水泥土搅拌桩试桩施工工艺研究范文

本站小编为你精心准备了水泥土搅拌桩试桩施工工艺研究参考范文，愿这些范文能点燃您思维的火花，激发您的写作灵感。欢迎深入阅读并收藏。

摘要：结合大型物流集散中心厂房项目要求，在大面积实施水泥土搅拌桩施工之前，和业主共同组织协商，通过不断调整技术参数，对水泥土搅拌桩进行试桩施工，在保证水泥掺量的前提下，最大可能地发挥搅拌桩基础作为永久地坪的作用，作为施工固化工艺标准，具有很大的指导意义。

关键词：工业厂房；地基加固；水泥土搅拌桩；试桩；技术参数

1概述

1.1工程概况

某物流工业园集散中心项目位于上海市南汇新城镇，该项目场地长600m、宽100m，共计4栋厂房，主要功能为物流中转集散中心。根据设计图纸要求，本项目地坪设计承载力要求不小于100kPa，采用水泥土搅拌桩进行地基基础加固，水泥土的无侧限抗压强度不小于1MPa。

1.2场地特点分析

本项目位于长江三角洲入海口，属于潮坪地貌。场地上分布着大小各类鱼塘，其中含有宽约18m的暗浜，暗浜处理之前采用杂填土进行回填。地下水正常水位为地下0.55～0.85m之间。根据设计要求，该厂房场地标高比设计±0.00m标高低约1m，需要进行土方回填后再进行地基处理。场地内采用大跨度钢结构厂房，厂房内大型设备、材料等质量大，对地基承载力要求高。

2水泥土搅拌桩试桩目的

本项目地基处理质量要求非常高，一方面要保证厂房地坪的承载力达到设计要求，另一方面要保证地坪沉降控制在设计要求范围内。该项目4栋厂房需加固的地基总面积超过45000m2，工期要求为2个月，高峰时期桩机将达到60台。而现场管理人员有限，不可能做到每台桩机施工均能保证24h不间断地管理。参建的专业分包单位有3家，各家单位施工机械设备各不相同，施工技术能力和水平参差不齐，因而如何通过宏观统一管理，确保工程质量均符合要求，就需要制订一个相对统一的施工技术标准，并严格要求各单位参照执行，从而保证所有的地基处理施工无论在哪个专业单位，其施工质量标准均一致，质量都是受控的。基于以上原因，有必要对地基处理的搅拌桩施工进行试桩，通过研究搅拌桩施工质量控制要点，制订统一的施工工艺标准。同时，要求各单位严格按照既定的标准执行，从而达到控制地基处理质量的目的。具体试桩目的如下[1-3]：1）组织各单位统一研究地基处理和搅拌桩施工技术规范和施工规范，提高对搅拌桩施工规范的知识掌握，加强搅拌桩施工的质量管理。2）认真研究搅拌桩施工各工艺参数之间的关系，通过控制工艺参数，达到控制技术参数的目的。3）优化施工工艺流程，确保地基处理质量最大可能地满足设计承载力和沉降控制的要求。4）制订搅拌桩施工工艺的统一标准，并要求各单位严格参照执行，从而控制搅拌桩施工质量。5）进行搅拌桩试桩施工，掌握地质条件和施工参数第一手资料，同时通过调整搅拌桩施工工艺参数，既能够满足设计和施工规范要求，又能够保证现场搅拌桩施工的适用性、可行性。

3施工技术参数确定

按照本项目的设计图纸要求，本次地基处理的水泥土搅拌桩基本设计参数为：水灰比0.5，掺入比15%，桩径500mm，桩长19m，桩间距1m。

3.1泥浆质量密度计算水泥质量密度采用式

（1）进行计算。ρ＝（1＋W/C）/（1/3＋W/C）

（1）当水灰比（W/C）为0.5时，水泥的质量密度为1800kg/m3。

3.2每米桩的水泥用量

经计算，每米桩水泥用量为53kg，因而19m桩的水泥用量为1007kg。

3.3提升速度和注浆流量的关系设定

单位长度为1m，采用2次喷浆的方式。提升速度为v，注浆流量为l，则：1×2×l/v=53×(1＋W/C)/ρ。由上式可知，当水灰比一定时，提升速度和注浆流量成正比关系。

3.4单桩水泥浆总量

桩长为19m时，水灰比0.5，泥浆用量为840L；水灰比0.6，泥浆用量为940L。

3.5搅拌次数的确定

根据设计规范GB50007—2011《建筑地基基础设计规范》的相关条文内容，搅拌桩每个点搅拌次数不少于20次，才能够保证水泥和土的充分搅拌，保证地基处理土体的质量要求。在本次试桩工艺过程中，搅拌桩的拌头采用3根直径为22cm的螺纹钢，因此，根据相关公式和桩基每个挡位的提升速度得出，单桩搅拌次数为67.5次，满足设计要求。

4水泥土搅拌桩试桩过程分析

4.1泥浆质量密度的工艺参数

试验水灰比为0.5时，泥浆质量密度1800kg/m3。通过现场拌制水泥浆，对580#桩进行施工，搅拌桩以2挡提升（提升速度为0.4m/min，规范要求不大于0.5m/min），当提升高度至8m时，水泥浆的浆量耗尽，施工过程中发生了多次堵管现象。其原因主要是：其一，当水泥浆的水灰比为0.5时，泥浆质量密度达到1800kg/m3，水泥浆浓度太大，施工过程中容易发生堵管，尤其此次试桩是在天气炎热的季节进行，更容易发生堵管现象，经各方商议确定在规范范围内提高水灰比；其二，水泥浆消耗速度过快，设计单桩泥浆用量15min内就已经使用完毕，因此要保证“三搅两喷”的工艺要求，就必须降低注浆速度。最终解决方案为：规范中对水灰比的要求范围是0.45～0.70之间，经各方协商后确定将泥浆水灰比调整为0.60，对应泥浆质量密度为1720kg/m3。

