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深层水泥搅拌桩施工工艺在海口龙昆沟北雨水排涝泵站基础中的应用

发表时间：2021/5/28 来源：《基层建设》2021年第2期作者：付俊龙

[导读] 摘要：深层水泥搅拌桩是以水泥和水以一定配比作为固化剂，通过深层搅拌机械将软土固化剂充分搅拌，使地基硬结而提高地基承载力；该工艺用于软基处理、止截水幕墙效果显著，经搅拌成型可成桩、墙等。

        中国水利水电第十工程局有限公司三分局四川都江堰 611830
        摘要：深层水泥搅拌桩是以水泥和水以一定配比作为固化剂，通过深层搅拌机械将软土固化剂充分搅拌，使地基硬结而提高地基承载力；该工艺用于软基处理、止截水幕墙效果显著，经搅拌成型可成桩、墙等。本片主要介绍深层搅拌桩施工准备前、试桩、施工流程、施工质量控制措施、质量检验等，控制软基处理施工质量。
        关键词：深层水泥搅拌桩    软基处理    质量控制
        1.工程概况
        该项目新建龙昆沟北雨水排涝泵站和水闸位于滨海立交西南侧的龙珠湾原绿地范围内，泵站选址于西南侧原绿地处。工程设计排水规模为80m3/s，设置5台湿式全贯流潜水泵，单泵设计流量为16m3/s，设计扬程H=1.73m。
        该项目涉及的地基处理及支护的类型有钻孔灌注桩、高压旋喷桩、深层水泥搅拌桩、PHC预制管桩、注浆地基处理。本篇就深层水泥搅拌桩在本工程中的应用做简要介绍，浅谈深层搅拌桩的龙昆北雨水排涝泵站项目中的施工工艺及质量控制。
        2.工程地质
        在钻孔探测55.60m深度范围内，该层地质为为素填土（Qml），第四系全新统海相沉积土（Q4m）、第四系下更新统海相沉积土（Q1m）和第三系上新统沉积土（N2m）。根据地质岩性从上而下划分为8个地质层。分别为如下：
        ①素填土（Qml）：该项目全范围内均有分布，稍湿～饱和状态，呈松散状。主要成分为石英砂粒及粉粒、粘粒，少量植物根茎，局部顶部含有少量建筑垃圾，结构层整体欠压实.均匀性较差。结构层顶标高2.56m～4.81m；结构层底埋深1.70～8.50m。
        ②层淤泥质黏土（Q4m）：全场地全范围内均有分布，呈软塑状，主要成分为粉粒、粘粒，局部细砂舍量较高，且含少量腐殖质及贝壳碎屑。结构层顶标高为－4.74m～1.19m；结构层底埋深10.20～12.60m。
        ③层粗砂（Q4m）：勘探显示仅ZK21、ZK20、ZK19呈饱和，中密状，主要成分为石英粗砂粒，含有中、细砂粒，整体级配较差。结构层项标高－8.14m～-7.48m；层底埋深在13.40～14.50m。
        ④层黏土（Q1m）：全场地范围内均有分布，可塑状，主要成分为粘粒，岩性干强度、韧性高，无摇震反应。结构层顶标高－11.28～-6.37m；结构层底埋深12.30～16.40m。
        ⑤层黏土（N2m）：全场地范围内均有分布，可塑-硬塑状，土体主要成分为粉粒、粘粒及石英细砂粒，结构干强度、韧性中等。结构层顶标高－13.18～-9.47m；结构层底埋深23.50～30.20m。
        ⑥层粉砂（N2m）：全场地范围内均有分布，颜色呈深灰色，饱和，中密-密实状，主要成分为石英细砂粒，粉粒、粘粒含量较高，含有贝壳碎屑。结构层顶标高-27.64～-19.26m；结构层底埋深27.80～36.10m。
        3.施工准备
        3.1测量放线
        施工前平整施工场地，清除施工范围内的建渣，主要是场地内的树木等腐殖质等可能影响现场施工的障碍。场地低洼处回填黏土或砂土夯实。确保场地内三通，查清并标注地下管线位置及埋置深度。
        首先对搅拌桩的每一根桩进行编号，按设计图分区域进行放线，准确标出每根搅拌桩的位置和标高。桩位每隔5根桩采用十字定位的方法进行现场定位。
        3.2原材料
        该项目水泥采用42.5普通硅酸盐水泥。细化地基处理进度计划，明确深层搅拌桩的开始、完成及检测合格进行上部结构施工时间，合理安排水泥等原材料的进场时间，做好防雨防潮措施。
        水泥进场后，通知监理单位现场检查产品合格证及外观质量，并在监理单位见证下对本次进场的水泥按20t一批（不够20t的送检一批）送第三方试验室进行检测，检验合格后方可使用。
        3.3人员及设备
        该项目水泥搅拌桩施工机械为SJB-II型钻机，配套37KW立式摆线针轮式行星减速器；搅拌杆（叶）和输浆管各1套；搅拌头（钻头）2个（紧急备用1个）；水泥浆搅拌桶1台，功率2.5KW，桶容量500L；灰浆泵1台，功率为12.5KW，工作压力为0.5-1.0MPa；装料斗1个，容量200L。

