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试论公路水泥搅拌桩的施工工艺及其质量检测
随着国内高速公路不断的建设,高速公路工程管理的不断完善,对于工程施工质量的`检验标准也不断的提高,水泥搅拌桩工程普遍用于高速公路、机场、高层建筑的地基处理加固工程.虽然施工工艺已相对成熟和完善,但随着管理者对水泥搅拌桩不断深入的认识,使得其施工质量越来越令人担心,让人总觉得其施工质量十分难于控制.为此,本文结合工作中实践经验,总结了水泥搅拌桩的施工工艺,并论述了质量检验措施.
作 者：德万荣 刘峰 作者单位：德万荣(齐齐哈尔市政设施管理处,黑龙江,齐齐哈尔,161005)刘峰(广东省高速公路有限公司京珠北分公司养护部,广东,韶关,512700)
刊 名：中国新技术新产品 英文刊名：CHINA NEW TECHNOLOGIES AND PRODUCTS 年，卷(期)： “”(16) 分类号：U4 关键词：水泥搅拌桩 施工工艺 质量安全 措施 检验摘要:介绍了水泥搅拌桩的类型、特点及工作原理，结合水泥搅拌桩的质量检测内容，从地基土、水泥、粉煤灰、外加剂等方面，阐述了各种材料检测取样的要点，并归纳了检测注意事项，以确保水泥搅拌桩质量检测的准确性。
关键词:水泥搅拌桩，质量检测，水泥，地基土
1概述
在19世纪80年代～90年代，我国开始普遍应用水泥搅拌桩，尤其是沿海的深厚软土地区。该地基处理技术的发展历程比较曲折，应用初期出现了不少的质量问题，曾在部分地区被建设行政主管部门禁止使用。20世纪，多层建筑比较普遍，设计水泥搅拌桩主要目的是增加提高地基承载力、减少变形和控制沉降，因此多数用于处理建筑基础以下一定深度范围内的地基加固。如今，房屋设计主要为高层、超高层，其上述用途弱化，常用于深基坑围护支挡、止水及被动区强度提升、偶尔用于普通建(构)筑物地基增强、液化处理和水利、交通路基和边坡处理等。
2水泥搅拌桩简介
2．1工作原理及特点。水泥搅拌桩作用机理比较复杂，实质是以水泥作为主要固化剂，与土体发生复杂的物理化学反应。它通过专用机械设备将水泥浆(或水泥粉体)喷入待处理的软土地基，并在喷注的同时上下搅拌均匀或仅空搅，使水泥与土发生水解和水化反应，生成水泥水化物并形成凝胶体，将土颗粒或小土团凝结在一起形成一种稳定的结构整体(水泥骨架作用)，同时，水泥在水化过程中生成的钙离子与土颗粒表面的钠离子进行离子交换，生成稳定的钙质结构，从而进一步提高土体的强度，达到提高地基承载力的目的。用水泥搅拌桩处理软弱地基效果显著，施工时间短、施工工艺简单、处理后可很快投入使用。
2．2水泥搅拌桩分类。水泥搅拌桩按施工工艺分类:根据水泥水化的化学机理，其施工工艺主要有两种:一种称为“湿喷”，即先在地面把水泥制成水泥浆，然后送至地下与地基土搅和，待其固化后，使地基土的物理力学性能得到加强;另一种称为“干喷”，即采用压缩空气把干燥、松散状态的水泥粉直接送入地下与地基土拌和，利用地基土中的孔隙水进行水化反应后，再进行固结，达到改良地基的目的。目前，我国水泥搅拌桩施工较多采用“喷浆”工艺。
水泥搅拌桩的使用比较广泛，但是对其检测要求则显得无足轻重，多数人不了解其具体要求，多数工地也没有详实的检测资料，如何规范检测十分必要。
3．1检测分类结合水泥搅拌桩的形成过程，水泥搅拌桩可按检测地点分:室内检测、现场检测和综合检测(如配合比试验);按照施工步骤分:工艺选择性检测和施工验收检测。
