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摘要：水泥搅拌桩是进行软基处理的一种有效形式，由于工艺独特、施工方便、无噪音、无振动，因此在公路软基处理中被广泛应用。文章结合广州某公路段对水泥搅拌桩适用范围及施工技术进行了分析。
关键词：水泥搅拌桩；软基处理；施工技术；质量控制
中图分类号：U416.1文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）12－0055－02
水泥搅拌桩施工原理是用水泥等材料作为固化剂，用专用的搅拌钻机将固化剂等喷入软土地基中，并将软土与固化剂强制搅拌，利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土结成具有一定强度的水泥桩体而形成复合地基。用这种方法来处理公路软弱地基十分有效。水泥搅拌桩适用于淤泥质土、粉质黏土及饱和性土等软土地基，就其加固效果来说，它降低了软土的压缩性，同时提高了软土的抗剪强度，改善了软土的力学特性。
1工程概况
该工程共分为A1、A2两个标段，A1是K0＋800～K1＋700，A2是K0＋1700～K2＋718，道路总长1.918 km，两个标段的总工期都是240日历天。软基是本工程路段内存在的不良地质主要现象，并且软基处理必须在90日历天内完成，工期非常紧张。设计要求路基采用水泥搅拌桩＋级配碎石垫层进行处理，水泥搅拌桩桩径50 cm，三角形布置，桩间距1.5～1.3 m，桩顶设置50 cm厚的级配碎石垫层。全线需要处理的软基长度约1.9 km，软土厚度达3 m以上。要处理的软基深度在8～17 m之间，水泥搅拌桩应打透软土层并进入硬层0.5 m。
2水泥搅拌桩的施工过程
2.1施工前准备工作
（1）人员准备。应该按要求组织有相关技术能力的人员，同时管理人员、技术负责人和技术人员要有责任心，必须到现场各施其责，要有丰富的施工经验，要持证上岗。
（2）机械准备。要使用符合要求的施工机械，每台搅拌机必须配备注浆自动记录仪，施工单位要对每台桩机设备及仪表进行自检自纠，经业主或监理单位检查合格后才能进场。
（3）材料准备。选用工程要求的水泥和加固剂等原材料，选用前一定要按相关设计要求和试验规范对水泥和胶沙进行强度、安定性、细度和凝结时间等指标进行试验，试验合格后方可投入使用。
（4）场地准备。水泥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）。场地低洼时应回填黏土，不得回填杂土。
（5）试桩准备。通常情况下水泥搅拌桩搅拌的均匀度随着次数的加多而提高，可是次数过多会造成施工工期的延长，在像本工程实例一样工期紧的情况下有可能耽误工期。所以通过试桩来确定最佳搅拌次数、水泥浆的水灰比、泵送和压力等参数，并且还可以掌握搅拌机钻进速度、提升速度和复搅深度等，确定合理的工艺流程，为下一步搅拌桩的大规模施工提供依据，试桩能有效提高工程质量和施工速度。
2.2施工工艺流程
水泥搅拌桩的施工工艺流程大同小异，结合本工程实例总结如下施工工艺流程：地面清理→布设桩位→对搅拌机进行定位调平→搅拌机正钻下沉至设计深度→配制水泥浆→先打开注浆泵，然后反转均匀提升钻机→第一次喷浆搅拌提升，边喷浆边提升→重复搅拌喷浆→重复反转至设计加固高度→均匀提钻→成桩结束→移至下一桩位。
2.3施工注意事项
（1）施工的喷浆过程不能中断，要保证整个桩体的均匀性，桩体一定要进入到持力层0.5 m以上。
（2）水泥的单位体积消耗量一定要到达到设计要求，如果喷浆量不足，要及时对原桩复钻复喷。
（3）搅拌桩的垂直偏差不能超过1.5%，桩位偏差不超过5 cm，可以通过在钻杆顶挂吊锤这项措施来实现此项控制。
