水泥搅拌桩施工应用
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摘要：水泥土搅拌桩具有施工方便、费用低廉、加固软弱土厚度大的优点，在我国得到了广泛的应用。但在实际工程应用上也出现过一些问题。下面本文就水泥土搅拌桩加固机理、施工中注意的问题以及检验进行了探讨，为设计、施工及检测和监测提供科学的依据。
关键词：搅拌桩；检验；加固机理
一、水泥土搅拌桩的加固机理
在水泥加固土的过程中，水泥的水解和水化反应是在与土拌合作用下进行的，由于周围土的存在，所以其作用更为复杂，并且水泥的胶结硬化速度也缓慢，水泥加固土强度增长的过程也较缓慢。目前对水泥土加固土的机理，一般认为有包括几个过程：水泥的水解和水化反应；粘土颗粒与水泥水化物的作用；碳酸化作用。1)水泥的水解和水化反应。这一反应离不开水,如果天然土的含水量过低而又采用干法(喷粉)施工,不但施工难度大,而且水泥不能得到充分的水解和水化反应,势必会影响水泥土的加固效果。2)粘土颗粒与水泥水化物的作用。包括凝硬作用和离子交换作用,这一反应过程也取决于水泥水化反应的程度,与适当的含水量有关。3)碳酸化作用。从水泥加固土的作用机理分析来看,水泥加固土的强度主要来自于水泥水化物的胶结作用。从施工工艺来看,水泥搅拌桩中不可避免会存在原状土块和水泥团块,其大小与强制搅拌的程度有关。强制搅拌越充分,土块被粉碎得越小,水泥分布到土中越均匀,则水泥土的结构强度离散性就越小,其宏观的总体强度也就越高。
二、水泥土搅拌桩施工中常见问题的认识和处理
粉喷桩、水泥深层搅拌桩在施工中经常会出现沉桩、翻灰、翻浆和喷灰喷浆不均匀、复搅不均匀等问题。发生这些问题，都会影响桩体的质量，影响软土地基处理的效果。因此施工中只要能认真地了解处理段软土的特性、严格按施工操作，并掌握这些常见问题的处理措施，一般都可避免沉桩等问题的发生，达到软土处理预期的目的。
1、深层搅拌桩施工中应注意的问题
施工前应确定搅拌机械的灰浆泵输浆量、灰浆经输浆管到达搅拌头喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工参数。起吊设备要保持水平:在地面较为起伏时，一定要保持设备的水平，这样才能保证施工的顺利进行和桩身的质量。要保证施工安全:冷却循环水在整个施工过程中不能中断，应经常检查进水回水的温度，回水温度不应过高。保证施工电压。施工时应保证连续性，因故停浆时，宜将搅拌头下沉至停浆点以下一定深度(一般为0.5米)，待恢复供浆后再喷浆提升;若停机超过3小时，为防止浆液硬结堵管，宜先拆卸输浆管路，妥为清洗。预搅下沉时不宜冲水，当遇到较硬土层下沉太慢时，方可适量冲水，但应考虑冲水成桩，含水量的增加对桩身强度的影响。搅拌桩的垂直度偏差不得超过1%，桩位布置偏差不得大于50mm，桩径偏差不得大于4%。搅拌头喷浆提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，应有专人记录搅拌头每次下沉的深度和提升的时间。深度记录误差不得大于100mm，时间误差不得大于5s。为保证桩端施工的质量，当浆液达到出浆口后，应喷浆座底30,使浆液完全达到桩端。特别是设计中考虑桩端承载力时，这点尤为重要。制好的水泥浆液不得析，泵送要连，搅拌的罐数、固化剂和外掺剂的用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录。
2、粉喷桩施工中应注意的问题
施工前应检查施工机械、电气设备、仪表仪器及机具等。确认完好后方准使用。设计上要求搭接的桩体，须连续施工，一般相邻的施工间隔时间不超过8h。若因停电、机械故障而超过允许时间，应征得设计部门的同意，采取适宜的补救措施。对于土体含水量很高、强度很底的软弱土或可能出现液化的粉土，可在向下钻进搅拌的同时，喷射水泥粉，从而达到改善土的稠度，防止应压缩空气的脉动致使粉土的液化。喷粉时要求灰罐内的气压比管道内的气压高0.02~0.05MPa，以确保正常的送粉。桩体施工的过程中，应注意观察钻机的状况，如发现钻机不正常的振动、晃动、倾斜、移位等现象，应及时停钻检查，必要时应提钻重打。