3．2检测项目水泥搅拌桩从原材料到地基涉及的检测，主要包括以下内容。
3．2．1原材料检测
1)地基土检测，其主要试验项目有:容重(湿密度)、天然含水率、有机质含量、(粘性土)塑性指数、(砂性土)颗粒级配分析，主要检测依据GB/T50123―土工试验方法标准，此试验也可通过查验本工程的岩土勘察报告获取相关数据，宜实测。
2)水泥，主要试验项目有:细度(比表面积)、安定性、抗压强度、抗折强度、凝结时间、标准稠度用水量等，检测依据GB175―通用硅酸盐水泥。当某些地区的地下水含有大量硫酸盐时，对水泥具有结晶*侵蚀，出现开裂、崩解而丧失强度，为此需要选择抗硫酸盐水泥，使水泥土中产生的结晶膨胀物质控制在一定的数量范围内，以提高水泥土的抗侵蚀性。
3)外掺剂，考虑加入外掺剂后的效果，如果单纯为减水目的，则使用木质素磺酸钙，如果为提高强度，使用的品种比较多，常用粉煤灰、三乙醇胺、氯化钙、碳酸钠、水玻璃和石膏等。实际设计中常用粉煤灰，其试验项目有:烧失量、细度、需水量比、强度活性指数等，检测依据:GB/T1596―用于水泥和混凝土中的粉煤灰
4)拌和用水，采用搅拌桩的项目往往不会同时采用其他混凝土桩，故不涉及钢筋或预应力筋问题，主要检测其pH值、不溶物、可溶物、氯化物、碱含量、水泥关于凝结时间和强度的对比试验等，检测标准JGJ63―混凝土用水，此试验也可通过查验本工程的岩土勘察报告获取相关数据。
3．2．2水泥土配比试验一般情况下，水泥土强度随着水泥强度和掺量的提高而提高，但有个合理区间，为此，水泥土桩如出于增强用途，必须进行室内配比试验，达到经济合理效果;其次还要达到技术可行，各地土质不一，如遇到特殊土如泥炭土、有机质大于5%的`土、pH值小于4的酸性土、生活垃圾填土，此时必须研究水泥与加固土体的适应性，此时也应做配比试验。
3．2．3现场检测
1)轻型动力触探，检测时机，成桩后3d内，主要检查上部桩身的均匀性，检测数量为施工总桩数的1%，且不得少于3根;
2)浅部桩头开挖检测，主要检测搅拌均匀性，量测成桩直径，开挖深度宜在停浆(灰)面下0．5m，检查数量不少于总桩数的5%;
3)静载荷试验，宜在成桩28d后进行，包括复合地基静载荷试验和单桩静载荷试验。验收检测时，单桩静载荷试验不少于总桩数的1%，复合地基静载荷试验不少于3台，对于多轴搅拌桩不少于3组;
4)抗压强度试验，此试验主要针对对变形有严格要求的工程，试验应在成桩28d后进行，具体过程为采用双管单动取样器钻取芯样，检验数量为总桩数的0．5%，且不得少于6点。
4各种材料检测取样要点
4．1地基土。水泥搅拌桩处理如果是为提高软弱层土的强度，则应选择处理深度范围内最弱的一层土进行配比试验。因设计水泥掺入比为水泥与被加固土体的湿质量之比，故取样过程中不宜破坏样品结构并采取防止水分挥发的措施，便于观察土质，测定天然容重及测定水分含量。
4．2水泥。因各地区土质可能差异很大，试配前要注意水泥的品种和强度等级，具体取样时要保证代表性和均匀性。袋装水泥，每一编号内随机抽取不少于20袋，目前较多施工现场采用罐装水泥，此时需要依据厂家的提供质保书明确的编号在卸料时分次随机抽取，总量至少12kg。
4．3粉煤灰。已连续供应的每200t相同等级相同种类的粉煤灰为一批次，不足200t也按一批计，可连续取也可从10个以上不同部位取等量样品，总量至少3kg。
