张 赟

（甘肃电投房地产开发有限责任公司,甘肃 兰州 730046）

水泥土搅拌桩：是用深层搅拌桩专用钻机，将水泥注入较软弱的地基深处作为固化剂与地基原土强制搅拌，两者之间经过一系列物理化学反应，使软土层固结硬化，改善持力土层的整体性、水稳定性和强度，形成具有一定承载力的优质复合地基。施工工法分为深层搅拌法（湿法）与粉体喷搅法（干法）两种。

水泥土搅拌桩施工工艺流程：地上（下）清障→深层搅拌机定位、调平→预拌下沉至设计加固深度→配制水泥浆（粉）→边喷浆（粉）边搅拌提升至预定的停浆（灰）面→重复搅拌下沉至设计加固深度→根据设计要求，喷浆（粉）或仅搅拌提升至预定的停浆（灰）面→关闭搅拌机、清洗→移至下一根桩

甘肃电投地产开发的一期住宅8#～14#楼工程，建筑面积267967m2，均为30层或31层短肢剪力墙结构。场地地层结构依次为：①粉质粘土；②粉土层（其中的粉质土亚层②1属弱透水层、粉质粘土和粉土层中的粘土亚层②2为相对隔水层）；③圆砾层属强透水层。水位埋深为3.70～6.50 m。

原设计采用湿法作业。根据设计要求，通过九组工艺试桩确定工程桩施工参数指标及配比，水泥掺入量为原土重量的20%，水泥用量360kg/m3。

一、机械设备的选用：

水泥土搅拌桩机械设备采用铁道部武汉机械研究所生产的PH5型喷、粉两用深层搅拌桩机。桩机钻头为同厂生产的浆喷双层十字叶片钻头。本机的钻机部分为机械传动，多挡旋转、给进速度，并设有过载保护装置。电脑监控流量计，监控钻进深度和喷浆(粉)量（包括总浆（粉）量和段浆（粉）量）。喷浆（粉）系统采用无级调速方式控制喷浆（粉）量，搅拌头每转一周，螺距固定不变（15mm）。

二、施工中出现的异常现象：

8#楼2327根桩。13#楼2013根桩。在施工过程中检测单位经现场钻芯取样认为合格，没有提出疑义。在这期间10#、12#、14#、9#、10#楼桩基施工陆续开始。

11#、12#楼地基水泥土搅拌桩施工过程中，出现异常泛浆，电流明显小于8#、13#楼，且下卧层不持力的现象。经地勘人员现场勘察，认为11#、12#楼地质情况与地质报告相符，设计方认为可以继续施工。三天后对12#楼桩身进行抽芯检测时，连续两根桩出现桩身中、下部水泥搅拌严重不均匀现象（即“无浆段”或“浆包泥块段”现象）。随后对11#楼也进行抽芯检测，结果也表明桩身3.5 m以下出现同样情况。

三、查找原因：

邀请桩基专家，召开现场专题论证会。经过专家及施工人员对现场桩基施工过程观察、分析，初步判断可能存在以下几个方面的原因：1、地勘报告中没有反映出地层中有透镜体粉质粘土硬层和粉质粘土软层夹层，但实际上该小区地层变化较大。由于水泥土桩施工对地层要求较高，用试桩的工艺参数来施工工程桩不一定完全适应。2、操作方法中是否符合客观实际；3、小区靠北面即11#、12#楼的位置，软土层中的含水率较高，土质已达到饱和状态，湿法施工已不适宜该区域土层。以上几个方面的原因，还要进一步通过现场试验调整来探究。

1、调整施工工艺参数

操作人员根据深度显示仪和钻进电流的变化仔细掌握地层的变化，局部调整钻进速度、提升速度、喷浆量、复搅次数等各项施工工艺参数，司泵工和司钻工密切配合，加强联系，根据监控电脑的显示变化，随时调整送浆量和送浆压力，防止溢浆。使施工参数适应地层的变化，消除溢浆，保证桩土搅拌均匀。

（1）、在遇到透镜体（硬层）时，采取“快钻慢送”的方法，即在遇到硬层时提高桩机的钻进速度，迅速穿透硬层。同时司泵工应减少送浆量，防止溢浆。在硬层以下的粉质粘土软层中增加1～2次复搅，在软层中的搅拌应降低提升速度（档位），尤其是在溢浆部位反复补浆，保证每段桩身均匀送浆。

（2）、无硬层的粉质粘土软地层区域，应在软土变化地层以下增加一次搅拌，并应减小在第一次的钻进搅拌过程中的送浆量，在加大后两次的复搅的喷浆量。

（3）、控制复搅次数与注浆量。“两搅两喷”工艺有时候并不能达到搅拌均匀的效果，此时应该适当增加复搅次数。施工过程中遇到喷浆不满上下两次就已喷完设计水泥定额用量时，一定不要停止喷浆，要继续喷浆。

（4）、出现溢浆情况时，司钻应估计溢浆量，采取复搅的方法给桩土中补足外溢的浆量。

（5）、拌料人员应严格执行定量加料制度，严格执行材料配合比。依据规范要求暂将0.55的水灰比调至0.50以内，坚持单罐单桩灌浆，多次复搅的操作工艺，加强过程的控制。

2、操作方法中查找问题

（1）、泵压如果过低，冲不开周边土体，则将使桩体中间水泥含量高于周围土体，尤其在土层为粘性土时。泵压也不能过高，泵压过高将不稳定，桩体会出现不均匀的水泥土团块，使承载力降低。泵压一般取0.4Mpa左右。

