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【摘 要】 我国经济在全球化经济不断发展的浪潮中也在不断的完善中，建筑工程也在随着经济的发展在不断的变革，其中水泥土搅拌桩试桩工艺也在变化着，本文就对其的工艺结合了具体事例进行了简要的分析，希望与同行业者进行交流，与之共勉。
【关键词】 水泥土搅拌桩；试桩；施工技术
一、工程概况
（1）本项目位于长江三角洲入海口东南前缘，地貌类型属潮坪地貌；
（2）本项目场地内主要分布为鱼塘、河浜等，虽经过清淤处理，但仍存在清淤不彻底，回填不密实等情况，地基承载力较低；
（3）根据需要，本场地全部回填土方平均在1米以上，总回填土量超过400万方。回填土厚度较大，固结时间长，沉降持续时间长；
（4）场地内均采用大跨度钢结构厂房，航空制造工艺的高标准和高精度，对地基的不均匀沉降要求更高。
二、搅拌桩试桩目的
本工程地基处理为了控制厂房沉降，属于永久受力结构。地基处理一方面要保证地基承载力，另一方面要控制地基沉降，尤其是不均匀沉降。因此对搅拌桩施工技术要求非常严格。
目前浦东基地参建的总包单位多，专业分包多，各家单位施工机械设备存在一定差异，施工技术能力和水平参差不齐，因而如何通过宏观统一管理，确保工程质量均符合要求，就需要制定一个相对统一的施工技术标准，并严格要求各单位参照执行，从而保证所有的地基处理施工施工质量标准是一致的，质量是受控的。
根据以上情况，我们认为有必要对地基处理的搅拌桩施工进行试桩工作，通过研究搅拌桩施工质量控制要点，制定统一的施工工艺标准，并要求各单位严格按照既定的标准执行，从而达到控制地基处理质量的目的。具体试桩目的如下：
（1）组织各单位认真学习地基处理和搅拌桩施工技术规范和施工规范，提高各单位对搅拌桩施工规范的掌握，加强搅拌桩施工的质量管理；
（2）认真研究搅拌桩施工各工艺参数之间的关系，通过控制工艺参数，达到控制技术参数的目的；
（3）以质量为根本，优化施工工艺流程，确保地基处理质量最大可能的满足设计承载力和沉降控制的要求；
（4）制定搅拌桩施工工艺的统一标准，并要求各单位严格参照执行，从宏观层面控制搅拌桩施工质量；
（5）通过試桩施工，调整工艺参数，既满足规范要求，又保证施工的可行性、适用性。
三、施工技术参数确定
根据设计图纸，水泥土搅拌桩基本设计参数为：
水灰比：W/C=0.5；
掺入比：15%；
桩径：Φ=500mm；
桩长：19米（以19米桩为例）；
桩间距：1米；
地基承载力：100（120）KPa。
3.1泥浆比重计算
水泥浆比重计算：（经验公式）
ρ=（1+W/C）/（1/3+W/C））：
水灰比为：0.5时，ρ=（1+0.5）/（0.5+1/3）=1.8Kg/L。
水灰比为：0.6时，ρ=（1+0.6）/（0.6+1/3）=1.72Kg/L。
3.2每米桩水泥用量
单位方水泥土的水泥用量：
1×ρ土×掺入比=1×1.8×15%=270（㎏/m3）
每米桩水泥用量：270×3.14×0.25×0.25=53kg/m
则：19米桩水泥用量为：53×19=1007kg。
7米桩水泥用量为：53×7=371kg。
3.3设计水泥浆总量
总泥浆量：1007×（1+W/C）/ρ；
如：当水灰比为0.5时，19米桩水泥浆量为840L，7米桩水泥浆量为310L。
当水灰比为0.6时，19米桩水泥浆量为940L，7米桩水泥浆量为346L。
3.4搅拌次数的确定
根据规范要求，水泥土搅拌桩每点搅拌次数在20次以上时，就能够保证搅拌的均匀性和充分搅拌，从而保证搅拌土体的质量。
搅拌次数。
本工程中，h=0.044（两根Φ22），β=0，ΣZ=4，n=43；
当V=0.4米/分（二档），N=19次
当V=0.7米/分（三档），N=10.8次
当V=1.0米/分（四档），N=7.6次
