浅谈水利施工中水泥搅拌桩技术的运用

1工程概况

某水利改造工程拟将标准提升到100年一遇，将工程等级确定为二级，堤顶宽度从5.0m加高至8.5m，在堤后进行填土绿化，和堤后场地及道路相连，同时，将堤顶与挡浪墙高程分别修正为4.35m和4.89m。工程总长约384.3m，全部采用水泥搅拌桩，按1.0m×1.0m的间距布置，桩径600mm，桩长15m。现围绕本工程实际情况，对其水泥搅拌桩施工进行如下深入分析。

2施工准备

（1）平整施工场地，将地面上的杂物和所有障碍物（包括地下）都清除干净，包括基础构造与残留建筑垃圾。如果布桩路线上存在低洼处，需要进行清淤与抽水，并回填粘性土后将其夯实，注意回填不可使用杂填土。按设计要求完成对场地的开挖后，推土机进场将场地表面推平，并碾压至密实状态。在钻机施工区域内的场地其地面应坚实可靠，避免施工中钻机产生倾斜等现象，在必要的情况下支垫枕木，同时还要设置排水坡，在场地两侧开挖临时排水设施，避免积水对钻孔施工造成影响。

（2）施工开始前认真核查场地的地质，确认是否和设计图纸相符，如果不相符，应立即通知相关部门进行处理。

（3）在工点采集有代表性的土样，送交实验室开展配合比试验，通过试验确定水泥计量及不同外加剂使用后对应的抗压强度，然后通过对比分析确定最佳的参数，包括水灰比、水泥剂量、外加剂类型与掺加量。本工程设计要求桩身28d强度必须达到1.5MPa以上。

（4）完成室内试验后进入场地开始现场调查，根据试验确定的参数对各项原材料实际用量进行计算。

（5）组织施工队伍负责人，对其做全面的安全与技术交底，使其明确工程的设计意图和施工中需要的要点问题。

（6）做好施工机械设备进场准备工作，并对其进行必要的检查和维修，使其处在最佳工况，确保施工能够顺利完成。

（7）沿钻机设计行走路线进行轨道铺设，使钻机平稳行走至指定位置。

（8）连接好现场的水路及电源，对机械设备作必要的试运转，确定是否满足设计和施工要求。

（9）为灌浆施工准备好需要的材料。

（10）做好现场的供水供电，铺设临时便道，修筑必要的临时设施，对废浆处理池与泥浆池需要采取有效的安全防护措施。

（11）按照设计要求设置好桩基的水准基点桩与测量控制桩，并经复核确认无误，在桩位使用白灰作出明显标记。

（12）采用经室内实验确定的配比进行试桩，通过试桩确定与设计要求相符的参数，或对原参数进行调整，由监理工程师审核确认合格后方可用于大面积施工。

3施工工艺

（1）水泥搅拌桩均采用湿法工艺，借助双向深层搅拌设备完成。桩长和桩顶高程都严格按照设计要求确定，停灰面应比桩顶的设计标高高500mm。

（2）成桩工艺为两喷四搅，在搅拌过程中，钻头旋转一圈对应的提升及下沉量按10~15mm控制，确保加固区域内土体所有位置都能得到至少20次的搅拌，现场安排专人进行记录。

（3）水泥采用普硅水泥，掺入量分为3种，即15%、17%和19%，水灰比按0.55控制，并适量掺加生石灰与木质素磺酸钙，其掺量为2%与0.2%。

（4）施工中，桩机底盘应始终保持水平，导向架应始终保持竖直，桩位偏差控制在5cm以内，垂直度偏差控制在1%以内，桩径偏差控制在4%以内，单位长度水泥喷射量和单桩灰浆消耗量的偏差均应控制在5%以内，成桩后，桩径与长度都应满足设计要求。

（5）水泥使用前必须过筛，浆液制备好后避免离析，在泵送时应保持连续，实际的搅拌深度与喷射量都应采用认证通过的装置记录。

（6）出浆口有浆液流出后，继续喷搅30s，将桩端土和水泥搅拌均匀后，提升钻头。

（7）钻头旋转一圈对应的提升高度应控制在15mm以内。将钻头提升到距离桩底1.5m时，启动喷浆机开始喷浆。将钻头提升到和桩顶高程相差500mm的位置后，结束喷浆。

（8）成桩时若因故中断喷浆，需将钻头下沉到和停浆处相距500mm的位置，在恢复供浆以后继续搅拌和提升。如果停机的时间达到3h以上，应将管路拆开进行冲洗。

（9）质量控制工作必须贯穿整个施工过程，同时坚持做好监理，在施工中随时对施工记录进行检查，保证施工顺利进行。

（10）可采用开挖法对桩数、桩径与桩顶等进行检查，若不满足设计要求，应立即采取有效的补强措施。

（11）工后钻芯取样做抗压强度试验，要求28d抗压强度不小于1MPa。钻芯取样数量要求达到总桩数的5%，同时不能少于6根。

4主要施工方法

4.1现场测量放样

正式开工前以设计图纸为依据进行定位放线，必要时进行沟槽开挖，再放出第一组桩的准确位置，按设计图纸标出的尺寸进行画线。

4.2水泥浆制备

如前所述，水泥采用普硅水泥，掺入量分为3种，即15%、17%和19%，其中，当水泥掺入量为15%时，单位长度水泥用量为76kg；当水泥掺入量为17%时，单位长度水泥用量为86kg；当水泥掺入量为19%时，单位长度水泥用量为97kg。水泥浆制备时的水量可通过采用定量容量严格控制。其它外加剂掺量都按照设计要求控制。

