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水泥土搅拌桩在软土地基中的应用与探讨

1· 水泥加固软土的原理
    1) 水泥土搅拌桩是以水泥浆液等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基中将软土( 高炉炉渣) 和固化剂强制搅拌，同时利用软土和固化剂之间产生的一系列物理—化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基; 作用机理主要是通过水泥浆液使软土形成复合地基。2) 水泥土搅拌桩早期主要用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、素填土、粘性土、饱和黄土及无流动地下水的饱和松散砂土等地基; 现在随着施工机械的发展和工艺的改进，搅拌能力大大提高，可适用的土质也在不断扩大。
    该法在晋城冶炼区得到广泛推广应用，具有施工简单、工期短、造价低、地基处理效果好等优点。下面结合泽州县大东沟镇采煤沉陷区司家山村移民搬迁住宅小区地基加固处理实例阐述水泥搅拌桩在软土( 高炉炉渣) 地基加固处理中的适用性。
    2· 工程概况
    泽州县大东沟镇采煤沉陷区司家山村移民搬迁住宅小区位于山西省晋城市泽州县大东沟镇大东沟村以南，地下1 层，地上6 层，结构形式为砌体结构，基础形式为墙下钢筋混凝土条形基础，基础底标高－ 2． 80 m。根据太原市兴华岩土工程勘察质量检测有限公司2011 年8 月提供的《泽州县大东沟镇采煤沉陷区司家山村移民搬迁住宅小区岩土工程勘察报告》( 详勘) ，场地地表覆盖着7． 5 m ～ 14． 5 m 20 世纪80 年代后期及90 年代初期产生的高炉炉渣，下部为粉质粘土; 该场地土类别为Ⅱ类，拟建场地为较稳定性场地，天然地基视为不均匀地基，场地土无液化; 勘察期间无地下水。依据岩土工程勘察报告和该工程上部结构作用条件，设计单位经性价比分析，优先推荐采用水泥土搅拌桩进行地基处理，设计方案为桩径500 mm，桩长7． 50 m ～ 14． 5 m，桩间距1． 0 m，正三角形布桩。桩端进入第②层粉质粘土层不小于1． 5 m，共布桩3 753 根。材料选用32． 5 矿渣硅酸盐水泥，水泥掺量为每延米约66． 5 kg，湿法作业，水灰比控制在0． 50 ～ 0． 55，施工顺序采用跳行跳桩跳打，施工工艺采用两喷四搅法。地基检测要求，设计单位要求单桩承载力特征值不小于155 kN，复合地基承载力特征值不小于150 kPa，桩体无侧限抗压强度不小于2． 5 MPa。成桩28 d 后开挖基槽，进行成桩质量检测。
    3 ·试桩
    1) 通过试桩确定最优的搅拌次数、水泥浆的配合比、泵送速度、泵送压力、搅拌机的提升速度、下沉速度以及复搅深度等参数，以指导下一步水泥土搅拌工程桩的施工。
    2) 工程桩施工前应先试桩，每项单体工程不得少于3 根，满足设计要求后方可正式施工。试桩检验可采用7 d 后直接开挖取出，或至少14 d 后取芯，以检验水泥土搅拌桩的搅拌均匀程度和水泥土强度。
    4· 水泥土搅拌桩的施工技术与要求
    1) 就位: 应用钻机塔身前后左右的垂直标杆移动钻机，使钻头准确对准桩位，当地面起伏不平时，应使用起吊设备保持水平; 为保证桩位准确，必须使用定位卡，控制其对中误差不大于50 mm，导向架和搅拌轴应与地面垂直，控制其偏差不大于1%; 每根桩施工前由现场技术人员进行桩位对中及垂直检查满足要求后，方可开钻;
    2) 预搅下沉钻杆: 利用设备自重，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉到设计加固深度，下沉速度应监测控制; 正常的下沉速度应控制在0． 38 m/min ～ 0． 75 m/min; 如下沉过程中出现异常( 如钻杆摇晃、下沉太慢等) ，应放慢速度，防止钻孔偏位等;
    3) 水泥浆拌制: 水泥浆采用现场拌制; 待搅拌机钻进一定深度后，即开始按试桩确定的配合比拌制水泥浆，水泥浆拌好后应存放在特定的集料斗内; 进入施工现场的水泥应抽检合格，用水量应准确，搅拌时间不少于30 s;