单桩搅拌次数为7.6+10.8+7.6+19=45次。
采用三层叶片时：
当V=0.4米/分（二档），N=28.5次
当V=0.7米/分（三档），N=16.2次
当V=1.0米/分（四档），N=11.4次
单桩搅拌次数为7.6+10.8+10.8+10.8=67.5次。
四、试桩过程分析
4.1泥浆比重的调整
水灰比为：0.5时，ρ=（1+0.5）/（0.5+1/3）=1.8Kg/L。
试桩一：时间：6月13日，地点：工装厂房
根据设计图纸，水灰比为0.5时，泥浆比重为1.8Kg/L。现场通过拌制水泥浆，然后对桩号为2800#进行搅拌桩施工，当提升速度为0.4米/分时，施工至6米的时候，设计浆量全部用完，并且发生8次堵管现象。
分析：
（1）水灰比为0.5时，泥浆太稠，容易发生堵管现象，特别是在天气较热的情况更为普遍，建议在规范范围内提高水灰比，确保施工的可行性、适用性；
（2）注浆速度过快，设计的水泥浆，喷浆时间只有15分钟，须降低注浆速度，确保搅拌桩两喷的水泥浆量。
解决措施：地基处理技术规范（DG/TJ08-40-2010）中对水灰比的要求范围是0.45—0.7，为了保证施工的可行性，减少堵管现象的发生，经各参建单位协商后确定将泥浆比重调整为0.6，其对应的泥浆比重为1.72。 4.2注浆泵设备参数的调整
根据目前进场的搅拌桩机械设备进行了解，搅拌桩的灰浆泵为UB3型（宜兴制造），其对应的技术参数如下：
搅拌桩提升机，各档位的速度为：二档（0.4米/分），三档（0.7米/分），四档（1米/分），五档（1.2米/分）。
试桩二：时间：6月19日，地点：工装厂房
对桩长为19米，桩号2719#进行试桩，下沉速度为0.7米/分，提升速度为0.4米/分。整个试桩过程消耗水泥达3.9吨，大大超过设计规定范围，而且采取三搅两喷工艺，整个试桩耗时近4个小时。
分析：
（1）单桩施工时间较长，既不利于工程进度也不利于质量控制；
（19/0.7+19/0.4）×3=220分
（2）注浆泵流速偏大，导致设计水泥浆量不够。此种现象在第一次试桩中已经体现。
我们认真记录了注浆泵每分钟的注浆次数在150次左右，其对应的流量为50L/min，而整个试桩过程中喷浆时间为19/0.4×2=95分钟，共计用浆量达到4759L。而19米桩设计总泥浆量：1007×（1+0.6）/1.72=940升（水泥浆），超出3倍之多。
解决措施：通过改进注浆泵的机械参数，降低注浆泵的每分钟的注浆次数，从而达到降低单位时间注浆量的目的。
（1）调整注浆泵电机转速。
更换电机型号，将电机转速从1440转/分，调整到940转/分。
（2）调整大小皮带轮的轮比。
调整小皮带轮的直径，由原来的11mm，调整为5.5mm（直径已调整到最小）。
通过对注浆泵的机械设备改进后，注浆泵每分钟注浆57冲程。对应的流量为18.81L/min。
19米桩总泥浆量：1007×（1+0.6）/1.72=940升（水泥浆）。
则单桩注浆时间为：940/（57×0.33）=50分钟（0.33L为注浆泵每次注浆量）。
4.3施工工艺的调整
通过前两次的试桩，可以看出，采用三搅两喷工艺进行施工时，每根桩的完成时间多达220分钟，这个效率对工期较为不利，且极易堵管，为了保证搅拌的施工进度和质量，我们尝试采用两搅两喷的施工工艺，即在第一次下沉和提升时均进行喷浆，第二次下沉和提升进行两次搅拌，另外，根据规范要求，对于竖向承载力水泥土桩，可采用变掺量设计，加强桩上部的强度，因此我们采取了在水泥总掺量不变的前提下，通过调整喷浆速度，达到桩身水泥用量变掺量的目的。19M单桩施工总时间控制在2个小时左右。
试桩三：时间：6月23日，地点：工装厂房
注浆时间控制在50分钟左右，确保水泥浆刚好用完，成桩时间控制在2小时以内，经过现场试桩后确定如下工艺。
方案一：
