中国水利水电第十六工程局有限公司 福建厦门 361000
摘要：软土由于其自身的特点，具有一定的承载能力。但在大多数建设工程应用中，软土地基往往不能满足基础承载力的设计要求，为了提高软土地基的承载力，采用水泥搅拌加固软土是一种重要的技术手段。同时，水泥搅拌桩技术不仅有利于基础的质量，而且能更好地整合有效的资源。本文对水泥搅拌桩在软土地基中的应用进行了研究。
关键词：水泥搅拌桩；加固；软土地基；应用
前言
上海浦东国际机场第五跑道二级排水薛家泓泵闸工程位于长江出海口，地层属于长江冲击层，岩性以粘土、亚粘土及粉砂为主。根据地勘报告初步查明场地地层由上往下依次为吹填土层厚2.3m、淤泥层厚0.94m、砂质粉土层厚6.17m、淤泥质粘土厚层11.03m和粘土层厚10.5m组成。在深基坑施工过程中，需要对许多软土和不良土进行加固和改良，以满足基础固结的需要。水泥搅拌桩加固是软土地基处理技术的主要方法之一，该技术能大幅度提高软土的强度，使软土能够满足基础建筑的要求。
1水泥搅拌桩地基处理方法概述
1.1工程简介
上海浦东国际机场第五跑道项目二级排水扩建工程薛家泓泵闸，泵站设计装机流量60m3/s，采用4台泵，装机容量4000kw，本期安装两台，水闸两孔，单孔净宽12m。
水泥搅拌桩地基处理，根据用途划分为如下三类：①地基加固：分布于泵闸主体基坑围护桩的后侧。三轴搅拌桩Φ850@600，间隔1m*2.7m栅格状布置。②止水帷幕：布置于泵闸主体（站身、闸首、进出水池、进水前池）底板四周处，三轴搅拌桩Φ850＠600。③围护结构：布置于泵闸主体及上、下游翼墙墙后，三轴搅拌桩Φ850@600。
1.2水泥搅拌桩的运用
水泥搅拌桩地基处理是指提高地基承载力，使地基更加稳定、安全的过程。由于各地自然条件复杂多变，我国在同一地区的地质条件有很大差异，而且在土地开发建设的目的和功能上有所不同，因此对地基处理的要求也会各不相同。软土地基往往是在华东地区和沿海地区面临的主要基础土质状态，水泥搅拌桩在我国东部沿海城市有着广泛的应用，采用42.5级普通硅酸盐水泥，胶凝材料掺入比20%，其中水泥占75%，粉煤灰25%，外加膨润土30kg/m3（具体参数以试桩确定）。本工程中水泥搅拌桩28天无侧限抗压强度不小于0.8MPa，渗透系数不超过10-6cm/s。包括泥浆搅拌法和粉体搅拌法两种加工方法。这种地基处理方法主要适用于淤泥质土、松散砂土、碎石土等土层，是最常用的方法之一，主要适用在中国的沿海大部分地区。
2水泥搅拌桩加固软土地基施工技术应用
2.1搅拌桩分类
根据现场地质情况和设计要求，在实际工程应用中可分为单轴水泥搅拌桩、双轴水泥搅拌桩、三轴水泥搅拌桩等几类施工工艺，可根据施工成本、施工进度要求采用不同的施工工艺。
2.2三轴搅拌桩施工工艺
本方案主要对三轴水泥搅拌进行应用研究，三轴搅拌桩防渗墙基础采用连续型，桩与桩套打一孔施工；丁字接头处，搅拌桩各方向确保套打一孔；其它围护结构的采用桩与桩之间搭接施工，搭接长度不小于0.25米。如下图所示：
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搭接施工方式
2.2.2施工准备
1)在三轴搅拌桩施工前，应按施工组织确定的施工工艺在工程现场先进行成桩试验和室内配方试验，以确定水泥浆的浆液水灰比、喷浆提升速度等各项参数和施工工艺。施工参数和施工工艺需经监理批准方可实施并严格执行。
2)根据总进度计划安排及现场条件，三轴水泥搅拌桩施工投入2套设备，其他相关设备如测量经纬仪、水准仪、长卷尺及重线锤、水泥浆比重计等若干。相关的设备陆续进场且验收合格，具备生产条件。
