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水泥搅拌桩在工程地基处理中的应用实践深层水泥搅拌桩的基本原理和设计计算
1、深层水泥搅拌桩处理地基的基本原理 它是利用水泥等材料作为固化剂，通过特制的 搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅 拌，利用固化剂和软土间所产生的一系列物理、化 学反应，形成一种介于刚性桩与柔性桩之间具有一 定压缩性的水泥土桩，使软土硬结成具有整体性、 水稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基 强度和增大变形模量。 2、深层水泥搅拌桩的设计 根据地质报告，泥质中粗砂层承载力标准 100KPa。现要求通过深层水泥搅拌桩加固后的复合 层的承载力提高到≥250KPao 根据本工程土层情况，桩长选择为5m。安全系 数为1.5，桩径为0.55m。 ①复合地基的强度计算 则单桩承载力：Pa=fsL+fsL2 =20×1.73×3+45×1.73×2 =259.5KN 桩身强度：q=2kPa/A=3244KPa
D 1 (P+P)XL=0.7cm 2E
S.用分层总和法计算，实体基础底面中
室内标准下配备不同配方的水泥土样，进行不同龄 期的试验，然后选择最佳的水泥掺人比，初步确定 每延长米的水泥掺加量；（3）正式打设工程桩以前 应按施工组织设计的搅拌施工工艺打设数根试桩， 最后确定水泥浆的水灰比，泵送时间，搅拌提升速 度和复搅深度。 2、施工过程的质量控制 (1)严格控制水泥等材料的质量 水泥加固强度与水泥材料质量密切相关，因此 进场的水泥必须有出厂合格检验单，水泥制备浆液 前宜过筛，去除杂物和块状体。每批进场的水泥应 备样进行水泥土强度试验，满足要求的水泥方可投 人工程使用。 (2)确保搅拌桩桩身强度和均匀性，这是质量 控制的重点 施工时必须有专人负责制桩记录。详细记录每 根工程桩的施工工艺，桩的位置，编号，注浆量及二 次注浆量等。原始记录须如实并及时汇总分析，发 现问题及时予以纠正或采取补救措施。 泵输浆液时不允许发生断浆现象，必须有专人 监视发送设备。输浆管道发生堵塞主要是由于泵压 骤然升高所致。 制桩质量的优劣关系到地基加固的成效。其关 键是注浆量，喷浆与搅拌均匀程度，这是保证桩身 质量的重点。因此，要严格按要求控制喷浆及提升 速度，以保证加固范围内每一深度均得到充分拌 和。 根据水泥土室内模型试验及它的工作原理分 析，搅拌桩质量检验重点应放在桩顶3~4m范围， 确保该段桩身质量。因此在此桩段范围内降低提升 速度，相应增加制桩时间，以增加喷浆量，并按工艺 设计要求在桩顶部位原地重复搅拌一分钟。同时， 根据受力需要进行该段的复搅。 在成桩过程中，凡是由于电压过低或其它原因 造成停机。当搅拌机重新起动时，为了防止断桩，均 应复沉半米再继续喷浆搅拌成桩。 严禁发生冒浆或同心转等现象。这两种现象都 对桩身质量有严重的危害。必须设法克服。如改变 挤压泵压力及水泥浆稠度，增加复搅等措施。
