水利工程水泥搅拌桩施工工艺与质量控制

　　摘要：文章主要针对水利工程水泥搅拌桩施工工艺与质量控制问题进行了分析与探讨。

　　关键词：水利工程;水泥搅拌桩;施工质量;控制

　　水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂，是软基处理的一种有效形式，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软土硬结而提高基础强度。通过配有专用钻头的深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使一定范围的软土硬结而提高整体地基的复合强度。这种方法适用于处理软土，处理效果显著，特别是处理水利水电工程加固饱和软黏土地基处理后可很快投入使用。

　　1施工准备

　　1.1搅拌桩施工场地应事先平整，清除桩位处地上、地下一切障碍(包括大块石、树根和生活垃圾等)。场地低洼时应回填粘土，不得回填杂土。

　　1.2水泥搅拌桩应采用合格等级强度普通硅酸盐袋装水泥以便于计量。使用前，承包人应将水泥的样品送中心试验室或监理工程师指定的试验室检验。

　　1.3水泥搅拌桩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。监理工程师每天收集电脑记录一次。

　　1.4水泥搅拌桩施工机械必须具备良好及稳定的性能，所有钻机开钻之前应由监理工程师和项目经理部组织检查验收合格后方可开钻。

　　2施工流程

　　桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下0.3m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。

　　桩位放样：根据桩位设计平面图进行测量放线，定出每一个桩位，误差要求小于钻机定位：依据放样点使钻机定位，钻头正对桩位中心。用经纬仪确定层向轨与搅拌轴垂直，调平底盘，保证桩机主轴倾斜度不大于1%。钻　进：启动钻机钻至设计深度，在钻进过程中同时启动喷浆泵，使水泥浆通过喷浆泵喷入被搅动的土中，使水泥和土进行充分拌合。在搅拌过程中，记录人应记读数表变化情况。重复搅拌和提升：采用二喷四搅工艺，待重复搅拌提升到桩体顶部时，关闭喷浆泵，停止搅拌，桩体完成，桩机移至下一桩位重复上述过程细碎机。

　　3实施过程中的质量控制要点

　　3.1工艺性试桩

　　在工程位置大面积施工之前，应按照设计要求进行必要的水泥搅拌桩成桩试验(一般不宜少于5根)，汇总试桩结果应得到以下要求及相关技术参数：①满足设计水泥用量的各种技术参数，如钻进速度、搅拌速度、提升速度等。②确定“四搅四喷”施工工艺流程：场地平整→测量放样→桩机就位→制备水泥浆→第一次预搅下沉→第一次提升喷浆搅拌→第二次搅拌喷浆下沉→第二次提升喷浆搅拌→成桩结束。

　　3.2制浆质量的控制

　　按设计给定的水灰比(水和水泥按重量比严格控制)在制浆罐中进行拌制，备好的浆液还应不停地搅拌，使其均匀稳定，不得离析或停置时间过长，超过2 h的浆液应降低标号使用;浆液倒入集料时应加筛过滤，以免浆内结块，损坏泵体。

　　3.3泵送浆液质量的控制

　　泵送浆液前，管路应保持潮湿，以利于输浆。泵送浆液过程中，泵的压力必须足够和稳定，供浆必须连续，拌和必须均匀。如遇到浆液硬结堵管，必须立即拆卸输浆管道，清洗干净。

　　3.4桩长的控制

　　采用电子自动记录控制法。要求每台桩机配备电子自动记录仪(电子自动记录仪能准确的记录开钻、终钻时间、浆液流量及钻孔深度)，开钻同时打开电脑自动记录仪进行记录，以便掌握钻杆钻入深度、复搅深度，确保桩长不小于设计要求。

