常见水泥土搅拌桩工法应用比较

CONSTRUCTION TECHNOLOGY 2010年12月第39卷增刊

常见水泥土搅拌桩工法应用比较

张春增1，郑庆尧

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（1.天津市博川岩土工程有限公司，天津300191；2.北京市大兴城镇建设综合开发集团公司，北京102600）

［摘要］介绍了常用的几种水泥土搅拌桩的施工原理和工艺，并针对施工中常见的技术质量问题提出相应解决办法。

［关键词］水泥土搅拌桩；地基处理；止水帷幕；应用范围；质量控制；检测方法［中图分类号］

TU753.3［文献标识码］A

［文章编号］1002-

8498（2010）S1-0020-03Comparison About the Construction Application of Common Cement-soil Mixed Piles

Zhang Chunzeng 1，Zheng Qingyao 2

（1.Tianjin Pakchon Geotechnical Engineering Limited ，Tianjin 300191，China ；

2.Beijing Daxing Urban Construction Comprehensive Development Group ，Beijing 102600，China ）

Abstract ：Authors introduce the theory and process of several kinds of common mixed piles.For the problems in construc-tion quality ，corresponding methods are put forward to deal with them.

Key words ：cement-soil mixed piles ；foundation treatment ；sealing curtain ；application range ；quality control ；testing

method

［收稿日期］2010-06-22［作者简介］张春增，天津市博川岩土工程有限公司高级工程

师，国家注册一级建造师，天津市南开区红旗南路428号300191，电话：（022）23679584，

E-mail ：lanzhu1000@sohu.com 1水泥土搅拌桩简介1.1

定义及应用

水泥土搅拌桩是为了提高地基强度，通过特制的

深层搅拌机械将地层深部软土和水泥强制拌合，经过一系列的物理化学反应，

形成具有一定强度的水泥土加固。这种方法适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土、黏性土、素填土、以及无流动地下水的松散砂土，效果显著，当土体或地下水具有腐蚀性时，应通过试验确定其实用性。

水泥土搅拌桩是可与周围土体共同承担竖向荷载的一种复合地基，也可以利用相邻的单桩搭接成壁状或格栅状的加固体，构成基坑围护工程中的防渗帷幕或挡墙。

水泥土搅拌桩具有施工速度快，无噪声、无振动、无污染、投资省等特点，近年来其施工设备和工艺的发展水平也日益提高。1.2

常见桩型工艺简介1）粉喷桩

即干法搅拌桩，是利用空气压缩机和

粉喷钻机将压缩空气和水泥干粉通过钻杆端头的出气孔喷送到土体中，借助钻杆带动钻头叶片上下旋转搅拌，

使土体与水泥粉搅拌混合并吸水凝固，形成水泥土加固体。主要用于软土复合地基处理，也用于基坑围护工程。当地基土含水量<30%，>70%或地下水的

pH <4时不宜采用。

2）深层搅拌桩

即湿法搅拌桩，是利用注浆泵和

深层搅拌机，将水泥浆液通过钻杆端头的出浆孔喷送到土体中，

借助钻杆带动钻头叶片上下旋转搅拌，使土体与水泥浆拌合，形成水泥土加固体。用于软基处理和基坑围护工程。

3）三轴搅拌桩

利用专门的高压泵组和三轴搅拌

机，

将水泥浆液通过钻杆端头的出浆孔喷送到土体中，同时加入高压空气，通过钻杆上的螺旋叶片强大的搅动力，

对地基土进行原位上下、左右旋转翻滚式的搅拌，使水泥土充分搅拌混合后，形成连续的水泥土墙作为止水结构。用于碎石土地基加固、既有建筑和新建筑地基以及深基坑土层加固防止管涌与隆起和防水处理。