4．4外加剂。依据外加剂掺量大小，当掺量不小于1%时同品种每100t为一批次，掺量小于1%时50t为一批次。因某一项目往往用量较小，采样一次基本满足验收要求。取样数量应不小于200kg水泥所需要的外加剂量。
4．5拌和用水。城区或近郊工地基本采用市政管网提供的饮用水，可不取样检测，如果在农村或偏远地区，通常采用河水、地下水，此时，要特别注意取水样送检，水质检验水样不少于5L。
5检测注意事项
1)水泥、粉煤灰、外加剂。取样必须确保代表性，取样后要混合均匀，然后一分为二，一份送检一份留存，以备争议时使用。其次在样品保存过程中，必须满足各自的保存条件，注意密封、防止受潮结块等，及时送检。
2)拌和用水。采样容器不得受污染，取样前应用待取样水冲洗三次再罐装且封闭。地表水宜在水域中心部位距水面100mm以下采集。地下水应在放水冲洗管道后接取，或直接用容器采集，不得将地下水存放于地表后再从中取样。
3)根据工程需要和土质条件，选用不同类型的外加剂，其品种和掺量通过试验和工程经验确定。4)配比试验。
a．当主要目的是竖向增强时，配比试验宜确定7d，14d，28d和90d的无侧限抗压强度，以90d龄期立方体无侧抗压强度为标准强度。
b．对于承受水平荷载的加固体，配比宜确定7d，14d，28d无侧限抗压强度，以28d龄期立方体无侧限抗压强度为标准强度。
c．用于重力围护挡墙、止水帷幕、处理液化地基、被动区(块状)加固时，需确定水泥与土的适应性即可，必要时确定7d和28d短期强度。
d．因龄期越短，强度试验结果离散性越明显，与标准龄期的强度线性越差，故只在工期紧张时，以7d，14d推算标准龄期强度，在工期允许的情况下尽可能采用28d，90d龄期强度试验结果或推算其他龄期强度。
6结语
任何一项工程实体质量是关键，软件资料也不能少，没有了质量检测报告，工程质量无从谈起。水泥土搅拌桩虽是分项工程，其质量检测报告同样是不容忽视的。它在一定程度上可以指导施工，直接反映、检验工程质量，也是工程移交和后期维护的原始依据，同样，处理质量问题的也离不开它，因而任何一个水泥搅拌桩施工项目都必须重视其作用，按照施工流程恰当地进行各项质量检测，收集检测报告。
参考文献:
［1］JGJ79―，建筑地基处理技术规范［S］．
［2］JGJ/T233―，水泥土配合比设计规程［S］．
水泥搅拌桩施工技术及质量控制
水泥搅拌桩是利用深层搅拌机械在软弱地基内,边钻进边往软土中喷射浆液或雾状粉体,同时借助于搅拌轴旋转搅拌,使喷入软土中的浆液(水泥浆、水泥砂浆)或粉体(水泥粉、干石灰粉)与软土充分拌和在一起,形成抗压强度比天然土高得多并具有整体性、水稳性的桩柱体,由若干根这类桩柱体和桩周土构成复合地基.
作 者：刘强 作者单位：河北华达公路工程咨询监理有限公司 刊 名：交通世界（建养机械） 英文刊名：TRANSPO WORLD 年，卷(期)： “”(2) 分类号：U4 关键词：公路水泥搅拌桩的施工问题探析
水泥搅拌桩是我国在20世纪年代发展起来的地基处理新技术,它是通过特制的深层搅拌机械在地层深部就地将软土和水泥强制拌和,使软土硬结而提高地基强度.这种方法适用于软弱地基的.处理,对于淤泥质土,扮质粘土及饱和性土等软土地基的处理效果显著,处理后可以很快投入使用,施工速度快,在施工中无噪音、无振动,对环境无污染;投资省.但是在实际操作中还存在很多问题,为此,本文结合工作中实践经验,总结了水泥搅拌桩的施工工艺,并论述了质量检验措施.
