水泥搅拌桩的施工质量控制
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摘要：水泥搅拌桩多用于软土层的地基加固处理工程中，作为无支撑挡土结构，水泥搅拌桩在边坡支护工程中使用的频率也相当高，施工工艺也日趋成熟，如何控制过程质量是水泥搅拌桩施工的关键，通过工程实例，本文就水泥搅拌桩的施工质量控制谈一些体会。
关键词：水泥搅拌桩、施工、质量控制
水泥搅拌桩原理：水泥搅拌桩是用水泥作为固化剂，通过特制的机械设备将水泥喷入处理的软土地基内，并在喷注过程中上下搅拌均匀，使水泥与土发生水解和水化反应，生成水泥水化物并形成凝胶体，将土颗粒或小土团凝结在一起形成一种稳定的结构整体，这就是水泥骨架作用，同时，水泥在水化过程中生成的钙离子与土颗粒表面的钠离子进行离子交换作用，生成稳定的钙离子，从而进一步提高土体的强度，生成一种特殊的、具有较高强度、较好变形特性和水稳定性的混合柱体，从而达到提高地基承载力的目的。用水泥搅拌桩处理软弱地基效果显着，处理后可很快投入使用。
一．工程概况
珠海市金山花园二期排洪渠边坡工程采用水泥搅拌桩作为边坡挡土设施，工程长319.7米，宽7.7米，设计采用直径500毫米的双头搅拌桩，总桩数为8118根，桩长为10.7―18.5米，总桩长约为106141米，水泥搅拌桩必须穿过淤泥层进入下一土层》1米，桩间搭接100毫米。设计要求：固化材料采用42.5普通硅酸盐水泥，水灰比据现场试验确定，水泥掺入比＞15%，搅拌固结体强度fcuk＞2.0mpa;采用二次喷搅工艺，确保桩体均匀性，施工桩体偏差不大于5cm，桩体垂直度偏差不大于1.5%。该工程为应急工程，工期紧，桩施工可加入早强剂。
二．水泥搅拌桩的施工准备
1.认真审图，熟悉设计图纸给出的桩施工范围，桩径、桩长、桩的垂直度、桩位允许偏差，桩的布置形式以及水泥搅拌桩施工顺序、水泥掺量、复喷次数等。
2.编制水泥搅拌桩的施工组织设计，提出桩的施工方法、施工工艺和技术保证措施，对施工中可能出现的技术故障（爆管、堵管、卡钻）的应急措施，以及采用的机械设备规格和型号，前后台作业人员协作配合方式。
3.搅拌桩施工场地应事先平整，清除桩位处地上、地下的一切障碍，该工程因大部分场地自地面以下4米含有大量包括大块石、树根和生活垃圾等回填物，故桩施工前，先用挖掘机清除再回填石粉平整场地。
4.根据被加固土的性质及单桩承载力要求，确定水泥掺入比，通过材料样品送有相关资质的试验检测部门检验，结合设计要求得出：水泥掺入比在15%～20%之间，并根据实际土质的干容重确定每延米桩体的水泥用量，约为55千克/米左右，水泥浆液的配制要严格控制水灰比，一般为0.50～0.55，比重一般为1.70～1.75，要求调制出的水泥浆有较好的流动性、和易性。施工中可用泥浆比重计控制水泥浆稠度来确保最佳的水灰比。
5.水泥搅拌桩施工机械必须具备良好及稳定的性能，所有机械开钻之前应组织相关部门检查验收合格后方可开钻；桩施工机械必须使用国家计量部门认证的监测仪器进行自动计录喷浆量及搅拌深度。
6. 桩正式大面积施工前，按要求应进行不少于5根的工艺试验桩，通过试桩对设计参数进行验证，并制定施工工艺参数：提钻速度，控制成桩垂直度和桩长的测试方法，搅拌机初次下沉速度，并确定灰浆泵输浆量，灰浆经输浆管路到达搅拌机喷浆口的时间参数；确定搅拌均匀的必要步骤及程序；了解下钻和提升的阻力以及地质变化情况，采取合理的技术措施。做好试桩报告，以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工
三．水泥搅拌桩的施工质量控制
按设计要求本工程采用二次喷搅工艺，其工艺流程为：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（预喷持续30秒）→反循环提钻并喷水泥浆（提升速度为0.6米/每分钟左右）→上升至工作基准面以下30厘米至50厘米(持搅30秒)→正循环复搅并喷浆下沉→到底部喷浆停止→反循环提钻至地面(提升速度为0.7米/每分)→成桩结束→施工下一根桩→清桩头验桩。
水泥搅拌桩的施工质量控制主要在于成桩施工过程的监控和管理： 1.首先要按设计测量布桩，重点对控制性轴线、桩位进行复查，必须满足设计要求后方可开钻。
