２０１０年第３１卷第６期 浅析水泥搅拌桩法的应用现状 师 磊 （中国建材国际工程集团有限公司，蚌埠２３３０１８） 摘 要： 概述了水泥搅拌桩法在地基处理中的应用现状，及其相应的施工特点、工艺流程、技术要素。 关键词： 地基处理； 水泥搅拌桩； 应用现状 Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｔａｔｕｓ ｏｆ Ｃｅｍｅｎｔ Ｍｉｘｉｎｇ Ｐｉｌｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 、 ＳＨＩ Ｌｅｉ （Ｃｈｉｎａ Ｔｒｉｕｍｐｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ，Ｌｔｄ，Ｂｅｎｇｂｕ ２３３０１８，Ｃｈｉｎａ） Ａｈｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｍｉｘｉｎｇ ｐｉｌｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ ｉｔｓ ｃｏｎ－ ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｌｏｗ＆ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ； ｃｅｍｅｎｔ ｍｉｍｎｇ ｐｉｐｅ； ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 水泥搅拌桩法是用于加固饱和软粘土地基的一 高了功效，而且扩大了应用范围。 种方法，它利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机 １．２地基处理机械新发展 械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌；利用固化 为了满足日益发展的地基处理工程的需要，近 剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软 几年来地基处理机械发展很快。例如，我国强夯机 土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质 械向系列化、标准化发展。深层搅拌机械型号增加， 地基。 除前几年生产的单轴深搅拌和固定双轴深层搅拌 水泥加固土的基本原理是基于水泥加固土的物 机，浆液喷射和粉体喷射的深层搅拌机外，近年来研 理化学反应过程。它与混凝土硬化机理不同，由于 制成功可变距双轴深层搅拌机和可同时适用浆液喷 水泥掺量少，水泥是在具有一定活性介质一土的围 射的深层搅拌机，搅拌深度和成桩直径也在扩大，海 绕下进行反应，硬化速度较慢，且作用复杂，水泥水 上深层搅拌机也己投入使用。大高压喷射注浆机械 解和水化生成各种水化物后，有的又发生离子交换 发展也很快，出现不少新的高压喷射设备，地基处理 和团粒化作用以及凝硬反应，使水泥土土体强度大 机械的发展使地基处理能力得到很大的提高。 大提高。 １．３地基处理材料新发展 １地基处理技术发展现状 地基处理材料的发展促进了地基处理水平的提 高。新材料的应用，使地基处理效能提高，并产生了 １．１地基施工工艺的新发展 一些新的地基处理方法。轻质土工合成材料ＥＰＳ 常用的处理地基方法有真空预压法、高压喷射 作为填土材料形成ＥＰＳ超轻量填土法；三维植被网 注浆法、边填碎石边强夯形成强夯碎石桩的方法和 的生产使土坡加固和绿化有机结合起来，取得良好 孑Ｌ内夯扩形成碎石桩、渣土桩、灰土桩的施工方法 的经济和社会效益；塑料排水带的应用提高了排水 等，各项地基处理方法的施工工艺近年来得到不断 固结法施工质量和工效，且便于施工管理；灌浆材料 改进和提高，不仅有效地保证和提高了施工质量，提 的发展有效地扩大了灌浆法的应用范围，满足了工 ４９ ２０１０年程需要。在地基处理材料应用方面，还值得一提的 是近年来重视将地基处理同工业废渣的利用结合起 第３１卷第６期 ２．２水泥搅拌桩处理软土路基的适用性 １）当路基为软土地基时，其天然含水量大，孔 隙比较大，属于高压缩土，地基的容许承载力低。