作 者：杨永刚 作者单位： 刊 名：中国科技财富 英文刊名：FORTUNE WORLD 年，卷(期)： “”(10) 分类号：U4 关键词：水泥搅拌桩 施工工艺 质量安全措施 检验水泥搅拌桩防渗墙质量控制研究论文
摘要:文章论述了小直径水泥搅拌桩在堤防防渗工程中的运用。现场监理人员应如何控制工程施工质量，以及如何简易、快速的计算出每米水泥的掺入量、泥浆比重、每米水泥浆的用量、每公斤水泥可拌制水泥浆的量等参数，为小直径水泥搅拌桩防渗墙的施工质量控制提供监理经验。
关键词:小直径;水泥搅拌桩;防渗墙;质量控制;参数计算
1工程概况、设计指标
1)黑龙江省松花江干流治理工程施工第四标段小直径深层水泥搅拌桩防渗墙防渗处理10处，总长度3350m，共56318m2。布置在桩号59+600－59+800、70+600－70+900、71+200－71+800、71+800－72+400、72+400－72+900、73+900－74+050、74+700－75+000、76+300－76+600、76+600－76+800、76+800－77+000。
2)小直径深层水泥搅拌桩防渗墙采用42.5号普通硅酸盐水泥，要求防渗墙厚度≥30cm，抗压强度≥1.0MPa，渗透系数＜A×10－6cm/s(1＜A＜10)，渗透破坏比降＞200，水泥掺入量7%－20%，实际打桩时根据试验确定。
3)设计水灰比取值范围为0.8－2.0，实际情况可根据土料性质、孔隙率、土层含水量及室内试验数据初步确定水灰比，施工时应根据现场实际情况修正后确定最终水灰比。
4)桩与桩的交合搭接长度≥5cm，且垂直偏差≤0.3%。
5)如果施工过程中因特殊情况而造成停浆的，应如实记录停浆原因、时间和深度。若中断供浆后24h内恢复输浆，重新喷浆时应将桩机钻头下沉到停浆面以下50cm处喷浆并搅拌;如果停止供应水泥浆液超过24h的，则应按施工缝进行处理，即和前一根桩进行对接，待墙体具有一定强度后，先在接头处钻孔，然后再灌注水泥浆进行连接处理。
6)防渗墙检测应按《深层搅拌法技术规范》(DL/T5425—)规定的检测方法和质量检验标准进行。
2监理审查开工条件及控制程序
1)监理督促施工单位对原材料进行取样试验，经有资质的单位检验合格后方可在本工程中使用，监理进行平行试验。
2)施工单位先确定室内试验参数，然后再上报试打桩方案。
3)根据试打检测结果上报打桩工艺方案，监理进行审查、批复。
4)承包人必须根据监理批准的施工方案组织技术交底和施工。
5)测量控制网点移交。
6)督查施工单位的人员、材料、机械设备、施工措施、环境等方面的落实情况。
7)下达工程开工令。
3施工过程控制
3.1桩(孔)位、桩直径、桩机架垂直度等质量控制1)承包人应及时向监理机构上报测量放线结果，监理工程师及时审查、复测，复测合格后才能同意进入下道工序施工。
2)桩机就位或开转前，施工单位质检员、机组负责人、各操作工人必须到位，不然不得开工。3)监理机构督促施工单位定期检查、维护机械设备，发现问题时要求施工单位及时处理或更换零件。每个班次应对搅拌钻头外径进行检测，凡桩径负偏差大于3%的必须更换，对生产不到一个班次就磨损达4%的搅拌钻头不得使用。
4)监理应随时检查、测量桩(孔)位及桩架垂直度，并把桩(孔)误差控制在20mm范围内，桩架垂直度误差控制在0.3%以内，若超出偏差范围则不得开工或立即停止钻进进行调整。
3.2浆液质量控制
3.2.1原材料质量控制监理应要求施工单位建立原材料理化检测、进场报验和使用登记制度。本工程使用的袋装水泥，施工单位自检按同批次、同品种、同规格每200t取样检验一次，不足200t的也应取样检验。施工中，监理对承包人的自检进行见证取样、送样封存，凡是见证取样、送样封存的应在送检单上签字确认;同时结合监理取样平检进行复查，监理平检取样频率为施工单位的5%，对于不足200t的也应抽样试验。本工程所使用的水泥不得超过3个月，且施工过程中不得有结块现象。任何未按合同规定的程序、方式、方法、检测项目、检测频率取样检验的材料和经验测不合格的材料，均不得在本工程中使用。
