第１２卷 第ｚ１期 ２０１２芷 中 国水运 ＶｏＩ．１２ Ｍａｙ Ｎｏ．Ｚ１ ２０１２ ５月 Ｃｈ ｉ ｎａ Ｗａｒｅｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ 水泥搅拌桩施工质量与检测 李源河 （浙江省隧道工程公司，浙江杭州３１０００５） 摘要：文中论述了深层水泥搅拌桩在工程施工中的应用和施工要求，并系统地评述了搅拌桩的质量检测方法，可 有效地指导施工，确保深层搅拌桩的成桩质量。 关键词：质量检测；钻芯取样；动力触探 中图分类号：ＴＵ４７３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－７９７３（２０１２）ＯＺ１－００５８－０３ 一、水泥搅拌桩 程中叶片与周围土体切削摩擦，此时若只搅拌不喷浆或喷出 的水泥浆液较浓（水泥浆采用水灰比０．４０－０．５５时），则粘 性土很容易粘附于叶片上，造成喷浆孔堵塞，从而引起“堵 管”现象的发生，进而影响搅拌桩的施工质量和进度。因此， 在实际施工中应将水泥浆液的水灰比调整为０．６０－０．７０，这 样可以有效地避免了粘土层中的“堵管”现象发生，确保施 工顺利进行。 深层搅拌加固软土地基是利用水泥或石灰等材料作为固 化剂，通过特别的深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固 化剂（浆体和粉体）强制搅拌，利用软土和固化剂发生一系 列物理化学反应，使软土硬结而形成强度较高、稳定性好的 水泥加固体，使其与天然地基共同组成承载力较高、压缩性 较低的复合地基。 深层搅拌法处理软土地基是较为普通的一种地基处理方 法。在地基加固过程中无振动、无噪音、对环境无污染，施 工工艺简单、机械化程度较高、施工速度快，造价低廉，施 工质量容易保证，处理效果容易检测，即使出现不合格桩， 其补救方法也简单方便等优点。深层搅拌法最适宜加固较深 厚的淤泥、淤泥质土、粉土和含水率较高、塑．『生指数较低、 土性较差丛地基承载力不大于１ ２０ｋＰａ的粘性土地基，对超 软土效果更为显著。 （２）施工前确定搅拌机械的灰浆泵输送量，灰浆输送到 搅拌机喷浆口的时间和提升速度等施工工艺参数，并根据设 计要求，通过试验确定灰浆的配合比。 （３）深层搅拌机的成孔速度控制在０．５ｍ／ｒａｉｎ— ｌｍ／ｍｉｎ，随土质而定， 到达设计桩底标高后，边搅拌、边 喷浆、边提升，提升速度应小于１．５ｍ／ｍｉｎ，用同样的方法 重复搅拌，应有专人记录时间。 （４）搅拌桩的垂直度偏差不得超过１．５％，桩位偏差不 得大于５０ｍｍ。 深层搅拌法是相对于浅层搅拌法而言。根据施工方法不 同，深层水泥搅拌法可分为水泥浆搅拌和粉体喷射搅拌两种。 （１）水泥浆深层搅拌法（湿喷） （５）基坑机械挖土时，桩顶标高上应该留５００ｍｍ以 上的土层，待搅拌桩施工完毕后，利用人工将桩顶标高上 ５００ｍｍ超高的桩头凿掉。 （６）根据对加固土层的物理力学特性分析来选用适当的 搅拌桩机。由于水泥土桩抗压强度较低，当荷载较小时桩身 发生变形，但仍遵循刚性桩应力传递规律，当承受荷载较大 时桩身上部变形加大往下桩身应力与桩问土摩阻力逐步衰 减。 三、深层搅拌桩的质量检测 将水泥作为固化剂制成浆液状，通过深层搅拌机与土体 均匀拌合成桩，根据经验和土体性质，一般水泥掺入量为 １Ｏ％－２０％，水灰比为０．４—０．５。 （２）粉体喷射搅拌法（干喷） 通过粉体发送器将干水泥粉喷入被搅拌的软土中，与土 体充分拌合，形成水泥土桩。一般水泥掺入量为１０％￣２０％。 干喷法与温喷法相比，由于它采用粉体作为固化剂，不再向 地基中注入附加水分，反而能充分吸收周围软土中的水份， 虽然深层搅拌法加固软弱地基技术的设计机理仍带有半 理论、半经验的色彩，但这种方法的有效性和工艺的成熟性 均勿庸置疑。