三、水泥搅拌桩施工质量控制与检测
水泥搅拌桩是处理新土地基的一种施工方法,它利用特殊的搅拌机,将带搅拌头的轴旋转进入地基深层,经由输送管向软土中注入水泥粉或者水泥浆的同时,搅拌头旋转切割软土并将软土与水泥浆(粉)搅拌均匀,使固化材料与软土之间发生物理化反应,形成抗压强度比天然软土强度高得多,具有整体性,水稳性的水泥土桩体,以搅拌桩复合地基,该技术因其锚固效果较好,施工快速,造价低,在我国得到广泛应用,但也存在施工质量不易控制,,深层加固效果难认得到保证等问题。大量工程实践证明,对于深度在12m左右,含水量在30～60%的软土,水泥搅拌桩的效果是明显的,但对含水量达到80%以上,深度20m左右的深厚软土地基,该方法是否能够得证成桩质量,并达到设计的效果尚不可知,如若不然,应当如何改进方法和工艺以满足工程的需要,针对这一问题进行讨论水泥土搅拌法加固软土地基的效果，通常通过施工前的试验、施工过程质量控制和施工后的试验、使用过程中监测来进行检验。
1、施工前的试验
采用水泥土搅拌桩加固软土地基，在我国的使用不过二十多年的时间，其加固机理，设计理论，施工工艺等均不是很完善;同时各地的地质条件、地基土的性质等均有差别。采用水泥土加固软土前进行相关室内试验、原位测试和施工工艺验是必须的。
2、施工过程质量控制
在预搅工程中，要使软土完全预搅破碎，以利于同水泥浆均匀搅拌。在水泥浆搅拌时，要严格按设计的配合比配置，要预先筛除水泥中的结块，时要防止水泥浆发生离析，要在水泥浆搅拌机中充分搅动，在压浆前才缓慢地倒入集料斗中。为确保加固的强度和连续性，在压浆阶段不允许发生断浆现象，输浆管道要保持畅通，不能发生堵塞现象;要严格按设计确定的数据，控制喷浆和搅拌提升速度;要控制重复搅拌时的下沉和提升速度，以保证加固范围内每一深度均得到充分搅拌。为使搅拌桩垂直于地面，要保证起重机的平整度和导向架对地面的垂直。对于采用水泥土搅拌桩作为支护和隔水结构时，要确保壁状加固体的连续性，原则上每一施工段宜连续施工，相邻柱体施工间隔不得超过24小时。
3、成桩后的质量检验
为保证水泥土搅拌桩的施工质量，首先应根据施工的原始记录，查看是否符合规范，从源头上确保施工的质量。开挖检验:根据工程设计要求，选取一定数量的桩体进行开挖，可以直接检查加固桩体的外观，从而对水泥浆与软土的拌和状态、均匀性、整体性有较感性的认识。钻探取芯:通过在桩体中的钻探取芯，可以直观地看出水泥浆与软土的和程度，桩长能否满足设计要求等;同时通过钻探采取水泥土试样制成试件，与室内制作试块进行强度比较，从而确认采用室内水泥土强度来推测复合地基承载力的可靠性。原位测试手段:同样对于水泥土桩体的均匀性也可通过标准贯入试验或轻便钎探等动力触探手段来检查，同时通过标准贯入试验也可检查桩体的强度。现场载荷试验:对于主要承担竖向荷载的水泥土搅拌桩，现场载荷试验是确定复合地基、单桩承载力的最直接、最可靠的方法，规范，要求载荷试验必须在桩身强度满足试验条件时才可进行，检验数量一般为桩总数的0.5%～1%，且每项单体工程不应少于3点。
4、使用过程中的质量监测
对正式采用水泥土搅拌桩加固软土地基的工程投入使用后，要定期进行沉降、侧向位移等的观测是最直观检验加固效果的检验。同时也是对设计施工的最终检测。工程实践中，对于非重要的水泥土搅拌桩工程，可采用标准贯入试验进行检测；对于重要的承受竖向荷载的水泥土搅拌桩复合地基工程，以静载荷试验方法进行检测。
总之，水泥土搅拌桩复合地基是诸多复合地基中具有代表性的一种，一般具有工期短、污染少、震动小、经济效益显著等特点，是国内、外目前进行地基处理的主流技术之一，在我国也得到了迅速的发展和推广应用。
参考文献：
1、龚晓南，地基处理技术发展展望.地基处理，2007
2、叶观宝，地基加固新技术，机械工业出社，2006
3、刘志丰,陈永光,复合地基桩土应力比的研究,建筑技术,2006
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