（4）在桩体检测合格后一个月以上才能进行填土；在桩顶上面铺设一层厚30 cm的碎石，以此来增加承载力。
（5）注意施工过程的安全，所有施工及工作人员都应该在安全距离之外，另外由于是不间断施工容易造成施工人员疲劳，有可能因此出现施工安全事故。
3质量控制
3.1质量控制要求
（1）对成桩28 d后的搅拌桩采用复合地基静荷试验，复合地基承载力应不小于设计值120 kPa，检查数量为施工段总桩数的0.5%。
（2）对成桩28 d后的搅拌桩采用单桩载荷试验，单桩承载力应不小于设计值12 kN，检查数量为施工段总桩数的0.5%。
（3）对成桩28 d后的搅拌桩进行钻孔取芯（桩身上中下段各取一组），检测桩身无侧限抗压强度试验，并了解桩身强度、完整性和桩长是否达到设计要求。检查数量为施工段总桩数的0.5%。
（4）对成桩7 d后的搅拌桩，由施工单位进行开挖自检，各相关单位人员到场检查，观测桩体成型情况及搅拌均匀程度，测量成桩直径，并如实做好记录，检查数量为施工段总桩数的5%。
3.2质量控制方法
质量控制主要采取的是抽查方法，因为在软基处理的过程中桩基的数量往往比较大，不可能每根桩基都进行检查，这样不仅会影响工期，也会增加工作量，因此既能保证质量又能保证不耽误工期的最好办法是抽查。抽查采取按桩机编号随机抽查和按施工台班抽查两种方法相结合。抽查时做好抽查记录，包括桩编号、设计桩长、实际桩长、电流量等数据。
3.3质量控制内容
质量控制内容比较多，并且可能因为具体工程情况不同而控制内容也有可能不一样，结合本工程实例，阐述以下重点质量控制内容：①施工单位管理人员是否到位，桩机操作人员是否持证上岗。②机械及仪表运行是否正常。③自动记录仪显示桩长与实测桩长是否一致。④复搅深度、次数及提升速度是否符合要求。⑤每盘浆液拌制水泥用量是否符合要求。⑥施工与施工记录是否同步，记录是否完整、属实。⑦水泥搅拌桩施工出现异常情况处理。
3.4质量控制过程出现的问题
在本工程的质量控制过程中出现了以下问题：
（1）施工单位项目机构人员问题。施工单位项目机构人员未按投标文件所承诺的人员配备齐全到位；施工单位工程技术负责人未按要求到工地，施工技术人员未按要求到现场控制施工参数的实施，桩机操作人员没有持证上岗；工程技术负责人未对工人进行详细交底。
（2）施工机械问题。电流表、压力表、自动记录仪等在运行中有个别出现故障；自动记录仪显示桩长与实测桩长有个别出现不一致；现场水泥搅拌桩桩机钻头没有根据设计图纸要求，整改为叶片三层，每层两片；施工单位没有对每台桩机设备及仪表进行自检自纠。
（3）施工工艺。施工人员施工记录不及时，对电流数据变化未认真观察，施工记录与施工不同步，记录不完整属实；施工单位没有严格按设计及配合比试验报告的要求控制水灰比，并检查每盘浆液密度；施工过程中，没有提供水泥喷浆段浆量公式、计算过程及结果，应该同时由工程技术负责人审核签字，并报监理工程师审查；喷浆灌浆量及段浆量等参数没有按要求注明在标牌上，挂设在现场；不是所有桩机配备有桩位图，且每打完一根桩在桩位图上标记出来。
（4）对试打工程桩成桩28 d后抽查检验。单桩载荷试验共选5根，已检测4根完成，部分不合格，单桩承载力设计值≥12 kPa，试验结果最小值14 kPa，最大值25 kPa；钻孔取芯检测共选5根，已检测4根完成，部分芯样呈碎状，部分未取出，局部芯样未凝结；复合地基承载力试验共选6根，承载力设计值≥120 kPa，已检测１根完成，结果合格。
4质量控制过程出现问题的处理
（1）施工单位管理人员未到位，桩机操作人员未经考核合格持证上岗的，发出监理工程师通知单责令施工单位改正。
（2）出现机械及仪表故障时，要求该机立即停工，该桩应重新施工，仪表应重新检定合格后方可使用。
（3）自动记录仪显示桩长与实测桩长不一致时，该桩机在该时段施工的桩长按最小长度计算。