由 来：粉煤灰垫层、粉煤灰石灰二灰桩复合地基、钢渣 桩复合地基、渣土桩复合地基等应用取得了较好的 于构造物的沉降值小，路基的沉降值大，需要设置沉 社会经济效益。 ２水泥搅拌桩处理软土地基的研究 ２．１水泥搅拌桩处理软土地基的作用机理 水泥与软土采用强制机械拌和后形成水泥土， 它是基于水泥与软土的一系列物理和化学的反应过 程。 １）水泥在软土中的水解与水化反应 普通硅酸盐水泥主要是由氧化钙、二氧化硅、三 氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫等成份组成，由这 些不同的氧化物分别组成了不同的水泥矿物。当水 泥与饱和软土充分拌和后，水泥颗粒表面的矿物很 快与饱和软土中的水发生水解和水化反应，生成氢 氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙及含水铁酸钙等化 合物。这些化合物形成了悬浮的溶液，具有胶结作 用，凝结后形成水泥土的胶结强度。水泥中的硫酸 钙与铝酸三钙一起与水发生反应后，生成一种被称 为“水泥杆菌”的化合物，这种化合物以针状结晶的 形式在比较短的时间里析出，把软土中大量的自由 水以结晶水的形式固定下来。 ２）粘土颗粒与水泥水化物的作用 当水泥各种化合物生成后，有的水化物自身硬 结，形成水泥石骨架；有的水化物则与其周围具有一 定活性的粘土颗粒发生作用，形成新的矿物。这些 作用还有：离子交换与团化作用、凝硬作用、碳酸化 作用等。需要说明的是，以上所述是在试验室内将 水泥与土充分拌和的条件下进行的。在实际施工操 作中，由于施工机械是切削搅拌，不可能像在试验室 内那样，将水泥与土搅拌得充分均匀，水泥土中留有 一些未被粉碎的小土块，在搅拌水泥（浆液或粉体） 后将出现水泥包裹土块的现象，土块之间的大孔隙 基本上己被水泥的颗粒所充盈，所以实际加固后的 水泥土中形成了大量的水泥较多的微区，而在小土 块的内部没有水泥。只有经过比较长的时间后，土 块内的土颗粒在周围的水泥水解化合物渗透作用 后，才能逐渐改变其性质。这样在水泥土中不可避 免地会产生强度较高的、水稳定性较好的水泥石区 和强度相对较弱的小土块区。由此也说明了实际施 工时，将水泥与软土搅拌得越均匀、土块就被粉碎的 越小，水泥土结构强度的离散性也就越小，其强度就 越高，其无侧限抗压强度越接近室内试验值。 ５０ 降过渡段来调整值域变化。浅层处理满足不了要求 时，一般采用水泥搅拌桩来实现。 ２）深层搅拌水泥桩是利用水泥作为固化剂的 主剂，通过特制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，使软土硬结而提高地基强 度。其适用广泛，可处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和 粉土、盐渍土等。在不同的地质条件下，通过试验确 定其配比和是否加人外掺剂。冬季施工时应注意低 温对处理效果的影响。 ３施工准备及工艺流程 ３．１要保证场地平整，桩位准确，机械配套，人员齐 备，材料保管。标牌悬挂 １）现场准备：深层搅拌桩施工场地应事先平 整，清除桩位处地上、地下一切障碍（包括大块石、树 根和生活垃圾等）。场地低洼时应回填粘土，不得回 填杂土。沟塘回填段要保证路基填筑质量，按照施 工规范、设计文件、监理批准施工方案进行，以保证 深层搅拌桩成桩质量。 ２）测量放桩：按设计图纸放桩，布桩形式、布桩 段落、和布桩间距都有要求，放桩完成要报检，取得 监理工程师批准。 ３）机械就位：水泥搅拌桩施工机械应配备电脑 记录仪及打印设备，以便了解和控制水泥浆用量及 喷浆均匀程度。施工前底座用枕木垫平，悬挂锤球， 控制好垂直度，调试卷扬机转速。水泥搅拌桩施工 机械必须具备良好及稳定的性能，所有钻机开钻之 前应由监理工程师和项目经理部组织检查验收合格 后方可开钻。 ４）人员到岗：施工负责人，施工技术负责人，钻 机班长，机手，试验员，质检员。 ５）材料保管：水泥码放成堆便于清点，下垫原 木和塑料布防止受潮，覆盖苫布防雨，警卫日夜巡逻 防盗。入库登记厂家、标号，不得使用监理批准以外 的材料，不符合质量要求一律清除现场。 ６）悬挂标牌：内容明确施工负责人、桩位编号、 浆液比重、开钻与停钻时间、桩长、其它参数。 ３．２施工工艺流程 清理场地——桩位放样——钻机就位——调整 钻机水平和垂直——正循环钻进至设计深度——打 开高压注浆泵——反循环提钻并喷水泥浆——至工 ２０１０年作基准面以下０．３ｍ——重复搅拌下钻并喷水泥浆 第３１卷第６期 桩，并予以处理。 至设计深度——反循环提钻至地表——成桩结束 ——施工下一根桩。 ４施工技术控制及施工要点 ４．１施工技术控制 １）技术交底 做好施工组织设计，做到人员到位、责任到人， 施工前明确技术交底，该干什么怎样干都要人人清 楚明白。制订发生事故处理预案等等。 ２）施工前检查 检查桩位是否准确，钻机就位调平，机械运转状 况，操作人员是否熟悉二喷四搅施工工艺，现场水泥 浆液场配置与实验室配合比一致与否，检验管道中 有无堵塞现象。 ３）施工中检查 检查水泥浆液拌制情况，为保证水泥搅拌桩桩 体质量满足规范要求，标牌要标明配合比，拌制人员 要按规定用量、规定时间、规定方法掺拌，要有足够 的余量（一颗桩用量＋５０ｋｇ）。检查人员提问不能含 糊不清。用比重计测量浆液比重不得小于规定值。 检查原始记录内容，记录内容包括：１）段落桩 号、施工日期、天气状况；２）喷浆深度、停浆标高；３） 灰浆泵压力、管道压力；４）钻机转速；５）钻进速度、 提升速度；６）浆液流量；７）每米喷浆量和外掺剂用 量；８）复搅深度。 ４）成型桩的质量检查 对每根成型的搅拌桩质量检查重点是水泥用 量、水泥浆拌制的罐数、压浆过程中是否有断浆现 象、喷浆搅拌提升时间以及复搅次数。 ５）工程事故处理措施 施工中发现喷浆量不足，或遇到停电、机械故障 及意外情况时，要及时采取补喷措施，补喷重叠应大 于１００ ｅｍ，超过１２ ｈ要采取补桩处理。 ６）质量检查 （１）搅拌的均匀性，取芯观察颜色是否一致，有 无结团。 （２）桩身强度，触探试验检测是否满足设计要 求。 （３）断桩检查，成桩２８ ｄ后，超声波检测是否断 （４）无侧限抗压强度试验，取芯，用同标号水泥 砂浆补平。 （５）外观检查，桩体均匀，无缩径、回陷现象，凝 体无松散，布桩整齐，间距均匀符合设计。 ４．２施工要点 １）水泥搅拌配合比：水灰比、水泥掺量、每米掺 灰量、高效减水剂用量。 ２）水泥搅拌桩施工采用二喷四搅工艺。第一次 下钻时为避免堵管可带浆下钻，喷浆量应小于总量 的１／２，严禁带水下钻。第一次下钻和提钻时一律 采用低档操作，复搅时可提高一个档位。每根桩的 正常成桩时间应不少于４０ ｒａｉｎ，喷浆压力不小于 ０．４ ＭＰａ。 ３）为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量， 第一次提钻喷浆时应在桩底部停留３０ ｓ，进行磨桩 端，余浆上提过程中全部喷人桩体，且在桩顶部位进 行磨桩头，停留时间为３０ Ｓ。 ４）施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间。 每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆。 参考文献 ［１］搅拌桩的新动向［Ｊ］．铁道建筑技术，１９９９（２）． ［２］ 胡春伟．水泥土搅拌桩的基本原理及施工工艺浅谈 ［Ｊ］．山西建筑，２００７，３３（１６）：１２１—１２２． ［３］建筑地基处理技术规范（ＪＧＪ７９—２Ｏ¨ｏ２）［Ｍ］．北京：中 国建筑工业出版社，２００２． ［４］建筑地基基础设计规范（ＧＢ５０００７－－２００２）［Ｍ］．北京： 中国建筑工业出版社，２００２． ［５］徐至钧，曹名葆．水泥土搅拌法处理地基［Ｍ］．北京：机 械工业出版社，２００４． ［６］高速公路丛书编委会．高速公路路基与施工［Ｍ］．北 京：人民交通出版社，２００４． ［７］边艳．河道治理工程新技术一钢筋砼灌注桩基础、连 续梁、浆砌石堤防［Ｊ］．中国科技信息，２００７（１２）． ［８］李明新，徐福新，李健．搅拌桩截渗墙技术在堤坝加 固中的应用［Ｊ］．水科学与工程技术，２００５（４）． 收稿日期：２０１０—１０—１０． 作者简介：师磊（１９８３一），助理工程师 Ｅ—ｍａｉｌ：ｓｈｉｌｅｉ＠ｃｔｉｅｃ．ｎｅｔ ５１
