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摘要 水泥深层搅拌桩是进行软基处理的一种有效形式。本文介绍了水泥深层搅拌桩施工中试桩、施工准备、施工工艺流程、设计参数及要求、施工控制、质量检验等控制环节。
关键词 软基处理；水泥搅拌桩；施工控制
中图分类号 TU753.3 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）012-0022-02
水泥搅拌桩是利用水泥系列制作水泥浆，通过机械深层搅拌，使水泥浆与土体搅拌均匀，使水泥颗粒分散在土粒中并发生水泥分解、水化离子交换等一系列化学物理过程，使水化物胶结与土颗粒交换、粒化、硬凝，形成具有一定强度和稳定性的水泥加固土，从而提高地基承载力及改变地基土物理力学性能，达到加固地基的目的。在赣龙铁路复线扩能改造工程中的瑞金站场改造区段得到了很好的运用。该工程为新建线路，瑞金站改造后的路基标准高（开通时速达200km/h），基底下覆盖人工填土淤泥质粉质粘土、粉质粘土、细圆跞土、粉质细砂、细圆跞土、泥质粉砂岩，段内地震动峰加速度为0.05g。本段内软基水泥搅拌桩处理共12.6万延米。水泥搅拌桩直径为0.5m，桩间距1.1～1.2m，桩长4～8m，呈正方形排列布置。
1 试桩
為确保施工方案的经济可行，在地基处理施工前，先进行工艺试桩，以确定施工参数（如钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷浆压力、单位时间喷入量），用以指导地基处理施工。
1.1 场地平整
在机械设备进场前平整好场地，并开挖合适的排水沟，其位置以不影响深层搅拌桩机施工为原则。
1.2 施工位置
试验桩由现场监理确定其位置在工程桩附近，与成桩在相同施工工艺和相近地质条件下进行。
1.3 设备布置与安装调试
制浆点离桩机的水平输送距离不超过50米，以保证注浆出口压力保持在0.4-0.6Mpa。机具安装时应注意深层搅拌桩机的组装就位、水泥浆液制备系统安装、用压力胶管连接灰浆泵出口与搅拌桩出口与搅拌桩的输浆进口应准确、紧密、稳固、可靠。机械设备试运转时，应注意以下相关事项：①电压保持在额定工作电压范围内，电机工作电流不得超过额定值；②调试搅拌桩轴转运速度，使其达到规定的要求；③调试输送浆的管路和供水水路通畅：④各种监测仪表应能正确显示，监测的数据应准确可靠。
1.4 钻进和提升速度控制
喷浆搅拌提升速度拟定为0.8m/min，并应使搅拌桩机提升速度与输浆速度同步，搅拌桩机下沉速度控制拟定在1.6-2.0m/min。
2 施工准备
搅拌桩施工前，备齐施工机械机具和材料，接通电力，施工劳力进场，进行需施作喷浆作业地点的地面表皮清除，查明地下线路管道情况后进行场地平整，桩位放线，一切准备就绪后，进行搅拌桩作业。
2.1 场地清理
施工前，按技术规范要求进行场地清理。清理后的场地整平，填写报验单，经监理工程师验收合格签字确认后，进行下道工序施工。
2.2 布桩图
开工前，根据施工设计图按各分段里程画出布桩图。布桩图上标明线路中心、里程、路基底宽线、每个桩编号、量出设计桩长，布桩图报设计单位，监理工程师，确定验收确认后，方可施工。
2.3 测量放样
对设计单位移交的导线点，水准点，施工前会同甲方和监理工程师进行复核，确认无误后使用。测量人员按施工设计图，进行搅拌桩桩位、原地面标高、孔口标高等有关测量放样工作，测量放样记录及布桩图等，报请甲方和监理工程师复核抽查，并填写测量放样报验单，经甲方和监理工程师审查签认。
2.4 材料
搅拌桩施工采用水泥，其质量、规格符合设计要求，并具有出厂质保单及出厂试验报告，确保在有效期内使用，严禁使用过期、受潮、结块、变质的劣质水泥。运到工地的加固料（水泥），对水泥质量进行抽样检验，抽样试验频率根据规范要求及监理工程师意见定，每批量200吨抽检1组。试验结果报监理工程师签认后投入使用。
2.5 水泥土强度试验
施工前详细了解各施工现场的地质情况，选取有代表性的土层位置，钻孔取出一定数量的试样土进行必要的软土物理性质、含水量、有机质含量试验和水泥土配合比强度试验，以验证软土的性质和设计的水泥土（搅拌桩）强度能否达到要求。试验结果以书面报告形式提交监理工程师审查核实，如与原地质钻探资料和设计要求不符，通知设计方。
3 施工工艺流程（如图1）
4 设计参数及要求
1）水泥掺入比>12%；
2）室内配合比设计
7d无侧限抗压强度：qu≥0.8MPa，
28d无侧限抗压强度：qu≥1.6MPa，
90d无侧限抗压强度：qu≥2.4MPa；
3）现场质量检测
