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摘 要：该文通过结合某建筑工程实例，针对该工程大直径搅拌桩施工时，出现短桩及部分桩未成形情况进行分析，结果表明局部地方有动水的情况，其未能完全考虑地质情况对桩影响，导致抽检的桩中出现短桩及部分桩未成形。文中系统地探讨地质情况对搅拌桩的影响分析，同时提出采取旋喷桩补强措施，双管旋喷桩补强完成后对桩实施检测，检测结果表明补强的可行性，为同类工程提供参考实例。
关键词：工程地质 大直径搅拌桩 旋喷桩
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）06（b）-0019-03
地基的研究与应用使建筑地基承载能力得到更大限度利用，从而可以有效地降低工程投资。目前，地基应用的广泛程度已远远超过人们对它的理论研究的水平。为了确保房屋建筑工程质量、保障生命财产的安全、降低工程造价，有必要结合特定的建筑工程场地的地质背景以及工程地质条件开展地基可行性研究。通过分析当地自然地质条件的地基影响，对准确把控基础施工方案具有一定的参考价值。
1 工程实例概况
该住宅项目位于花都区，项目建筑占地面积为6 390.9 m2，拟建建筑主要为一栋13层高的主楼建筑，南面较远处另有一栋1层高的简易房屋，拟采用钢筋混凝土柱、剪力墙结构，基础形式为CFG桩基础，主建筑场地之内及周边地面之下共同设计二层地下室，基坑深度为8.65～8.80 m，基坑周长约为233.0 m。
该工程实例设计为两层地下室，基坑支护设计为“放坡+钻孔桩+锚索+搅拌桩、钻孔桩+锚索+搅拌桩、钻孔桩+内支撑+搅拌桩、钻孔桩+内支撑+旋喷桩”的联合支护方式。由于初期甲方设计意图为一层地下室，故其地质勘探报告为按设计一层人防地下室进行地质勘探。地质勘探表明地下水位埋深1.74～3.33 m，且场地内砂土层较厚，有强透水性，渗透系数K为13.72～20.54 m/d。
工程开挖至地面以下3.0 m时，已经进行了约20 d左右的基坑降水工作，降水过程中未能降低基坑水位。8月份完成旋挖桩低应变法试验检测，8月及9月完成了搅拌桩钻芯法试验检测。试验检测报告显示旋挖桩质量为合格，搅拌桩部分存在取芯不足，取芯不足搅拌桩主要位于该工程南面位置，且均在相邻桩，分别为220#施工桩长13.5 m，钻芯长度8.9 m，8.9～13.5 m水泥含量<5%。221#施工桩长13.4 m，钻芯长度9.0 m，9.0～13.4 m水泥含量<5%。223#施工桩长13.6 m，钻芯长度9.0 m，9.0～13.6 m水泥含量<5%。钻芯法试验检测时实际岩面深度与搅拌桩施工时桩身长度一致。
2 大直径搅拌桩成桩影响分析
该工程在整个施工过程中严格按照相关的施工技术规范进行施工，甲方与监理单位全程进行监督，确保材料用量及施工过程中各方面的技术参数满足设计要求。但经钻芯法试验检测，抽检的桩中出现短桩及部分桩未成形，桩底持力层为中砂，如图1和图2所示。鉴于未能达到检测合格标准，该搅拌桩进行加倍检测仍然出现不合格的情况。通过对该搅拌桩的质量问题及补强措施进行专项专家论证。