通过试桩情况表明，19米桩水泥用量用完了所有的1007kg，共计116.5分钟。
方案二：
两种方案的技术经济比较：
施工效率：方案一理论每天完成12.8根，方案二理论每天完成11.4根，方案一比方案二工效高12.5%，这对工期是十分有利的；
桩身质量均匀性：方案一采用第一次下沉和提升均喷浆，桩身均匀性良好，而方案二在第一次提升时下部6米不喷浆，该区段水泥掺入量将只有上部的约30%，因此均匀性较差；
桩头质量：方案一在第一次提升时最后3.6米降低速度喷浆，加强桩头质量，每米的喷浆时间达到3.5分钟，相应的水泥掺入量达到21.6%，而方案二在上部13米范围内均加强，每米的喷浆时间为3.5分钟，相应的水泥掺入量为21.5%，因此两个方案基本达到目的。
从以上表格内容对两种方案进行技术经济比较，我们可以得出：方案一要优于方案二。
五、试桩结论和建议
通过近2周的试桩情况分析表明，为了确保搅拌桩施工既满足技术规范要求，又能满足设计图纸的要求，同时还能保证搅拌桩施工与机械设备的结合，搅拌桩施工固化工艺建議采取如下技术和工艺参数。
（1）水灰比调整为0.6，对应泥浆比重为1.72；
（2）注浆泵每分钟注浆控制在57下左右为宜，每分钟注浆流量为18.81L；
（3）水泥土搅拌桩调整为两搅两喷的施工工艺；
（4）搅拌桩机拌头增加一层叶片；
（5）搅拌桩施工工艺标准推选第一方案：即
第一次下沉喷浆，速度1米/分（四档）；
第一次提升喷浆：下部15.4米，速度0.7米/分（三档）；
上部3.6米，速度0.4米/分（二档）；
第二次下沉搅拌：速度1米/分（四档）；
第二次提升搅拌：速度0.4米/分（二档）。
共计耗时116.5分钟。
（6）7米桩施工工艺标准：（参考19米的相关参数，并通过计算得出）
第一次下沉喷浆，速度1米/分（四档）；
第一次提升喷浆：下部5.7喷浆，速度0.7米/分（三档）；
上部1.3米喷浆，速度0.4米/分（二档）；
第二次下沉搅拌，速度1米/分（四档）；
第二次提升搅拌：速度0.4米/分（二档）；
共计耗时43分钟。
参考文献：
《建筑地基处理技术规范》
【关键词】 水泥土搅拌桩；试桩；施工技术
一、工程概况
（1）本项目位于长江三角洲入海口东南前缘，地貌类型属潮坪地貌；
（2）本项目场地内主要分布为鱼塘、河浜等，虽经过清淤处理，但仍存在清淤不彻底，回填不密实等情况，地基承载力较低；
（3）根据需要，本场地全部回填土方平均在1米以上，总回填土量超过400万方。回填土厚度较大，固结时间长，沉降持续时间长；
（4）场地内均采用大跨度钢结构厂房，航空制造工艺的高标准和高精度，对地基的不均匀沉降要求更高。
二、搅拌桩试桩目的
本工程地基处理为了控制厂房沉降，属于永久受力结构。地基处理一方面要保证地基承载力，另一方面要控制地基沉降，尤其是不均匀沉降。因此对搅拌桩施工技术要求非常严格。
目前浦东基地参建的总包单位多，专业分包多，各家单位施工机械设备存在一定差异，施工技术能力和水平参差不齐，因而如何通过宏观统一管理，确保工程质量均符合要求，就需要制定一个相对统一的施工技术标准，并严格要求各单位参照执行，从而保证所有的地基处理施工施工质量标准是一致的，质量是受控的。
根据以上情况，我们认为有必要对地基处理的搅拌桩施工进行试桩工作，通过研究搅拌桩施工质量控制要点，制定统一的施工工艺标准，并要求各单位严格按照既定的标准执行，从而达到控制地基处理质量的目的。具体试桩目的如下：
（1）组织各单位认真学习地基处理和搅拌桩施工技术规范和施工规范，提高各单位对搅拌桩施工规范的掌握，加强搅拌桩施工的质量管理；
（2）认真研究搅拌桩施工各工艺参数之间的关系，通过控制工艺参数，达到控制技术参数的目的；
（3）以质量为根本，优化施工工艺流程，确保地基处理质量最大可能的满足设计承载力和沉降控制的要求；