    4) 喷浆搅拌: 搅拌机进入到设计加固深度后，开启灰浆泵并确认喷嘴喷出浆液后，边喷浆边搅拌，喷浆应连续，喷浆量30 L/min;
    5) 提升搅拌: 自桩底反转以0． 3 m/min ～ 0． 5 m/min 匀速搅拌提升至地面;
    6) 施工过程中，如因故停浆，应将搅拌拌头下沉至停浆点以下0． 5 m 处，待恢复供浆时，再喷浆搅拌提升; 若停机超过3 h，宜先拆卸输浆管路，并妥加清洗;
    7) 搅拌桩施工过程中应严格按照设计要求的桩长、桩数以及试桩确定的参数进行，质量控制须贯穿在施工的整个过程中，并应认真填写施工监理日志与打桩记录。
    5 ·水泥土搅拌桩的检验与检测
    1) 材料质量检验。施工现场使用的固化剂和外掺剂必须按设计要求的配方通过现场加固土的强度试验，进行材料质量检验，检验合格后方可使用。2) 工程桩质量评定验收。根据报批的施工组织设计和施工工艺要求对工程桩进行质量评定验收。3) 轻型动力触探( N10) 。检测水泥搅拌桩均匀性与完整性，检查数量为施工总桩数的1%。4) 现场载荷试验。工程桩成桩28 d 后，开挖基槽，进行水泥土搅拌桩的单桩载荷试验和复合地基载荷试验，经检测后承载力均满足设计要求。
    6 ·水泥土搅拌桩常见质量问题与分析
    6． 1 水泥土搅拌桩质量问题产生的原因
    1) 施工机械设备和工艺不符合要求。主要表现在机械功率、搅拌速度、喷浆的提升速度等方面。由于水泥浆和土搅拌次数越多，拌合越均匀，因此水泥土的强度就越高，否则，水泥土的强度就会越低。
    2) 施工组织混乱。施工企业主要技术人员不到岗、缺乏对施工现场千变万化的不确定因素及时和设计人员的沟通、不注重根据施工现场条件或土质的变化而及时调整施工方法，致使水灰比、搅拌深度、桩身均匀性和连续性都得不到保证。
    3) 检测方法存在一定的缺陷。规范对水泥土搅拌桩的检测主要为轻便触探器钻取桩身水泥土试样，但其检测深度只能得到3 m ～ 4 m; 现场静载试验虽然能够准确检测出桩的承载力，但无法检测出桩身全长的质量，而且荷载作用面较小、时间较短，结果就是影响深度比较有限。现在还没有一种行之有效的检测桩身全长质量的方法，结果就会使一些不合格的桩成为合格的工程桩投入使用，从而给工程留下安全隐患。
    6． 2 提高水泥土搅拌桩质量的措施与建议
    1) 尽快修订和完善水泥土搅拌桩规范和技术措施，特别是对桩身全长的质量检验方法。水泥土搅拌桩桩身质量主要取决于水泥土的均匀性和强度，水泥土的标贯击数和无侧限抗压强度既相互依存又相互对立。水泥土搅拌桩一般有两种情况: a．对于搅拌均匀的水泥土搅拌桩，标贯击数和无侧限抗压强度是一致的，标贯击数愈高，无侧限抗压强度也愈大。b．对于搅拌不均匀的水泥土搅拌桩，由于存在水泥块或土中夹有大小不等浆石等，钻孔取样对水泥土扰动较大，将会使水泥土的无侧限抗压强度偏低很多，而对应的标贯击数却会偏大很多。
    2) 加强施工现场监督。启动必要的监测设备，采用施工监理旁站等措施。
    3) 采用施工和监测相结合。既加强施工过程的控制，又注重结果的监测方法和手段。
    7· 总结及建议
    1) 建议在工程的实际应用中须将水泥土搅拌桩桩端进入承载力较高的土层一定深度，且每延米水泥用量应依据土质实际情况合理配置，由于水泥土搅拌桩后期强度增长较快，应适当延长桩的养护时间，以期达到更好的工程质量和经济效益。
    2) 建议选择地基处理方法时，一定要因地制宜、试桩，并结合地基处理方法的适用条件和范围等，施工过程中也应随时根据土质的变化及时调整参数和工艺，场地是千差万别的，经常在一个工程项目中几种地基处理方法交错使用，所以说，每一种地基处理方法的适用范围和适用条件都是有限的。

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点击次数：更新时间：2016-6-28 14:22:02 【打印此页】【关闭】

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