（4）复搅深度、次数及提升速度不符合要求时，发出监理工程师通知单，责令施工单位改正。
（5）随机抽查每盘浆液密度，当拌制水泥用量不符合要求时，发出监理工程师通知单，责令施工单位改正。
（6）水泥搅拌桩施工与施工记录未同步，或桩编号、设计桩长、实际桩长、电流量、成桩时间、喷浆量等数据未记录完整的，发出监理工程师通知单，责令施工单位改正。每台桩机必须配有桩位图，每打完一根桩在桩位图上标记出来。
（7）水泥搅拌桩施工出现实际桩长大于设计桩长1ｍ以上，或小于设计桩长很多，以及出现其他异常情况时，必须及时通知监理、业主、设计及勘察等单位处理。
5结束语
总之，在公路软基处理中，水泥搅拌桩能有效减少总沉降量，能承受较大的加荷速率，抗侧向变形能力强，但由于水泥搅拌桩是地下隐蔽工程，在施工过程中，针对各个施工阶段，必须采取有效的质量控制措施，确保水泥搅拌桩处理软基的加固效果。
On the Cement Mixing Pile in Soft Ground of Highway
Chen Xiaodong
Abstract: The cement mixing pile for soft ground is an effective way, due to unique technology, convenient construction, no noise, no vibration, so the treatment of soft ground has been widely used. In combination with a Guangzhou Highway scope of the cement mixing pile and construction techniques were analyzed.
Key words: cement mixing pile; soft ground; construction technology; quality control
关键词：水泥搅拌桩；软基处理；施工技术；质量控制
中图分类号：U416.1文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）12－0055－02
水泥搅拌桩施工原理是用水泥等材料作为固化剂，用专用的搅拌钻机将固化剂等喷入软土地基中，并将软土与固化剂强制搅拌，利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土结成具有一定强度的水泥桩体而形成复合地基。用这种方法来处理公路软弱地基十分有效。水泥搅拌桩适用于淤泥质土、粉质黏土及饱和性土等软土地基，就其加固效果来说，它降低了软土的压缩性，同时提高了软土的抗剪强度，改善了软土的力学特性。
1工程概况
该工程共分为A1、A2两个标段，A1是K0＋800～K1＋700，A2是K0＋1700～K2＋718，道路总长1.918 km，两个标段的总工期都是240日历天。软基是本工程路段内存在的不良地质主要现象，并且软基处理必须在90日历天内完成，工期非常紧张。设计要求路基采用水泥搅拌桩＋级配碎石垫层进行处理，水泥搅拌桩桩径50 cm，三角形布置，桩间距1.5～1.3 m，桩顶设置50 cm厚的级配碎石垫层。全线需要处理的软基长度约1.9 km，软土厚度达3 m以上。要处理的软基深度在8～17 m之间，水泥搅拌桩应打透软土层并进入硬层0.5 m。
2水泥搅拌桩的施工过程
2.1施工前准备工作
（1）人员准备。应该按要求组织有相关技术能力的人员，同时管理人员、技术负责人和技术人员要有责任心，必须到现场各施其责，要有丰富的施工经验，要持证上岗。
