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摘要：水泥土搅拌桩技术在软弱地基处理上的应用十分广泛，处理效果显著，处理后可很快投入使用。本文结合工程实例，在介绍工程存在的软弱地基问题上，提出了采用水泥土搅拌桩来处理软弱地基。文章还对水泥土搅拌桩的施工工艺、质量控制及质量检测进行了探讨，并阐述了水泥土搅拌桩技术施工中的注意问题。
关键词：水泥土搅拌桩；地基处理；施工工艺；质量控制；质量检测
1 前言
我省存在较多软弱地基，在工程施工中，导致地基承载力往往不能满足工程设计的要求，因此，需要对地基进行加固处理。目前，水泥搅拌桩技术在处理软弱地基上是比较广泛的。水泥搅拌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。这种方法适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土，处理效果显著，处理后可很快投入使用。下面，就介绍水泥土搅拌桩技术在软基处理中的应用。
2 工程地质状况
某混凝土防洪堤近10.1km。2000年以来，混凝土防洪墙的地基处理全部采用了水泥土搅拌桩复合地基和水泥土搅拌长短桩复合地基，通过对已建成的混凝土防洪墙沉降定期观测发现，沉降已经完全稳定，水泥土搅拌桩复合地基完全满足混凝土防洪堤工程对基础处理的要求，已取得了良好的经济效益和社会效益。
该混凝土防洪堤工程比较长，且大部分堤段是将原土堤段改建成混凝土防洪堤，堤基地层自上而下依次为人工填土层、第四系冲湖积粉质粘土、淤泥质粉质沾土、淤泥及粉细砂、砂卵石层、下第三系粉砂岩，各岩土层工程地质特征如下：
（1）人工填土层
●素填土：稍湿～湿，稍密～中密，软塑～硬塑，以粉土、粉质粘土为主，局部段含较多砂质粘土，夹树根等植物叶径，局部间夹碎石、瓦片等杂物，属防洪大堤堤身土。
●吹填土：湿～饱和，软塑～流塑，以砂质粘土及粉质砂土为主，属近年来的吹填层，层厚（3.0～5.3）m。
（2）第四系冲湖积层
●淤泥（Q41）：灰黑色，灰色，湿～饱和，软塑～流塑，富含有机质，有腥臭味，含粉土及粉质粘土，、粘土等，偶夹砂。层厚（1.0～9.4）m。
●淤泥质土（Q4al）：黑色～灰黑色，软塑～流塑，湿～饱和，含植物叶茎，有臭味，夹有粉质沾土泥团。层厚（0.3～1.6）m。
（3）第四系冲洪积层（Q4al）
●粉质粘土：灰黄色、灰褐色、灰黑色、灰色、软塑～流塑、稍湿～饱和，中压缩性，局部段含粉土，砂质粉土，少量卵砾石，粉细砂等。层厚（1.7～13.2）m。
●粉土：灰色～灰黑色，灰黄色，含水饱和，软塑～流塑，下部呈现淤泥质，并具腥味，偶夹粉质粘土泥团。层厚（2.0～7.8）m。
●粉细砂：灰黄色、灰色、灰黑色、饱和，松散～稍密，含粉土局部夹圆砾。层厚（0.5～3.0）m，一般（0.5～1.0）m。
●砂卵石：灰色、灰黑色，饱和，稍密～中密，砾石粒径一般为（1～8）cm，最大达18cm，胶结一般，分选性一般，磨圆度较好。全场地分布，层厚（11.1～17.5）m。
（4）下第三系（E）钙质泥质粉砂岩层
●粉砂岩层：紫红色，强风化，为场地基座。
3 水泥土搅拌桩复合地基设计概况