3)召开项目部全体人员会议，向施工人员及操作人员做好施工技术和安全技术交底，使职工了解设计意图，掌握施工要领和关键工序及安全操作规程，做到分工明确，职责分明。
2.2.2开挖沟槽
根据设计要求，先把场地进行清理整平，然后进行放样，该项工作的测量放样包括两个内容：一是根据设计图纸放出打设宽度；二是根据设计画出布桩平面图，标明排列编号，放出具体桩位，施工前必须经过监理复核。
根据三轴搅拌桩桩位中心线用PC200挖机开挖槽沟，单排止水沟槽宽度为1.2m，多排重力式坝体沟槽宽度比坝体宽0.5m，深1～1.2m,并清除地下障碍物。开挖导向沟槽余土应及时处理，以保证桩机水平行走。
2.2.3桩机就位
由现场施工员、桩机班长统一指挥桩机就位，桩机下铺设钢板及路基板，移动前看清前、后、左、右各位置的情况，发现有障碍物应及时清除，移动结束后检查定位情况，及时纠正，桩位偏差不大于50mm。桩机应平稳、平正，并用经纬仪或线锤进行观测，确保钻机的垂直度，搅拌桩垂直度精度<1/200。
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2.2.4制备水泥浆液及浆液注入
开钻前对拌浆工作人员做好交底工作，在施工现场配备电脑计量的自动搅拌系统和散装水泥罐，以确保浆液质量的稳定。水泥浆液的水灰比不大于1.5，水泥掺量不小于20%，即每立方米被搅拌土体中水泥掺入量至少为360Kg（被搅拌土体密度以1800Kg/m3计）。
水泥浆配制好后，停滞时间不得超过2小时，因故搁置超过2小时以上的拌制浆液，应作废浆处理，严禁再用。搭接施工的相邻搅拌桩施工间隔不得超过12小时。注浆时通过2台注浆泵2条管路同Y型接头在H口进行混合，注浆压力为1.5Mpa～2.5Mpa，注浆流量为80～120L/min/每台。
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2.2.5钻进搅拌提升
三轴水泥搅拌桩止水帷幕采用两喷两搅的施工工艺，水泥和原状土须均匀搅拌，下沉和提升过程中均为注浆搅拌，同时严格控制下沉和提升速度：下沉速度为0.3～1.0m/min,提升速度不大于1.5m/min，在桩底部分宜重复搅拌注浆。
另外，按照三轴搅拌桩的施工工艺，三轴搅拌机在下钻时，注浆的水泥用量占总数的70％～80％，而提升时为20％～30％。按照技术交底要求均匀、连续注入拌制好的水泥浆液，钻杆提升完毕时，设计水泥浆液全部注完。
2.2.6桩机移位及后续插设钢管、钢筋、压顶工作
施工完一根桩后，移动桩机至下一根桩位，重复以上步骤进行下一根桩的施工。
当墙后区域三轴搅拌桩完成一定规模大约桩体施工完成6小时且达到适当的强度后，人工开挖385cm*20cm的沟槽，用测量仪器进行定位及测设高程，并采用小型机械设备人工配合将6m长的钢管施打入桩体中；表层钢筋插设，采用人工锤击或直接插入方式，注意预留150mm插入压顶区域。
最后进行压顶钢筋绑扎，并浇筑200mm厚C20钢筋砼压顶。
2.3异常情况判定与处理
①有异常时，如遇无法达到设计深度进行施工时，应及时上报业主、设计、监理，经各方研究后，采取补救措施。
②在碰到地面沟或地下管线无法按设计走向施工时，宜与业主、设计单位、监理共同协商，确定解决办法。
③施工过程中，如遇到停电或特殊情况造成停机导致成桩工艺中断时，均应将搅拌机下降至停浆点以下0.5m处，待恢复供浆时再喷浆钻搅，以防止出现不连续桩体。如因故停机时间较长，宜先拆卸输浆管路，妥为清洗，以防止浆液硬结堵管。
④发现管道堵塞，应立即停泵处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上提和下沉1.0m后方能继续注浆，等10～20秒恢复向上提升搅拌，以防断桩发生。