（2）、走浆时间控制不准，搅拌杆初下沉速度过快。搅拌桩施工时，输浆管长度是随着前台与后台的距离变化的，浆液从挤压泵到搅拌机喷浆口的时间也因输浆管的长度变化而变化，这是施工中不能忽视的现象。同时搅拌杆下沉或提升速度也是影响水泥与土拌合均匀程度的重要因素。

（3）、施工过程中没有严格实施下、上、下1/2～1/3桩长喷浆，有如下原因：①施工单位偷工减料减少水泥用量；②挤压泵压力过大；③皮管过粗；④水灰比控制不准（主要是水灰比太小）；

但是通过调整工艺参数和操作方法，11#楼桩基均匀性虽然有所好转，但效果不佳。12#楼和14#楼的桩基施工，仍未得到改善，还是出现了严重的溢浆和水泥搅拌不均匀现象。

3、土质检验分析

对8#、11#、12#楼进行地层钎探。1#楼在自然面5 m左右出现含水率较高、粘性较大的粘性土，而11#楼在自然地面约1.8m以下，便开始出现含水量较高、粘塑性较大的粘性土。

对钎探的土样做颗粒分析，结果反映：8#楼含水率在17.6～18.2%，液限26.4～29.2%；11#、12#楼含水率在21.5～28.4%，液限25.3～30.8%，11#、12# 楼的含水率已接近甚至超过液限。随着粘塑性地基土含水量增高，土的粘性更大，容易形成泥裹钻头叶片现象，影响搅拌的均匀性。因8#、10#楼位于小区南面，地下水位低，高粘性土恰好在水位以下，属非饱和状态，因而未出现上述现象。

其次，11#、12#、9#、10#楼处于小区的北面，从地勘报告分析，北面地基水位较高，秋季水位上涨，加之农用灌溉用水下滲补给，向北东方向流动，引起粘性土层含水率增高处于饱和状态。经搅拌头强制搅拌容易形成粘性隔离面，阻止了地基泥土与水泥浆液的搅拌结合（如同水银（汞液游离介质之处）一样），水泥浆便会随钻杆旋转而溢出。

四、确定解决方法：

为了证实以上结论，根据以往的打桩施工经验，改用干法（粉喷桩）施工。在8#楼地基处理边缘外成桩3根，第二天，对粉喷桩进行抽芯取样，试样搅拌均匀。接着又对浆喷桩和粉喷桩进行了剖桩，在两根桩的同一深度（3.5～4.60m）取样对比。结果表明：粉喷桩搅拌的均匀性明显好于浆喷桩，粉喷桩水泥与土搅拌比较均匀；浆喷桩的水泥浆与土分离，搅拌不均匀。

此结果反馈给设计院经设计同意，小区位于北侧的12#、9#、10#楼桩基施工改为干法，各项施工参数指标根据工艺试桩，水泥掺入量为原土重量的 16%，水泥用量286kg/m3。

干法施工机械仍采用原机械，原机械为浆、粉喷两用深层搅拌机，只更换后台设备中灰浆罐为粉喷罐就可以了。

五、两种工法施工效果对比：

8#、9#、10#、11#楼桩基改干法施工后，彻底消除了溢浆现象和改善了桩身均匀性，而且检测单位钻芯取样抽检效果很好。为了探明原因，对两种工法的效果分析对比：

1、水灰比取值不同：规范规定湿喷法水灰比为0.4～0.6。但是在含水率较高时，相当于把大量多余的水分又注入本来含水量就较高的软土中，使最需加固的软弱土层反而因其含水量高而无法吸收水泥浆体，造成浆体外溢，桩体强度不均匀。采用粉喷法可调控各土层的水泥掺入量。且水泥粉吸收桩周软土中的水分，桩体及桩间土强度均有较大幅度提高。

2、工作机理不同：粉喷法是借助下沉时搅拌叶片旋转切削土体，使高压粉体充斥叶片后空隙并被切削后的土体吸附；提升时叶片反转，边搅拌边借助机械自重向下压迫土体使水泥土体密实。而浆喷法无论下沉或提升其搅拌头均向一个方向旋转，且提升速度、喷浆压力、喷浆量，转速均不易调控。土体（特别是粘性较大、含水率较高的软弱土体）难与水泥浆充分拌和，易产生水泥富集块。

3、早期强度不同：粉喷桩早期强度较高，工程实际检测中，则无论轻便触探击数、静荷载试验测得复合地基承载力或波速测试，在其他条件相同和相近时粉喷桩均高于湿喷桩。

六、结论：

在确定施工工法前对拟建的区域内应收集详尽的岩土工程资料，尤其是软土层的分布范围、分层情况；地下水位及ph值；土的含水量、塑性指标和有机质含量。1、有机质含量高的软土有较大的膨胀性和低渗透性及较大的塑性和水溶性且具有一定的酸性，这些都阻碍水泥的水化反应，影响水泥土桩的强度。2、地下水的侵蚀：含有硫酸盐的地下水对普通水泥有结晶性侵蚀，甚至使水泥丧失强度。3、选择合适的水泥品种、标号、水泥掺入比等，为工程桩施工提供确凿的依据。

实践证明，水泥土搅拌桩复合地基是适合软弱土场地的一种经济有效处理方法。但是，应结合软土层的实际情况选择施工工法。在同一区域内，针对不同性质的土层，为了保证水泥土搅拌桩基的质量，采用两种不同的工法施工也是很有必要的。