4.3预拌下沉喷浆

待桩机中的冷却水系统开始正常循环以后，打开电机，逐步放松桩机上的吊索，使其沿导向架不断向下搅拌和下沉，实际的下沉速度通过电流监测控制。一般下沉速度不能超过0.8m/min，即将电流控制在70A以内。在喷浆时要注意充分搅拌，现场工作人员随时对设备和地层发生的变化进行观察，将钻头下沉到设计要求的深度后，停止下沉。

4.4提升喷浆

在缓慢提升钻头的同时不断喷浆搅拌。在喷浆时，必须不断搅拌，避免泥浆发生离析。当喷浆到地面时，应注意加喷一次，避免从地面离开后喷浆不充分和不密实。

4.53次搅拌喷浆

待第2次喷浆结束后，开始第3次作业，方法和之前相同，不断搅拌、喷浆到设计要求的深度。

4.6四次搅拌喷浆

到达设计要求的深度后，开始第4次提升，以保证搅拌的均匀性。在整个孔深范围内，所有段落的补浆量都必须达到均匀，通过准确的计量控制好实际补浆量，同时确保完成第4次喷浆以后，每段的实际喷浆量可以达到一致，且泥浆刚好用完。

4.7清洗

如果桩机停转，或中途间隔很长时间，需向拌桶加水，然后启动泵机，对管路中存留的泥浆进行冲洗，到完全冲洗干净为止。同时，还应清除附着在钻头上的软土。将钻头和管路都清洗、清理干净后，将桩机移到下一个桩位准备施工，施工方法同上。

5技术控制

（1）施工中对钻头下沉及提升的速度进行严格控制，使喷浆量满足要求，从而达到预期的成桩质量。

（2）对钻孔的深度也应进行严格控制，使停浆面得到充分搅拌。

（3）将泥浆配好后应避免发生离析，且应保证供浆的连续性。当因故停浆时，应重叠至少0.5m进行接桩，如果停机的时间超过3h，则这一批浆液不可继续使用，并需要将管路冲洗干净。

（4）施工中认真做好施工记录的检查工作，尤其是浆液的浓度。

（5）正式施工前，先进行试桩，确定如下技术参数：泥浆的生产配比；钻机和钻头提升速度；泵送压力。

（6）施工中所使用的水泥应具有齐全的证书与试验报告，由于在现场主要使用的是散装水泥，需要以现场水泥用量为依据确定每桶水泥具体数量。实际灰量不能超过规定值±5%。

（7）钻进应使用直径比设计桩径略大的钻头，当钻头磨损严重时，应及时更换，如果检查发现桩径不满足设计要求，应按照一定置换率在其两侧进行补桩。

（8）为了防止在压浆过程中产生断浆，应做好搅拌及喷浆速度的控制，钻头提升不能快于1m/min，并按要求同时控制好二次下沉及提升的速度。

（9）成桩并达到龄期以后，由人工将桩顶多余的部分凿除，检查确认合格后，开始下一道工序。

6质量控制要点

（1）现场应安排专人负责桩基施工，并进行全过程旁站监理。现场所有设备都应进行编号，著名设备类型、用途、负责人等，将设备管理责任严格落实到人。

（2）正式钻进前，需要用清水对管路进行冲洗，并在水排尽以后才能下钻。

（3）为了使桩体垂直度可以达到规范要求，可以在主机上吊一个吊锤，由此对钻杆垂直度进行控制，避免垂直度偏差超过标准要求。

（4）在首次下钻时，为了方式管路堵塞，可携带适量的浆液下钻，但喷浆量不能超过总量50%，切不可带水下钻。首次下钻与提升，都应采用较低的档位，在复搅的过程中，可根据实际情况提高档位。一般单桩成桩时间需要60min，喷浆时，压力按0.4MPa控制。

（5）为了使桩身、桩端与桩顶处的质量都达到预期，在首次提钻喷浆的过程中，需要在桩的底部稍微停留一段时间，在余浆上提时全部喷入到桩体当中，并且桩顶部也需要进行磨桩头，时间和桩底部相同。

（6）施工中做好喷浆与停浆时间的控制，钻进一旦开始，必须保持连续，中途不能终端，也不能在还没有喷浆时就提升钻杆。供浆系统的储浆罐中，应始终有不少于单桩用量的泥浆。如果储浆量没有达到要求，则不允许对下一根桩进行钻进施工。

（7）施工中通过检查发现喷浆量不满足要求时，应根据要求进行整桩复喷。在复喷过程中，实际喷射量应与设计用量相匹配，不能比设计用量少。当遇到停电和设备故障时，应立即记录发生中断的深度，然后在要求的时间段内进行补浆。一般补浆重叠段需要达到100cm以上，当中断的时间超出12h时，还应进行补桩。

7结束语

目前本工程的水泥搅拌桩施工已经顺利完成，经检查，桩基质量良好，达到预期要求，说明本工程所用以上施工工艺、方法和技术与质量控制措施及要点，均合理可行，值得其他工程项目施工参考借鉴。

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