该混凝土防洪堤工程，原设计为取土灌注桩，由于地基处理占投资比重大、施工速度缓慢，特别是软弱的的淤泥区，施工设备无法进场施工等因素，在2000年以后实施的混凝土防洪墙工程全部采用水泥土搅拌桩复合地基技术。在设计时充分考虑了水泥土搅拌桩复合地基的承载力性能和防渗性能，将水泥土搅拌桩复合地基用作承载和防渗处理。设计主要指标如下：①根据现场地基地质条件，在7m×12m的混凝土防洪墙分缝块上设计了布桩60根、72根和84根3种方案，桩径为Φ500mm，桩顶高出建基面50cm，桩身进入砂砾石层50cm；②水泥土搅拌桩复合地基加固后，要求复合地基允许承载力不小于170kPa，单桩允许承载力不小于140kN；③桩身采用425#普通硅酸盐水泥，水泥掺入量为15%～18%；④施工时搅拌桩的垂直偏差度不得超过1.5%，桩径偏差不得大于5cm；⑤对于试桩达不到承载力要求的特殊地质地段，采取加桩处理，形成长短桩复合地基。长短桩均为水泥土搅拌桩，长短桩成梅花状交错布置，短桩长度为建基面以下5m，且全程复搅。
4 施工工艺及质量控制
4.1 施工工艺
本工程采用SP-5A单头大扭矩和SP-5F双动力多头深层搅拌桩机，该设备可以根据地质条件的不同用于喷粉或喷浆，施工工艺如下：
水泥土深层搅拌桩施工顺序为：测量放样→钻机就位→下钻→钻进结束→ 提升→提升结束→重复搅拌。
（1）测量放样：根据地质情况由现场监理人员审核确定布桩方案，再根据布桩方案放样。
（2）下钻及钻进：钻进过程中需喷射压缩空气，若喷浆，则在下钻的同时启动送浆泵，使加固土在原位搅拌且钻至设计深度，此时，下钻速度控制在（0.6～0.8）m/min。
（3）提升：提升时速控制在（0.6～0.8）m/min，搅拌速度控制在30转/min左右。
（4）提升结束：当钻头提升至高于设计构造物基底50cm时，发送器（或水泥浆泵）停止喷射水泥粉（或水泥浆）。
（5）重复搅拌：为使软土与水泥搅拌均匀，再将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计深度后，再提至高于设计构造物基底50cm，关闭粉体发送器或水泥浆泵，钻机原位旋转，排空管道内剩余水泥后，鉆头提出地面终孔。
4.2 施工质量控制
（1）测量放线复核，重点对控制性轴线、桩位进行复查，满足要求后方可就位开机。
（2）各施工参数应依据设计要求，进行室内与现场对比试验，取得经验参数并经试桩试验检测合格后，再进行大面积施工。 （3）搅拌桩垂直度偏差不得超过1.5%，桩位偏差不大于50mm。
（4）水泥浆液须按设计（或试桩确定）配比拌制，搅拌均匀、输送连续，不得离析。
（5）打桩过程因故中断而续打时，为防止断桩或缺浆（粉），应使搅拌轴下沉至停浆面以下100cm，待恢复供浆（粉）后再继续喷浆（粉）提升。
（6）严格控制桩深、复搅下沉和提升速度以及泵送压力，桩顶50cm范围内，因其土压力较小，搅拌质量差，在平整场地时，其地面标高要比设计构造物基底高出50cm，搅拌桩仍施工到地面。待基坑开挖时，将上面50cm挖去，确保水泥土搅拌桩的质量。
（7）制桩完成后，须达到要求的龄期后方可进行开挖。
（8）施工记录应详细记录钻机每米下沉或提升时间，供粉（浆）或停粉（浆）时间，深度误差不得大于5cm，时间误差不得大于5s。
（9）确保水泥土搅拌桩长度，每根桩成桩结束后应及时检查水泥喷入总量。
5 水泥土搅拌桩复合地基的检测
本工程主要采用以下三种方法联合检测：
（1）目测法：在成桩7d后，开挖（0.5～1.0）m深基坑，测量桩位、桩间距，检查桩数，符合要求后，通过目测群桩桩顶看是否平齐，桩体是否圆匀，有无缩颈和凹陷现象，桩身有无水泥结块或夹泥层，颜色深浅是否一致，并用手感知桩身松散或硬结程度，来判断桩身水泥土的搅拌均匀程度。
