摘要：水泥土搅拌桩复合地基是国内常用的软土地基处理方法。文章以实际工程为例，分析了水泥土搅拌桩承载力计算方法，并阐述了水泥土搅拌桩的施工工艺及质量控制要点，为类似工程的实施提供了可参考的依据和宝贵的经验。
关键词：水泥土搅拌桩；复合地基；承载力；施工
1 引言
水泥搅拌桩的实质是指利用水泥、石灰共同制作而成的一种固化桩基，具有较强的固化作用。水泥搅拌桩复合地基，是以水泥作为固化剂的主要材料，通过深层搅拌机械，将固化剂和地基土强制搅拌行程竖向增强体的复合地基。
复合地基作为一种比较成熟的地基处理形式，在工程实践上已经积累了相当的经验。常见的复合地基有水泥土搅拌桩复合地基、高压喷射注浆桩复合地基、CFG桩复合地基等。
水泥土搅拌桩是利用水泥作为固化剂，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使土体与水泥发生一系列反应，从而使软土硬结而提高地基强度。在国内，水泥土搅拌桩的加固深度一般在15m左右[1]，搅拌桩过长可能会因施工质量不佳而达不到理想的处理效果。
水泥土搅拌桩桩体与天然地基共同组成承载力较高、压缩性较低的复合地基，同时土中高应力区增大，从而提高了地基的承载力。水泥土搅拌桩复合地基较其它软土地基处理方法，设备简单，施工方便，噪音小，工期短，材料仅需要水泥，对软土厚度大、含水量高、孔隙比大的地基有较好的加固效果。根据经验其成本约为CFG桩的1/2～1/3。
2 工程概况
某工地提梁区建设需安装大型跨墩龙门，龙门吊基础采用扩大条形基础，由于原土质较松软，需进行处理后方能达到使用要求。
根据施工图设计，最大提梁（T梁）重量198T，龙门吊自重180T。为满足施工要求，提梁区跨墩龙门基础采用水泥土搅拌桩复合地基处理。
3 水泥土搅拌桩设计
施工荷载T梁Gmax=198t；跨墩龙门吊G1=180t，每个支腿4个轮，大车轮距1.5m，扩大基础宽度为3m，扩大基础截面积2㎡。基础受力范围简化为每个支腿下部6m×3m区域，地基处理采用直径50cm的水泥土搅拌桩。
水泥土搅拌桩桩长7.5m，搅拌桩端部进入粉土层不小于0.5m，桩端长度满足3倍桩径为同一地层，置换率为15.75%，等边三角形布置桩间距120cm，处理后复合地基承载力为110KPa，满足93.5KPa的要求。
4 水泥土搅拌桩施工工艺及设备参数
（1）施工工艺流程：桩位放样→钻机就位、对中→检验、调整钻机→搅拌下沉至设计深度→喷浆同时搅拌提升至离地面30cm→停止喷浆，二次搅拌下沉至设计深度→二次喷浆同时搅拌提升至离地面30cm→关闭电源，完成单桩施工→成桩结束→施工下一根桩。
（2）施工工艺
1）施工准备
搅拌桩施工场地事先应整平，必须清除地面以下的一切障碍物，低洼地段应先排水清淤，必要时进行换填处理。施工现场提前配备各种计量仪器设备，做好计量装置的标定工作。
2）桩位放样
施工前，根据设计要求，准确的进行桩位放样。根据图纸在施工现场用钢尺定出每根水泥土搅拌桩的桩位，并用竹签插入土层做好标记，每根桩的桩位误差不得大于5cm。同时做好复测工作，在以后的施工中经常检查桩位标记是否被移动，确保水泥土搅拌桩桩位的准确性。
3）钻机就位、对中
桩机使用其自身的步履行走系统移动，到达施工地点后先安装调试，待转速、空压正常后，用塔架提吊搅拌桩机就位，对中。当地面起伏不平时，采用整塔架丝杆或平台基座，使搅拌轴保持垂直。
4）调整钻机
采用经纬仪或吊线锤双向控制导向架垂直度，确保搅拌桩的垂直度偏差不得大于1%。
5）搅拌下沉至设计深度
启动深层搅拌桩机转盘，待搅拌头转速正常后，方可使钻杆沿导向架边下沉边搅拌，通过档位调控下沉速度，不可超过1.0m/min，工作电流不可超过额定值
6）制备水泥浆
搅拌头搅拌下沉同时，后台拌制水泥浆液，待压浆前将浆液放入集料斗中。浆液配合比按照表2-1依次配比，提前计算每种配合比的水泥用量，避免资源浪费。水泥应抽检，加水应经过核准的定量容器。水泥浆拌制时间须达到4分钟，以保证搅拌均匀和水泥的活化。
7）喷浆搅拌同时提升
下沉到达设计深度后，开启灰浆泵，通过管路送浆至搅拌头出浆口，出浆后启动搅拌桩机，拉紧链条装置，按设计确定的速度边喷浆搅拌边提升钻杆，控制在0.4-0.7m/min之间，使浆液和土体充分拌和。