（2）机械准备。要使用符合要求的施工机械，每台搅拌机必须配备注浆自动记录仪，施工单位要对每台桩机设备及仪表进行自检自纠，经业主或监理单位检查合格后才能进场。
（3）材料准备。选用工程要求的水泥和加固剂等原材料，选用前一定要按相关设计要求和试验规范对水泥和胶沙进行强度、安定性、细度和凝结时间等指标进行试验，试验合格后方可投入使用。
（4）场地准备。水泥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）。场地低洼时应回填黏土，不得回填杂土。
（5）试桩准备。通常情况下水泥搅拌桩搅拌的均匀度随着次数的加多而提高，可是次数过多会造成施工工期的延长，在像本工程实例一样工期紧的情况下有可能耽误工期。所以通过试桩来确定最佳搅拌次数、水泥浆的水灰比、泵送和压力等参数，并且还可以掌握搅拌机钻进速度、提升速度和复搅深度等，确定合理的工艺流程，为下一步搅拌桩的大规模施工提供依据，试桩能有效提高工程质量和施工速度。
2.2施工工艺流程
水泥搅拌桩的施工工艺流程大同小异，结合本工程实例总结如下施工工艺流程：地面清理→布设桩位→对搅拌机进行定位调平→搅拌机正钻下沉至设计深度→配制水泥浆→先打开注浆泵，然后反转均匀提升钻机→第一次喷浆搅拌提升，边喷浆边提升→重复搅拌喷浆→重复反转至设计加固高度→均匀提钻→成桩结束→移至下一桩位。
2.3施工注意事项
（1）施工的喷浆过程不能中断，要保证整个桩体的均匀性，桩体一定要进入到持力层0.5 m以上。
（2）水泥的单位体积消耗量一定要到达到设计要求，如果喷浆量不足，要及时对原桩复钻复喷。
（3）搅拌桩的垂直偏差不能超过1.5%，桩位偏差不超过5 cm，可以通过在钻杆顶挂吊锤这项措施来实现此项控制。
（4）在桩体检测合格后一个月以上才能进行填土；在桩顶上面铺设一层厚30 cm的碎石，以此来增加承载力。
（5）注意施工过程的安全，所有施工及工作人员都应该在安全距离之外，另外由于是不间断施工容易造成施工人员疲劳，有可能因此出现施工安全事故。
3质量控制
3.1质量控制要求
（1）对成桩28 d后的搅拌桩采用复合地基静荷试验，复合地基承载力应不小于设计值120 kPa，检查数量为施工段总桩数的0.5%。
（2）对成桩28 d后的搅拌桩采用单桩载荷试验，单桩承载力应不小于设计值12 kN，检查数量为施工段总桩数的0.5%。
（3）对成桩28 d后的搅拌桩进行钻孔取芯（桩身上中下段各取一组），检测桩身无侧限抗压强度试验，并了解桩身强度、完整性和桩长是否达到设计要求。检查数量为施工段总桩数的0.5%。
（4）对成桩7 d后的搅拌桩，由施工单位进行开挖自检，各相关单位人员到场检查，观测桩体成型情况及搅拌均匀程度，测量成桩直径，并如实做好记录，检查数量为施工段总桩数的5%。
3.2质量控制方法
质量控制主要采取的是抽查方法，因为在软基处理的过程中桩基的数量往往比较大，不可能每根桩基都进行检查，这样不仅会影响工期，也会增加工作量，因此既能保证质量又能保证不耽误工期的最好办法是抽查。抽查采取按桩机编号随机抽查和按施工台班抽查两种方法相结合。抽查时做好抽查记录，包括桩编号、设计桩长、实际桩长、电流量等数据。
3.3质量控制内容
质量控制内容比较多，并且可能因为具体工程情况不同而控制内容也有可能不一样，结合本工程实例，阐述以下重点质量控制内容：①施工单位管理人员是否到位，桩机操作人员是否持证上岗。②机械及仪表运行是否正常。③自动记录仪显示桩长与实测桩长是否一致。④复搅深度、次数及提升速度是否符合要求。⑤每盘浆液拌制水泥用量是否符合要求。⑥施工与施工记录是否同步，记录是否完整、属实。⑦水泥搅拌桩施工出现异常情况处理。
3.4质量控制过程出现的问题
在本工程的质量控制过程中出现了以下问题：