（2）低应变动态检测法：在桩顶中心用尼龙棒等垂直施加一冲击力，使桩质点受迫振动并产生弹性波，沿桩身下传播。该振动信号被置于桩顶的加速度传感器接收，传至桩身完整性检测仪，经检测仪将采集到的信号进行放大、滤波处理和初步分析，数据采集结束后再用专门软件在计算机上作详细分析，综合时域曲线和频谱图形，评价桩身质量（即桩身的完整性、搅拌的均匀性、连续性等和桩身水泥土抗压强度）。城北防洪墙在2005年度工程共抽检918根，其中桩身连续性好、桩身规则、喷粉均匀、无缺陷存在的有823根，占抽测总桩数的89.65%；桩身连续性尚好、但存在有桩头破损、桩头强度偏低、局部喷粉不均等的有95根，占抽测总桩数的10.35%。
（3）静载试验法：静载试验法是在桩体达到一定龄期后，对单桩或复合地基通过具有一定刚度的压板加载来测试地基承载力的方法，包括单桩静载试验和复合地基静载试验。防洪堤2005年度工程分三段进行了检测，其中盐关至马家吉堤段共进行了4组静载试验，丹洲隔堤进行了7组静载试验，盐关段进行了1组检测，均能满足设计要求。
6 工程实施过程中遇到的问题
（1）由于原地勘资料不够详细，工程沿线长，对于布桩的形式确定，
完全依靠施工单位技术人员和监理工程师的直觉判断，随意性较强，对工程质量和投资控制较为不利。
（2）由于原状取样检测少，又无法每处去做实验配比，水泥的掺入量无法准确得出，从整个实施过程来看，水泥浪费较为严重。
（3）在软基上的防渗墙施工，最初采用SP-5A单头大扭矩深层搅拌桩机实施，在开挖后，发现有搭接不连续的情况，后采用SP-5F双动力多头深层搅拌桩机连续施工，效果较好。
（4）喷浆和喷粉的问题，喷浆和喷粉的选擇与地基土的含水量及其性质有关。粉体喷射搅拌桩适用于软土地基天然含水量在35%～70%之间。在喷粉量相同时，其强度随天然含水量的降低而增大。地基土的天然含水量在小于35%时不宜采用喷粉的方式，可选择喷浆方式。
（5）空中障碍物对施工设备影响的问题，防洪堤丹洲隔堤段有2条500kV和1条220kV的高压输电线路，由于搅拌桩机的高度近20m，安全距离不够，设计将水泥土搅拌桩复合地基变更为旋喷桩，工程造价增加较多。在保证桩施工深度不变或增加的情况下，而占用上部空间不变或减少，应该是设备改进的一个方向。
（6）复合地基检测：由于防洪工程受季节限制，而桩身检测强度是以90d龄期为其强度的标准值，本工程静载试验一般仅取28d左右龄期强度做为推算90d龄期强度的依据，且试验点太少，导致检测结果有一定的偶然性。
（7）水泥土搅拌桩复合地基承载力和水泥土搅拌桩单桩承载力的关系：水泥土搅拌桩地基的平均允许承载力公式为：
[P复合]=m×[P桩]+（1-m）[P土]
式中P复合—复合地基的平均允许承载力；
m—置换率；
P桩—搅拌桩的允许承载力；
P土—天然地基土的允许承载力。
不容置疑，桩的强度将直接影响复合地基的强度，假设桩的强度不断增加而土的强度依然不变，按照公式的计算，复合地基的强度也会不断增加，然而实际情况并非如此。只有当天然土的强度也增强时，整个复合地基的强度才会增加。所以桩的强度应适度，要和天然土的强度相互匹配。反过来桩的强度很低，这当然也是不行的。
7 结语
水泥搅拌桩是复合地基的一种，，实践证明，该技术在软基处理中具有效果明显、施工速度快等优势，处理后可很快投入使用，具有很好的应用前景。只要我们严把设计关及施工关，采取有针对性的质量控制措施，那么水泥土搅拌桩的质量就能得到保证，就发挥出水泥土搅拌桩应有技术特点。
参考文献：