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本套设备配置电脑记录仪，随时了解控制钻头上升（下降）速度、水泥浆用量、喷浆搅拌均匀程度及搅拌成桩标高等。施工单位现场管理人员每天收集检查记录数据，监理单位抽查现场成桩情况及打桩记录。
        3.4.试桩
        深层水泥搅拌桩施工是通过搅拌叶将水泥浆与原软土进行强制拌和，搅拌时间越长，拌和效果好，成桩强度也越高，但是搅拌时间太长影响施工效率提高成本。通过试桩确定最佳水灰比、搅拌下降及提升速度、复搅遍数、喷浆压力等参数，用于指导水泥搅拌桩施工。
        每个地质变化较大的部位试桩3根，试桩检验采用28d取芯检查成桩质量，检查项目有桩身强度、桩身完整性及桩身搅拌均匀情况。
        设计要求水泥搅拌墙及坑内土体加固搅拌掺量暂定为15%，28d桩身无侧限抗压强度≥1MPa。该项目试桩成果为：施工桩长8.5m，有效桩长8.0m，喷浆搅拌时间45min，累计水泥用量1845kg，水灰比0.5。
        4.施工工艺流程
        场地平整测量放线—>设备就位—>调整钻机位置（同时浆液配置搅拌）—>钻机预搅拌下沉至设计标高—>提升搅拌喷浆—>重复搅拌喷浆—>钻头清洗移位
        5.施工控制
        水泥搅拌桩的施工中安排技术员全过程旁站，检查桩位、钻进喷浆、机械设备运转等情况，并做好相关记录。
        设备开钻之前，对设备进行调试，检查管道有无堵塞现象，钻杆是否垂直。设备就位后，场地必须平整，必要时临时加铺钢板，防止打桩过程中设备发生偏移或倾斜。注意控制设备钻杆的垂直度偏差，采用吊锤监测钻杆的垂直度和用水平尺测量机架的调平情况，如果设备发现偏差过大情况，及时进行调整。桩机桩位必须对准放线中心线，桩位偏差不得大于10cm，高程偏差不超过10cm，桩径偏差不大于4%。
        配置的水泥浆需持续搅拌，防止出现离析情况。制备好的水泥浆超过2小时未使用的不得继续使用。
        施工开始后，不能随意停止钻进和搅拌，如遇大块孤石等原因使钻杆无法钻进或泥沙堵管情况，应及时通知监理，以便及时采取补桩措施，以保证施工质量。保持喷浆压力范围为0.4-0.6MPa，钻头上升和下降速度以试桩速度为准。施工中，为保证水泥搅拌桩身质量，首次提升旋钻喷浆前应在桩底部停留50秒，加速旋转喷浆加固桩端，余浆上提过程中全部喷入桩体，且在桩顶部位搅拌喷浆，停留时间30秒。
        施工时应严格控制喷浆时间，每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆。严禁未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。搅拌罐内的储浆量不得少于2根桩的用量，若储浆量不够时，应加快配浆，不能私自进行下一根桩的施工。
        施工中发现桩身喷浆量不足，按整改返工要求整桩复搅，复喷的喷浆量不小于设计量。如遇停电，机械故障等原因，喷浆中断时应及时中断钻进。12h内采取搅拌补喷处理，补喷重叠段应大于200cm，并将补喷情况填报于施工记录内。现场施工人员认真填写施工记录，记录内容应包括：施工时间、施工桩编号；设计喷浆量、实际喷浆量、成桩标高；喷头泵压力、旋转叶转速；钻机上升下降速度、每米喷浆量等施工参数。
        6 质量检验
        水泥搅拌桩成桩28d后，根据设计及规范要求，对复合地基进行检测。按总桩数的0.5%由监理单位现场进行选取桩号，用钻孔取芯的方法检查桩身强度、完整性、桩搅拌均匀程度及成桩长度。
        检测水泥搅拌桩取芯检测结果不合格率小于10%时，则该段水泥搅拌桩整体满足要求；如果不合格率为10%-20%时，则应在该段进行补充搅拌成桩；在该段不合格率大于30%时，则认定该段水泥搅拌桩为不合格，进行挖除重新施工。
        7.结论
        根据以往施工经验，结合本工程对基坑防护的特殊性要求，以及工程地质、地下管线众多等实际影响情况，编制了经过专家审查论证并经监理审批同意的深基坑开挖及支护方案，该深层水泥搅拌桩的应用，确保了基坑安全和周围环境的安全。
        参考文献：
        1.《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJ017-96）和《粉体喷搅法加固软弱土层技术规范》（TB10113-96）。
        2.《软土地基搅拌桩加固法技术规程》（YBJ225-91）和《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）
        3.《建筑地基基础工程施工质量验收标准》（GB502020-2018）
        作者简介：付俊龙（1997～）男，湖北仙桃人，助理工程师，从事水利水电、市政工程技术及管理工作。