（1）由于地质勘探时对工地质情况并不是按两层地下室进行勘探的，所以导致在进行大直径搅拌桩施工时，淤泥和淤泥质软土中常常含有有机质，高有机质土是工程中的棘手问题。有机质的存在会使土体具有较大的水溶性、塑性膨胀性、低渗透性和一定的酸性，且能吸附钙离子，这些特性严重地阻碍水泥发生水化反应和加固土强度的增长。且软土在地层分布形式上经常存在成层不均匀的情况，时常会出现交错层理和透镜体，有些不连续土层甚至直接露出地表，具有大孔隙比、高含水量及高压缩性、抗剪强度低、固结系数低等特点，易产生蠕动、不均匀沉降及侧向滑移等不良工程地质现象。而且勘探报告表明该工程地下水位较浅，水渗透性强，并不能排除存在局部地方有动水的情况。
（2）针对上述情况，通过现场勘查、情况分析以及各方讨论，达成共识：“该工程场地不排除存在地下水流动的现象”。通过对周边环境进行了调查，该工程东临河流，南面和北面分别为住宅项目，当时该两个项目开挖施工时均发现地下水比较丰富，其中南面住宅项目实验性开挖9.0 m，坑底为砂层，地下水流动明显。北面住宅项目在施工工作面开挖2.0 m左右坑观察地下水情况：发现水从东往西流动，水量较大，水位不抬升。同时对当时搅拌桩施工记录及工人施工情况进行反查，在该区段搅拌桩施工时桩底部分曾出现注浆压力急剧下降，注浆量相对较大情况。在钻取搅拌桩224#桩时，16.8～18.0 m出现1.2 m深溶洞，含少量填充物，钻孔漏水较大，其余钻孔芯样取样率比较完整。该工程旋挖桩紧靠搅拌桩，南面部分旋挖桩施工时均出现不同长度的钢筋笼浮笼现象。综上所述，该地区地下水含量丰富，水动力情况复杂，随季节变化改变水流动方向，产生顺流、回流变化，因此该工程场地不排除存在地下水流动的现象。
（3）单排的大直径搅拌桩在施工中没有就地质情况对搅拌桩可能造成的影响进行评估，导致原施工技术工艺采用四搅四喷，每米桩长水泥喷入量不少于220 kg/m（相当于掺入比15%），浆液水灰比约为0.45～0.55，无法满足成桩的要求，从而造成了大直径搅拌桩出现大面积的短桩及不成桩情况。根据引孔记录所形成的工程地质剖面图，如图3所示，显示约为50%的搅拌桩出现短桩及桩部分不成形的情况，剖面图清晰表明桩存在的缺陷情况，同时指导双管旋喷补强开展施工。
就搅拌桩短桩及不成桩的情况，通过查阅施工记录、原材料报告、补充地质勘探资料及桩检测报告，表明经钻芯法检测，部分搅拌桩采样率低，局部不成桩，导致漏水。通过在挡土桩间增加旋喷止水措施，且旋喷桩应入不透水层不<1.0 m，完成后应做抽水试验，止水效果满足时才能进行下一步开挖。
3 补强处理技术措施
针对该基坑出现搅拌桩局部取芯不足及基坑降水较难，根据现有工程实际情况，提出采用在搅拌桩桩顶间距400 mm引孔进行旋喷桩补强的补强方案，引孔采用岩土勘查抽芯，以确定旋喷桩的施工深度。采取高压旋喷或中、低压注浆处理，在水泥浆中加入速凝剂，水灰比加大，加大水泥含量，达到阻流动、早凝结的状态，经现场旋喷桩试验及抽芯检测，效果达到设计要求，结合该工程地质报告及现场实际场地情况，采取高压旋喷补强较为合适。通过设置单排Φ1000@7000搅拌桩，桩长13.0～18.0 m或钻至岩面，施工工艺采用四搅四喷，每米桩长水泥喷入量不<220 kg/m（相当于掺入比15%），浆液水灰比约为0.45～0.55。 （1）采用高速搅拌机拌制水泥浆，水泥为42.5R普通硅酸盐水泥，水灰比为0.8∶1，控制浆液比重≥1.6，并掺入速凝剂为水泥量的2%～3%，搅拌时间不<30 s。水泥浆液严格过滤，并按喷嘴直径设置两道过滤装置；在制备水泥浆液搅拌罐和泥浆泵吸浆搅拌罐之间设一道过滤网，在泥浆吸浆管尾部设置过滤器。水泥浆随配随用，在高喷作业过程中连续不停地搅拌，并控制输浆距离不>80 m。