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8）二次搅拌下沉
搅拌钻头提升至离地面30cm时，关闭灰浆泵，重复搅拌下沉至设计深度，下沉速度不可超过1.0m/min。
9）二次喷浆搅拌提升
二次下沉至设计深度后，开启灰浆泵，喷浆同时搅拌提升至离地面30cm处，搅拌数秒以保证桩头均匀密实。关闭电源，完成单桩施工。
10）清洗移位
成桩完毕后，清理搅拌叶片上包裹的土块及喷浆口，桩机移至另一桩位施工，重复进行上述步骤的施工。若因故停机超过3小时，为防止浆液硬结堵管，应先拆卸输浆管路，清洗后备用。将地面以下未喷水泥的30cm用水泥土回填捣实。
（2）施工控制措施
①搅拌机械运至工地后，先安装调试，待转速、空压正常后，再开始就位。
②将搅拌头对准设计桩位，启动电机，待搅拌头转速正常后，边旋转切土边下沉，后搅拌提升至地面下30cm止。
③从桩底向上喷浆，同时搅拌提升，直至离地面30cm，再重新搅拌至桩底，最后搅拌提升至地面下30cm止。
④关闭电源，移动设备，重复以上步骤。
⑤将地面下未喷水泥的30cm，用水泥土回填，并捣实。
设备参数
①钻进速度：V＜1.0m/min。
②提升速度：0.4～0.7m/min。
③平均提升速度：喷浆时0.4～0.7m/min，复搅时0.8m/min。
④搅拌转数r=30～50转/min。
⑤钻进、复搅、提升时管道压力0.1～0.2MPa。
⑥喷浆时管道压力0.25～0.40MPa。
5 质量控制
控制水泥土搅拌桩施工质量的主要指标为：水泥用量、提升速度、喷浆均匀性和连续性以及施工机械性能。施工时应控制好以下几点：
①水泥浆液应严格按预定的配比拌制。制备好的浆液不得离析、不得停置过长，超过2h的浆液应降低标号使用；浆液倒入集料时应加筛过滤，以免浆内结块，损坏泵体。
②泵送浆液前，管路应保持潮湿，以利输浆。现场拌制浆液，应有专人记录固化剂、外掺剂用量，并记录泵送浆开始、结束时间。
③根据成桩试验确定的技术参数进行施工。操作人员应记录每米下沉时间、提升时间，记录送浆时间、停浆时间等有关参数的变化。
④供浆必须连续，拌和必须均匀。一旦因故停浆，为防止断桩和缺浆，应使浆喷搅拌机下沉至停浆面以下0.5m，待恢复供浆后再喷浆提升。如因故停机超过3小时，为防止浆液硬结堵管，应先拆卸输浆管路，清洗后备用，此根未完成桩应采取补喷措施或重新打设。
⑤搅拌机提升至地面以下2m时宜用慢速；当喷浆口即将出地面时，应停止提升，搅拌数秒以保证桩头均匀密实。
⑥浆喷水泥土搅拌桩施工中若发现喷浆量不足，应进行整桩复打，复打的喷浆量仍应不小于设计用量。
6 复合地基
搅拌桩施工完成后铺设10cm厚C15混凝土垫层，以满足荷载传递及技术要求。垫层施做完成后根据设计要求浇筑C30混凝土条形扩大基础。经验收使用，水泥土搅拌桩复合地基能够满足现场的施工要求。
7 结语
在施工过程中，经常会遇到软土地基的情况，从安全性和经济可行性方面考虑，一定要保证软土地基的处理效果，水泥土搅拌桩作为最常用的施工方法，具有施工便捷、价格低廉、绿色环保等优点，在工程中可以继续改进施工工艺和质量控制方法，继续提高并发挥其在软土地基处理中的重要作用。
参考文献：
[1]何开胜.水泥土搅拌桩的施工质量问题和解决方法[J].岩土力学，2002，23（6）：778-781.
[2]JGJ79-2012建筑地基处理技术规范[S].
[3]李琦.水泥搅拌桩施工的质量控制要点[J].铁道建筑，2013，（10）：72-74.
[4]胥陈浩.水泥土搅拌桩复合地基在土木工程施工中的实践[J].赤峰学院学报，2017，33（12）：69-70.
[5]李翔军.水泥搅拌桩复合地基技术研究与工程实践[D].天津大学.2003.
[6]王肇森.水泥搅拌桩复合地基设计计算[J].天津建设科技，2003，（6）：24.
论文作者:任鑫,董凯
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/11
标签：水泥论文; 地基论文; 浆液论文; 地面论文; 固化剂论文; 承载力论文; 深度论文; 《基层建设》2019年第23期论文;