郝宏军
中国电建集团核电工程有限公司 山东济南250102
摘要：水泥搅拌桩是一种用于加固软土地基的有效方法，由于其良好的经济效益和社会效益，该方法在地基处理、边坡支护、防渗等工程中得到了广泛的应用。水泥稳定土搅拌桩通常用于软基处理，其强度检测是判断成桩质量的关键。文章首先就水泥搅拌桩施工质量控制要点展开论述，然后分析无损检测方法在水泥搅拌桩质量控制中的应用，并就合理使用低应变反射波法的方式提出几点建议。
关键词：水泥搅拌桩；无损检测；质量控制
引言
水泥土深搅桩的质量检验主要包括桩身成型、强度和单桩复合地基承载力检测，目前常用的检测方法有挖桩检查、轻便触探、静载试验、低应变动测、钻孔取芯、贯入试验、静力触探和地质雷达等。近年来，无损检测由于操作简单，成本低，检测结果相对可靠，已引起了人们越来越广泛的重视和应用。
1水泥搅拌桩施工质量控制要点
1.1施工前控制要点
水泥搅拌桩施工前，需要平整场地、原材料进场、配合比试验、施工放样、机械设备进场，根据现场实际情况计划进行5根水泥搅拌桩工艺性试桩施工，确定最后的水泥掺合量、水泥浆的水灰比、泵送时间、搅拌机提升速度等施工具体技术参数。
(1）平整场地
水泥搅拌桩施工前，先进行场地平整，本工程软基处理的施工区域地貌主要为鱼塘、种植地、荒地，根据测量放样所得原地面标高在3m左右，设计要求水泥搅拌桩顶标高为-1.05m(-0.55m），种植地、荒地需要先清理地表的树木、杂草等障碍物，再用挖掘机进行土方开挖及平整，平整后标高控制在2.0m左右；鱼塘清表前先将塘内水抽干净，再用挖掘机清除表层的淤泥，最后平整场地，场地平整后的标高控制在1.0m左右。
(2）原材料控制
水泥作为水泥搅拌桩最重要的原材料，进场时需要把好关。设计要求水泥搅拌桩采用P·O42.5水泥，水泥采用袋装水泥，规格为50kg/袋，强度等级采用P·O42.5，袋装水泥便于现场工作人员控制水泥用量。收料员要做好进场台账，检查水泥出厂合格证是否合格，并将水泥样品送往检测单位进行检测。存放水泥时，需要做好防潮、排水措施。
(3）配合比控制
水泥搅拌桩施工前应进行拟建基础软土的室内配比试验，验证其有效性，然后对现场最弱层的软土，选用合适的水泥及掺量。按设计确定的水灰比0.5拌制水泥浆。根据水泥土配合比设计试验报告，水泥掺入比为15%，水泥：水：土=268:134:1790.
(4）测量放样
在水泥搅拌桩施工区，采用全站仪测放出控制点和边线范围，再根据设计图纸中桩位的布置形式和间距，用白灰粉放出搅拌桩桩位中线和外边线，在外边线挖条沟，用于后续水泥搅拌桩施工时排废水或水泥浆。
(5）机械设备控制
进场时对机械设备要认真检查，包括桩机钻头直径、压力泵、电机、输浆管、水泥浆搅拌池、水泥浆储存罐大小等，，为了记录每根桩的喷浆量和钻进深度，在桩机上配备自动记录仪和打印设备，以便了解水泥搅拌桩喷浆均匀性和钻进深度。
1.2施工过程中控制要点
1.2.1桩机调整控制
由专人指挥桩机移动就位，移机前看清桩机四周有无障碍，如有障碍及时排除。移动结束后，检查桩机的定位情况，并及时纠正。为了能够保证水泥搅拌桩的垂直度，在桩机井架的正面和侧面吊挂垂球，来控制桩机是否倾斜。
1.2.2钻进和提升喷浆搅拌控制要点
本工程水泥搅拌桩施工采用两搅两喷的工艺。为防止喷浆口堵塞，钻头入土时，就开始喷浆，在未到达水泥搅拌桩桩顶标高时，可以降低水泥浆的浓度，但一定不能空钻不喷浆。在下钻的时候，钻进速度可由电机的电流监测表控制(一般为0.38～0.75m/min)，到达设计长度的位置时，在桩底持续搅拌喷浆不小于30s。在搅拌的过程中要保证水泥浆充足，避免出现钻头未到达桩底位置无水泥浆的现象。
提钻时，搅拌和喷浆同时进行，在钻头到达设计深度时，搅拌桩机需在桩底标高位置停留旋转30s后方能开始提钻喷浆，同时严格按设计规定的速度提升搅拌机（一般为0.3～0.5m/min）。现场管理人员或监理可以通过观察钻杆顶部在桩机机架的位置，来确定水泥搅拌桩目前的桩长，机长可以在电脑上设定钻入深度来控制桩长。通过本工程现场施工，单根桩完成所需喷浆压力不小于0.4MPa，时间不少于40分钟。