4）高压旋喷桩

利用高压泵和工程钻机，将水泥

浆通过钻杆端头的特制喷头，

以高压高速水平射流形式喷入预定深度的土体，借助浆液的冲击力切削土层，同时钻杆以一定的速度旋转并低速缓慢提升，使土体与水泥浆充分搅拌混合凝固，形成水泥土固结体。用

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1）粉喷桩和深层搅拌桩一般≥15%，在有效桩顶以下一定范围内一般≥18%，湿法水灰比一般为0.45 0.55。处理深度干法一般为不宜超过15m，直径一般500mm；湿法深层搅拌桩一般不宜超过20m，直径≤700mm。

2）高压旋喷桩一般≥40%，水灰比一般为1.0 1.2，处理深度一般≤30m。

3）三轴搅拌桩掺入比一般≥20%，水灰比一般为1.5 1.7，设计深度一般≤30m。

1.4不同工艺设备选型及特点

1）粉喷桩专用粉喷搅拌机和水泥罐、空压机、电子称、压力表、水泥输送系统等组成。优点：工艺较简单、占地面积小，移动灵活，转速可按档位灵活选择；缺点：水泥输送管路压力大，易泄露污染环境，由于依赖压缩空气输送水泥粉，受压力波动影响，拌合均匀性不易控制特别是桩端附近。

2）深层搅拌桩由专用深层搅拌桩机及水泥浆搅拌罐、灰浆泵、流量泵、压力表、输送系统等组成。分为单头搅拌和双头搅拌。优点：工艺较简单、占地面积小，应用范围广；缺点：钻杆刚度受，特别是单头，作为基坑止水帷幕施工咬合不易控制。

3）高压旋喷桩选用汽车钻、地质钻机和水泥浆搅拌罐、高压灰浆泵、流量泵、压力表、输送系统等。可分为单重管、双重管、三重管施工法。优点：设备较简单、轻便、占地面积小，移动灵活，钻杆分节可以灵活拆组；缺点：①桩径大小受地质条件影响，不易控制；②喷射流不能切割强度大的固体，只能充填空隙；③水泥浆液压力大，泄露易出危险；④孔口返浆量大；⑤综合成本偏高。

4）三轴搅拌桩专用三轴搅拌桩机及水泥罐、水泥浆制备系统，专用压浆泵、流量泵、空压机及输送系统等。优点：施工速度快，水泥电子计量，成桩质量稳定，基坑止水效果好。若加用H型钢构成SMW工法兼具挡土与止水双重效果，省时，省钱，省空间；缺点：设备系统庞大，占地多，耗电功率高，进出场及安拆成本高。

2水泥土搅拌桩质量控制要点

1）设计应结合水泥土搅拌桩不同工艺的特点、场地条件以及处理深度等选择使用。

2）施工现场应予以平整，清除地上地下一切障碍物。需回填土的低洼场地，应抽水清淤后分层回填黏性土料，不得回填杂土，并适当压实。

3）施工前要控制以下几个方面：①操作人员要熟练掌握施工工艺及操作规程，特殊岗位要持证上岗；②水泥材料要三证俱全，按照设计用量投料，施工机械设备要注意日常检修并通过年检；③施工用计量检测仪器仪表要通过鉴定合格并在有效期内；④事先测出场地高程，提前量好钻杆长度，并在桩架上做好标记，保证施工桩长严格掌握好喷浆位置。搅拌桩钻机在配制浆液的同时，在指定的桩位就位，让搅拌轴对中，用水平尺调平机座，导向架对地面的垂直偏差不超过1%，对位偏差≤5cm。