[1] 王良发.水泥搅拌桩施工质量控制及检测方法[J].科技视界，2012年10期
[2] 刘韶华；聂维岭；赵忠宽；李彬.浅谈水泥土搅拌桩施工过程中的质量控制检验方法[J].科协论坛（下半月），2012年12期
关键词：水泥土搅拌桩；地基处理；施工工艺；质量控制；质量检测
1 前言
我省存在较多软弱地基，在工程施工中，导致地基承载力往往不能满足工程设计的要求，因此，需要对地基进行加固处理。目前，水泥搅拌桩技术在处理软弱地基上是比较广泛的。水泥搅拌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。这种方法适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土，处理效果显著，处理后可很快投入使用。下面，就介绍水泥土搅拌桩技术在软基处理中的应用。
2 工程地质状况
某混凝土防洪堤近10.1km。2000年以来，混凝土防洪墙的地基处理全部采用了水泥土搅拌桩复合地基和水泥土搅拌长短桩复合地基，通过对已建成的混凝土防洪墙沉降定期观测发现，沉降已经完全稳定，水泥土搅拌桩复合地基完全满足混凝土防洪堤工程对基础处理的要求，已取得了良好的经济效益和社会效益。
该混凝土防洪堤工程比较长，且大部分堤段是将原土堤段改建成混凝土防洪堤，堤基地层自上而下依次为人工填土层、第四系冲湖积粉质粘土、淤泥质粉质沾土、淤泥及粉细砂、砂卵石层、下第三系粉砂岩，各岩土层工程地质特征如下：
（1）人工填土层
●素填土：稍湿～湿，稍密～中密，软塑～硬塑，以粉土、粉质粘土为主，局部段含较多砂质粘土，夹树根等植物叶径，局部间夹碎石、瓦片等杂物，属防洪大堤堤身土。
●吹填土：湿～饱和，软塑～流塑，以砂质粘土及粉质砂土为主，属近年来的吹填层，层厚（3.0～5.3）m。
（2）第四系冲湖积层
●淤泥（Q41）：灰黑色，灰色，湿～饱和，软塑～流塑，富含有机质，有腥臭味，含粉土及粉质粘土，、粘土等，偶夹砂。层厚（1.0～9.4）m。
●淤泥质土（Q4al）：黑色～灰黑色，软塑～流塑，湿～饱和，含植物叶茎，有臭味，夹有粉质沾土泥团。层厚（0.3～1.6）m。
（3）第四系冲洪积层（Q4al）
●粉质粘土：灰黄色、灰褐色、灰黑色、灰色、软塑～流塑、稍湿～饱和，中压缩性，局部段含粉土，砂质粉土，少量卵砾石，粉细砂等。层厚（1.7～13.2）m。
●粉土：灰色～灰黑色，灰黄色，含水饱和，软塑～流塑，下部呈现淤泥质，并具腥味，偶夹粉质粘土泥团。层厚（2.0～7.8）m。
●粉细砂：灰黄色、灰色、灰黑色、饱和，松散～稍密，含粉土局部夹圆砾。层厚（0.5～3.0）m，一般（0.5～1.0）m。
●砂卵石：灰色、灰黑色，饱和，稍密～中密，砾石粒径一般为（1～8）cm，最大达18cm，胶结一般，分选性一般，磨圆度较好。全场地分布，层厚（11.1～17.5）m。
（4）下第三系（E）钙质泥质粉砂岩层
●粉砂岩层：紫红色，强风化，为场地基座。
3 水泥土搅拌桩复合地基设计概况