4.2注浆泵设备参数的调整

针对水泥浆使用过快问题，我们决定调整搅拌桩机器上的泥浆泵。目前进场的搅拌桩机械设备，搅拌桩的灰浆泵为UB3型，电机转速为1440r/min，大皮带轮直径为30mm，小皮带轮直径为11mm，齿轮箱变比为3.84，活塞单次注浆量为0.33L，每分钟注浆次数为150次，每分钟注浆量为50L。搅拌桩提升机，各挡位的速度为：2挡0.4m/min，3挡0.7m/min，4挡1m/min，5挡1.2m/min。对桩长为19m的2719#桩进行试桩，下沉时采用3挡，提升速度采用2挡。该桩试桩过程消耗水泥达3.9t，耗时近4h。其原因主要是：其一，施工时间较长，整个试验时间近4h，工效极差；其二，原搅拌机上的注浆泵流量太快，导致设计水泥浆量不够喷，经过我们现场统计，该试桩整个用浆量逾4700L，为设计用量的3倍多。最终解决方案为：调整注浆泵的机械参数，降低注浆泵每分钟的流量。通过调整注浆泵的电机转速和皮带轮的轮比后，注浆泵每分钟注浆57次。对应的流量为18.81L/min。19m桩最终总用浆量为940L，单桩注浆时间用时50min。

4.3试桩施工工艺的调整

根据以上2次试桩过程中发生的问题和解决方案，我们进行了最后一次试桩施工，以检验我们的工艺调整是否满足设计和施工的要求[4-5]。采用“两搅两喷”的施工工艺，施工桩长为19m的桩，试桩工艺确定如下：以4挡速度第1次下沉喷浆，耗时19min；然后以3挡速度第1次提升喷浆，耗时27min；再以4挡速度第2次下沉搅拌，耗时19min；此后以2挡速度提升搅拌17m，最后2m采用2挡带浆提升，耗时47.5min。试桩情况表明，19m桩水泥用量为1007kg，共计112.5min。该方法施工效率为每天完成12.8根桩，采用第1次下沉和提升均喷浆，桩身均匀性良好。在第2次提升时最后2m喷浆，加强桩头质量，每米的喷浆时间达到4.5min，相应的水泥掺入量达到27.6%。

4.4水泥土搅拌桩试桩固化工艺确定

通过2周的试桩工艺过程，一方面保证水泥土桩满足设计规范要求和质量标准，另一方面保证搅拌桩施工与机械设备的结合，提高现场施工的可行性。对最终的搅拌桩施工固化工艺，建议采取如下技术和工艺参数：1）采用“两搅两喷”的施工工艺。2）水灰比调整为0.6。3）调整注浆泵的机械参数，调整注浆泵注浆量为18.81L/min。4）搅拌桩施工固化工艺流程：即一次下沉并喷浆，下沉速度为1.0m/min（4挡）；一次提升并喷浆，提升速度0.7m/min（3挡）；二次下沉并搅拌，速度1.0m/min（4挡）；二次提升并搅拌，间歇式喷浆，其中，下部17m范围内，速度0.4m/min（2挡），上部2.0m范围内喷浆，速度0.4m/min（2挡）。根据以上工艺标准，我们共进行了40根搅拌桩施工，施工工艺的可行性达到了预计的效果。

4.5施工质量评判结果

通过对28d之后水泥搅拌桩是否达到设计要求进行检测，除了对桩长进行轻便触探外，还对整桩长不同深度进行钻芯取样和单桩承载力试验。检测结果为[6-7]：1）轻便触探值大于15，符合要求。2）桩身质量连续性和搅拌均匀性良好，未出现断桩现象。3）桩身无侧限抗压强度在1.0～1.2MPa之间，其中2根桩桩头部位强度达到了1.5MPa，满足设计要求。通过抽取的其中4根试桩的检测结果可知，试桩的质量、承载力和完整性均达到设计要求，试验效果较好。桩头区域通过增加水泥掺量，有效地减少了桩体的沉降和变形。

5结语

采用水泥土搅拌桩作地基处理和加固时，其施工质量是确保后期地基承载力的基础，也是控制沉降的关键。本项目由于加固面积大，质量要求高，因此我们一方面在现有的施工工艺上进行实地试桩试验，掌握最原始和最有效的第一手施工工艺资料，对指导后续施工具有很大作用；另一方面也是通过小范围的试桩工艺，确定施工参数和成桩质量，为后续大范围开展施工具有很大的指导意义。

参考文献

[1]董平,陈征宙,秦然.砼芯水泥土搅拌桩在软土地基中的应用[J].岩土工程学报,2002(2):204-207.

[2]席培胜,宫能和,储海岩,等.双向搅拌桩加固软土地基应用研究[J].施工技术,2007,36(1):5-8.

[3]万广臣,朱琦.水泥土搅拌桩在铁路地基处理中的应用[J].铁道勘察,2012,38(1):50-52.

[4]徐广杰.浅谈水泥土搅拌桩在地基处理中的应用[J].中国新技术新产品,2014(2):79-80.

[5]陈晋中,刘凤翰,刘松玉.双向水泥土搅拌桩技术及常见施工问题处理[J].建筑技术,2011(9):808-810.

[6]易耀林,刘松玉,赵玮,等.变径双向水泥土搅拌桩施工技术[J].岩土工程学报,2010,32(S2):387-390.

[7]白玉贵,房毅,李涛,等.软弱盐碱地水泥土搅拌桩应用研究[J].广东建材,2017,33(5):46-48.

作者：郑建军 单位：上海建工七建集团有限公司