地铁工程中的水泥搅拌桩施工工艺应用

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摘要：水泥搅拌桩是地基处理中较为关键的结构，有利于提高地基的强度和承载能力，确保在后续的建设工作中以及运营阶段地基均可维持稳定。本文结合杭州地铁10号线一期工程标段A、B区块工程实例，根据现场作业条件，围绕施工准备、常见问题解决措施、施工技术控制措施等展开探讨，希望所阐述的要点可为类似工程提供参考。

关键词：地铁施工；水泥搅拌桩；质量控制

1工程概况

杭州地铁10号线一期工程标段A、B区块，东西长约800m、宽约190m。场区路基下方施工采用直径ϕ50cm的水泥搅拌桩，长度视实际作业条件而定，包含10、12、14、15m四种标准。挡墙面结构下方选用的是长为8m的ϕ50cm水泥搅拌桩，桩体成型后于桩顶处换填碎石垫层，中间设两层双向土工格栅，以改善地基条件。

2水泥搅拌桩施工的技术要点

具体施工工艺流程如图1所示。

2．1施工准备

1）场地方面。①清理与整平，规划施工作业区域，将该处的建筑垃圾、生活垃圾等各类杂物清理干净，再整平；②配套基础设施，以搅拌桩的施工点位为准，于周边建设水泥库、拌浆后台以及集土坑，后续施工期间所产生的土方暂时堆放在集土坑内，待其稍干后则进一步转运至指定堆放场所［1］。2）机械方面。SJC型监测记录仪能够在生产期间持续监测喷浆情况，所得结果可作为质量分析的依据。施工机械进场后按照图纸拼装到位，再试运行，根据要求调整工艺参数，包含输浆量、搅拌提升速度、水灰比等。3）材料方面。水泥为主要材料，采用的是普通硅酸盐水泥，从具有资质的供应商中采购，进场时由试验检测部门检验，确定水泥强度，组织工艺性试验，确定水泥浆在最佳性能状态下所对应的配合比，将其作为正式施工的依据。4）水泥搅拌桩的试打。取具有代表性的路段，于该处组织水泥搅拌桩的成桩工艺试验，验证成桩工艺的可行性，根据所得数据绘制桩深与水泥用量的关系曲线，作为后续施工的参考。

2．2测量放样

以测量控制点为准，经测放后确定桩位，再于该处打设短木桩，有效标记。在打桩区的周边设置控制桩，用于约束施工范围。

2．3桩机就位

以前期设定的桩位为准，使移动搅拌机精准就位，要求对中误差≤20mm、垂直度偏差≤0．5％L（L为桩长）。在确保桩机所处位置无误后，于该处焊接铁圈（半径5cm），并在10m的高度位置悬挂铅锤，技术人员操作经纬仪，检测并调整钻杆的垂直度。每次施工前均要根据实际情况合理调节钻杆，并确保铅锤能够始终在铁圈内。施工前在钻杆上设置标记，以设计桩长为控制标准，确保实际桩长与之相符，对于桩长存在变化的情况需将旧标记擦拭，并设置新标记［2］。

2．4预搅下沉

以搅拌头的冷却水循环状态为准，当其维持正常后即可启动搅拌机，调整卷扬机的姿态，放松钢丝绳，目的在于使搅拌机能够沿着导向架持续向下发生切土作业，技术人员以电流检测表的显示结果为准，合理控制下沉的速度。

2．5水泥浆的制备

以水泥用量为参考，搭建合适规格的搅拌平台，要求其能够有效地存放水泥，以设计配比为准，后台制备水泥浆液，精准称量材料，保证各材料用量的合理性。为改善水泥浆的性能，可掺入适量外加剂。经制备作业后检测其水灰比，以0．45～0．55为宜。

2．6钻杆的下沉与提升

以施工现场的土质情况为主要参考，合理调整电动机的工作速率，放松卷扬机，使搅拌头能够富有秩序性地向下切入，全程匀速推进，直至可达到桩底标高位置为止。在钻杆的下沉和提升过程中，需及时注入水泥浆液，同步喷浆与旋转。避免钻杆提速过快的情况，原则上不宜超过1m／min，否则易影响密实性。

2．7注浆、搅拌、提升

启动灰浆泵，根据设计要求，按合适的速度提升搅拌头，注浆的过程中同步搅拌与提升，确保注入的水泥浆能够与现场的原状地基土有效结合，当搅拌头被提升至桩顶设计标高后，即可关闭灰浆泵［3］。施工过程中加强对注浆量和提升速度的控制，尽可能避免夹芯层或断浆等特殊情况。

