浅谈深层搅拌桩施工问题及通病的处理措施

浅谈深层搅拌桩施工问题及通病的处理措施×××〔中交一航局第四工程珠海工程部〕摘要：水泥搅拌桩施工属于隐蔽工程，如施工过程中发生一定的问题，势必对其施工造成一定的影响，且一旦发生质量问题，便构成隐患且不好检查及补救。因此，紧抓施工的各环节，严格施工过程的管理非常重要，施工质量的控制是一项细致的技术工作。本文对三轴搅拌桩施工中各个环节容易出现质量问题进行了原因分析，并提出了处理措施。关键词：搅拌桩；隐蔽；环节；管理前言三轴水泥土搅拌桩施工工艺的流程依次为平整场地、测量放线、桩机就位、制备水泥浆、钻进〔提升〕喷浆搅拌、桩机移位等。在施工前期及过程中容易出现各种各样的施工问题或质量通病，现就其进行分析并提出解决处理或治理措施。常见施工问题及处理措施由于施工三轴水泥土搅拌桩的地基属于软弱地基，存在地质土层分布不均匀的可能，便会出现各类施工问题，其常见的施工问题描述及产生原因、解决措施如表1所示。表1三轴水泥土搅拌桩施工中常见问题及应对措施项次问题描述产生原因应对措施1预搅下沉困难，电流值高、电机跳闸电压较低；土质较硬，阻力太大；遇大石块或树根等障碍物调高电压；适量冲水下沉；开挖排除障碍2搅拌桩机下沉不到预定高度，但电流值不高土质太粘；搅拌桩机自重不够加设反压装置；增加搅拌桩机自重3输浆管路堵塞、爆裂输浆管内有浆液硬结块；喷浆口球阀间隙太小拆洗输浆管；使喷浆口球阀间隙适当4搅拌桩机卡钻1、停电；2、机械设备故障1、备用发电机；2、定期检修维护机械设备常见质量问题及治理措施三轴水泥土搅拌桩需按照表2所示的工程进行质量控制。表2三轴水泥土搅拌桩施工质量控制检查表项次检查工程规定值或允许偏差检查方法和频率1桩位±20用钢尺量：抽测1%2桩径+D，+1.04D钢尺量：抽测1%，D为8503垂直度≤b/桩长，1/250桩机垂线法：每桩检查4桩顶标高-50，+100水准仪：每桩检查5桩底标高±100测钻杆深度：每桩检查6组接长度外槽壁≥D，内槽壁及加固区≥d钢尺量：每桩检查7水泥用量不小于设计查施工记录：每桩检查8施工间歇小于24小时查施工记录：每桩检查9水泥土强度满足设计要求钻芯及试块：3%其施工中容易出现的质量问题进行逐一描述和解决。邻桩搭接长度缺乏主要表现形式相邻三轴搅拌桩之间的搭接长度小于“套接”及“搭接”的设计值。产生的主要原因审图不细或未按图施工。有些施工人员审图不细，而将搅拌桩的组接方式混淆，甚至为了偷工减料谋取利益而成心违背图纸意图随意施工，势必造成质量问题。桩机定位出现偏差。在实际测量放线当中，由于操作失误或者测量不精细而造成的搅拌桩搭接长度缺乏的现象时有发生。主要治理措施仔细审图、严格按图施工一般来说，一个地基处理工程的止水帷幕搅拌桩或基坑工程地下连续墙设计的槽壁加固搅拌桩往往又几种组接形式。如图2所示，该图综合了3种三轴水泥土搅拌桩的组接形式。图23种组接形式仔细定位在搅拌桩机导向架上安装定位架，将定位架上的垂线对准控制线上的标识点位。机操手操作搅拌桩机将钻头放置于开挖好的导沟里，支撑导向架上的定位架对准标识好的胶带，设定三轴水泥土搅拌桩相邻2组桩间距为1200，其定位如图3、图4所示。图3桩机对位调节示意图图4桩机对位调节轴测图倾斜过大主要表现形式地下连续墙成槽时抓斗抓不动或基坑开挖竖向围护面倾斜。产生的主要原因未有效控制钻杆的垂直度。主要治理措施用桩机自带的线垂控制垂直度。假定设地连墙与搅拌桩的净距为b，垂直度设计要求为不大于b/桩长，在桩架上设置线锤2.5米长，底部对中处设一钢圈，钢圈上用十字交叉丝标示，锤尖在十字叉位置四个方向偏移不超过2.5×1000*b/桩长〔单位为毫米：mm〕即视为垂直度控制合格。如示意图图5所示。图5垂体度控制示意图桩长缺乏主要表现形式地下连续墙成槽时在设计槽壁加固范围内出现缩颈或塌槽现象，甚或不成槽。产生的主要原因未有效控制搅拌桩的设计底标高。主要治理措施在施工前，逐段取钻杆的长度，如图6所示，并在钻进时按照此长度推算设计底标高，并将此位置用色圈标识在钻杆上，如图7所示。图6钻杆分段测量长度图7桩长标记冷缝主要表现形式相邻三轴水泥土搅拌桩施工间歇超过24小时，未形成“套接”及“搭接”的有效组接形式，未起到护壁或止水等作用。产生的主要原因遇到深层〔普通挖掘机难以触及〕障碍物；机械故障或停电；由于其他施工需要而人为安排造成。主要治理措施施工过程中一旦出现冷缝那么采取在冷缝处补做搅拌桩或旋喷桩等技术措施。在搅拌桩初始施工处和终止施工处做好标记，待适当时候补强处理。去除障碍物在钻不进时，判断其原因是由于障碍物而造成时，那么根据其埋深由普通挖掘机直接挖除、长臂挖掘机放坡挖除、冲击钻冲击等施工方法去除。