28d取芯强度：R28≥0.8MPa，
90d取芯强度：R90≥1.2MPa，
单桩承载力>210KPa，
复合地基承载力>170KPa。
5 施工控制
1）项目经理部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，应将现场技术员、钻机长、现场负责人、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。
2）水泥搅拌桩开钻之前，应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象，待水排尽后方可下钻。
3）为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求，在主机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。
4）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）为了确保桩体每米掺合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。同时现场应配备水泥浆比重测定仪，以备监理工程师和项目经理部质检人员随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求。
6）水泥搅拌配合比：水灰比0. 45～0.50、水泥掺量12%、每米掺灰量46.25kg、高效减水剂0.5%。
7）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分钟，喷浆压力不小于0.4MPa。
8）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秒，进行磨桩端，余浆上提过程中全部喷入桩体，且在桩顶部位进行磨桩头，停留时间为30秒。
9）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。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加50kg。若储浆量小于上述重量时，不得进行下一根桩的施工。
10）施工中发现喷浆量不足，应按监理工程师要求整桩复搅，复喷的喷浆量不小于设计用量。如遇停电、机械故障原因，喷浆中断时应及时记录中断深度。在12小时内采取补喷处理措施，并将补喷情况填报于施工记录内。补喷重叠段应大于100cm，超过12小时应采取补桩措施。
11）现场施工人员认真填写施工原始记录，记录内容应包括：①施工桩号、施工日期、天气情况；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。
6 质量检验
6.1 水泥搅拌桩布置形式和数量应符合设计要求
按间距1.1～1.2米，正方形布置。施工单位、监理单位全部检查。检查方法为：观察、尺量、计数。
6.2 水泥搅拌桩长度应符合设计要求
检验数量：施工单位检查搅拌桩总数的3%，且不少于3根；监理单位按施工单位检查数的20%见证检查，且不少于1根。
6.3 搅拌桩单桩喷浆量应符合设计要求
施工单位检查总桩数的2%，且不少于20根；监理单位按施工单位检验数量的20%见证检验。检验方法：查施工计量记录。
6.4 水泥搅拌桩桩体强度应符合设计要求
检验数量：施工单位检查总根数的2‰；监理单位按施工单位检查数量的20%见证检验，且不少于1根。检验方法：在桩顶1m以下截取设计规定龄期的试件做无侧限抗压强度实验，桩长范围内垂直钻芯，取3个不同深度的芯样试件做无侧限抗压强度实验。
6.5 搅拌桩单桩承载力或复合地基承载力应符合设计要求
检验数量：总桩数的2‰，监理单位见证检验。检验方法：平板荷载试验。
6.6 取芯检验
在成桩28d后，成桩28天后抽芯，采用地質钻机配108岩芯管，主要检查桩身质量（水泥均匀程度）、水泥土无侧限抗压强度、桩长、持力层地质条件，在不同深度取3个试样，要求无侧限抗压强度不小于设计值1.0Mpa。抽检率为桩数的2%，且每一工点不少于3根，搅拌桩检测合格后方可填筑路基。
6.7 静载荷试验
每一水泥搅拌桩加固区复合地基荷载试验检验承载力，抽检率为桩总数的0.2%，且每一工点不应少于3根。
6.8 开挖检验
根据施工质量情况，经触探检验对桩身质量有怀疑时，可选取一定数量的桩体进行开挖，检查加固桩体的外观质量、搭接质量和整体性等。
7 结语