（4）制定搅拌桩施工工艺的统一标准，并要求各单位严格参照执行，从宏观层面控制搅拌桩施工质量；
（5）通过試桩施工，调整工艺参数，既满足规范要求，又保证施工的可行性、适用性。
三、施工技术参数确定
根据设计图纸，水泥土搅拌桩基本设计参数为：
水灰比：W/C=0.5；
掺入比：15%；
桩径：Φ=500mm；
桩长：19米（以19米桩为例）；
桩间距：1米；
地基承载力：100（120）KPa。
3.1泥浆比重计算
水泥浆比重计算：（经验公式）
ρ=（1+W/C）/（1/3+W/C））：
水灰比为：0.5时，ρ=（1+0.5）/（0.5+1/3）=1.8Kg/L。
水灰比为：0.6时，ρ=（1+0.6）/（0.6+1/3）=1.72Kg/L。
3.2每米桩水泥用量
单位方水泥土的水泥用量：
1×ρ土×掺入比=1×1.8×15%=270（㎏/m3）
每米桩水泥用量：270×3.14×0.25×0.25=53kg/m
则：19米桩水泥用量为：53×19=1007kg。
7米桩水泥用量为：53×7=371kg。
3.3设计水泥浆总量
总泥浆量：1007×（1+W/C）/ρ；
如：当水灰比为0.5时，19米桩水泥浆量为840L，7米桩水泥浆量为310L。
当水灰比为0.6时，19米桩水泥浆量为940L，7米桩水泥浆量为346L。
3.4搅拌次数的确定
根据规范要求，水泥土搅拌桩每点搅拌次数在20次以上时，就能够保证搅拌的均匀性和充分搅拌，从而保证搅拌土体的质量。
搅拌次数。
本工程中，h=0.044（两根Φ22），β=0，ΣZ=4，n=43；
当V=0.4米/分（二档），N=19次
当V=0.7米/分（三档），N=10.8次
当V=1.0米/分（四档），N=7.6次
单桩搅拌次数为7.6+10.8+7.6+19=45次。
采用三层叶片时：
当V=0.4米/分（二档），N=28.5次
当V=0.7米/分（三档），N=16.2次
当V=1.0米/分（四档），N=11.4次
单桩搅拌次数为7.6+10.8+10.8+10.8=67.5次。
四、试桩过程分析
4.1泥浆比重的调整
水灰比为：0.5时，ρ=（1+0.5）/（0.5+1/3）=1.8Kg/L。
试桩一：时间：6月13日，地点：工装厂房
根据设计图纸，水灰比为0.5时，泥浆比重为1.8Kg/L。现场通过拌制水泥浆，然后对桩号为2800#进行搅拌桩施工，当提升速度为0.4米/分时，施工至6米的时候，设计浆量全部用完，并且发生8次堵管现象。
分析：
（1）水灰比为0.5时，泥浆太稠，容易发生堵管现象，特别是在天气较热的情况更为普遍，建议在规范范围内提高水灰比，确保施工的可行性、适用性；
（2）注浆速度过快，设计的水泥浆，喷浆时间只有15分钟，须降低注浆速度，确保搅拌桩两喷的水泥浆量。
解决措施：地基处理技术规范（DG/TJ08-40-2010）中对水灰比的要求范围是0.45—0.7，为了保证施工的可行性，减少堵管现象的发生，经各参建单位协商后确定将泥浆比重调整为0.6，其对应的泥浆比重为1.72。 4.2注浆泵设备参数的调整
根据目前进场的搅拌桩机械设备进行了解，搅拌桩的灰浆泵为UB3型（宜兴制造），其对应的技术参数如下：
搅拌桩提升机，各档位的速度为：二档（0.4米/分），三档（0.7米/分），四档（1米/分），五档（1.2米/分）。
试桩二：时间：6月19日，地点：工装厂房
对桩长为19米，桩号2719#进行试桩，下沉速度为0.7米/分，提升速度为0.4米/分。整个试桩过程消耗水泥达3.9吨，大大超过设计规定范围，而且采取三搅两喷工艺，整个试桩耗时近4个小时。
分析：
（1）单桩施工时间较长，既不利于工程进度也不利于质量控制；
（19/0.7+19/0.4）×3=220分
（2）注浆泵流速偏大，导致设计水泥浆量不够。此种现象在第一次试桩中已经体现。