（2）喷射作业。当喷射管下至预定深度后（不透水层或岩层），先按设计转速原地旋转喷浆，输入气、浆，开始高压喷射灌浆，高压旋喷压力为25～30 MPa，旋喷桩底穿过不透水层或岩层不<1.0 m。根据钻孔资料，喷浆管自下而上慢速提升，旋喷桩与搅拌桩搭接长度不<1.0 m，搭接部位以上可根据回浆量适当调节旋喷桩机提升速度，提升速度12～18 cm/min，旋喷至冠梁底处，然后注浆封孔，结束该孔第一次施工。喷浆过程中，质检人员经常进行检查，施工参数保持在规定的范围内，有偏差时及时纠正。
（3）冒浆回灌及封孔。当喷射灌浆完毕，移走高喷台车，将其后高喷孔的回浆引入该孔，若回浆量不能满足要求时，可向喷射孔内静压灌注水泥浆液，直至孔口液面不再下沉。
4 实施效果分析
双管旋喷桩补强完成后，由第三方检测单位进行检测。共检测旋喷桩12根，桩身普遍旋喷较均匀，水泥土胶较好，呈坚硬柱状、块状，部分呈碎块状，其中有部分桩局部胶结较差；检测桩长与提供的施工桩长基本符合，其中有部分桩检测桩长比施工记录桩长长或短；在桩身取水泥土芯样共33组进行天然单轴极限抗压强度试验，其强度均>1.0 MPa，均满足设计要求；持力层为炭质粘性土、强风化炭质灰岩、中风化灰岩、中风化炭质灰岩（局部为微风化灰岩），持力层均满足设计要求。
5 结语
文章通过结合某住宅项目施工实例，针对该项目搅拌桩施工时发现的短桩及部分桩未成形情况，系统探讨不良地质影响下的搅拌桩成桩。鉴于存在地下水流动的现象影响成桩效果，于是采取双管旋喷桩补强处理。处理后经检测桩身强度满足设计要求，结果表明地质情况对成桩影响分析的合理性，以及补强处理方案的可行性，为同类工程提供参考实例。
参考文献
[1] 阎毅志.浅析旋喷搅拌桩对深层不良地质的处理[J].山西交通科技，2004（4）：38-41.
[2] 吴庆年.不良地质条件下搅拌桩施工技术[J].隧道建设，2005
（6）：80-82.
[3] 杨卫平，吴昊思，万鹏.复杂地质条件下超大超深基坑三轴深层搅拌桩施工技术[C]//全国地基基础与地下工程技术交流会.2015.
关键词：工程地质 大直径搅拌桩 旋喷桩
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）06（b）-0019-03
地基的研究与应用使建筑地基承载能力得到更大限度利用，从而可以有效地降低工程投资。目前，地基应用的广泛程度已远远超过人们对它的理论研究的水平。为了确保房屋建筑工程质量、保障生命财产的安全、降低工程造价，有必要结合特定的建筑工程场地的地质背景以及工程地质条件开展地基可行性研究。通过分析当地自然地质条件的地基影响，对准确把控基础施工方案具有一定的参考价值。
1 工程实例概况
该住宅项目位于花都区，项目建筑占地面积为6 390.9 m2，拟建建筑主要为一栋13层高的主楼建筑，南面较远处另有一栋1层高的简易房屋，拟采用钢筋混凝土柱、剪力墙结构，基础形式为CFG桩基础，主建筑场地之内及周边地面之下共同设计二层地下室，基坑深度为8.65～8.80 m，基坑周长约为233.0 m。
该工程实例设计为两层地下室，基坑支护设计为“放坡+钻孔桩+锚索+搅拌桩、钻孔桩+锚索+搅拌桩、钻孔桩+内支撑+搅拌桩、钻孔桩+内支撑+旋喷桩”的联合支护方式。由于初期甲方设计意图为一层地下室，故其地质勘探报告为按设计一层人防地下室进行地质勘探。地质勘探表明地下水位埋深1.74～3.33 m，且场地内砂土层较厚，有强透水性，渗透系数K为13.72～20.54 m/d。
