅拌桩的施工质量，应编制有针对性、可行性和指导性的专项施工方案，并在施工中严格执行有关规范规程和专项施工方案的要求。只有这样，才能有效提高水泥深层搅拌桩的施工质量。水泥深层搅拌桩施工具有无噪声、无振动、无污染、工效高、成本低等优点，是进行软土地基处理的一种有效方法，而且也适用于地下室基坑的挡土止水帷幕，已在工民建、公路桥梁、市***工程等领域广泛应用，是一种经济、科学的施工方法。
参考文献：
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