摘要：本文基于笔者专业知识的应用与实践经验的总结，以工程实例为依托，就水泥搅拌桩复合地基在房建工程软基处理中的应用进行简要分析，旨在规范施工工艺，强化施工质量，提升房屋建筑的整体服务水平。
关键词：软基处理；水泥搅拌桩；复合地基
1.水泥搅拌桩复合地基的基本特点
（1）由土体与桩体两部分共同组成加固区，符合土层呈各向异性；
（2）复合地基对于荷载的承担方式与桩基础不同，其由土体与桩体共同承担。
基于上述特征的分析，特征一使复合地基与均质土区别，特征二使复合地基与桩基础区别。桩基础在荷载作用下全部荷载由桩身承担，而复合地基来自建筑物的荷载则由桩与桩周土共同承担，故此复合地基与桩基础在设计过程中所用计算方法在本质上存有差别。复合地基设计过程如何确保上部荷载由桩与桩周土共同承担，这就涉及到复合地基中桩与桩周土在工作过程中对变形的协调问题，对上部荷载由桩与桩周土共同承担目标的实现则需通过变形协调来控制。
2.水泥搅拌桩的加固机理
水泥作为搅拌桩混合物中的固化剂，在通过搅拌桩机不断注入土体并搅拌均匀后，其对软土硬度的提升主要依次通过水解与水化、硬凝、离子交换与团粒运动以及碳酸化作用4个反应过程实现。其中水解与水化反应使水泥表面氧化物生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙与含水铁酸钙等化合物，以此使软土中水分含量降低；硬凝反应是通过水泥中的Ca2+与黏土中的二氧化硅和三氧化二铝反应生成具有不溶于水、结构致密且稳定性好的结晶化合物，促使水泥土强度随着时间的推移而逐渐提升；粒子交换及团粒化运动是指形成于土体中的硅酸胶体微粒在将凝胶粒子的表面积增大近千倍后使其吸附能力得到极大提升，进而在将周围土团颗粒不断结合后形成稳固、密闭的联结，使水泥土强度得到提升；碳酸化作用反应相对较为缓慢，对水泥土强度增幅也较小，该过程主要是由水泥中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳通过反应生成具有良好稳定性的沉淀物碳酸钙，以此使水泥土强度得到提升。
3.水泥搅拌桩施工技术
3.1工程概况
某在建居民楼位于广东省深圳市，占地面积10万余㎡，其中6#楼位于废弃鱼塘区域，经地质勘察淤泥厚度最大5.4m，最小2.3m，平均厚度3.5m，其土质特征为存有较大的天然含水量与空隙比，压缩性高，承载力低，需实施软基处理。经专家论证，对软基区域采用水泥搅拌桩技术进行加固处理，设计桩径50cm，桩距1.2~1.5m，桩长8.0~12.m，呈正三角形布置，采用一次喷浆、二次搅拌工艺施工。
3.2施工流程
钻机就位→水泥浆制备→预搅下沉→提升并喷浆搅拌→重复下沉搅拌→重复提升搅拌→成桩结束→钻机移位。
3.3技术要点
3.3.1钻机就位
本工程采用PH-5B型水泥搅拌桩钻机，利用PJ-1型记录仪实施喷浆记录。钻机安装水平与垂直偏差分别不得大于50mm与1.0%，同时确保其平稳、牢固无晃动现象。
3.3.2水泥浆制备
依据设计要求，本工程水泥搅拌桩固化剂采用32.5普通硅酸盐水泥，并以15%为控制掺量比计算每米水泥用量为50Kg，通过试验配制与试桩工艺，确定施工水胶比为0.50（一般为0.45~0.55），搅拌时间为3.5min，并为避免浆液出现离析现象，搅拌完成后需进行过筛处理。
3.3.3预搅下沉
启动钻机，在放松起吊钢丝绳的同时空压机开始送气，使搅拌机钻头沿导轨下沉钻进至设计深度，控制钻机正钻速度在80~135r/min之间，下沉速度在0.8~1.0m/min之间，工作电流不宜大于70A。
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3.3.4提升喷浆搅拌