3.2.2浆液性能控制水泥浆的配制按试打桩方案中的.参数且经监理工程师审核批准的配比数据执行。水泥称量误差控制在1%之内，每次调配的水泥浆均须用比重计测定其比重，并作好记录。水泥浆液使用过程中应不间断搅动，保证其均匀性，避免沉淀。水泥浆存放温度和使用的有效时间应符合如下规定:
①水泥浆温度宜控制在5－40℃范围内;
②当气温＜10℃时，不宜超过5h;
③当气温＞10℃时，不宜超过3h。施工中有超出以上规定的应按废水泥浆处理。
3.3施工工艺控制
1)本工程选用单头钻机，钻头直径为450mm，钻头直径叶片每班次或每单元均进行检测一次，偏差控制在负3%以内。根据设计要求计算出桩间搭接长度≥12cm，即桩钻孔圆心距为33cm。
2)本工程钻进(或提升)速度控制在1.0－1.2m/min，输浆量35－45L/min。实际施工中钻头下沉速度、提升速度、搅拌次数应符合试打桩方案确定的并经监理工程师批准的施工工艺要求，偏差控制在5%以内。
3)当桩机钻头钻进到设计深度后，应保证在桩底喷浆并搅拌≥30s，使水泥浆完全且均匀达到桩端，确保桩端头质量;实际打桩时停止喷浆面应高出设计桩顶标高50cm，但是当喷浆口提升到设计桩顶标高时，应停止提升，保证正常喷浆并搅拌10s以确保桩顶质量。
4)水泥浆使用过程中应严格过滤，保证其质量。喷浆压力应稳定在0.4－0.7MPa，且喷浆过程必须连续均衡。如果水泥浆因故中断供应，应及时查明原因并将喷管下沉至停供点以下50cm，待恢复供浆时再旋喷提升。当停止喷浆超过30min时应对喷浆泵和输浆管路进行清洗。5)打桩中监理人员应随时检查水泥浆质量和比重(≤0.02g/m3)、桩(孔)位偏差(≤20mm)、垂直度(≤0.3%)、桩深(不小于设计深度)、各种自动记录仪器和施工人员记录的数据应真实、准确、可靠，并保证其及时性、连续性、完整性。
3.4小直径深层水泥搅拌桩防渗墙接头部位质量控制以及施工不良的情况处理
1)桩间先后搭接时间不应超过24h，如因特殊情况超过24h时应对此桩先进行空钻留出榫头作为施工缝处理。如果中断施工时间过长，与其后续桩无法搭接，承包人应上报处理方案并得到监理工程师核准后，才能采用局部补桩或注浆办法。
2)在打桩过程中，若碰到地下管涵、电缆、漂石等构筑物或障碍物时，应及时查明详细情况，在其两边的搅拌桩完成后，采用高压喷浆法或其他处理方法对其周围及上下地层进行封闭，确保防渗效果。
3)在打桩过程中假如出现大量溢浆情况，则应在保证水泥掺入量的前提下适当变动水灰比、输浆压力、下沉速度。如经上述调整仍然达不到设计或规范要求，则施工单位应及时报告监理机构，必要时由设计方提出处理方案。
4)假如在打桩过程中出现钻头未达到设计深度、旋转速率过快或过慢、提升过快等不良情况，均作为不合格桩，必须重新补孔打桩，补浆办法和补桩情况应及时报监理工程师审批。
5)承包人不论何种原因造成桩的误差超过设计或规范要求时都必须加补搅拌桩或采取其他工法补桩，加补工艺必须报监理工程师审批。
3.5施工及监理记录
1)在施工过程中，承包人应按规范要求批准或监理统一制定的表式记录打桩过程，记录应保证及时性、有效性、真实性。桩高程记录误差不得超过10cm，钻头下沉速率和提升速度记录误差不得超过5s。
2)现场监理人员应及时检查工程质量情况并按监理记录表要求填写打桩记录，同时对相关参数进行平行检测、记录。
4水泥掺入量、水泥浆比重等参数的确定
4.1计算理论
1)土的质量根据勘探报告数据取值，如无勘探数据(土的质量一般为1.6－2.0t/m3)，工程中常取1.8t/m3;水泥掺入量=土的质量×水泥掺入量百分比(t/m3)。
