骆廷松 中交四航局第二工程有限公司

1.工程介绍

1.1 工程概况

为减少码头结构运营期的沉降位移，确保结构安全，需加固处理场地软土。码头区域地基加固分两次进行，先对整个场地进行大面积真空预压，再根据结构安全需要开展二次加固，具体采用水泥搅拌桩。本工程水泥搅拌桩施工处理宽度19～39m，采用格栅状布置。原设计水泥搅拌桩采用双向搅拌、四搅两喷湿法工艺，单桩直径700mm，桩间搭接≥150mm，水灰比0.5，水泥掺量18%。

由于软土地基经过排水板和真空预压第一次加固处理后，地基含砂层固结速率加快，标贯击数大幅提高。单双轴桩机由于地质原因，在砂混淤泥、粉细砂层锤击数均需＞15击，双向搅拌水泥搅拌桩试桩过程中经常出现浆管堵塞、钻头断裂、钻杆弯曲变形、电流过大烧坏电机的情况，导致施工效率低下。后经过多次论证，变更为三轴水泥搅拌桩机施工。三轴水泥搅拌桩，单桩直径850mm，桩间搭接≥250mm，水灰比1.3，水泥掺量20%。

1.2 水泥搅拌桩设计具体参数

在设计水泥搅拌桩时，要求钻进速度为1m/min，确保平均提升速度也为1m/min，搅拌桩的搅拌速度≤50r/min，此外控制搅拌桩的钻进喷浆压力在0.4～1.6MPa。在搅拌桩操作之前，控制水泥掺量为20%，拌和水为自来水，注意水灰比为1∶3，最后控制喷浆流量为278L/m。

2.施工准备

（1）平整场地：为了提升荷载承重力、利于桩架移动，铺设垫钢板。在三轴搅拌机进场前保证施工场地平整，为后续工作提供便捷。先由专业部门勘察场地，探测沿线地下的障碍物，依靠最终探测结果清理障碍物。

（2）测量放线。根据设计图纸放样定位和测量标高，并标识位点数据。测量结束后填写《施工放样报验单》并请监理审核签字。

（3）开挖沟槽。参考基坑围护规划范围，开挖沟槽以及清理障碍物。导槽中心线两侧宽各0.6m、深0.4m。开挖后及时完成后续作业，防止水泥浆溢出。存放好废弃泥浆，作业完成后送达集中处理点，保障施工现场安全，做文明施工示范工地。

（4）确定轴搅拌桩位点。放线结束后依靠辅机头部定位器设计中心线平行槽的定位线。从第一根桩开始，每隔1.2m标记位点。作业时要求定位器对准标记位点，确保与水平面平行后方可动工。

3.施工工艺

水泥搅拌桩施工方式为两搅两喷：搅拌机钻杆下钻至设计深度后，搅拌提高升桩顶位置，主要为跳打施工。

3.1 桩位定点

在试桩作业前提前计算并验证动工参数，保障参数的精准度，为下一步操作提供准确的数据支持。具体操作包括以下几点：（1）检测下钻、提钻速度，搅拌桩机不同档位对应速度不同，检测相对速度，规定最终选取的下钻、提钻速度为V；（2）检测泥浆泵流量值，最后检测泥浆泵的流速为Q；（3）调试参数，根据下钻和提钻速度V及泥浆泵流速Q计算出桩体内每米浆量。比较计算出的水泥用量和设计要求的每米水泥用量，若计算值大于设计值，则提高V或减少Q；若计算值小于设计值，则降低V或增加Q。最终结果要求计算值和设计值相一致。

3.2 桩机就位、对中

把搅拌桩机运送至测定好的搅拌桩位点，然后对中。同时依靠桩机自带的调直装置和吊线锤双向检测机架垂直度，桩身的垂直允许偏差为1%。

3.3 制备水泥浆

按设计和典型施工确定的配合比拌制水泥浆，待压浆前将水泥浆倒入集料斗中；根据设计要求，试桩前在现场取有代表性的土样进行水泥土配合比设计（17%、18%、20%、22%），确定水泥掺入比。选择土层自然含水量平均湿密度计算土容重。其平均湿密度为1.72t/m3，按照20%掺量计算确定掺量水泥用量：水泥用量=桩长×桩截面积×土的密度×水泥掺入量。