（3）保证桩体垂直度 为使搅拌桩基本垂直于地面，要注意钻机操作 平台的平整度和钻架对地面的垂直度。 3、桩体和复合地基加固效果的质量检验及工 程验收 水泥搅拌桩施工完成后，应抽2%的桩进行桩 质量检验，主要是对桩身强度、桩位、桩头及浅层水 泥土强度进行检验。 (1)桩身强度检验 在成桩7天内用轻便触探器进行桩身检验，抽 样桩不应少于全部桩数的2%，并不少于6根，检测 深度不少于1m，通过触探击数检验桩身水泥土强 度。在轻便触探后，对桩身强度有怀疑的区段截取 芯样，制成试件，逐一编号，经现场签证后方可进行 桩身实际强度测定。通过动测检查桩身质量并进行 静载试验，检验工程桩的承载力是否满足设计要 求。 (2)桩位及桩头水泥土强度检查 开挖基槽检查桩位，桩数及桩顶强度。施工过 程中不定期抽查施工记录，并对每根桩进行质量评 定。对不合格的桩根据其位置和数量等具体情况 督促施工单位采取补桩或加强邻桩等措施。 (3)荷载试验 单桩荷载试验最大加载量为单桩设计荷载的 两倍。压板直径和桩径相等，试桩数量不少于桩数 的1%，并不少于三根。
深层水泥搅拌桩完成后，经厦门集联基础工程 公司抽芯检测，检测结果表明： 1、搅拌桩均达到砂质粘土层，根据抽芯时实测 的标贯击数，按规范查得承载力标准值为270~ 300KPa。 2、桩径满足要求，桩身强度大大超过设计的桩 身强度，E幢桩身饱和单轴抗压强度标准值为 6.72MPa，F幢为4.8MPao 建筑物完成后，通过沉降观测，沉降还是均匀 的，没有出现异常现象。通过以上表明，这次基础处 理是成功的，达到了预期的效果。 3、宿舍楼E、F幢水泥搅拌桩共有353根，总延
长4731.61m，共有混凝土量946.32m”，施工时间 25天，搅拌桩与沉管桩的经济对比见下表：
两种柱型的经济对比表
搅拌桩比灌注桩节省造价24.85%，取得了较好的 经济效益和社会效益。
若干问题的探讨 1、计算单桩承载力时侧壁摩阻力的取值 水泥搅拌桩单桩承载力设计时侧壁摩阻力往 往是参照混凝土桩周土摩阻力，若不加折减，计算 所得单桩承载力往往偏大，其原因是：混凝土桩为 刚性桩，而水泥搅拌桩为刚性一柔性桩，其桩身变 形大于混凝土桩，因此，侧壁摩阻力沿桩身的分布 上部大于下部。所以，应根据厦门地区的地质情况 进行试验研究，为水泥搅拌桩单桩承载力计算提供 一个较为准确的侧壁摩阻力；或者根据桩长乘上一 个适当的深度变量折减系数。 2、关于置换率的计算
式中的β值反应出桩土共同作用下桩间土强 度的发挥和分担问题。复合地基β值小于1，β与 面积置换率，桩间土和桩端土的软硬，固化剂掺量 的多或小，桩身龄期长短等因素密切相关。因此大型闸扩建工程施工组织设计，应 进行试验，获得更为准确的B值。 3、提高水泥搅拌桩在粘土层的搅拌均匀程度 工程实践证实，现行的成桩施工工艺已可充分 满足淤泥质土层的搅拌均匀程度，但地表粘土层的 搅拌均匀性则相差甚远，其桩身质量问题总是与浅 部硬壳层及素填土层的搅拌均匀有关，主要反映 在： (1)严重的搅拌不均匀。粘土层桩体内存在大 块纯水泥块，与原粘土分界清晰，二者强度差异极 大。 (2)桩顶中心留有空洞，有时还形成蜂窝状孔 洞。
(3)产生同心转。钻头带动粘土柱一起转动，造 成水泥浆在桩壁和桩中心局部富集，其余部位几乎 无水泥浆拌人或仅偶见水泥块。 处理方法： (1)根据粘土的天然含水量估算最大允许掺水 量。 (2)采用分次适量掺水，以避免过多的水渗到 桩周而导致同心转。 (3)在复搅提升不喷浆时掺水，避免直接降低 水泥浆浓度。 （4)适量增加粘土层的喷浆量，弥补由于掺水 引起的桩身强度下降
（作者单位：厦门第一中学）
（作者单位：厦门第一中学）