4）施工过程中控制以下几方面：①水泥材料使用前应滤去硬块等，以免堵塞管路和喷嘴；拌制水泥浆液不得离析，并保证连续供应。水泥浆应提前配制，每次搅拌时间不得少于3min，搅拌均匀，不得离析、沉淀，停置2h以上的浆液应清理。②按设计要求、地质实际情况和机械设备性能进行试验桩施工。应对搅拌机械的水泥浆（粉）输送量、水泥浆（粉）经输送管到达搅拌机喷口的时间和钻具提升速度等施工参数进行标定。确定不同土层的水泥用量、水灰比、进尺速度及搅喷次数等技术参数及施工工艺。③成桩过程中严格控制提升速度及转速，应复搅复喷有效桩的长桩身段，做到充分均匀搅拌，确保桩身水泥土强度。④预搅下沉至设计桩顶标高以上0.5m处通知后台，喷浆（粉）钻进，直至设计桩底标高。至设计深度时原地搅拌，待水泥浆（粉）液送至30s后再提升。为保证桩顶质量，一般在设计桩顶标高以上0.5m左右停止输送浆（粉）。混合搅拌提升成桩过程中，不允许发生断浆和输浆管道堵塞现象。若发生断桩，则至少再向下钻进0.5m后再喷浆提升。⑤作为止水帷幕的相邻桩施工间隔时间不能超过24h，否则喷浆时要适当多喷一些水泥浆（粉），以保证桩间搭接强度。

5）水泥土搅拌桩检测方法①一般在成桩后7d 内，使用轻便触探器检测搅拌均匀程度和强度。桩身击数≥35击/30cm，检验深度一般在设计桩顶高程以下不超过4.0cm。②应随机抽或对质量有怀疑的搅拌桩进行抽芯检测。③对于承重设计的地基处理用桩，采用静荷载法试验检测单桩或复合桩地基承载力，应符合设计规定。

3常见质量问题及解决办法

水泥土搅拌桩质量问题主要集中在几何尺寸和桩体强度两方面，比如桩径小、桩长短，搅拌不均、桩体强度低等。综合各工法特点，可以从两方面考虑。

1）工程生产和技术人员除必须具有理论知识储备以外，重点要抓过程控制。首先必须根据设计图纸要求的桩径、桩长、标高、水泥类型、掺入比等参数，核查

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2010增刊张春增等：常见水泥土搅拌桩工法应用比较施工现场条件的相符性，从而选择控制施工机械设备本身的技术参数。包括钻杆长度、钻头直径、钻机和配套设备的额定功率、流量标准等，使之满足规范和设计要求。

2）为保证水泥土的搅拌效果，施工操作人员应随时监控钻进深度、搅拌与升降的速度和次数、水泥材料投入量、各种仪器仪表反映的压力、流量等指标，同时参照试验桩施工确定的方案，随时处理施工过程中的各种情况，由此保证设计意图的顺利实施。

4施工安全重点控制点

1）任何一项工程都要按照相关要求的建立健全安全施工方案和规章制度，并认真交底落实。至少要做到施工人员了解施工全过程及机械设备性能，严禁违章操作。

2）施工场地事先予以平整处理，采取防止桩机失稳的措施。

3）粉喷桩、深层搅拌桩机和三轴搅拌桩机都是通过钻头的叶片削切搅拌土体，应随时注意观察相关的电流表读数和钻杆钻进情况，发现异常应及时查找原因，杜绝强行钻进，以免造成电流过大损伤电机，或扭损钻具甚至伤及人员。

4）高压旋喷桩、粉喷桩、三轴搅拌桩都有高压管路设施，应定期检查压力表和管路设施，及时更换易损部件，保证正常使用，防止高压管爆裂伤人，一旦发生故障，要停泵停机排除故障。

5结语

总之，水泥土搅拌桩是一种能够适用于当前建筑施工领域需求的经济高效的工艺，在今后的经济发展和工程建设应用过程中，能够继续产生较好的效果。任何一种工艺、工法在应用过程中，只有遵照科学的规律，严格管理和实施，才能真正体现它的价值。

参考文献：

［1］DB29-20-2000岩土工程技术规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2001.

［2］徐天平.地基与基础工程施工质量问答［M］.北京：中国建筑工业出版社，2004.

［3］徐至钧.高压喷射注浆法处理地基［M］.北京：机械工业出版社，2004.

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