该混凝土防洪堤工程，原设计为取土灌注桩，由于地基处理占投资比重大、施工速度缓慢，特别是软弱的的淤泥区，施工设备无法进场施工等因素，在2000年以后实施的混凝土防洪墙工程全部采用水泥土搅拌桩复合地基技术。在设计时充分考虑了水泥土搅拌桩复合地基的承载力性能和防渗性能，将水泥土搅拌桩复合地基用作承载和防渗处理。设计主要指标如下：①根据现场地基地质条件，在7m×12m的混凝土防洪墙分缝块上设计了布桩60根、72根和84根3种方案，桩径为Φ500mm，桩顶高出建基面50cm，桩身进入砂砾石层50cm；②水泥土搅拌桩复合地基加固后，要求复合地基允许承载力不小于170kPa，单桩允许承载力不小于140kN；③桩身采用425#普通硅酸盐水泥，水泥掺入量为15%～18%；④施工时搅拌桩的垂直偏差度不得超过1.5%，桩径偏差不得大于5cm；⑤对于试桩达不到承载力要求的特殊地质地段，采取加桩处理，形成长短桩复合地基。长短桩均为水泥土搅拌桩，长短桩成梅花状交错布置，短桩长度为建基面以下5m，且全程复搅。
4 施工工艺及质量控制
4.1 施工工艺
本工程采用SP-5A单头大扭矩和SP-5F双动力多头深层搅拌桩机，该设备可以根据地质条件的不同用于喷粉或喷浆，施工工艺如下：
水泥土深层搅拌桩施工顺序为：测量放样→钻机就位→下钻→钻进结束→ 提升→提升结束→重复搅拌。
（1）测量放样：根据地质情况由现场监理人员审核确定布桩方案，再根据布桩方案放样。
（2）下钻及钻进：钻进过程中需喷射压缩空气，若喷浆，则在下钻的同时启动送浆泵，使加固土在原位搅拌且钻至设计深度，此时，下钻速度控制在（0.6～0.8）m/min。
（3）提升：提升时速控制在（0.6～0.8）m/min，搅拌速度控制在30转/min左右。
（4）提升结束：当钻头提升至高于设计构造物基底50cm时，发送器（或水泥浆泵）停止喷射水泥粉（或水泥浆）。
（5）重复搅拌：为使软土与水泥搅拌均匀，再将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计深度后，再提至高于设计构造物基底50cm，关闭粉体发送器或水泥浆泵，钻机原位旋转，排空管道内剩余水泥后，鉆头提出地面终孔。
4.2 施工质量控制
（1）测量放线复核，重点对控制性轴线、桩位进行复查，满足要求后方可就位开机。
（2）各施工参数应依据设计要求，进行室内与现场对比试验，取得经验参数并经试桩试验检测合格后，再进行大面积施工。 （3）搅拌桩垂直度偏差不得超过1.5%，桩位偏差不大于50mm。
（4）水泥浆液须按设计（或试桩确定）配比拌制，搅拌均匀、输送连续，不得离析。
（5）打桩过程因故中断而续打时，为防止断桩或缺浆（粉），应使搅拌轴下沉至停浆面以下100cm，待恢复供浆（粉）后再继续喷浆（粉）提升。
（6）严格控制桩深、复搅下沉和提升速度以及泵送压力，桩顶50cm范围内，因其土压力较小，搅拌质量差，在平整场地时，其地面标高要比设计构造物基底高出50cm，搅拌桩仍施工到地面。待基坑开挖时，将上面50cm挖去，确保水泥土搅拌桩的质量。
（7）制桩完成后，须达到要求的龄期后方可进行开挖。
（8）施工记录应详细记录钻机每米下沉或提升时间，供粉（浆）或停粉（浆）时间，深度误差不得大于5cm，时间误差不得大于5s。
（9）确保水泥土搅拌桩长度，每根桩成桩结束后应及时检查水泥喷入总量。
5 水泥土搅拌桩复合地基的检测
本工程主要采用以下三种方法联合检测：
（1）目测法：在成桩7d后，开挖（0.5～1.0）m深基坑，测量桩位、桩间距，检查桩数，符合要求后，通过目测群桩桩顶看是否平齐，桩体是否圆匀，有无缩颈和凹陷现象，桩身有无水泥结块或夹泥层，颜色深浅是否一致，并用手感知桩身松散或硬结程度，来判断桩身水泥土的搅拌均匀程度。