2．8清洗残留的水泥浆

管路内的水泥浆易随着时间的延长而固结，需及时清理，可向集料斗内注入清水，启用灰浆泵，直至各管路均无水泥浆残留的现象为止。此外，搅拌头易在施工期间附着软土，也需将该部分清理干净。

3对于常见问题的应对策略

1）孤石的处理。遇埋深较浅的孤石时，可通过开挖的方式将其清理干净；若其埋深较大，此时其隐蔽性较强，不宜直接清理，可采取补桩措施，桩径、桩长等工艺参数均与原桩保持一致。2）垂直度的控制。桩机就位后检测其钻杆中心的位置，需要与桩中心共处相同的垂面上，具体可利用挂垂球的方式加以检测。若存在桩位偏斜的情况应重新定位桩机，视实际情况合理补桩。3）停机的处理。现场施工环境复杂，为避免因意外而中断施工的情况，自备一台发电机。打桩施工期间若因某些不可预见因素而导致施工中断时，将搅拌轴下沉至停浆面以下50mm处，在解决好问题后继续喷浆提升。若中途间隔时间过长可采取补桩处理措施。4）配合比的优化。水泥掺入量为18％，水灰比0．45～0．55，以现场地质条件为参考，掺入合适类型的外加剂，用于改善水泥浆的性能。水泥浆的搅拌应达到2～3min，若时间过短则会出现局部浆液不均匀的情况。滤浆后将其转入集料池内，再持续搅拌，避免浆液离析。5）注浆量和提升速度的控制。加强对注浆量和提升速度的检测与控制，若某项指标不合理均容易出现夹芯层或是断浆等特殊情况。搅拌头二次提升时，要求其速度始终稳定在1m／min以内。

4水泥搅拌桩施工的技术控制

4．1钻机就位及调直

水泥搅拌桩施工过程中的受扰因素较多，钻机为关键的设备，需维持稳定的状态。在施工期间必须加强对其的控制，保证各项参数的合理性。经检测后，若存在钻机与设计位置形成偏差或是调直未满足要求的情况，则需及时分析成因，采取处理措施，使钻机可精准就位，维持稳定运行的状态［4］。随着施工进程的持续推进，当水泥存放罐内的材料量达到上限后，需密封料口，以免在外部环境因素的影响下而导致水泥质量下降。在安装钻机时必须调整好钻杆等装置的姿态，最大限度减小定位偏差，以免成桩后出现桩体质量不达标的情况。

4．2水泥浆和喷浆措施

在水泥浆液的制备过程中严格控制水泥、水等各类材料的用量，要求水的用量不超过总量的20％，否则将由于用水量增加而稀释泥浆，进而影响其工程性能。此外，需加强对水泥搅拌桩施工设备的检查，均要维持稳定，若无误则缓慢释放吊索，逐步切土下降。若无特殊情况，下降速度应控制在1．0m／min以内，再将电流调控为75A，在此条件下方可下沉喷浆。喷浆施工期间，从配合比、搅拌等角度切入，全面避免离析现象，使喷入的混凝土可有效成型，构成稳定的桩体结构。

4．3试桩试验

为保证大面积施工的效率以及质量，在搅拌成桩施工前需要依据规范组织工艺性试桩作业，加强对各项施工参数的验证，调整不合理之处。对于桩体周边存在大范围软弱土层的情况，可在既有施工工艺参数的基础上加大水泥用量以及增加搅拌次数，确保软土地基在经过处理后具有足够的承载力。钻进施工期间，钻机按照规定运行，全程维持稳定，避免桩机偏位、桩体倾斜或是其他质量问题。

5结束语

在工程地基施工中，水泥搅拌桩施工工艺取得广泛的应用，其适用范围广、加固效果好。为充分发挥出水泥搅拌桩施工工艺的应用优势，全体工程人员应遵循因地制宜的原则，视实际情况合理优化施工工艺，兼顾材料的质量、机械设备的性能、工艺参数的可行性等方面的内容，集多重资源优势于一体，高效施工。

参考文献：

［1］吴艳伟，彭远续．水泥搅拌桩施工技术及质量控制［J］．建筑技术开发，2018，45（5）：99－100．

［2］胡凡，陈枫．水泥搅拌桩在不同土质地基中的应用［J］．工程建设与设计，2019，67（10）：175－177．

［3］孙鹏．软土地基处理深层水泥搅拌桩施工技术探究［J］．绿色环保建材，2020，7（1）：156，159．

［4］郑广．市政道路建设中水泥土搅拌桩加固地基与施工技术［J］．工程建设与设计，2019，67（15）：51－52，58．

作者：王娜 单位：中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司