水泥搅拌桩是广泛应用于软弱地基处治的一种常见工艺,为更好地应用水泥搅拌桩,本文对其应用的关键技术要求进行简略的阐述,希望能对大家有所参考。
一、水泥搅拌桩的应用原理
水泥搅拌桩又称深层搅拌桩,是主要利用水泥为主的固化剂,通过机械的搅拌将待加固的软弱地基与固化剂强制混合,利用相互之间产生的物理化学反应,使软弱地基胶结、固化,提高其强度达到工程使用要求的一种工艺。依据使用材料的特征可分为喷浆搅拌法(湿法)和喷粉搅拌桩(干法)两大类。
二、水泥搅拌桩的应用对象
水泥搅拌桩主要应用于淤泥、淤泥质土、素填土,可塑~软塑状粉质粘土或粘土,松散~稍密砂层、黄土等地层。也就是说水泥搅拌桩不宜应用于杂填土、硬塑、坚硬状地层,密实的砂层,也不宜应用于水流速度较大的地基层加固。而当地基层的有机质含量超过12%,或塑性指数(Ip)大于25的粘性土、地下水具有腐蚀性时,应通过现场试验确定其适用性。
当然,作为柔性桩,搅拌桩可以与堆载预压工艺和刚性桩联合应用。
三、水泥搅拌桩的设置要点
1、掌握地基的地质资料,并进行必要的土工试验,结合现场施工条件等,确定固化剂和可能的外掺剂类型、用量,并测试90天龄期的立方体抗压强度值。
需要说明的是,一般情况下水泥的掺入比为 7%~15%左右,切忌过量或欠量。
2、水泥搅拌桩的长度应根据承载力和沉降要求为主确定,并宜穿过控制性潜在滑面不小于2m,桩底宜设置于承载力相对较高的地层。同时,考虑机械设备能力和工程质量,喷浆搅拌法(湿法)的桩长不宜大于20m,喷粉搅拌桩(干法)桩长不宜大于15m。
分别依据单桩承载力和复合地基承载力,结合上部荷载要求,选定单桩承载力,桩长、桩身强度、桩土应力比、置换率、桩径、桩间距等参数和桩体布置形式。
3、复合地基沉降计算由两部分构成,即处治深度范围内的复合地基层压缩变形与桩底地基层的沉降变形,其变形之和为复合地基总沉降量。
4、桩顶褥垫层是搅拌桩成为复合地基的关键,一般采用碎石、级配砂石设置,并可在其中设置两层左右的土工格栅加强其应力、应变调节能力。一般情况下,褥垫层的厚度多在20~40cm之间选择。
四、水泥搅拌桩施工要点

图1 水泥搅拌桩施工现场
1、场地平整。清除障碍物、抽排池塘,必要时应做好施工垫层,确保机械设备能正常行走。
2、结合现场设备,依据设计要求进行必要的试桩,且数量不得少于3根,验证设计的合理性和完善设备配置,为下一步大规模工程桩体的开展做好设计参数复核与相应的设备配置。
从目前国内不同型号的搅拌桩应用效果来看,单轴搅拌桩机处治深度在15m范围内效果较好,双向搅拌桩机在20m范围内效果较好,三轴搅拌桩机在30m范围内效果。因此,工程施作时的设备选型对工程质量具有重要的影响。
3、搅动工艺。搅拌成桩采用重复搅拌工艺,全桩长范围内应至少重复搅拌一次,加固范围内的任何一点土体应至少搅拌20次以上。因此,工程中多采用四搅三喷、四搅两喷工艺。
为有效控制施工质量,应严格控制钻杆提升速度、浆量和压力要求。一般情况下,提升速度不宜大于1m/min,注浆泵出口压力宜为0.4~0.6MPa,注浆量采用监测仪器进行自动记录而不应少于设计要求。
五、搅拌桩地基检测要点
1、材料检测。即材料进场时必须进行抽检和查验。
2、桩身检测。成桩3天采用轻型动探检查上部桩体均匀性。成桩7天后对桩头开挖,目测成桩效果,测量桩径。成桩28天后,采用小应变和钻孔取芯检测桩身完整性,并在试验室对芯样进行28天强度测试。

图2 水泥搅拌桩头开挖
3、复合地基承载力试验。一般采用单桩或多桩法进行静载试验确定。
六、搅拌桩地基监测
为验证设计的合理性和工程质量的可靠性,宜对搅拌桩地基进行必要的地基沉降、水压力、竖向和水平向位移监测。
