发表论文：水泥湿喷搅拌桩的应用技术探究
田春利
中铁十九局集团第五工程有限公司510900
摘要：本文从原理、工艺、施工控制和质量检验方面详实的阐述了水泥湿喷桩的施工应用全过程和需要注意的事项，并就实际工程中应用的情况进行跟踪分析，对水泥湿喷搅拌桩施工有一定的指导作用。
0引言
广州增城至从化高速公路部分线路靠近或穿越一些水田、池沼地带，这些地带常有厚度不等、承载力较低的高压缩性淤泥或淤泥质土，呈塑性，强度极差。在这种地基上建造小桥涵、填筑路基，如果处理不好，就可能出现地基的局部破坏乃至整体滑动等失稳现象。为此，广州增从高速公路在设计上借鉴深层搅拌桩原理，采用水泥湿喷桩工艺对这种软基进行加固处理。原理是通过带有特殊喷嘴的泥浆管，喷射钻进到预定深度，然后利用高压（20-40Mpa）泥浆泵将水泥浆以高速喷射冲切土体，使射入的水泥浆和地基土强制进行混合，经凝结硬化一系列物理化学反应，在短期内，使原来流塑状态变成半固态的桩体，使原来的软土地基变成具有整体性，水稳定性和一定强度的加固土桩复合地基，从而提高地基承载力，减少地基沉降，减少地基沉降，达到加固地基的目的。
深层搅拌桩加固是利用水泥、生石灰粉作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，使地基深部与软弱土强制拌和，并利用固化剂与软土搅和过程中发生的一系列物理反应和化学反应使加固场地的地基硬结成具有一定强度的复合地基。该法具有无噪声、无振动、无污染、工效高、成本低等优点。采用水泥浆搅拌法施工所形成的桩简称“湿喷桩”。
1湿喷桩施工
1.1机械设备
湿喷桩机必须采用专用湿喷桩机，严禁采用粉喷桩机改装。钻头应为双十字钻头，严禁使用利用自重下沉和无位直接利用卷扬机进行提升的钻机。输送管长度一般不大于60米，摆放平顺，管道最大长度不得大于80米，接头最多不超过2个。根据水泥搅拌桩的设计根数、长度和工期，选用l～2台STB-3型单头深层水泥搅拌机，每台搅拌机配备灰浆拌和机l台，UBJ-1.8C1型挤压式灰浆泵l台以及相应的起吊和导向装置、电气控制盘。水泥浆泵站离深层搅拌机应小于50m，越近越好。
所有的电流表、压力表和计量装置等必须经过计量部门的标定认可，使用前检查正常后可投入使用。
1.2进场材料
使用招标通过的水泥，并应提供质保单。
每台钻机要求建立工地水泥库，数量宜满足三天的用量，水泥堆放量垫空，不得受潮，四周要开挖排水沟，若受潮结块不得使用，做到防水、防风。
1.3湿喷桩施工工艺
1.3.1平整场地
湿喷桩施工前先对原地面进行整平"根据设计资料对桩位进行合理布置"并准确地进行桩位放样,杜绝边施工边放样。
1.3.2测定桩位
机械设备进场前，要测定桩基轴线、定位点和水准点，桩位要进行编号，以便顺序施工。
1.3.3钻机定位
施工机械安装就位,调整钻机工作台应保持水平"钻杆垂直度偏差<1%。
1.3.4钻机参数确定
钻机预搅下沉钻进至桩底标高，下沉钻进过程中钻进速度由试桩结果确定确定各种技术参数，按首件工程认可制要求进行工艺性试桩，试桩应达到下列要求：
必须获得满足设计浆喷量和进入持力层的成桩工艺及各项技术参数：钻时速度，参考值V=0.5-0.8m/min提升速度，参考值Vp=0.5-0.8m/min搅拌速度，参考值VR=30-50r/min钻进、复搅与提升进管道压力，参考值0.1-0.2MPa喷浆时管道压力，参考值0.2-0.4MPa
1.3.5在钻机预搅下沉过程中配制浆液
搅拌水泥浆时先加水，然后按先水泥!后外加剂的顺序投料，每次拌浆时间不少于2min，应将水泥浆搅拌均匀，水泥浆从拌和机倒入集料斗时要过筛把水泥中的硬块剔除，水泥灰浆水灰比0.5。
1.3.6钻机工作机制