铁路软基处理属于隐蔽工程，如施工质量不好，一旦被路堤等构筑物所覆盖，便构成隐患且不好检查及补救。因此，紧抓施工环节，严格施工过程的管理非常重要，只有在施工过程中严格控制才能确保工程质量。
关键词 软基处理；水泥搅拌桩；施工控制
中图分类号 TU753.3 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）012-0022-02
水泥搅拌桩是利用水泥系列制作水泥浆，通过机械深层搅拌，使水泥浆与土体搅拌均匀，使水泥颗粒分散在土粒中并发生水泥分解、水化离子交换等一系列化学物理过程，使水化物胶结与土颗粒交换、粒化、硬凝，形成具有一定强度和稳定性的水泥加固土，从而提高地基承载力及改变地基土物理力学性能，达到加固地基的目的。在赣龙铁路复线扩能改造工程中的瑞金站场改造区段得到了很好的运用。该工程为新建线路，瑞金站改造后的路基标准高（开通时速达200km/h），基底下覆盖人工填土淤泥质粉质粘土、粉质粘土、细圆跞土、粉质细砂、细圆跞土、泥质粉砂岩，段内地震动峰加速度为0.05g。本段内软基水泥搅拌桩处理共12.6万延米。水泥搅拌桩直径为0.5m，桩间距1.1～1.2m，桩长4～8m，呈正方形排列布置。
1 试桩
為确保施工方案的经济可行，在地基处理施工前，先进行工艺试桩，以确定施工参数（如钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷浆压力、单位时间喷入量），用以指导地基处理施工。
1.1 场地平整
在机械设备进场前平整好场地，并开挖合适的排水沟，其位置以不影响深层搅拌桩机施工为原则。
1.2 施工位置
试验桩由现场监理确定其位置在工程桩附近，与成桩在相同施工工艺和相近地质条件下进行。
1.3 设备布置与安装调试
制浆点离桩机的水平输送距离不超过50米，以保证注浆出口压力保持在0.4-0.6Mpa。机具安装时应注意深层搅拌桩机的组装就位、水泥浆液制备系统安装、用压力胶管连接灰浆泵出口与搅拌桩出口与搅拌桩的输浆进口应准确、紧密、稳固、可靠。机械设备试运转时，应注意以下相关事项：①电压保持在额定工作电压范围内，电机工作电流不得超过额定值；②调试搅拌桩轴转运速度，使其达到规定的要求；③调试输送浆的管路和供水水路通畅：④各种监测仪表应能正确显示，监测的数据应准确可靠。
1.4 钻进和提升速度控制
喷浆搅拌提升速度拟定为0.8m/min，并应使搅拌桩机提升速度与输浆速度同步，搅拌桩机下沉速度控制拟定在1.6-2.0m/min。
2 施工准备
搅拌桩施工前，备齐施工机械机具和材料，接通电力，施工劳力进场，进行需施作喷浆作业地点的地面表皮清除，查明地下线路管道情况后进行场地平整，桩位放线，一切准备就绪后，进行搅拌桩作业。
2.1 场地清理
施工前，按技术规范要求进行场地清理。清理后的场地整平，填写报验单，经监理工程师验收合格签字确认后，进行下道工序施工。
2.2 布桩图
开工前，根据施工设计图按各分段里程画出布桩图。布桩图上标明线路中心、里程、路基底宽线、每个桩编号、量出设计桩长，布桩图报设计单位，监理工程师，确定验收确认后，方可施工。
2.3 测量放样
对设计单位移交的导线点，水准点，施工前会同甲方和监理工程师进行复核，确认无误后使用。测量人员按施工设计图，进行搅拌桩桩位、原地面标高、孔口标高等有关测量放样工作，测量放样记录及布桩图等，报请甲方和监理工程师复核抽查，并填写测量放样报验单，经甲方和监理工程师审查签认。
2.4 材料
搅拌桩施工采用水泥，其质量、规格符合设计要求，并具有出厂质保单及出厂试验报告，确保在有效期内使用，严禁使用过期、受潮、结块、变质的劣质水泥。运到工地的加固料（水泥），对水泥质量进行抽样检验，抽样试验频率根据规范要求及监理工程师意见定，每批量200吨抽检1组。试验结果报监理工程师签认后投入使用。
2.5 水泥土强度试验
施工前详细了解各施工现场的地质情况，选取有代表性的土层位置，钻孔取出一定数量的试样土进行必要的软土物理性质、含水量、有机质含量试验和水泥土配合比强度试验，以验证软土的性质和设计的水泥土（搅拌桩）强度能否达到要求。试验结果以书面报告形式提交监理工程师审查核实，如与原地质钻探资料和设计要求不符，通知设计方。
3 施工工艺流程（如图1）
4 设计参数及要求
1）水泥掺入比>12%；
2）室内配合比设计
7d无侧限抗压强度：qu≥0.8MPa，
28d无侧限抗压强度：qu≥1.6MPa，
90d无侧限抗压强度：qu≥2.4MPa；
3）现场质量检测
28d取芯强度：R28≥0.8MPa，
90d取芯强度：R90≥1.2MPa，
单桩承载力>210KPa，
复合地基承载力>170KPa。