我们认真记录了注浆泵每分钟的注浆次数在150次左右，其对应的流量为50L/min，而整个试桩过程中喷浆时间为19/0.4×2=95分钟，共计用浆量达到4759L。而19米桩设计总泥浆量：1007×（1+0.6）/1.72=940升（水泥浆），超出3倍之多。
解决措施：通过改进注浆泵的机械参数，降低注浆泵的每分钟的注浆次数，从而达到降低单位时间注浆量的目的。
（1）调整注浆泵电机转速。
更换电机型号，将电机转速从1440转/分，调整到940转/分。
（2）调整大小皮带轮的轮比。
调整小皮带轮的直径，由原来的11mm，调整为5.5mm（直径已调整到最小）。
通过对注浆泵的机械设备改进后，注浆泵每分钟注浆57冲程。对应的流量为18.81L/min。
19米桩总泥浆量：1007×（1+0.6）/1.72=940升（水泥浆）。
则单桩注浆时间为：940/（57×0.33）=50分钟（0.33L为注浆泵每次注浆量）。
4.3施工工艺的调整
通过前两次的试桩，可以看出，采用三搅两喷工艺进行施工时，每根桩的完成时间多达220分钟，这个效率对工期较为不利，且极易堵管，为了保证搅拌的施工进度和质量，我们尝试采用两搅两喷的施工工艺，即在第一次下沉和提升时均进行喷浆，第二次下沉和提升进行两次搅拌，另外，根据规范要求，对于竖向承载力水泥土桩，可采用变掺量设计，加强桩上部的强度，因此我们采取了在水泥总掺量不变的前提下，通过调整喷浆速度，达到桩身水泥用量变掺量的目的。19M单桩施工总时间控制在2个小时左右。
试桩三：时间：6月23日，地点：工装厂房
注浆时间控制在50分钟左右，确保水泥浆刚好用完，成桩时间控制在2小时以内，经过现场试桩后确定如下工艺。
方案一：
通过试桩情况表明，19米桩水泥用量用完了所有的1007kg，共计116.5分钟。
方案二：
两种方案的技术经济比较：
施工效率：方案一理论每天完成12.8根，方案二理论每天完成11.4根，方案一比方案二工效高12.5%，这对工期是十分有利的；
桩身质量均匀性：方案一采用第一次下沉和提升均喷浆，桩身均匀性良好，而方案二在第一次提升时下部6米不喷浆，该区段水泥掺入量将只有上部的约30%，因此均匀性较差；
桩头质量：方案一在第一次提升时最后3.6米降低速度喷浆，加强桩头质量，每米的喷浆时间达到3.5分钟，相应的水泥掺入量达到21.6%，而方案二在上部13米范围内均加强，每米的喷浆时间为3.5分钟，相应的水泥掺入量为21.5%，因此两个方案基本达到目的。
从以上表格内容对两种方案进行技术经济比较，我们可以得出：方案一要优于方案二。
五、试桩结论和建议
通过近2周的试桩情况分析表明，为了确保搅拌桩施工既满足技术规范要求，又能满足设计图纸的要求，同时还能保证搅拌桩施工与机械设备的结合，搅拌桩施工固化工艺建議采取如下技术和工艺参数。
（1）水灰比调整为0.6，对应泥浆比重为1.72；
（2）注浆泵每分钟注浆控制在57下左右为宜，每分钟注浆流量为18.81L；
（3）水泥土搅拌桩调整为两搅两喷的施工工艺；
（4）搅拌桩机拌头增加一层叶片；
（5）搅拌桩施工工艺标准推选第一方案：即
第一次下沉喷浆，速度1米/分（四档）；
第一次提升喷浆：下部15.4米，速度0.7米/分（三档）；
上部3.6米，速度0.4米/分（二档）；
第二次下沉搅拌：速度1米/分（四档）；
第二次提升搅拌：速度0.4米/分（二档）。
共计耗时116.5分钟。
（6）7米桩施工工艺标准：（参考19米的相关参数，并通过计算得出）
第一次下沉喷浆，速度1米/分（四档）；
第一次提升喷浆：下部5.7喷浆，速度0.7米/分（三档）；
上部1.3米喷浆，速度0.4米/分（二档）；
第二次下沉搅拌，速度1米/分（四档）；
第二次提升搅拌：速度0.4米/分（二档）；
共计耗时43分钟。
参考文献：
《建筑地基处理技术规范》