漫谈深层搅拌桩地基加固
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摘要：文章就深层搅拌桩进行地基加固的原理，施工技术和质量监控等几个方面进行了分析论述，对指导深层搅拌桩施工，有一定的借鉴价值。
关键词: 喷浆搅拌，硬化速度，土层一、引言
深层搅拌桩以其经济实用的性能，设计方法，以及施工中基本不产生环境污染，在工程中得到了广泛的应用，但深层搅拌桩不同于其它刚性桩的施工工艺，其成桩过程是一种物理―化学过程，成桩的效果与工程地质紧密联系。故要求在施工过程中深入了解其工程工程地质条件，并在遇到地层结构变化时能及时改变搅拌方法及变化粉体(或浆体)掺入量。为此，文章对深层搅拌桩加固原理和施工技术及质量监控方法进行深入浅出的探讨，以期选择合理的软基处理方法，并获得预期的经济和社会效益。二、加固原理
深层搅拌法是用固化剂水泥浆和石灰与外加剂(石膏、木质素磺酸钙)通过深层搅拌机输入到软土中并加以充分拌合，固化剂和软土之间产生一系列的物理―化学反应，改变了原状土的结构，使之硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥土和石灰土。由于土质不同，其固化机理也有差别。用于砂性上时，水泥土的固化原理类同于建筑上常用的水泥砂浆，具有很高的强度，固化时间也相对较短。用于粘性土时，由于水泥掺量有限(7%--20%)，且粘粒具有很大的比表面积，并含有定的活性物质，水泥或石灰的水解和水化反应完全处于粘土颗粒包围之下，其硬化速度比较缓慢，固化机理比较复杂。
深层搅拌加固软土地基，目前在国内以水泥系深层搅拌和石灰系深层搅拌法为多见。深层搅拌法加固的基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应过程进行的。水泥加固土的物理化学反应过程与混凝土的硬化机理不同，混凝土的硬化主要是在粗填充料(比表面不大、活性很弱的介质)中进行水解和水化作用，所以凝结速度较快。而在水泥加固土中，由于水泥掺量很小，仅占被加固土重的7~15%。水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性的介质―土的围绕下进行，硬化速度缓慢且作用复杂，所以水泥加固土的强度增长过程比混凝土缓慢。
三、施工工艺及质量监控
3.1、施工工艺
在施工中，有时在钻进贯入时喷浆，也有时在提升时喷浆，何时喷浆须根据地层的软硬情况和搅拌头的工艺特点而定。水泥浆液的配置要严格控制水灰比，一般为0.45―0.5，使用砂浆搅拌机制浆时，每次搅拌不宜少于3分钟。制备好的水泥浆不得停置时间长，超过2h应降低标号使用。浆液在灰浆搅拌机中要不断搅拌，直到送浆前。施工工艺流程包括:桩机就位、钻进喷浆到底、提升搅拌、重复喷射搅拌、重复提升复搅、成桩完毕。
1 桩机就位
利用起重机或开动绞车移动深层搅拌机到达指定桩位对中。为保证桩位准确必须使用定位卡，桩位对中误差不大于10cm，导向架和搅拌轴应与地面垂直，垂直度的偏离不应超过1.5%。
2 喷桨搅拌
开动灰浆泵，证实浆液从喷嘴喷出时，启动桩机向下旋转钻进，喷浆搅拌并连续喷入水泥浆液，钻进速度应为1.0m/min，转速60r/min左右，喷浆压力控制在1.0―1.4Mpa，喷浆量控制在330L/min，钻进喷浆成桩到设计桩长或层位后，原地喷浆半分钟，再反转匀速提升，深度误差不得大于5.0cm。
3 提升搅拌
搅拌头自桩底反转匀速搅拌提升，直到地面。搅拌头如被软粘土包裹时，应及时清除。
4 重复钻进搅拌
按上述②操作要求进行，如喷浆量己达到设计要求时，只需复搅不再送浆。
5 重复搅拌提升
按照上述③操作步骤进行，将搅拌头提升到地面。
6 成桩完毕
连同③④⑤共进行3次复搅，即可完成1根搅拌桩的作业，开动灰浆泵清洗管路中残存的水泥浆，桩机移至另一桩位施工另一根搅拌桩。