机械故障或停电机械进行检修，保证其正常运行。在现场配置1台功率大于搅拌桩机组用电负荷的发电机，以应对停电造成的施工间断。其他施工需要而人为安排如果在此情况下出现冷缝，那么按照1.4所示的方法进行补桩。出现后的补救方法三轴搅拌桩在施工时由于不确定因素造成时间间歇超过24小时后，无法进行套接或搭接施工，此时那么进行补接桩。补接桩从先桩相切，以54°倾斜角侵入到后桩的搭接长度为d。设桩径为D，搭接长度为d，桩轴距为L，补接方式见图1所示，箭头表示施工流向。图1补接形式水泥用量过多或过少因水及水泥往往按照设计指定的水灰比或由试成桩而确定的水灰比搅拌而成，所以这里所说的水泥用量即指水泥浆用量。主要表现形式提升喷浆未到设计顶面标高，储浆桶内浆液已排空，即水泥浆用量多；提升喷浆到设计顶标高，储浆桶内浆液剩余过多，即水泥浆用量过少。产生的主要原因水泥浆过多后台投料不准，未按照规定的水灰比制备水泥浆；灰浆泵磨损严重，不能按照既定的效率注浆；灰浆泵输浆量过大，超出了设计要求的范围。水泥浆过少后台拌浆加水过量，水泥浆总体积过大；输浆管局部堵塞，原本该注入的水泥浆没有足量注入。主要治理措施水泥浆过多〔1〕重新标定投料量按照设计要求或者按照试成桩的水灰比配置水泥浆。水泥用量为W=3.14*(D/2)2*(H1-H2)*p*m*3式中D—搅拌桩径H1—桩顶标高H2—桩底标高P—土体容重m—水泥掺量3—“三”轴用水总量为水灰比与水泥用量的乘积。〔2〕检修灰浆泵灰浆泵往往由于故障而产生既定的流量偏差，此时必须进行校定。〔3〕重新标定灰浆泵输浆量。校正完成后，在灰浆泵及钻杆之间输浆管的线路上以流量表来确定输浆量，最终确定注浆压力，一般为0.8~2.5Mpa。水泥浆过少〔1〕重新标定拌浆用量同上。〔2〕清洗输浆管路1〕由于桩机故障或停电引起的储浆桶内水泥浆放置时间超过2小时，此水泥浆严禁再用，作为废浆处理；2〕在搅拌桶与储浆桶之间设置过滤网，其网眼尺寸为2×2mm，防止水泥杂质颗粒进入到泥浆泵或输浆管路内而造成堵塞。搅拌桩体检测强度不均匀主要表现形式搅拌桩在施工过程中在导沟内取出的水泥浆所制作的水泥块抗压强度及成桩28天后全桩长抽芯取样的抗压强度在抗压试验时其值或高于设计无侧限抗压强度或低于设计无侧限抗压强度。产生的主要原因〔1〕施工工艺不合理；〔2〕搅拌机械、注浆机械中途发生故障；〔3〕供浆不均匀，使粘土被扰动，无水泥浆拌合；〔4〕搅拌机提升速度不均匀。主要治理措施选择合理的施工工艺根据水泥用量情况，合理调节钻进及提升搅拌喷浆的循环次数，以到达设计水泥用量为准。机械检修对搅拌桩机、注浆泵进行维修，使其处于良好的正常运行状态。控制水泥浆搅拌时间水泥浆在搅拌桶里搅拌时间不得低于3分钟，且经过过滤网后在储浆桶内进行二次搅拌。快搅及重复提高搅拌转数，降低钻进速度，提高拌合均匀性；注浆设备单位时间内注浆量相等，不能忽多忽少，不得中断；重复搅拌下沉或提升各一次，以反复搅拌法解决钻进速度或快或慢的矛盾。设编号为××三轴水泥土搅拌桩桩长为4.15+17.6=21.75米，水泥用量为21.75×3×3.14×0.4252×1.8×0.2=13.3吨〔其中0.425为桩半径，1.8为土容重，0.2为水泥掺量〕，钻进速度为0.5m/min，钻进用时为21.75÷0.5=43.5min，钻进水泥用量为0.6×13.3=8吨〔0.6为钻进水泥用量系数〕，流量为8×1.2×1000÷〔43.5×1.47〕=150L/min〔1.2为水灰比，1.47为水泥浆比重〕。提升速度为1m/min，提升用时为21.75÷1=22min，提升水泥用量为0.4×13.3=5.3吨〔0.4为提升水泥用量系数〕，流量为8×1.2×1000÷〔22×1.47〕=200L/min〔1.2为水灰比，1.47为水泥浆比重〕。水泥浆配制及流速控制如下表2、表3所示。表2钻进过程水泥浆配置及流速控制表桩号桩长水泥用量t时间min流速L/min配制盘数1××21.758.043.51508表3提升过程水泥浆配置及流速控制表桩号桩长水泥用量t时间min流速L/min配制盘数1××21.755.321.82006冒浆严重主要表现形式搅拌桩钻进或提升过程中水泥土浆液面未与孔口保持水平，水泥土浆液溢出，如图8所示。图8冒浆严重现象产生的主要原因〔1〕施工工艺选择不当；〔2〕粘土颗粒之间粘结力强，不易拌合均匀，搅拌过程中易产生抱钻；有些土层不是粘土，容易拌合均匀，但由于上复压力较大，持浆能力差，易冒浆。主要治理措施〔1〕对不同土层选择适宜的工艺；〔2〕搅拌桩机沉入前，搅拌桩位要注水，使搅拌头湿润，地表为粘土时，可掺入适当砂子，改变土层粘度；由于输浆过程中土体持