待水泥浆液到达喷浆口时先喷浆搅拌30s，在桩端土与水泥浆液搅拌均匀后反向旋转搅拌（持续喷浆）并以不大于0.8m/min的速度提升至地面。为确保桩头强度与密实度（根据荷载的传递与扩散原理分析、判定），当喷浆口距离地面30~50cm时停止提升并喷浆搅拌30s，搅拌提升过程中如因故喷浆中断，则需下沉钻头至停浆点以下1m处恢复喷浆继续搅拌提升。喷浆泵的出口压力应控制在4~6MPa之间，喷浆速度宜为40~60L/min（根据桩长判定，长桩取高值，短桩取低值），并控制每米水泥掺量为15%，即50Kg（一般为12~16%）。
3.3.5复搅
在喷浆量达到设计要求后关闭喷浆泵，为保证水泥土混合物搅拌均匀，再次旋转并下沉钻杆至设计深度后提升钻头到地面，并在桩顶水泥浆凝固后挖除高出部分；如若喷浆量未达到设计要求，实施二次喷浆并旋转下沉钻杆至1/2~1/3桩长且≥5m处，其后处理措施同上。
4.质量控制措施
（1）通常情况下，桩深设计以进入持力层50cm为宜，如若过深，则易出现下述病害：①底部成桩因压力过大致使水泥浆液难以渗入，成桩困难且无法保证桩长满足设计要求；②一般情况下，由于持力层设计为土质较硬的黏土或亚黏土，因此桩端进入过深易使带浆下钻困难甚至无法下钻，难以有效拌碎土体；③如若桩端进入持力层过深，为防止出现堵管现象，只能采取持续喷浆的方式，此时对于水泥用量会因桩底下钻速度过慢而明显增加，且易造成顺钻杆出现水泥浆外溢现象，致使材料浪费的同时降低了施工效率。
（2）如遇钻进时硬层夹于地层某一深度，具体可做以下处理：①当硬层厚度≤50cm且下钻相对容易时，可稍加回浆量并继续钻进将硬层在短时间内穿透；如遇下钻困难，应在加重动力钻头的同时将回浆量及时增大，为提升钻进速度，并于最底部横向刀片上焊接锋利的破土刀片，以此将硬层快速穿透（切勿缓慢钻进）；②当硬层厚度＞50cm时，可将该层直接作为持力层无需继续钻进，如此可有效避免因硬层难以搅碎且水泥浆液渗入困难而造成断桩情况发生。
（3）为确保桩体搅拌均匀，钻头应焊接横向搅拌刀片，其数量不少于6个，同时焊接1~2个长度＞5cm、宽度＞2cm的竖向搅拌片于横向刀片上。
（4）搅拌桩开钻后应当连续施工，严格控制起喷和停喷高程，不得间断。若出现停机或机械故障停喷，应及时记录中断高程，同时将搅拌头下沉至停浆点以下0.5m处，待恢复供浆时再喷浆搅拌提升重搅，复搅重叠长度不小于1m；若停机超过3h，则先拆卸输浆管路，并妥加清洗；如中断时间超过12h，应当采取补桩措施。
（5）搅拌桩垂直度偏差≤1%，桩位偏差≤50mm，桩径偏差≤4%，搅拌头的直径应每天检查一次，确保桩头磨损量不超过10mm，成桩直径和桩长不得小于设计值。
（6）桩底必须满足进入持力层不小于50cm，判别是否进入持力层的方法可根据钻机钻到最深时下钻速度和电流表的读数来判别，当遇到硬层时电流标的读数会发生突变。
（7）为确保桩体每米掺合量以及水泥浆用量达到设计要求，每台机械均应配备电脑记录仪，同时现场应配备水泥浆比重测定仪，以备技术人员随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求。
结语（工作体会）
（1）水泥搅拌桩强度的提升对于水泥用量而言存在一个限值，并不是用量越大桩体强度越高，而是在达到一定限值时只是单纯的增加水泥用量对于桩体强度提升效果并不明显，此时影响桩体强度的主要因素则表现为水泥土混合物的搅拌均匀性；
（2）成桩质量的影响因素除水泥用量外，复搅次数与钻杆转速为关键因素之一，施工过程中成桩工艺与质量评价方法应结合软土地基的实际情况综合分析采取客观有效的措施；
（3）对单桩承载力的提升仅靠增加桩长是存在一定上限的，而对桩长则应根据建筑物允许沉降来实施确定。
参考文献：
[1]建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）[S].中华人民共和国建设部，2002.
[2]李波.水泥搅拌桩施工技术及质量控制[J]；公路交通科技；2011年07期.
论文作者:陈伟秋
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/8/20
标签：水泥论文; 地基论文; 水泥浆论文; 钻机论文; 荷载论文; 强度论文; 用量论文; 《基层建设》2018年第20期论文;