上提喷浆钻杆下沉达到设计桩端持力层后，在确保浆液从喷浆口喷出的情况下，喷浆30s后边喷浆边匀速搅拌提升。提升速度由试桩确定，以保证成桩的上下段都有足够的水泥浆量。提升至设计桩顶位置时停止向孔内喷浆，搅拌6s~10s，以保证桩头均匀密实。
1.3.7钻机复搅
重复搅拌下沉、喷浆至桩底标高，使水泥搅拌均匀。重复搅拌提升直至离地面0.25m。关闭搅拌机,桩机移位。
2质量控制措施及质量标准
湿喷桩属地下隐蔽工程，其质量控制应贯穿于施工的全过程，现场要加强管理，特别要注意以下施工要点:
①严格控制钻孔下钻深度、喷浆高程及停浆面，确保湿喷桩长度和喷浆量达到规定要求。
②湿喷桩要穿透软透土层到达强度相对较高的持力层，并深入土层50cm，持力层深度除根据地质资料外，还应根据钻进电流表的读数值来确定，当钻杆钻进时电流表的读数明显上升，说明已进入硬土层，如能持续50cm以上则说明已进入持力层。如软土层厚度与设计桩长不符时，应遵循以下原则：
如达到设计桩长软土层仍未穿透时，应继续钻进，直至深入持力层50cm为止
如未达到设计桩长在已探明确已钻至硬土层的情况下，至少应深入持力层1.0米
凡是施工桩长与设计桩长不符时，应要求立即停机，分折析原因及时汇报，如出现大面积桩长不符时，应立即停止施工，由施工技术人员及设计院进行设计变更。
③复搅必须达到全桩长。
④钻机提升时管道压力不宜过大。
⑤在成桩过程中，如发生断电、卡钻等外在因素影响桩身质量时，应在12h内采取补喷措施，补喷重叠长度不宜小于1.0米。
⑥对输浆管要经常检查，不得泄漏，不得采用受潮成块的水泥，其直径以49-53毫米为宜。
⑦必须加强水泥用量的控制，建立水泥台帐，每天水泥耗用量必须经核查签认。
⑧首件工程必须全过程旁站，全过程记录，记录应包括交接情况。
⑨进场施工的每台钻机都必须试钻，以确认每台钻机的工艺，性能达不到要求的必须清除出场。
3质量检验及验收
3.1质量检验
施工过程中必须随时检查喷浆量、桩长、复搅长度以及是否进入持力层及施工中有无异常现象，记录处理方法及措施。
湿喷桩成桩七天后开挖自检，观察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，检查频率为2%，如发现凝体不良等情况，应及时报废补桩。
成桩28天后自检，要桩体上部桩顶以下截取整段桩体并分成三段进行桩的无侧限抗压强度试验，按下成推算90无龄期的水泥强度R90。R90=K1K2K3RTRT—试验龄期的强度（mpa）K1—推算系数，K1=90/TT—试验龄期K2—试件边界条件修正系数，一般为1.15K3—制样强度损伤系数，一般为1.13抽检桩数的频率为2‰,如单侧桥头桩数少于1000根，则抽检桩不得少于2根。
在所述3.1.1-3.1.3条检查合格的前提下，由指定的试验单位组织进行全桩身的钻芯及标贯试验，抽检频率2‰，主要检查：是否贯穿软土层桩身的长度，喷浆量是否达到设计要求，桩身成型情况，水泥土搅拌均匀程度桩身的强度。抽检中应特别注意实际施工长度与设计长度不符合的桩，并以此数据作为计量的一个依据。
3.2湿喷桩质量检验标准
湿喷桩施工质量允许偏差符合下表要求，质量检验合格后监理工程师应填写湿喷桩现场质量检验报告单
检查项目 质量标准 检查方法和频率
桩位偏差 ≤50 抽查2%
深度偏差 ≤50 抽查2%
桩径（mm） 不小于设计 抽查2%
桩长（mm） 不小于设计 查施工记录
倾斜度（%） ≤1.5 查施工记录
单桩用浆量误差（%） ＜1 查施工记录
桩体无侧限抗压强（mpa） 不小于设计 桩段2，2根
3.3工程验收
