水泥搅拌桩的未来发展方向

（陈新洋）

 

【摘要】本文通过水泥搅拌桩的施工实践，总结出现行规范和施工实践中存在的问题，并加以总结。

【关键词】水泥搅拌桩 深层搅拌桩 压浆泵 流动度 早期强度 检测

    水泥搅拌桩最早在美国研制成功，国内由冶金部建筑研究总院和交通部水运规划设计院于1977年开始进行室内试验和施工机械研制工作。1980年在工程中正式应用深层搅拌法加固软土地基。

    国内水泥搅拌桩在近30多年迅速发展，已能批量生产各种类型的深层搅拌机械，形成了一套可用于复合地基处理、堤坝防渗及基坑支护等用途的施工方法，该施工方法已广泛应用于水利水电、工业与民用建筑、铁路、公路、市政等各个领域。它分为水泥搅拌桩（湿法）和水泥搅拌桩（干法）二种型式。

    笔者通过苏州市七浦塘拓浚整治工程常熟段七标的水工建筑物和河道挡墙基础下水泥搅拌桩（湿法）的地基处理的施工和管理体会，谈谈未来的水泥搅拌桩的发展方向。

一、水泥搅拌桩机的优化升级

    目前水泥搅拌桩（湿法）的施工机械一般都采用SJB型水泥搅拌桩机，目前一般都采用的是下行喷浆的作业模式，主要考虑的是钻进开始时带浆作业可以避免喷浆口的堵塞，但下行喷浆会发生由于土层变化引起钻杆下行速度的变化，从而发生段浆量波动的情况，会发生较软土层的喷浆量较少的不利情况，所以规范推荐的钻杆提升喷浆的作业模式，主要考虑的是喷浆及搅拌的均匀性。水泥搅拌桩机的设备生产厂家要进行研发，生产出上行喷浆且不易发生喷浆口堵塞的施工设备，满足规范和工程施工的需要。

二、提高压浆泵的工作压力

    目前水泥土搅拌机械配置的泥浆泵的工作压力一般为0.2~0.5MPa，水泥浆的喷出压力不大，水泥浆与土的搅拌均匀是依靠搅叶与土的切削作用以及使土颗粒在离心力和重力的共同作用下与浆液搅拌混合来完成。而压力增大到5MPa，可以使喷出的浆液形成一股能量集中的液流，直接冲击破坏土体，形成冲击力，增加搅拌的效果，保证了搅拌均匀。高压力的水泥搅拌桩实际上就是吸取了高压旋喷桩的搅拌均匀的优点，从而更加保证水泥搅拌桩的施工质量。

此外，由于高压的作用，使部分浆液通过渗透作用扩散到桩间土体，提高了桩间土体的抗剪强度，从而达到了提高复合地基承载力的作用。

三、增加水泥浆流动度的检测参数

   目前用于地基处理单轴深层搅拌桩的水泥浆水灰比规范规定可取0.5~0.6，对于防渗工程和支护工程，如H型钢水泥土搅拌桩的水泥浆水灰比最大可取2.0，增加水泥浆水灰比的目的就是保证满足设计强度的条件下增加其流动性和减少摩擦阻力，便于水泥浆的输送和型钢的插入，便于工程施工，但相关规范对其流动性的指标提的较少，《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）仅说明在设计前应进行处理地基土的室内配合比试验。针对现场拟处理地基土层的性质，选择合适的固化剂。目前不同厂家生产的水泥的标准稠度用水量都不同，有的水泥浆在按试验室的配合比现场拌制时流动性较差，或者流动性随时间的损失大，不能满足施工要求。《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011)在介绍预应力孔道压浆时提出水泥浆的流动度要求：初始流动度10~17s，30min流动度10~20s，60min流动度10~25s。并专门制定了试验方法。可以在制定水泥搅拌桩标准时借鉴参考。