1.2.3水泥浆质量控制
根据水泥浆搅拌水灰比0.5及水泥浆罐的容积，提前计算出水泥浆罐中最多能放多少水泥和水。在配置水泥浆时，先加入水，再加双倍的水泥用量，考虑到方便施工人员控制水泥浆的质量，在搅拌池中做好刻度标记，以25升水为单位标记出水位刻度。为了更好的控制施工过程中水泥浆的质量，在水泥浆罐旁边配备泥浆比重计，取水泥浆样品时不能在搅拌池中取样，在水泥浆罐中取。因为搅拌池中的水泥浆未搅拌均匀，影响试验结果。
为了保证单根桩在钻进和提钻过程中，水泥浆一定要充足、输浆连续，可以在水泥浆罐的罐壁上做好单根桩需要用水泥浆的刻度标记，这样也方便施工人员把控水泥浆的用量。
1.2.4清洗输浆管、移机
清洗时，向输浆管中注入适量清水，开启泥浆泵，将输浆管中的残存水泥浆清洗干净，以防下次施工时输浆管堵塞，导致爆管；将粘附在搅拌头上的水泥土清洗干净，防止影响钻进速度。移机时，要控制好桩机的垂直度及桩位的偏差，一定要控制好钻头和桩位放样点在一条线上，然后才能入土开钻施工。
2无损检测技术应用
2.1低应变反射波试验
成桩28d,60d后，每个龄期抽取3根水泥搅拌桩进行检测，在检测过程中通过调整激振形式、传感器与击振点距离等参数，以获取最优的检测效果。得到桩身平均波速取值，桩身完整性描述、缺陷的位置及桩身完整性类别；为保证结果的准确性，每根桩需进行至少5次平行测试试验。
2.2试验结果与分析
对成桩28d,60d的6根水泥搅拌进行了低应变反射波试验，试验结果如表1所示。
表1低应变反射波试验结果
由表1可知，1号桩距桩头2m处、3号桩距桩头3.1m处、4号桩距桩头1.68m与2.19m处均存在严重缺陷，缺陷处反射波相位与入射波相位一致，判断此处水泥搅拌不均匀。2、5、6号桩桩身基本完整；水泥搅拌桩波速在2000～3000m/s之间，2、3号桩平均波速分别为2695.5m/s、2637.8m/s，其余4根桩波速基本在2100m/s左右，由于波速与桩身强度成正比，可以判断2、3号桩强度较其他桩强度更大。根据水泥土强度的龄期规律，其强度随龄期的增大而增大，而波速也表现出相似现象。表明在反射波动测试验中，除了根据时域曲线判断桩身完整性外，亦可通过波速判断桩身强度。
3合理使用低应变反射波法的方式
3.1合理的选择波速范围
根据已有的资料知道：反射波法在混凝土搅拌桩中波速范围为3000～4000m/s，而在水泥土搅拌桩中波速范围为1000～2200m/s。从中可以看出，在不同的介质中反射波的传播速度不同，与混凝土搅拌桩相比，反射波在水泥土搅拌桩中的传播速度更快。因此，应根据搅拌桩的介质选择合理的波速范围。
3.2合理的选择龄期进行检测
通过对统计资料进行对比分析得到以下信息：在28d龄期时，水泥土搅拌桩的实际强度约为设计强度的60%，在90d龄期时能基本达到规范要求。对于检测效果与龄期的关系来看，他们的函数关系呈正相关曲线，在一定的龄期范围内，检测效果可在某一个龄期达到峰值，由于早期的水泥土还未完全硬化，过早的检测会导致检测结果不够准确。所以普遍应在28d龄期后进行检测。
3.3合理的选择桩顶
反射波法检测会受到障碍物的影响，为保证检测结果的准确性，应尽量保持桩顶的光滑平整，没有杂物，这样既有利于锤子的敲击，又有利于传感器接受，若桩顶表面粗糙，应用砂轮片打磨平整，高度和承台底部一致。
3.4合理的选择振源和耦合剂
为了使脉冲的指向性以及穿透能力达到最佳的效果，应合理地选择振源和耦合剂锤击。通常使用尼龙锤作为敲击的工具，尼龙锤的指向性以及穿透能力远远强于一般的锤子。耦合剂通常选择胶状物或浆状物，例如黄油、凡士林等，这样可以有效地減少脉冲损失。
结论
本文基于低应变反射波法对水泥搅拌桩质量检测中的效果和可行性进行探究，希望通过上文的论述能够帮助水泥搅拌桩质量得到有效的控制。
参考文献
[1]何家明.地质雷达探测水泥搅拌桩防渗墙试验研究[D].合肥工业大学,2019.