（2）低应变动态检测法：在桩顶中心用尼龙棒等垂直施加一冲击力，使桩质点受迫振动并产生弹性波，沿桩身下传播。该振动信号被置于桩顶的加速度传感器接收，传至桩身完整性检测仪，经检测仪将采集到的信号进行放大、滤波处理和初步分析，数据采集结束后再用专门软件在计算机上作详细分析，综合时域曲线和频谱图形，评价桩身质量（即桩身的完整性、搅拌的均匀性、连续性等和桩身水泥土抗压强度）。城北防洪墙在2005年度工程共抽检918根，其中桩身连续性好、桩身规则、喷粉均匀、无缺陷存在的有823根，占抽测总桩数的89.65%；桩身连续性尚好、但存在有桩头破损、桩头强度偏低、局部喷粉不均等的有95根，占抽测总桩数的10.35%。
（3）静载试验法：静载试验法是在桩体达到一定龄期后，对单桩或复合地基通过具有一定刚度的压板加载来测试地基承载力的方法，包括单桩静载试验和复合地基静载试验。防洪堤2005年度工程分三段进行了检测，其中盐关至马家吉堤段共进行了4组静载试验，丹洲隔堤进行了7组静载试验，盐关段进行了1组检测，均能满足设计要求。
6 工程实施过程中遇到的问题
（1）由于原地勘资料不够详细，工程沿线长，对于布桩的形式确定，
完全依靠施工单位技术人员和监理工程师的直觉判断，随意性较强，对工程质量和投资控制较为不利。
（2）由于原状取样检测少，又无法每处去做实验配比，水泥的掺入量无法准确得出，从整个实施过程来看，水泥浪费较为严重。
（3）在软基上的防渗墙施工，最初采用SP-5A单头大扭矩深层搅拌桩机实施，在开挖后，发现有搭接不连续的情况，后采用SP-5F双动力多头深层搅拌桩机连续施工，效果较好。
（4）喷浆和喷粉的问题，喷浆和喷粉的选擇与地基土的含水量及其性质有关。粉体喷射搅拌桩适用于软土地基天然含水量在35%～70%之间。在喷粉量相同时，其强度随天然含水量的降低而增大。地基土的天然含水量在小于35%时不宜采用喷粉的方式，可选择喷浆方式。
（5）空中障碍物对施工设备影响的问题，防洪堤丹洲隔堤段有2条500kV和1条220kV的高压输电线路，由于搅拌桩机的高度近20m，安全距离不够，设计将水泥土搅拌桩复合地基变更为旋喷桩，工程造价增加较多。在保证桩施工深度不变或增加的情况下，而占用上部空间不变或减少，应该是设备改进的一个方向。
（6）复合地基检测：由于防洪工程受季节限制，而桩身检测强度是以90d龄期为其强度的标准值，本工程静载试验一般仅取28d左右龄期强度做为推算90d龄期强度的依据，且试验点太少，导致检测结果有一定的偶然性。
（7）水泥土搅拌桩复合地基承载力和水泥土搅拌桩单桩承载力的关系：水泥土搅拌桩地基的平均允许承载力公式为：
[P复合]=m×[P桩]+（1-m）[P土]
式中P复合—复合地基的平均允许承载力；
m—置换率；
P桩—搅拌桩的允许承载力；
P土—天然地基土的允许承载力。
不容置疑，桩的强度将直接影响复合地基的强度，假设桩的强度不断增加而土的强度依然不变，按照公式的计算，复合地基的强度也会不断增加，然而实际情况并非如此。只有当天然土的强度也增强时，整个复合地基的强度才会增加。所以桩的强度应适度，要和天然土的强度相互匹配。反过来桩的强度很低，这当然也是不行的。
7 结语
水泥搅拌桩是复合地基的一种，，实践证明，该技术在软基处理中具有效果明显、施工速度快等优势，处理后可很快投入使用，具有很好的应用前景。只要我们严把设计关及施工关，采取有针对性的质量控制措施，那么水泥土搅拌桩的质量就能得到保证，就发挥出水泥土搅拌桩应有技术特点。
参考文献：
[1] 王良发.水泥搅拌桩施工质量控制及检测方法[J].科技视界，2012年10期
[2] 刘韶华；聂维岭；赵忠宽；李彬.浅谈水泥土搅拌桩施工过程中的质量控制检验方法[J].科协论坛（下半月），2012年12期