四、提高水泥土搅拌桩的早期强度

    水泥土的强度随龄期的增长而增大，在龄期超过28天后，强度仍有明显增加，为了降低造价，对承重搅拌桩试块国内外都取90天龄期为标准龄期。对起支挡作用的承受水平荷载的搅拌桩，考虑开挖工期影响，水泥土强度标准可取28天龄期为标准龄期。从抗压强度试验得知，在其他条件相同时，90天龄期与28天龄期的水泥土抗压强度换算公式为fcu90=(1.43~1.80)fcu28,当龄期超过3个月后，水泥土增加缓慢，180天的水泥土强度为90天的1.25倍，而180天后水泥土强度增长未停止。

   在水工建筑物水泥搅拌桩的地基处理，需要等90天龄期进行静载试验时间是较长的，工程进度和工期要求往往不允许，为此，如何提高水泥土搅拌桩的早期强度，尽快达到水泥土强度指标值，是一个迫切解决的实际问题，笔者通过研究和现场试验的实践操作，总结出如下几种方法。

①增加水泥掺量，目前设计一般推荐采用15%的水泥掺量，为提高早期强度，可提高到18%~20%。

②掺加早强剂：选用三乙醇胺、氯化钙、碳酸钠、水玻璃和石膏等早强剂对水泥土强度有增强作用。

③提高水泥的强度等级。以前工程水泥搅拌桩常采用P.O32.5（原425），现在工程使用较多的P.O42.5水泥。为增加早期强度，可以考虑采用P.O52.5水泥或者采用早强型42.5R、52.5R水泥。

④加强水泥土搅拌的现场养护温度。对成桩后注意保温养护，对水泥搅拌桩特别是上部桩头有一定的作用。

⑤掺粉煤灰：当掺入与水泥等量的粉煤灰后，水泥土强度可提高10%左右，目前粉煤灰的材料单价也高，水泥土强度提高幅度不大，性价比不高，在粉煤灰资源较多的地方可以考虑。

五、水泥搅拌桩的命名

   水泥搅拌桩是从美国研制成功，它的英文名称为Mixed in place pile(简称MIP法），中国人翻译为深层搅拌桩，特指喷水泥浆作业的水泥搅拌桩。目前我们水利工程中采用的是电力部颁布的《深层搅拌法》（DL/T5425-2009)标准，就是这样命名的，目前建筑行业标准《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)都命名为水泥搅拌桩（湿法),与后来出现的相类似的粉喷干水泥的搅拌桩称之为水泥搅拌桩（干法），我们觉得这个命名比较科学，水利水电的标准下版应该更名为水泥搅拌桩（湿法），统一起来。

六、水泥搅拌桩的检测方法

    目前，水泥搅拌桩的检测，最权威最可靠最标准的检测方法就是复合地基承载力或单桩承载力的静载试验，但由于其是利用堆载分级加载，试验复杂，试验周期长，检测费用高。目前也有其它一些辅助的检测方法如：取芯法、动力触探等，但这些方法都是有损检测，在桩身开洞取芯，对桩身有所破坏。目前需要一种无损检测的方法能较准确地进行水泥搅拌桩的检测。目前不少学者正在研究用地质雷达和地震面波的方法对水泥搅拌桩的桩长和承载力检测，希望尽快成熟推广。

七、强化施工管理，提高施工质量，为推广水泥搅拌桩做贡献。

    目前水泥搅拌桩的技术和规范以及质量验收标准都比较成熟，但由于水泥搅拌桩是隐蔽工程，长期建筑市场不正规的做法形成的恶习，使水泥搅拌桩的施工质量存在不尽如人意的地方，有的工程存在一些质量和安全隐患，达不到工程设计要求。目前《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)依据水泥土桩身强度推算承载力的换算系数由原来的0.33降低到0.25，都反映了专家对市场水泥搅拌桩质量的担忧和不确定性。还需要我们在施工一线从事质量控制和监督管理的人员加大力度，为我们的水泥搅拌桩的未来发展做出自己的努力！

 

参考文献：

1、《深层搅拌法》（DL/T5425-2009)

2、《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)

3、《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011)

4、《水利工程施工质量检验与评定规范》(DB32/T2334-2013)

5、《水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准——地基处理与基础工程》SL633-2012

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