　　3.5单桩水泥用量的控制

　　1)控制好水灰比。按成桩试验确定的配合比制备水泥浆，以婆氏比重计不定期检测浆液稠度，不得随意乱调水灰比。

　　2)控制好输浆泵。泵必须有足够的压力和持久稳定的输浆能力，输浆量必须与桩机的钻进速度、搅拌速度及提升速度相匹配(这点是靠施工经验和试桩技术参数得来的)。

　　3)控制好桩机的钻进速度、搅拌速度及提升速度。确保单桩施工完毕后，为该桩所配制的水泥浆能全部用完，没有剩余。

　　3.6桩机操作的控制

　　1)柱机对位后，精调桩身竖直度，使搅拌轴保持垂直。

　　2)启动搅拌钻机，钻头边旋转边向下钻进。同时，启动压力泵工作，边钻进边喷浆。钻至设计标高后停钻，关闭搅拌钻机，钻进结束。

　　3)再次启动搅拌钻机，钻头呈反向边旋转、边提升、边喷浆，使土体的水泥浆进行初步拌和。

　　4)搅拌机提升至地面以下1 m时宜用慢速;当喷浆口即将出地面时，应停止提升，搅拌数秒以保证桩头均匀密实。施工时因故停浆，为防止断桩和缺浆，应使搅拌机下沉至停浆面以下0.5 m处，待恢复供浆后再喷浆提升。

　　5)根据设计要求需要在地面下一定深度范围内进行重复搅拌时，钻头边旋转、边钻进、边喷浆至设计要求复拌的深度后，再反向边旋转、边喷浆、边提升，使受到搅动的土块被充分粉碎，土体和水泥浆能充分拌和均匀。

　　6)根据成桩试验确定的各项技术参数来指导施工。现场操作人员应详细记录每米下沉时间、提升时间，记录送浆时间、停浆时间以及施工桩长等参数的变化。

　　4施工后的质量检测控制要点

　　4.1桩的质量检测

　　1)轻型动力触探(N10)检测

　　施工单位按照5%的检测频率，在成桩1～3 d内，采用轻型动力触探(N10)检测桩身的强度。根据贯入30 cm的锤击数来判定桩上部强度是否合格。检测出来的锤击数如大于等于设计给定锤击数，则认为桩的上部强度合格;否则，则认为不合格。

　　2)抽芯取样检测

　　在成桩28 d后采用抽芯取样检测，可反映出该搅拌桩整体喷浆均匀情况，桩身的长度、强度和完整性。

　　4.2桩的质量评定

　　1)单桩评定

　　第一类桩：①桩长、桩径满足设计要求，整体喷浆均匀，无断浆现象。②复搅段的桩芯完整且连续，呈柱状，复搅段以下，能取出完整的柱状芯样。③桩身上、中、下段强度均满足设计要求。④所取芯样的柱状加块片状取芯率大于80%。

　　第二类桩：①桩长达到设计要求，整桩喷浆局部不均匀，但无断浆现象。②复搅段的芯样大部分完整，呈现柱状，可制成等高试件做无侧限抗压强度试验，局部松散呈块片状;复搅段以下，能取出芯样，芯样不完整，呈可塑状。③复搅段强度满足设计要求，复搅段以下有一定的强度。④所取芯样的柱状加块片状取芯率大于65%;当取芯率小于65%时，标贯击数须大于设计要求。

　　第三类桩：①桩长达不到设计要求。②桩体喷浆不均匀，有断浆现象。③复搅段的芯样松散无粘聚，大部分呈块片状，不能制成等高试件。④复搅段以下呈软塑、流塑或取不出芯样。⑤所取芯样的柱状加块片状取芯率小于65%;且标贯击数小于设计要求。

　　第一类为优良桩;第二类为合格桩;第三类为不合格桩。

　　2)复合地基承载力评定

　　复合地基承载力必须满足设计要求。

　　3)综合评定

　　单桩评定都是第二类桩以上，其中第一类桩占85%以上。且复合地基承载力满足设计要求，其他指标合格时评定为优良;单桩评定都是第二类桩以上，其中第一类桩应占60%以上，且复合地基承载力满足设计要求，其他指标合格时评定为合格。

　　4.3质量检查

　　1)轻便触探法　成桩7天可采用轻便能探法检验桩体质量。用轻便触探器所带勺钻，在桩体中心钻孔取样，观察颜色是否一致，检查小型土搅拌均匀程度、根据轻便触探击数与水泥土强度的关系，检查桩体强度能否达到设计要求，轻便能探法的深度一般不大于4m。

　　2)钻芯取样法　成桩28天后，用钻芯取样的方法检查桩体完整性，搅拌均匀程度，桩体强度、桩体垂直度。钻芯取样频率为1%～1.5%。 水泥搅拌桩桩径一般为500MM~550MM，最大为600MM，固化剂常用等级强度为32.5/42.5。

　　参考文献：

　　[1]水利工程水泥搅拌桩技术的探讨[DB].2010.