由于该方法对施工质量的要求很高，稍有不慎 便会影响地基处理的成效，甚至酿成事故。因此，施工质量 的优劣往往成为其适用性和有效性的关键所在。 在深层搅拌桩地基处理中，保证搅拌桩的有效长度和桩 身强度达到设计要求是保证地基处理质量的关键。在实际工 因此加固后初期强度高，对周围土质改善更有利，对于含水 量高的软土地基加固效果尤为显著。特别是在与后续上部施 工间隔短的情况下更显示了其初凝快的优点。 二、深层搅拌桩的施工控制 １．深层搅拌法的施工程序 桩机就位一预搅下沉一制作水泥浆（水泥粉或石灰粉） 一喷浆（粉）搅拌，提升一重复搅拌下沉一重复搅拌提升直 ２．注意事项 作中，这一问题就转化为如何对水泥土搅拌桩桩身质量进行 有效检测。桩身质量包括桩的物理尺寸、连续性和桩身材料 的密实性等三方面，这就构成桩身质量检测的三个基本内容。 至孔口一关闭搅拌机，清洗一移至下一根桩。 （１）在粘性土层中进行搅拌桩施工时，在下搅或上提过 收稿日期：２Ｏ１２—０３—１９ 对于水泥搅拌桩，则具体包括： 作者简介：李源河（１９７７一），男，浙江省隧道路工程公司工程师。 第ｚ１期 李源河：水泥搅拌桩施工质量与检测 ５９ （１）桩身材料的密实度：主要指桩身材料的强度，即水 泥土的无侧限抗压强度。 （２）桩身的连续性：指桩身的搅拌均匀性，即水泥土搅 拌是否均匀。 （３）桩身的物理尺寸：指桩身的截面和桩的有效长度。 桩身水泥土强度是设计的主要依据之一，它与土质条件、 水泥掺入量、添加剂种类、养护时间、覆盖压力、施工工艺 等有关。关于水泥搅拌均匀性，在深层搅拌桩中随施工工艺 不同存在一定的差异，在单轴搅拌桩中，桩中心一般均存在 直径约１０ｃｍ的水泥浆柱，其强度很高，而在桩体外围径向 水泥含量逐渐减少。在双轴搅拌桩中，在喷浆管附近，也存 在水泥浆柱，其强度高，一般认为水泥土的搅拌均匀性要根 据离桩中心２／３半径处的水泥土性状为标准来分析其搅拌的 均匀性，桩长与垂直度可以在施工过程中及时检测。 为了保证搅拌桩的桩身质量，应根据工程重要性和复杂 程度合理选择检验桩身质量的方法，常用的方法有：轻型动 力触探试验（Ｎ１０）、标准贯入试验（Ｎ６３．５）、静力触探 试验、低应变桩身无损检测、静载荷试验等原位测试方法以 及钻探取芯法。 １．轻型动力触探试验 根据 岩土工程勘察规范 （ＧＢ５００２１—２００１），轻型 动力触探试验的全称应为轻型圆锥动力触探试验。它是用一 定质量的重锤（１０ｋｇ），以一定高度的自由落距５０ｃｍ）， 将标准规格的圆锥形探头贯入土中，根据探头入土一定距离 （３０ｃｍ）所需的锤击数（即：Ｎ１０）来判定土的力学性能的 一种原位测试方法。试验时还可利用其附带的钻头，取出桩 体的水泥土，肉眼鉴定其颜色、均匀性及是否存在未被搅匀 的团块等。依据有关技术规范，采用轻型动力触探（Ｎ１０） 进行检测的桩应占工程桩总数的２％以上。测试应在７ｄ以内 进行。 这种检测方法设备简单，操作易行，经验性强，测试数 量不受限制；缺点为技术含量低，无法进行数据的自动采集 和存储，检测深度一般不超过４ｍ，无法对深部强度与桩身 完整性进行判断。 ２．标准贯入试验 标准贯入试验与轻型动力触探试验类似，也是利用重锤 （６３．５ｋｇ）的自由落距（７６ｃｍ），将标淮规格的贯入器贯入 土中，通过贯入器人土３０ｃｍ所需的锤击数（Ｎ）来判定土 的力学性能。通常用此来评价岩土的物理力学性状、地基土 承载力和评价饱和砂土（粉土）的液化特征等。试验中也可 自贯入器取出岩土，肉眼鉴定其颜色、均匀性等。应用标准 准贯入试验检测深层搅拌桩桩身质量的实例尚不多见，但其 原理和方法如同轻型动力触探一样，完全是可行的。鉴于地 基土、水泥土与均质的金属材料相比，强度特性差异很大， 特定场地条件下的规律不尽相同，若要普遍运用此方式，则 依据尚不充分。 