当为850 mm 桩径（双向水泥土搅拌桩）且水泥掺入比为20%时，每m3水泥用量=（0.425×0.425×3.14×3-0.2074）×1720×0.2=514.26kg/m3。

水灰比控制：湿法的水泥浆水灰比可取1.0～1.5，三轴水泥土搅拌桩现场试桩水灰比暂按1.2进行试桩。水泥密度3.1t/m3，水的密度为1t/m3，按每T水泥计算：

水灰比选取1.2时，浆液比重=（1+1.2）/(1/3.1+1.2)=1.445，每m3水泥用量=（0.425×0.425×3.14×3-0.2074）×1720×0.2=513.96kg/m3，每m3泥浆体积=514.26×2.2/1.445=782.95m3。

3.4 喷浆下沉至设计深度

开动桩机动力头，沿导向架向下潜进，下部叶轮和上部叶轮合作达到切土、拌匀的目的，触及目的桩底标高后暂停作业。确保无误后打开送浆泵，顺沿和叶片连接的喷嘴将水泥浆喷入土体中，使固化材料附着在旋转土壤产生的的空隙中，并旋转半周。通过上部叶轮的作用将土和浆体固化材料混匀。经过两组叶片同时反向旋转，切割和搅拌土壤，搅拌桩机钻杆继续潜进到根桩的设计标高，完成根桩的“搅动、喷洒、搅拌、拌匀”步骤。

3.5 搅拌提升至规定停浆面

在桩底部，搅拌、喷洒和搅拌后保持30s以上，准备提升钻头的尖端。搅拌机升起过程维持旋转状态，使浆液和土壤充分混合。在超出地面水平面或桩顶高度50cm后才可停止运行钻头。

4.施工质量控制

（1）成桩3天后测定成桩的均匀性。成桩7天后浅挖桩头，检查成桩均匀性。成桩28 天后选取常用抽芯法测定桩体的承压能力，数量要求为总桩数的1.0%，在规定范围接受检测的搅拌桩不得少于总数50%。选择双管单动取样器钻芯取样，钻孔直径＞108 mm。检测过程严格按照规定进行：取芯率100%、现场留样、标记进尺刻度、最终报告需附彩照。规定28天龄期的芯样90%（原则上均指被抽检的各单桩的芯样百分比，下同）单轴抗压强度应＞0.9MPa，10%应≥0.8MPa；90天龄期芯样90%单轴抗压强度应＞1.1 MPa，10%应≥1.0MPa。

（2）当水泥浆液到达出浆口后应喷浆并搅拌30s，并在开始提升搅拌头前完全和桩顶端的土壤拌匀。

（3）如果在施工过程中因其他因素造成停浆，先把搅拌头降低至停浆区域0.5m以下，待问题解决后再次操作。如果机器停止运行超过3h，必须妥善拆除和清洁输浆管，以待后续使用。

（4）在距桩顶部1m的设计高度搅拌和喷洒时应缓慢，以确保杆顶部位置的均匀性。

（5）格栅状加固时，相邻桩的作业安排间隔不可超过24h，否则会出现无法搭接相邻桩的情况，需进行局部补桩或注浆等修补作业。

5.施工常见问题及解决措施

在工程进展中，有些问题的存在可能会拖慢工程进度，如：（1）因为技术问题等可能造成桩位偏移、桩身倾斜；（2）三轴搅拌机械及附属设备在施工点的安装耗时需10天左右，并且设施需要较大的场地，对水泥储量和电路要求也较高（一台500kW的变压器只能供应一台三轴搅拌机的运转）；（3）喷浆时期，水泥受潮结块导致喷浆阻塞、输浆管弯折过长，均会造成喷浆中断等。

关于工程中出现的问题，有以下几点解决方式：（1）施工前清理施工范围内的障碍物，不可使用杂填土回填，桩位线处做好标记，垂直度偏差控制在1%以内；（2）提前确定机械，预估机械占地面积，避免后期场地过于拥挤；（3）增大水泥用量，适当减慢钻进和提升速度，减小气体流量和保持管道压力均匀，保证喷浆的连续性等。

6.结束语

经过对三轴水泥搅拌桩进行检测，搅拌桩间距设计、桩体强度、桩长等均达到合格标准、成桩质量良好。此次双向水泥搅拌桩变更为三轴水泥搅拌桩不仅克服了施工过程出现的各种问题，保证了施工质量，而且极大提高了施工效率，大幅缩短施工工期，可为类似工程提供参考。