工程开挖至地面以下3.0 m时，已经进行了约20 d左右的基坑降水工作，降水过程中未能降低基坑水位。8月份完成旋挖桩低应变法试验检测，8月及9月完成了搅拌桩钻芯法试验检测。试验检测报告显示旋挖桩质量为合格，搅拌桩部分存在取芯不足，取芯不足搅拌桩主要位于该工程南面位置，且均在相邻桩，分别为220#施工桩长13.5 m，钻芯长度8.9 m，8.9～13.5 m水泥含量<5%。221#施工桩长13.4 m，钻芯长度9.0 m，9.0～13.4 m水泥含量<5%。223#施工桩长13.6 m，钻芯长度9.0 m，9.0～13.6 m水泥含量<5%。钻芯法试验检测时实际岩面深度与搅拌桩施工时桩身长度一致。
2 大直径搅拌桩成桩影响分析
该工程在整个施工过程中严格按照相关的施工技术规范进行施工，甲方与监理单位全程进行监督，确保材料用量及施工过程中各方面的技术参数满足设计要求。但经钻芯法试验检测，抽检的桩中出现短桩及部分桩未成形，桩底持力层为中砂，如图1和图2所示。鉴于未能达到检测合格标准，该搅拌桩进行加倍检测仍然出现不合格的情况。通过对该搅拌桩的质量问题及补强措施进行专项专家论证。
（1）由于地质勘探时对工地质情况并不是按两层地下室进行勘探的，所以导致在进行大直径搅拌桩施工时，淤泥和淤泥质软土中常常含有有机质，高有机质土是工程中的棘手问题。有机质的存在会使土体具有较大的水溶性、塑性膨胀性、低渗透性和一定的酸性，且能吸附钙离子，这些特性严重地阻碍水泥发生水化反应和加固土强度的增长。且软土在地层分布形式上经常存在成层不均匀的情况，时常会出现交错层理和透镜体，有些不连续土层甚至直接露出地表，具有大孔隙比、高含水量及高压缩性、抗剪强度低、固结系数低等特点，易产生蠕动、不均匀沉降及侧向滑移等不良工程地质现象。而且勘探报告表明该工程地下水位较浅，水渗透性强，并不能排除存在局部地方有动水的情况。
（2）针对上述情况，通过现场勘查、情况分析以及各方讨论，达成共识：“该工程场地不排除存在地下水流动的现象”。通过对周边环境进行了调查，该工程东临河流，南面和北面分别为住宅项目，当时该两个项目开挖施工时均发现地下水比较丰富，其中南面住宅项目实验性开挖9.0 m，坑底为砂层，地下水流动明显。北面住宅项目在施工工作面开挖2.0 m左右坑观察地下水情况：发现水从东往西流动，水量较大，水位不抬升。同时对当时搅拌桩施工记录及工人施工情况进行反查，在该区段搅拌桩施工时桩底部分曾出现注浆压力急剧下降，注浆量相对较大情况。在钻取搅拌桩224#桩时，16.8～18.0 m出现1.2 m深溶洞，含少量填充物，钻孔漏水较大，其余钻孔芯样取样率比较完整。该工程旋挖桩紧靠搅拌桩，南面部分旋挖桩施工时均出现不同长度的钢筋笼浮笼现象。综上所述，该地区地下水含量丰富，水动力情况复杂，随季节变化改变水流动方向，产生顺流、回流变化，因此该工程场地不排除存在地下水流动的现象。
（3）单排的大直径搅拌桩在施工中没有就地质情况对搅拌桩可能造成的影响进行评估，导致原施工技术工艺采用四搅四喷，每米桩长水泥喷入量不少于220 kg/m（相当于掺入比15%），浆液水灰比约为0.45～0.55，无法满足成桩的要求，从而造成了大直径搅拌桩出现大面积的短桩及不成桩情况。根据引孔记录所形成的工程地质剖面图，如图3所示，显示约为50%的搅拌桩出现短桩及桩部分不成形的情况，剖面图清晰表明桩存在的缺陷情况，同时指导双管旋喷补强开展施工。