这种检测方法施工较简单，经验性强，测试数量及深度 不受限制，可结合取芯钻探同时进行；缺点是技术含量较低， 无法进行数据的自动采集和存储；设备较笨重，需动用工程 钻机，因而工效较低；尚无技术规范的依据和成熟的判定标 准。 ３．静力触探试验 静力触探试验是一种兼有测试和勘探功效的原位测试方 法，采用静力匀速将一定规格的探头压入土体测定比贯入阻 力、锥尖阻力及侧壁摩擦力。此法适用于粘性土、粉土、粉 砂和含少量碎石的土。一些检测单位将此法应用于深层搅拌 桩桩身检测，取得了较好的效果。 一般可在综合试桩阶段，将静探法结果与其他测试方法 的结果做比较，确定桩身的标准强度，从而得到比贯入阻力 标准值，工程桩检测时便可直接判定实测值是否符合要求。 采用轻便静探时工效较高，操作简单，能连续对桩体进 行检测，可实现测试数据的自动记录和处理，测试深度一般 不受限制。缺点为水泥土强度不能太高，一般应控制在７ｄ 龄期以内；若桩体四周有地表溢浆，探头贯入较困难；尚无 技术规范依据和成熟的判定标准。 ４．静载荷试验 静载荷试验可直接获得深层搅拌桩单桩或复合地基的承 载性能。对于新建场地或岩土工程条件复杂的工程，一般均 应通过静载荷试验直接检验工程桩或复合地基的承载力。复 合地基（或单桩）的试验原理、过程及分析方法基本等同浅 层平板载荷试验或单桩竖向静载荷试验。单桩静载荷试验也 与水泥土的龄期有很大关系，只有在满足一定龄期（一般要 求２８ｄ）时，相同或相近龄期的桩体载荷试验才可进行统计 对比分析。 桩的极限荷载用双曲线法确定，根据桩上荷载Ｐ和下沉 量Ｓ之问的关系推算出破坏荷载，经修正推算出极限荷载， 从而求得桩的承载力标准值。 该法可直接判定单桩或复合地基的承载力和变形是否满 足要求。当两者均达到设计要求时，一般即可认为地基处理 获得成功。缺点是试验设备繁重，历时较长，费用较多，测 试数量相对较少，不能大面积检测。 ５．钻探取芯 为直接检测深层搅拌桩的桩身完整性，采用钻探取芯法 检测当然是最为直观和最为真实的手段了。通过钻探取芯将 水泥土芯完整地取出，可肉眼鉴定桩身的均匀性、颜色及桩 长是否达到设计值，还可将水泥土芯带到室内进行无侧限抗 压强度试验，直接测试其强度。每一单桩的取样数量并无严 格规定，一般应选择具有代表性的水泥土芯作为试样，间距 以ｌ￣２ｍ一个试样为宜。如果已经进行了轻便动探检测，则 可在对桩身强度有疑问的部位，钻取芯样。该方法也须考虑 龄期因素影响，若没有一定龄期标准（一般要求为２８ｄ）， 测得的强度不可作为设计和检测依据。 这种检测方法优点为施工简单，测试数量及深度不受限 制，可取芯进行强度试验。缺点是：技术含量不高；经验性 强，不能自动采集数据；设备较笨重，需动用工程钻机，试 样需用专门的压力机进行室内测试，工效低，大面积测试需 要动用足够设备。 ６．反射波法 能否用动测法来检验深层搅拌桩的桩身质量一直是个有 争议的问题。近年来，通过试验研究，认为（下转第６１页） 第ｚ１期 王金军：浅析矿山建设工程项目的施工管理 ６１ 盖面的缺点，导致设计和建设依据不确定性多，质量保证较 其它建设项目难度大。因此应当通过项目建设各环节的科学 严格执行来保证项目的最后完成，并最终通过质量和工艺方 法来保证项目质量。 协调成本控制和项目质量之间的关系是矿山建设工程项 和生产素质、落实安全生产管理责任制的途径解决，通过技 术途径。通过明确和落实安全生产责任制来建立安全保障体 系是现阶段改善我国矿山建设项目中事故频发的有效举措。 安全体系建设是一个不断螺旋循环上升的过程。监督按总平 面图规定修建的各项ｉＮ时设施、机械位置等，避免因为任意 增添和拆迁临时设施对其它建设环节产生的不利影响。 五、结束语 目的又一难题。