2)每米水泥用量=水泥掺入质量×桩截面积×1m(单桩截面积=πR2)。
3)水泥浆比重=水泥浆质量÷水泥浆体积4)每米段水泥浆用量=每米水泥用量×水泥浆单位体积4.2本工程示例
1)本工程水泥掺入量为14%，土质量取1.8t/m3，水灰比取1.0，单头小直径钻机，桩直径450mm。
2)水泥掺入质量=1.8×14%=0.252t/m3=252kg/m3;
3)换算成每米水泥用量=252×(3.14×0.225×0.225)×1=40.06kg
4)水密度取1t/m3，水泥密度取3t/m3。当水灰比为1.0时，水与水泥混合物质量=1+1=2t，水与水泥混合物体积=1/1+1/3=1.333m3，所以水泥浆密度=2/1.333=1.500t/m3。
5)每米段水泥浆用量=40.06×1.333=53.40L
6)结论:当水泥掺入量为14%、土质量1.8t/m
3、水灰比为1.0时，水泥浆比重为1.500g/cm3，每米(按桩深方向)水泥用量为40.06kg，每米段水泥浆用量为53.40L;1kg水泥可以拌制水泥浆1.333L，即1t水泥可拌制水泥浆1.333m3。
5质量检验和实验检测成果剖析
5.1质量检验
1)施工前在桩中心插桩位标，施工后将其复位，以便验收，桩位偏差不超过20mm。
2)桩顶(底)高程根据钻杆入土深度及平台高程测量、推算，本工程桩顶高程均超过桩顶设计标高0.5m，桩底标高均不应高于设计高程。
3)施工前，每根桩均用线垂或测斜仪检查导向架和搅拌轴的垂直度，偏差不均未超过0.3%。
4)墙体连续性、渗透系数、抗压强度、墙体厚度检测频率为300m－500m取样一组，采取开挖检查和钻孔取芯。
5.2检测实验结果剖析
成桩28天后，对墙体进行开挖检验，墙体无蜂窝、孔洞现象，墙体连续性、成墙最小厚度、墙体搭接尺寸、桩位偏差等指标均要满足设计要求。施工单位自检水泥土抗压强度12组，检测数据在2.4MPa－4.3MPa范围内;监理单位抽检3组，检测数据在1.9MPa－2.6MPa范围内。水泥土抗渗施工单位自检13组，检测数据在
5.34×10－7－6.08×10－7cm/s范围内;监理单位抽检3组，检测数据在3.35×10－7－3.67×10－7cm/s范围内。根据检查、检测试验，可以得出工程质量满足设计规范要求，参数确定正确可行。
6结语
小直径深层水泥搅拌桩防渗墙水泥掺入量、水泥浆比重等参数的确定是以单头钻机施工为基础的，每幅桩的截面积为πR2。如果采用同轴双头钻或同轴多头钻时每幅桩的截面积应扣除双头或多头的交叉面积，即采用SMW工法计算每幅桩的截面积，但此法计算比较繁杂，为有效截面积理论计算参数，未考虑工程地质条件的复杂性、施工的称量误差、施工损耗、以及冒浆浪费等。所以建议在实际施工中，同轴双头钻(或同轴多头钻)每幅桩的截面在单头桩截面积基础上直接乘以倍数，即双头桩截面积为2πR2(多头钻桩截面积为nπR2)，不扣交叉截面积。此法虽然与采用SMW工法计算数据相比稍大，成本相对较高，但是从监理控制和确保工程质量角度出发，更能保证工程质量。
参考文献:
［1］韩震，王廷华，周北才.水泥搅拌桩防渗技术在黄家河水库的应用［J］.山东水利，2010(08):36－37.
水泥搅拌桩进行高等级公路软基处理浅析
水泥搅拌桩是进行软基处理的一种有效形式.本文结合青海省西宁至互助一级公路软基处理工程实践,介绍了软基处理水泥搅拌桩的施工工艺流程、施工步骤、质量验收及施工质量保证措施.
作 者：薛继业 作者单位：青海省海东公路工程建设公司,青海,平安,810600 刊 名：青海科技 英文刊名：QINGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGY 年，卷(期)：2009 16(3) 分类号：U4 关键词：软基处理 水泥搅拌桩 高等级公路★ 公路试验检测
★ 水泥质量报告范文