对于提升时喷浆的搅拌桩，其施工工艺为桩机就位、预搅下沉、提升喷浆搅拌、重复上下搅拌、成桩完毕。
3.2、注意事项
(l)现场施工应予以平整，必须清除地上和地下一切障碍物。明池、暗塘及场地低洼处要抽水、清淤，分层夯实回填粘性土，不得回填杂土或生活垃圾。开机前必须调试，检查桩机运转、输浆是否正常。
(2)水泥土搅拌法在施工到顶端0.3―0.5m范围内，因上履压力较小，搅拌质量较差因此施工时设计停浆(灰)面一般应低于桩基础顶面标高0.3~0.5m左右，在开挖基坑时应将该施工质量较差段挖去。
(3)搅拌桩垂直度偏差不得大于1%，桩位布置偏差不得大于50mm。桩经偏差不得大于4%。
(4)施工前应确定灰浆泵输浆量的大小、灰浆经输浆管到搅拌机喷浆口的时间及起吊设备提升速度等施工参数;并根据设计要求通过成桩试验，确定搅拌桩的配比等各项参数及施工工艺。输浆速度宜用流量泵控制，使注浆泵出口压力保持在0.4―0.6Mpa，并应使搅拌提升速度与输浆速度同步。
(5)制备好的浆液不得离析，泵送必须连续。拌制浆液的罐数、固化剂和外掺剂的用量以及泵送浆液的时间等要有专人纪录。
(6)为保证桩端施工质量，当浆液达到出浆口后，应喷浆桩底30s，使浆液完全到达桩端。特别是设计中考虑桩端承载力时，该点尤为重要。
(7)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，但应考虑冲水后成桩对桩身强度的影响。
(8)可通过复喷的方式增加水泥与土拌和均匀性以及实现提高桩身强度为变参数的目的。搅拌次数以1次喷浆2次搅拌或2次喷浆3次搅拌为宜，且最后1次提升搅拌宜采用慢速提升。当喷浆口到达桩顶标高时，宜停止提升，搅拌数秒，以保证桩头均匀密实。
(9)施工时因故停浆，宜将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m，待恢复供浆时再喷浆提升。若停机超过3h，为防止浆液硬结堵管，宜先拆卸输浆管路，妥为清洗。
3.3、施工监控
3.3.1 施工准备工作
对于重要的工程首先做试桩，检测工作完成后，修正设计和施工参数。施工参数包括输浆量、输浆速度、走浆时间(灰浆自泵出至到达喷浆口的时间)、来浆时间(浆液从喷浆口喷出的时间)、停浆时间(1根桩规定使用的浆液全部喷入土中的时间)、总的喷浆时间(停浆时间和来浆时间的时间差)、搅拌轴提升速度，同时要决定采用何种施工工艺流程和复搅次数以及复搅浆量等。施工中宜用流量泵控制输浆速度，使注浆泵出口压力保持在0.4―0.6MPa。并应使搅拌提升速度与输浆速度同步，并控制喷浆和搅拌提升速度，误筹不得大于士10cm/min。
同时避兔溢浆。
3.3.2 注意土层的变化
搅拌桩施工场地的土层情况有时与工程地质报告有所出入，既定的工艺不一定适合整个场地情况。因此应作好相应的变化措施。
3.3.3 泵送量
搅拌机施工用的灰浆泵虽是定量泵，但泵的新旧程度、浆液的稠度以及输浆管长度与高度都会使泵送量略有变化，为使每根桩所用的固化剂总喷浆时间不变，在施工过程中应根据泵送量的变化调整浆液的水灰比。如泵送量增大时，略增大水灰比;泵送量减少时，略降低水灰比，虽然水灰比对桩身强度会有影响，但相对于其它因素来看是微小的。
3.3.4 施工精度要求
搅拌桩的垂直度偏差不得超过0.15%，桩位偏差不得大于50mm，桩径误差不得大于4%。
四、结束语
深层搅拌桩在软基处理中应用较多，但在很多情况下，此种技术没有得到正确应用，或者说没有充分发挥深层搅拌桩的地基处理效果。任何一种技术的应用都是有条件的，只有认真理解了这种技术的“然”和“所以然”，才能有效的发挥它的特点，才能实现经济和效应的双赢。
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