5 施工控制
1）项目经理部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，应将现场技术员、钻机长、现场负责人、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。
2）水泥搅拌桩开钻之前，应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象，待水排尽后方可下钻。
3）为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求，在主机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。
4）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）为了确保桩体每米掺合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。同时现场应配备水泥浆比重测定仪，以备监理工程师和项目经理部质检人员随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求。
6）水泥搅拌配合比：水灰比0. 45～0.50、水泥掺量12%、每米掺灰量46.25kg、高效减水剂0.5%。
7）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分钟，喷浆压力不小于0.4MPa。
8）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秒，进行磨桩端，余浆上提过程中全部喷入桩体，且在桩顶部位进行磨桩头，停留时间为30秒。
9）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。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加50kg。若储浆量小于上述重量时，不得进行下一根桩的施工。
10）施工中发现喷浆量不足，应按监理工程师要求整桩复搅，复喷的喷浆量不小于设计用量。如遇停电、机械故障原因，喷浆中断时应及时记录中断深度。在12小时内采取补喷处理措施，并将补喷情况填报于施工记录内。补喷重叠段应大于100cm，超过12小时应采取补桩措施。
11）现场施工人员认真填写施工原始记录，记录内容应包括：①施工桩号、施工日期、天气情况；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。
6 质量检验
6.1 水泥搅拌桩布置形式和数量应符合设计要求
按间距1.1～1.2米，正方形布置。施工单位、监理单位全部检查。检查方法为：观察、尺量、计数。
6.2 水泥搅拌桩长度应符合设计要求
检验数量：施工单位检查搅拌桩总数的3%，且不少于3根；监理单位按施工单位检查数的20%见证检查，且不少于1根。
6.3 搅拌桩单桩喷浆量应符合设计要求
施工单位检查总桩数的2%，且不少于20根；监理单位按施工单位检验数量的20%见证检验。检验方法：查施工计量记录。
6.4 水泥搅拌桩桩体强度应符合设计要求
检验数量：施工单位检查总根数的2‰；监理单位按施工单位检查数量的20%见证检验，且不少于1根。检验方法：在桩顶1m以下截取设计规定龄期的试件做无侧限抗压强度实验，桩长范围内垂直钻芯，取3个不同深度的芯样试件做无侧限抗压强度实验。
6.5 搅拌桩单桩承载力或复合地基承载力应符合设计要求
检验数量：总桩数的2‰，监理单位见证检验。检验方法：平板荷载试验。
6.6 取芯检验
在成桩28d后，成桩28天后抽芯，采用地質钻机配108岩芯管，主要检查桩身质量（水泥均匀程度）、水泥土无侧限抗压强度、桩长、持力层地质条件，在不同深度取3个试样，要求无侧限抗压强度不小于设计值1.0Mpa。抽检率为桩数的2%，且每一工点不少于3根，搅拌桩检测合格后方可填筑路基。
6.7 静载荷试验
每一水泥搅拌桩加固区复合地基荷载试验检验承载力，抽检率为桩总数的0.2%，且每一工点不应少于3根。
6.8 开挖检验
根据施工质量情况，经触探检验对桩身质量有怀疑时，可选取一定数量的桩体进行开挖，检查加固桩体的外观质量、搭接质量和整体性等。
7 结语
铁路软基处理属于隐蔽工程，如施工质量不好，一旦被路堤等构筑物所覆盖，便构成隐患且不好检查及补救。因此，紧抓施工环节，严格施工过程的管理非常重要，只有在施工过程中严格控制才能确保工程质量。