段落施工结束后，应对完成的湿喷桩进行检测。检测的内容有：外观成型、桩距、桩径、桩数。1.桩号：FKA-0340桩径（mm）：500钻心孔桩长（m）：8.33桩身水泥土质量情况：水泥搅拌混匀性好，芯样成形性好抽检桩身水泥土强度代表值（Mpa）：上：6.4下：6.7桩端持力层情况：淤泥质粉质粘土2.桩号：FKA-0701桩径（mm）：500钻心孔桩长（m）：8.20桩身水泥土质量情况：水泥搅拌混匀性好，芯样成形性好抽检桩身水泥土强度代表值（Mpa）：上：2.9下：6.4桩端持力层情况：淤泥质粉质粘土3.桩号：FKA-1049桩径（mm）：500钻心孔桩长（m）：7.80桩身水泥土质量情况：水泥搅拌混匀性好，芯样成形性好抽检桩身水泥土强度代表值（Mpa）：上：2.9下：2.3桩端持力层情况：淤泥质粉质粘土4.桩号：FKA-1220桩径（mm）：500钻心孔桩长（m）：8.00桩身水泥土质量情况：水泥搅拌混匀性好，芯样成形性好抽检桩身水泥土强度代表值（Mpa）：上：2.3下：3.4桩端持力层情况：淤泥质粉质粘土5.桩号：FKA-1330桩径（mm）：500钻心孔桩长（m）：8.10桩身水泥土质量情况：水泥搅拌混匀性好，芯样成形性好抽检桩身水泥土强度代表值（Mpa）：上：5.8下：2.6桩端持力层情况：淤泥质粉质粘土6.桩号：FKA-1643桩径（mm）：500钻心孔桩长（m）：8.30桩身水泥土质量情况：水泥搅拌混匀性好，芯样成形性好抽检桩身水泥土强度代表值（Mpa）：上：4.0下：4.4桩端持力层情况：淤泥质粉质粘土7.桩号：FKA-2081桩径（mm）：500钻心孔桩长（m）：8.10桩身水泥土质量情况：水泥搅拌混匀性好，芯样成形性好抽检桩身水泥土强度代表值（Mpa）：上：3.6下：5.0桩端持力层情况：淤泥质粉质粘土8.桩号：FKB-0156桩径（mm）：500钻心孔桩长（m）：8.00桩身水泥土质量情况：水泥搅拌混匀性好，芯样成形性好抽检桩身水泥土强度代表值（Mpa）：上：5.2下：4.8桩端持力层情况：淤泥质粉质粘土
取芯强度均大于设计承载力要求。FK0+125~FK0+180，FK0+305~FK0+350段路基施工水泥搅拌桩7004根，检测3根工程桩进行单轴竖向抗压静载试验，试验结果如下：
试验桩号 桩径（m） 入土桩长（m） 设计单桩承载力值（KN） 试验最大载荷（KN） 桩端持力层 备注
FKA-1455 500 12.00 110 220 粘土质砂 FK0+305～FK0+350
FKB-220 500 8.00 110 220 粘土质砂 FK0+125～FK0+180
FKB-717 500 8.00 110 220 粘土质砂 FK0+125～FK0+180
对该段路基水泥搅拌桩路基进行平板载荷试验，试验结果如下：
表1平板载荷试验结果汇总
试验桩号 桩径（m） 入土桩长（m） 设计单桩承载力值（KN） 试验最大载荷（KN） 最大沉降（mm） 残余沉降量（mm） 承载力特征值对应的沉降量
FKA-1455 500 12.00 110 220 15.59 10.70 4.68
FKB-220 500 8.00 110 220 14.62 10.89 4.57
FKB-717 500 8.00 110 220 18.49 13.46 6.00
可以看出，荷值达到最大荷载时的沉降量也很小。
以上试验结果显示，水泥湿喷搅拌桩在广州增从高速公路S13标地基处里中的应用成功，取得了预期的效果。该工艺可以在类似地质的地基处理中借鉴和应用推广。
参考文献：
1． 中华人民共和国行业标准.《公路路基施工技术规范》JTGF10-2006,北京：人民交通出版社，2006
2． 施工设计图，《广州增城至从化高速公路（含街口支线）路基路面两阶段施工图设计》，中交第二公路勘察设计研究院有限公司，2008.12
3． 中华人民共和国行业标准.《公路路基设计规范》JTGD30-2004，北京，人民交通出版社，2004
4． 中华人民共和国行业标准.《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》JTJ017-96.北京:人民交通出版社,1996