就搅拌桩短桩及不成桩的情况，通过查阅施工记录、原材料报告、补充地质勘探资料及桩检测报告，表明经钻芯法检测，部分搅拌桩采样率低，局部不成桩，导致漏水。通过在挡土桩间增加旋喷止水措施，且旋喷桩应入不透水层不<1.0 m，完成后应做抽水试验，止水效果满足时才能进行下一步开挖。
3 补强处理技术措施
针对该基坑出现搅拌桩局部取芯不足及基坑降水较难，根据现有工程实际情况，提出采用在搅拌桩桩顶间距400 mm引孔进行旋喷桩补强的补强方案，引孔采用岩土勘查抽芯，以确定旋喷桩的施工深度。采取高压旋喷或中、低压注浆处理，在水泥浆中加入速凝剂，水灰比加大，加大水泥含量，达到阻流动、早凝结的状态，经现场旋喷桩试验及抽芯检测，效果达到设计要求，结合该工程地质报告及现场实际场地情况，采取高压旋喷补强较为合适。通过设置单排Φ1000@7000搅拌桩，桩长13.0～18.0 m或钻至岩面，施工工艺采用四搅四喷，每米桩长水泥喷入量不<220 kg/m（相当于掺入比15%），浆液水灰比约为0.45～0.55。 （1）采用高速搅拌机拌制水泥浆，水泥为42.5R普通硅酸盐水泥，水灰比为0.8∶1，控制浆液比重≥1.6，并掺入速凝剂为水泥量的2%～3%，搅拌时间不<30 s。水泥浆液严格过滤，并按喷嘴直径设置两道过滤装置；在制备水泥浆液搅拌罐和泥浆泵吸浆搅拌罐之间设一道过滤网，在泥浆吸浆管尾部设置过滤器。水泥浆随配随用，在高喷作业过程中连续不停地搅拌，并控制输浆距离不>80 m。
（2）喷射作业。当喷射管下至预定深度后（不透水层或岩层），先按设计转速原地旋转喷浆，输入气、浆，开始高压喷射灌浆，高压旋喷压力为25～30 MPa，旋喷桩底穿过不透水层或岩层不<1.0 m。根据钻孔资料，喷浆管自下而上慢速提升，旋喷桩与搅拌桩搭接长度不<1.0 m，搭接部位以上可根据回浆量适当调节旋喷桩机提升速度，提升速度12～18 cm/min，旋喷至冠梁底处，然后注浆封孔，结束该孔第一次施工。喷浆过程中，质检人员经常进行检查，施工参数保持在规定的范围内，有偏差时及时纠正。
（3）冒浆回灌及封孔。当喷射灌浆完毕，移走高喷台车，将其后高喷孔的回浆引入该孔，若回浆量不能满足要求时，可向喷射孔内静压灌注水泥浆液，直至孔口液面不再下沉。
4 实施效果分析
双管旋喷桩补强完成后，由第三方检测单位进行检测。共检测旋喷桩12根，桩身普遍旋喷较均匀，水泥土胶较好，呈坚硬柱状、块状，部分呈碎块状，其中有部分桩局部胶结较差；检测桩长与提供的施工桩长基本符合，其中有部分桩检测桩长比施工记录桩长长或短；在桩身取水泥土芯样共33组进行天然单轴极限抗压强度试验，其强度均>1.0 MPa，均满足设计要求；持力层为炭质粘性土、强风化炭质灰岩、中风化灰岩、中风化炭质灰岩（局部为微风化灰岩），持力层均满足设计要求。
5 结语
文章通过结合某住宅项目施工实例，针对该项目搅拌桩施工时发现的短桩及部分桩未成形情况，系统探讨不良地质影响下的搅拌桩成桩。鉴于存在地下水流动的现象影响成桩效果，于是采取双管旋喷桩补强处理。处理后经检测桩身强度满足设计要求，结果表明地质情况对成桩影响分析的合理性，以及补强处理方案的可行性，为同类工程提供参考实例。
参考文献
[1] 阎毅志.浅析旋喷搅拌桩对深层不良地质的处理[J].山西交通科技，2004（4）：38-41.
[2] 吴庆年.不良地质条件下搅拌桩施工技术[J].隧道建设，2005
（6）：80-82.
[3] 杨卫平，吴昊思，万鹏.复杂地质条件下超大超深基坑三轴深层搅拌桩施工技术[C]//全国地基基础与地下工程技术交流会.2015.