水利工程水泥搅拌桩施工质量控制要点

 随着科学技术的发展，水泥搅拌桩技术得到了广泛的应用。水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的桩体，通过配有专用钻头的深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使一定范围的软土硬结而提高整体地基的复合强度。这种方法适用于处理软土，处理效果显著，特别是处理水利水电工程加固饱和软黏土地基处理后可很快投入使用。如何有效地控制深层水泥搅拌桩的成桩质量，确保软基处理的效果是我们在工程实践中探索的一个课题。

　　1工程概况

　　某供水枢纽工程库区附属工程，工程为V等，主要建筑物为5级，按抵御相当于10 a一遇的设计洪水设防。护岸挡墙采用扶壁式钢筋砼结构形式，平均墙高10.60 m。护岸挡墙地基土的工程地质特征：按岩土层的成因，组成岩土层的成分、颗粒粒度、沉积韵律及塑性指数，在钻孔控制范围内，将地基土分为6个层次，自上而下分为：①人工填土；②黏土、壤土及砂壤土；③中细砂；④淤泥和淤质土；⑤残积土层及全风化岩；⑥强风化岩。

　　2施工前准备工作的质量控制要点

　　2.1施工准备及场地平整

　　（1）应修好施工机械进场的便道。

　　（2）供电设施应齐全。在施工现场，应配备柴油发电机作为备用电源。

　　（3）查明施工范围内的障碍物。地下有无大块石及地下管线等，空中有无高压电线等。所有障碍物应事先清除或设立明显标志避开，确保安全生产。

　　（4）场地平整。在准备施工搅拌桩的地段，首先用推土机将地表粗平，然后回填中粗砂垫层，再用平地机精平。有条件的地方，可用压路机静压1～2遍。

　　2.2施工放样

　　首先用全站仪（或经纬仪）准确地放出施工段落的起始桩位及边线位置，然后用钢尺按设计要求的桩距用竹签在施工范围内标示出桩位（一般按正三角形布置）。

　　2.3原材料的质量控制

　　（1）水泥（固化剂）质量是关键，所用水泥品种和质量应符合设计及规范要求。水泥进场之前，必须抽样做安定性试验，检验胶砂强度等指标，合格后方可进场使用。进场水泥数量应能满足施工进度的要求，不合格或过期、受潮、硬化、变质的水泥拒绝进场使用。

　　（2）施工用水采用水质良好的水，一般为HCO3－Na•Ca淡水，矿化度小于0.3 g/L。水中的侵蚀CO3含量不超过国家标准，对水泥不具侵蚀性。

　　2.4桩机安装就位

　　水泥搅拌桩桩机安装完毕后，应进行全面的检查调整，主要有以下5点：①钻头直径及钻杆长度是否满足设计要求。②输送水泥浆的导管是否漏浆或堵塞。③水泥制浆罐和压力泵是否能正常工作。④发电机或外接电源是否和桩机电路接通。⑤粗略调整桩机机身的竖直度，步骤如下：首先，调整机身两边的拉杆，使机身纵向竖直；其次，调整机身下边的四个带液压装置的支撑脚，使机身横向竖直；最后，纵横向都竖直后，钻杆上的悬锤线就会指向中心刻度并紧靠在中心度盘处。

　　3实施过程中的质量控制要点

　　3.1工艺性试桩

　　在工程位置大面积施工之前，应按照设计要求进行必要的水泥搅拌桩成桩试验（一般不宜少于5根），汇总试桩结果应得到以下要求及相关技术参数：①满足设计水泥用量的各种技术参数，如钻进速度、搅拌速度、提升速度等。②确定“四搅四喷”施工工艺流程：场地平整→测量放样→桩机就位→制备水泥浆→第一次预搅下沉→第一次提升喷浆搅拌→第二次搅拌喷浆下沉→第二次提升喷浆搅拌→成桩结束。

　　3.2制浆质量的控制

　　按设计给定的水灰比（水和水泥按重量比严格控制）在制浆罐中进行拌制，备好的浆液还应不停地搅拌，使其均匀稳定，不得离析或停置时间过长，超过2 h的浆液应降低标号使用；浆液倒入集料时应加筛过滤，以免浆内结块，损坏泵体。

　　3.3泵送浆液质量的控制

　　泵送浆液前，管路应保持潮湿，以利于输浆。泵送浆液过程中，泵的压力必须足够和稳定，供浆必须连续，拌和必须均匀。如遇到浆液硬结堵管，必须立即拆卸输浆管道，清洗干净。

　　3.4桩长的控制

　　采用电子自动记录控制法。要求每台桩机配备电子自动记录仪（电子自动记录仪能准确的记录开钻、终钻时间、浆液流量及钻孔深度），开钻同时打开电脑自动记录仪进行记录，以便掌握钻杆钻入深度、复搅深度，确保桩长不小于设计要求。