⑤施工冷缝处理，施工过程中因超时无法搭接或搭接不良，应作为冷缝记录在案，并经监理和设计单位认可后，采取在搭接处补做旋喷桩等技术措施，确保搅拌桩的施工质量。
2.4施工质量控制
施工质量控制主要是水泥用量的控制。水泥用量的调度会直接影响水泥搅拌桩和桩身质量的实力，当然不一定说有更多更好的水泥，也不是越少越好，根据一定的生产规模，喷浆量和水灰比的计算，这两个预算的编制是影响施工质量的主要因素。因此，施工质量控制主要是控制喷射混凝土的数量和水灰比。
做好工艺成桩准备工作，以确定施工工艺参数，如钻进深度、灰浆配合比、喷浆下沉及提升速度、喷浆速率、喷浆压力及钻进状况等。试桩数量以满足规范、施工需要。
2.4.1水灰比控制
根据设计要求和试验报告中的水灰比进行水泥浆液的拌制，在施工中应确认每工作台班中计算出的水泥浆液用量进行生产拌制，以满足实际应用的需要，节约资源，不延误工期，保证水泥搅拌桩的质量。
2.4.2成桩质量控制
在施工过程中采用流量计进行注浆量记录，严格控制搅拌桩下沉速度和搅拌提升速度，并保持匀速下沉（提升），搅拌提升时不应使孔内产生负压造成堤坝周边地基沉降，在桩机筒身上做好明显标志，严格控制帷幕桩顶和桩底标高。
工程散装水泥罐，以确保浆液质量的稳定，因故搁置超过2小时以上拌制浆液，应作废浆处理，严禁再用。严格控制搅拌桩下沉速度和搅拌提升速度，并保持匀速下沉（提升），搅拌提升时不应使孔内产生负压造成堤坝周边地基沉降，在桩机筒身上做好明显标志，严格控制帷幕桩顶和桩底标高。
严禁桩顶漏喷现象发生，施工时桩顶高程应比设计高程高出50cm，以确保桩顶水泥土的强度。
场地修整：清除障碍物，回填区域要分层夯实，路基的承载力应满足重型桩机平移、行走稳定的要求，确保搅拌桩能够连续作业，而且垂直度达到设计要求。对测量成果进行全面复核，确保桩位定位正确。每次桩机就位后，要严格检查桩架垂直度和平面位置的复核，钻杆垂直度误差控制在1%内，桩位偏差不得大于50mm。
防止断桩：施工中发生意外中断注浆或提升过快现象，应立即暂停施工，重新下钻至停浆面或少浆桩段以下0.5m的位置，重新注浆提升，保证桩身完整，防止断桩。
邻桩施工：连续的水泥土墙中相邻桩施工的时间间隔一般不应超过24h,因故突袭、停歇时间超过24h，应采取补救桩或者后施工桩中增加水泥掺量（可增加20%～30%）及注浆等措施，前后排桩施工应错位成踏步式，以便发生停歇时，前后施工桩体成错位搭接形式，有利墙体稳定及止水效果。
2.5施工质量检测
2.5.1原材料质量
施工前应检查水泥的质量、桩位、搅拌机工作性能及各种计量设备完好程度。水泥等原材料必须具有供应商提供的出厂合格证和质保书，并按批次取样送检测中心试验合格后方能使用。
2.5.2施工记录
施工中质量检验包括机械性能、材料质量、掺合比试验等资料的验证，以及逐量桩位、桩长、桩顶高程、桩身垂直度、桩身水泥掺量、喷浆速度、水灰比、搅拌和喷浆起止时间、喷浆量的均匀度、搭接桩施工间歇时间等。
2.5.3技术检测
28天龄期后应对搅拌桩每边（共4边）进行抽样检验，采用钻芯取样，检测桩数不小于总量的1%，,总检测桩基数量不小于15根。28d的无侧限抗压强度不小于0.8Mpa，围护搅拌桩的允许渗透系数不大于1x10-6cm/s。
2.5.4搅拌桩质量要求
结束语
在我国，软土地基分布广泛，应根据软土地基设计要求的特点，采用水泥搅拌桩加固软土地基的应用技术，才能保证软土地基的质量，在基础施工保障基础的稳定和安全，取得了良好的经济效益。
参考文献
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