2.对桩长、桩位、垂直度、桩径是否满足设计要求的控制：桩长的控制除了要看表，还要在钻机搭架上做出明显的标记，在设计桩长深度位置、没进钻的钻顶的位置贴上（划上）明显标记并写上数字，其它刻度用较小的标记；桩位控制时测量放样后应钉小桩，然后钻白灰点；垂直度是桩位控制的关键，其直接影响着桩的承载力，控制垂直度的最好方法是用吊锤校准；桩径控制要求不小于设计直径，要经常检查钻头，发现磨损超限时要及时焊补。
3、水泥剂量的控制：为确保桩体水泥每米掺入量以及水泥浆用量达到设计要求，每台机械均应配备电脑记录仪，同时现场应用比重计控制水泥浆稠度。要按设计要求浆液配合比及外加剂的掺量，最好做到一桩一配浆，一桩一清池（灰浆池），选择合理的位置开挖配制水泥浆用的灰浆池，并用水泥砂浆抹面进行防水处理。另外要指派专人负责水泥搅拌桩的施工，全过程旁站水泥搅拌桩的施工过程。所有施工机械均应编号，并将现场主要管理人员、水泥搅拌桩桩长、桩距等制成标牌悬挂于钻机明显处，确保人员到位，责任到人。
4、要做好搅拌机搅拌头的转速和提升速度，复搅次数和复搅深度，水泥搅拌桩桩头复搅的控制：当钻机反循环提钻并喷浆升至工作基准面以下30～50厘米时，持喷30秒水泥浆，确保桩的上部密实度和强度，同时要加强水泥桩上部的密度和强度。
5、要保证搅拌机提升速度和浆液输送速度同步，喷浆时间的控制：每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。
6。要确保桩头的施工质量，做好其现场的保证措施；在施工过程中，为控制施工质量，必要时可以将已做好的桩进行挖开检查，检测其强度和成桩质量。
通过该工程的施工，我们更加认识到：水泥搅拌桩施工过程中要特别注意桩位的准确，保证垂直度偏差在允许偏差范围内，以保证达到设计的要求；作为挡土设施，水泥搅拌桩之间的搭接对工程最终质量影响甚大，施工过程中经常对施工机械进行检查，保证其正常运行，另外加强浆液管理，保证前后台协调一致。该工程在施工过程中发生过一些如：抱钻、停浆、冒浆速度失稳等问题，由于有了应急预案，通过采取相应措施得到了妥善处理：清除原有地下回填的大块石、建筑垃圾并置换回填石粉；检查水泥的质量和制浆池滤网是否正常工作；检查输浆管是否因为弯曲、外压、泄漏或过长而造成压力损失；检查机械设备的自身控制系统，保证其正常运转，规范操作人员的行为。以上措施确保了工程的质量。
四．施工后的质量检测控制
水泥搅拌桩成桩后的质量检测方法有：
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1～3d内，采用轻型动力触探（N10）检测桩身的强度。根据N10贯入30cm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：按设计要求，水泥搅拌桩工程成桩28天后，用钻孔取芯的方法检查其完整性、桩土搅拌均匀程度及桩的施工长度。由设计和监理单位有关人员按要求抽检，芯样送试验室做28天龄期的无侧限抗压强度试验，取出桩芯后留下的空洞应用同等强度的水泥砂浆回灌密实。该工程按要求抽取41根桩进行钻孔取芯，经检测，单桩评定均为2类桩以上，其中1类桩占78%，其他指标均合格、达到设计要求，工程评为合格。
水泥搅拌桩施工属于隐蔽工程，若工程质量没有达到要求，一旦隐蔽覆盖，因难以检查和补救，容易留下事故隐患。因此其施工前准备工作及施工过程的质量控制尤为重要。必须充分做好工程施工前的各种准备工作，措施细致而有效，要根据可能出现的各种质量事故而制定出相应的应急预案，防患于未然；施工机械及各种设备要准备充分且保证运转良好，管理体系要健全，管理人员要到位，施工操作人员要做好岗前培训。施工过程中要严格管理，紧抓施工的各环节，施工质量的控制更是一项细致的技术工作。要建立施工班组自检互检，技术负责人抽检和配合监理旁站监督的质量保证体系。施工过程中如发生意外质量事故，应及时会同有关人员妥善处理，并要对处理措施可行性进行周密研究、慎重应对，确保工程质量。
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