　3.5单桩水泥用量的控制

　　（1）控制好水灰比。按成桩试验确定的配合比制备水泥浆，以婆氏比重计不定期检测浆液稠度，不得随意乱调水灰比。

　　（2）控制好输浆泵。泵必须有足够的压力和持久稳定的输浆能力，输浆量必须与桩机的钻进速度、搅拌速度及提升速度相匹配（这点是靠施工经验和试桩技术参数得来的）。

　　（3）控制好桩机的钻进速度、搅拌速度及提升速度。确保单桩施工完毕后，为该桩所配制的水泥浆能全部用完，没有剩余。

　　3.6桩机操作的控制

　　（1）柱机对位后，精调桩身竖直度，使搅拌轴保持垂直。

　　（2）启动搅拌钻机，钻头边旋转边向下钻进。同时，启动压力泵工作，边钻进边喷浆。

　　（3）钻至设计标高后停钻，关闭搅拌钻机，钻进结束。

　　（4）再次启动搅拌钻机，钻头呈反向边旋转、边提升、边喷浆，使土体的水泥浆进行初步拌和。

　　（5）搅拌机提升至地面以下1 m时宜用慢速；当喷浆口即将出地面时，应停止提升，搅拌数秒以保证桩头均匀密实。施工时因故停浆，为防止断桩和缺浆，应使搅拌机下沉至停浆面以下0.5 m处，待恢复供浆后再喷浆提升。

　　（6）根据设计要求需要在地面下一定深度范围内进行重复搅拌时，钻头边旋转、边钻进、边喷浆至设计要求复拌的深度后，再反向边旋转、边喷浆、边提升，使受到搅动的土块被充分粉碎，土体和水泥浆能充分拌和均匀。

　　（7）根据成桩试验确定的各项技术参数来指导施工。现场操作人员应详细记录每米下沉时间、提升时间，记录送浆时间、停浆时间以及施工桩长等参数的变化。

　　4施工后的质量检测控制要点

　　4.1桩的质量检测

　　4.1.1轻型动力触探（N10）检测

　　施工单位按照5%的检测频率，在成桩1～3 d内，采用轻型动力触探（N10）检测桩身的强度。根据贯入30 cm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。

　　4.1.2抽芯取样检测

　　在成桩28 d后采用抽芯取样检测，可反映出该搅拌桩整体喷浆均匀情况，桩身的长度、强度和完整性。

　　4.2桩的质量评定

　　4.2.1单桩评定

　　第一类桩：①桩长、桩径满足设计要求，整体喷浆均匀，无断浆现象。②复搅段的桩芯完整且连续，呈柱状，复搅段以下，能取出完整的柱状芯样。③桩身上、中、下段强度均满足设计要求。④所取芯样的柱状加块片状取芯率大于80%。

　　第二类桩：①桩长达到设计要求，整桩喷浆局部不均匀，但无断浆现象。②复搅段的芯样大部分完整，呈现柱状，可制成等高试件做无侧限抗压强度试验，局部松散呈块片状；复搅段以下，能取出芯样，芯样不完整，呈可塑状。③复搅段强度满足设计要求，复搅段以下有一定的强度。④所取芯样的柱状加块片状取芯率大于65%；当取芯率小于65%时，标贯击数须大于设计要求。

　　第三类桩：①桩长达不到设计要求。②桩体喷浆不均匀，有断浆现象。③复搅段的芯样松散无粘聚，大部分呈块片状，不能制成等高试件。④复搅段以下呈软塑、流塑或取不出芯样。⑤所取芯样的柱状加块片状取芯率小于65%；且标贯击数小于设计要求。

　　第一类为优良桩；第二类为合格桩；第三类为不合格桩。

　　4.2.2复合地基承载力评定

　　复合地基承载力必须满足设计要求。

　　4.2.3综合评定

　　单桩评定都是第二类桩以上，其中第一类桩占85%以上。且复合地基承载力满足设计要求，其他指标合格时评定为优良；单桩评定都是第二类桩以上，其中第一类桩应占60%以上，且复合地基承载力满足设计要求，其他指标合格时评定为合格。

总之，水利工程软基处理属于隐蔽工程，如施工质量不好，便构成隐患且难以检查及补救。因此，紧抓施工环节，严格施工过程的管理是非常重要的，只有在施工过程中严格控制才能确保工程质量。