因为矿山建设存在投资大、建设时间长、投 资回收期长等不利因素，矿山建设项目的规模、工艺选择等 关键因素都受到资金的限制。这一方面要求在实际过程中要 合理科学地选择企业生产工艺和规模，采用优化建设方法以 施工过程中采用有效的管理措施，不仅能够加快了工程 的施工进度，使工程得以顺利实施，也可以保证工程如期按 照施工合同要求进行竣工验收和投入使用，为业主提供了良 好的生产和再加工的场所，早日精选出优质精煤，提高经济 效益。 参考文献 【１】王明远．济北矿区建设【Ｍ１．北京：煤炭工业出版社，２００５． 【２】袁义才，陈军著．项目管理手册［Ｍ】．ｑ＇４－－ａ出版社，２００１． ［３熊广忠．工程建设监理实用手册【３］ＭＪ．北京：中国建筑工 业出版社．２００４． 降低项目预算；另一方面应当严格建设过程中的成本控制， 避免部分子项目的过早开工，同时充分利用社会资源，降低 初期投入。 四、施工项目安全控制和现场管理 矿业生产尤其是煤炭生产是高危行业，而矿山建设工程 期间的危险性更高。建设过程中相应的安全保护措施不到位 是导致事故的重要原因，但更重要的是矿山建设过程中面临 的不确定性因素要远远多于企业生产期间。矿山建设中的事 故部分是由生产工艺造成的，因此只能通过技术研发和工艺 改良来减少事故发生。绝大部分由于违章指挥等“三违”作 业造成的事故，可以通过改善工作条件、提高工人安全意识 ｆ４】张伯元．矿山建设工程材料管理［Ｍ】．北京：中国建．￣Ｌ２ａ 业出版社 ２００２． （上接第５９页）水泥土胶基本符合一维波动理论的假设条 件，用反射波法来分析深层搅拌桩的桩身质量具有一定可行 性，动测波形能在一定程度上反映桩长、桩身的特性。 ７．基槽开挖后的检测 的参数所确定的单桩承载力合理选用水泥土强度标准，以防 止过高确定该值而造成不必要的浪费。 （３）随着搅拌桩应用的日益广泛、经验的不断积累，其 施工工艺也得到不断完善和改进，已经突破了现行规范的适 用范围。 基槽开挖之后，可以检验桩位、桩数与桩顶质量。如不 符合规定要求，应采取有效的补救措施。但这种检验方法主 （４）作为合格的岩土工程师应根据施工的实际情况，合 理确定施工工艺和与之配套的施工参数，只有这样才能确保 达到设计要求，保证施工质量和进度。 （５）从个别工程搅拌桩芯样强度波动较大现象来看，对 要检测桩身顶部质量，很难反映桩身质量的完整信息。 ８．单桩和复合地基载荷试验 一般认为静载荷试验是桩的承载力检测中最可靠的手 段。但对由水泥深层搅拌桩所构成的复合地基而言，静载荷 搅拌桩施工的过程控制还需加强。 （６）进一步探索和积累不同地区、不同土质条件的搅拌 桩施工工艺和与之配套的施工参数以及施工管理方法和施工 质量检测方法是非常必要。 参考文献 【１］岩土工程勘察规范（ＧＢ ５００２１—２００１）【ｓ Ｊ ．【２】建筑基坑工程检测技术规范（ＧＢ ５０４９７—２００９）［ｓＩ ．试验得到的是维持荷载作用下，最薄弱破坏模式相应的桩土 体系丧失承载刚度的外荷，尽管它能全面获得承载刚度的变 化情况，描述桩身的破坏模式，并得到与之相应的承载力， 但它不能提供桩身质量的完整信息，问题严重时可能在Ｐ—ｓ 曲线上有所反映，但不能定量定位，静载荷试验影响深度是 ５２－３倍的压板宽度，并不能反映下部加固土的情况。 实际中，钻芯取样试验是检验桩身质量可靠的和最直观 的方法。 四、结语 ｆ３俞有炜．建筑桩基概念设计与工程案例【３ＪＭ１．北京：中国 建筑工业出版社，２０１０． （４】熊智彪．建筑基坑支护【ＭＪ．北京：中国建筑＿ｒ－，＿ｉｋ出版社， ２００８． （１）选用适当的搅拌桩机械设备，是进行正常施工的先 决条件。 【５】徐至钧．深基坑与边坡支护工程设计施工经验录ｆＭ】．上 （２）一般来讲，在搅拌桩设计中应根据桩侧和桩端土体 海：同济大学出版社，２０１１．