水泥土搅拌桩施工工艺研究

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1、水泥土搅拌桩施工工艺的研究摘要:水泥土搅拌桩广泛地应用于复合地基、挡土墙、软地基加固及基坑止水帷幕中，以其经济有效的方式满足地基沉降和承载力的要求。本文结合水泥土搅拌桩施工实例，介绍了水泥土搅拌桩施工过程控制，针对施工质量问题进行了成因分析，对施工工艺进行了进一步改进；结果显示搅拌桩整体搅拌均匀，成桩质量好，综合评定为优良桩。关键词：水泥土搅拌桩；施工质量；工艺；改进1水泥土搅拌桩应用现状与可行性1.1搅拌桩应用现状近20年来，水泥土搅拌桩法以其低廉的价格[1]、较快的施工速度、灵活的布桩形式和水泥掺入量广泛地应用于房屋建筑、铁路、公路、港口

2、、油罐工程的地基处理中[2]，常用于复合地基、挡土墙、软地基加固及基坑止水帷幕，节省了巨额的投资。随着搅拌桩工艺的推广使用，搅拌桩施工队伍迅速发展，施工素质参差不齐，在整个施工过程中稍有不慎，就会出现水泥富集成块或桩身不连续等质量问题，从而导致工程事故发生。1.2搅拌桩的可行性在地基的5种主要加固方法（置换法、降水法、致密法、固化法和加筋法）中，灌浆法和搅拌桩法是固化法的代表，经常被使用，且认为是以上加固技术中最为有效的技术方法[3]。水泥土搅拌桩具有桩土界面好，对软土强度提高大等优点[4]，能保证软土地基基础在较小沉降时提供足够高的承载力，

3、同时能够充分发挥基础材料的强度，即用经济有效的方法满足设计对沉降和承载力的要求[5]。2搅拌桩施工过程和质量控制水泥土搅拌桩施工桩长为8.3m，按设计要求采用了4喷4搅施工工艺，水泥掺入比为18%，钻进、提升速度为0.9~1.6m/min，在整个桩长范围内钻进、提升速度相对固定，部分喷浆压力存在1.0~1.2MPa之间的现象，喷浆速度在成桩期间未作调整。整个施工过程中部分区域水泥土搅拌桩出现“空桩头”现象，见图1。具体表现为大块粘土将叶片包裹，形成圆柱体，换桩时叶片提升至地面后将圆柱体带出，形成“空桩头”，深度为10~30cm，部分超过50c

4、m。针对此情况施工方采取一定措施：下钻前先输水，使叶片湿润再进行搅拌，或在钻孔位置的地表加适量的湿砂，以降低土的粘性，且每根桩的成桩时间控制在35~37min，但仍没有明显改善这种现象。图1空桩头3搅拌桩施工质量检测3.1质量检测按照规范要求，对施工后的水泥土搅拌桩进行抽样检测，分别进行钻芯取样、无侧限抗压强度分析，总体检测情况如下。（1）检测芯样显示在桩顶标高33.13m以下0~5m范围内水泥含量较大，基本为水泥石，芯样完整；标高33.13m以下5~8m范围内水泥含量偏少，芯样不够完整，自西向东第三条搅拌桩基础部分桩体在5~8m范围基本为素

5、土或芯样松散，自西向东第二条搅拌桩基础在5~8m范围内水泥搅拌不均，水泥与土部分呈现分离状。钻芯取样见图2。图2钻取芯样（2）搅拌桩桩顶标高33.13m以下0~5m范围芯样无侧限抗压强度为3~6Mpa，5~8m范围强度为0.3~0.4Mpa。检验结果见表2。表2无侧限抗压强度检验报告试样编号12345678抗压强度（MPa）56d单个试样5.824.536.224.203.040.350.410.33平均值3.11偏差系数0.7942标准差2.47注：该报告为仅列取的一根桩无侧限抗压强度。由无侧限抗压强度检验报告看出，整个桩的无侧限抗压强度偏

6、差系数0.7942大于设计要求的0.35。经钻芯取样分析，目前所施工水泥土搅拌桩主要问题为水泥土搅拌严重不均匀，桩体中存在不同厚度的软弱夹层。3.2成因分析（1）成桩范围内大部分为粘土，粘性较大，存在粘土沾黏叶片钻杆现象，造成叶片不能有效切割土体，使得浆土不能充分拌合，甚至土壤未能破碎充填水泥浆现象，现场表现为钻取土样中水泥含量很少。（2）喷浆后水泥土搅拌次数不足。包括如下几种原因：成桩过程中钻进、提升速度过快，水泥土搅拌时间短，叶片数量过少，电机功率偏低。（3）喷浆方式不合理。成桩过程泵浆压力较大，同时土壤黏钻提升，形成水泥浆上升通道，水泥

7、浆上冒，造成桩体上部水泥含量大，下部水泥含量少。因此，由于施工机械设备与工艺不合要求，导致工程中成桩质量不合格，确切的说仅上部3~5m成桩较完整。4施工工艺改进本项目地基粘土塑性指数较高，针对前述水泥土搅拌桩产生的施工质量问题，在施工设备工艺上做如下改进。4.1施工设备施工设备采用单轴SP-5水泥土搅拌桩机和WJG-80搅拌机，针对现场地质情况，施工设备做了相应改进。（1）施工搅拌钻头做了针对性的加工，选用齿形四翼钻头，在原有一组叶片下面焊接了4道钻齿。（2）叶片的倾斜度做了适当调整，并留有切割刃口，喷浆口数量适当增加。由于该地层中存在部分粘

8、土层，增加四道纵向钻齿，在钻头下钻的过程中，钻齿先提前与粘土接触，对粘土层进行有效的纵向切割，造成土层破坏，最后在叶片刃口切割作用下，充分搅拌打碎土层。喷浆口数量增