（1）施工单位项目机构人员问题。施工单位项目机构人员未按投标文件所承诺的人员配备齐全到位；施工单位工程技术负责人未按要求到工地，施工技术人员未按要求到现场控制施工参数的实施，桩机操作人员没有持证上岗；工程技术负责人未对工人进行详细交底。
（2）施工机械问题。电流表、压力表、自动记录仪等在运行中有个别出现故障；自动记录仪显示桩长与实测桩长有个别出现不一致；现场水泥搅拌桩桩机钻头没有根据设计图纸要求，整改为叶片三层，每层两片；施工单位没有对每台桩机设备及仪表进行自检自纠。
（3）施工工艺。施工人员施工记录不及时，对电流数据变化未认真观察，施工记录与施工不同步，记录不完整属实；施工单位没有严格按设计及配合比试验报告的要求控制水灰比，并检查每盘浆液密度；施工过程中，没有提供水泥喷浆段浆量公式、计算过程及结果，应该同时由工程技术负责人审核签字，并报监理工程师审查；喷浆灌浆量及段浆量等参数没有按要求注明在标牌上，挂设在现场；不是所有桩机配备有桩位图，且每打完一根桩在桩位图上标记出来。
（4）对试打工程桩成桩28 d后抽查检验。单桩载荷试验共选5根，已检测4根完成，部分不合格，单桩承载力设计值≥12 kPa，试验结果最小值14 kPa，最大值25 kPa；钻孔取芯检测共选5根，已检测4根完成，部分芯样呈碎状，部分未取出，局部芯样未凝结；复合地基承载力试验共选6根，承载力设计值≥120 kPa，已检测１根完成，结果合格。
4质量控制过程出现问题的处理
（1）施工单位管理人员未到位，桩机操作人员未经考核合格持证上岗的，发出监理工程师通知单责令施工单位改正。
（2）出现机械及仪表故障时，要求该机立即停工，该桩应重新施工，仪表应重新检定合格后方可使用。
（3）自动记录仪显示桩长与实测桩长不一致时，该桩机在该时段施工的桩长按最小长度计算。
（4）复搅深度、次数及提升速度不符合要求时，发出监理工程师通知单，责令施工单位改正。
（5）随机抽查每盘浆液密度，当拌制水泥用量不符合要求时，发出监理工程师通知单，责令施工单位改正。
（6）水泥搅拌桩施工与施工记录未同步，或桩编号、设计桩长、实际桩长、电流量、成桩时间、喷浆量等数据未记录完整的，发出监理工程师通知单，责令施工单位改正。每台桩机必须配有桩位图，每打完一根桩在桩位图上标记出来。
（7）水泥搅拌桩施工出现实际桩长大于设计桩长1ｍ以上，或小于设计桩长很多，以及出现其他异常情况时，必须及时通知监理、业主、设计及勘察等单位处理。
5结束语
总之，在公路软基处理中，水泥搅拌桩能有效减少总沉降量，能承受较大的加荷速率，抗侧向变形能力强，但由于水泥搅拌桩是地下隐蔽工程，在施工过程中，针对各个施工阶段，必须采取有效的质量控制措施，确保水泥搅拌桩处理软基的加固效果。
On the Cement Mixing Pile in Soft Ground of Highway
Chen Xiaodong
Abstract: The cement mixing pile for soft ground is an effective way, due to unique technology, convenient construction, no noise, no vibration, so the treatment of soft ground has been widely used. In combination with a Guangzhou Highway scope of the cement mixing pile and construction techniques were analyzed.
Key words: cement mixing pile; soft ground; construction technology; quality control