关于降低水泥搅拌桩断桩问题的研究

关于降低水泥搅拌桩断桩问题的研究

秦艳红

身份证号：370725198502152844

我国于上世纪七十年代后期致力于深层搅拌技术的研究和应用，随着这项技术的发展，此法广泛应用于地基加固、边坡支护、防渗工程等建设项目中。近几年来，在重要堤防隐蔽工程的大规模建设中，搅拌桩防渗墙施工技术正在蓬勃发展，施工工艺也通过不断改进日臻成熟。搅拌桩防渗墙的基本工作原理是运用深层搅拌桩机在地基一定深度范围内把水泥浆喷入土体，使水泥和土体产生一系列的物理、化学反应，从而凝结形成整体性好、抗水性强、防渗能力强的水泥土桩防渗墙。搅拌桩防渗墙具有施工工期短、施工过程无振动、无躁音、不排污、造价低廉等优点，在江河堤防等垂直防渗工程中得到了广泛应用并取得了良好的效果。

笔者通过对水库搅拌桩防渗墙的实际应用，论述了水泥搅拌桩施工技术、施工工艺和控制断桩的方法，从而在能满足设计要求，并能保证工程质量的前提下，有效降低施工成本，是解决该工艺能否持续应用和发展并得以不断改进的关键环节，并为同类工程作借鉴。

 笔者参考的主要设计施工内容：桩号0+000～3+382段水泥搅拌桩防渗墙工程工程，清单工程量为28300.00m³。设计桩长为12.8m～15.2m，墙体深入坝体2.5米，设计桩径为500mm，桩与桩中心距600mm，最薄处墙厚300mm，设计水泥掺入比15%，设计渗透系数为1×10-6cm/s，采用不低于双轴水泥搅拌桩机施工。水泥搅拌桩机及附属制浆设备共计10台套，其中三轴搅拌桩机6台套，双轴搅拌桩机4台套。

施工工艺：a. 制浆站（第一搅）通过设定的水灰比例 0.9∶1～1.3∶1 配料然后将其搅拌成水泥浆，水泥浆要一边配料一边使用。b. 通过泵将配制好的水泥浆传输至储浆罐（第二搅），同时就位调节好桩机。c. 在地面通过放线定位开挖的槽沟搅拌使得其下沉，以此同时启动输浆泵，传输浆液送到设桩底高程，定位搅喷3s，随后提升到设计桩顶高程，这个过程中的最好效果就是地面微微泛浆，不然的话就得调配浆液水灰比例或改变下沉和提升的速度。d. 将搅拌机械关闭，一个单元墙体的施工就算完成。e. 水平向前移动，移动底盘对桩位，连接前一单元墙体和后一单元墙体的最后一个桩100mm，调平后重复做以上几个步骤。

在进行初期搅拌桩防渗墙生产性试验的过程当中有断桩的现象，对防渗墙的整体性以及防渗效果造成了严重影响，经过补桩虽能弥补质量缺陷，但由此造成施工直接成本的大幅增加。如何有效控制断桩的情况，使其尽量一次成型从而降低施工成本，是后续施工中急需解决的问题。近几年随着水泥土搅拌桩应用以及机械化作业的普及，实际施工过程中搅拌桩断桩现象较常见,而且行业单价不升反降，出现了利润空间越来越小的局面。公司技术人员当务之急的事情是结合投标文件及工程的实际情况向项目部下达目标成本责任书，研究预防及降低水泥土搅拌桩断桩的措施。

水泥搅拌桩防渗墙施工，首先需要进行生产性试验，试验段长度为100m，共250根搅拌桩。笔者对已完成的100m试验段进行了检测，分别采用了探地雷达法和超高密度电法。

探地雷达检测时，利用发射天线发射高频宽带电磁波，当电磁波遇到电性不同的分界面时，就会产生反射，为接收天线所接收。而后通过雷达转换卡把脉冲信号转换成数字信号，并传送给雷达主机；最后经过一系列的滤波、去噪等处理，得到连续的雷达剖面，供人们分析和处理。

探地雷达使用高频电磁波对地下介质进行检测。

对防渗墙进行检测时，将雷达天线紧贴着桩顶检测面拖动，高频电磁波由天线进入水泥搅拌桩防渗墙中；当电磁波遇到防渗墙孔洞、裂隙或混凝土与空气的分界面等时，产生反射，并被接收天线所接收。探测目标的位置可以由天线的定位系统给出，深度可以由以下公式得出：d=1/2×v×t。式中：d为目标物的深度；v为电磁波的传播速度；t为电磁波的双程传播时间。因为电磁波的传播时间可以直接在雷达图上读出，所以只要知道波速，就可以准确的得到目标物的深度。

超高密度电法是以墙体的电性差异为基础的一种电探方法，根据在施加电场的作用下地下墙体传导电流的分布规律，推测地下墙体具有不同电阻率的赋存情况。高密度电阻率法的原理是地下介质间的导电性差异。和常规电阻率法一样它通过A、B电极向地下供电流i，然后在M,N极间测量电位差ΔV，从而可求得该点（M、N之间）的视电阻率值。根据实测的视电阻率剖面进行计算、分析，便可获得地层中的电阻率分布情况，从而可以确定异常部位等。

超高密度电法数据采集系统由主机、多路电极转换器、电极系统三部分组成。多路电极转换器通过电缆控制电极系统各电极的供电与测量状态。主机通过通讯电缆、供电电缆向多路电极转换器发出工作指令，向电极供电并接收、存贮测量数据。数据采集结果自动存入主机，主机通过通讯软件把原始数据传输给计算机。计算机把数据转换成处理软件要求的数据格式，经相应的处理模块进行畸变点剔除、地形校正等预处理后，做视电阻率等值线图。在等值线图上根据视电阻率的变化特征结合钻探、地质调查资料进行地质解释，并绘制出物探成果解释图。

笔者对已完成的100m试验段250根桩的数据做了调查汇总，通过以上几种方法检测,得出以下结论:①防渗墙墙体结构符合标准,整体性很好,桩型达到要求;②个别墙体水泥浆不均匀,但对墙体的截渗效果影响不大;③墙体抗压情况、渗透能力、弹性模的渗透能力和墙体薄厚都达到防渗标准。但出现五处断桩现象，不合格率2%。根据软土地基深层搅拌桩加固法技术规范（YBJ225-91）的相关质量标准，对于断桩数量没有给出标准范围，但经过我公司多年来的实践经验，认为本工程的断桩率应控制在0.8%以内是比较经济合理的。

笔者对造成断桩的各项影响原因做了调查分析，得出如下结论：机械故障或其他原因导致停止时间过长，提升速度过快，浆液配制、注浆压力、注浆量不符合设计要求，钻进速度控制不理想。经分析研究，断桩主要影响因素是机械故障或其他原因导致停止时间过长，钻机提升速度控制不理想也是一个不可忽视的影响因素，而钻进速度和浆液配置影响较小。

  钻机提升速度是影响成桩的主要因素，只要对钻机提升速度进行严格控制，同时加强作业过程管理，才能将影响断桩的因素控制在目标范围之内。单位领导对笔者研究的一贯重视和支持，给予技术指导，各部门群策群力，不断优化技术方案。经过查阅文献及我公司的实践经验，对本工程断桩率控制在1%以内是比较经济合理的。笔者从各方面进行考虑，得出如下结论：1机械操作人员操作不熟练，施工管理人员交底不到位，质检人员旁站检查不及时。2钻机性能差，制浆机性能差，测量仪器精度不够3不良地质坝段未处理，个别部位有石块，整平后地段变形较大。4现场无测量设备。

对此，笔者拟定了实施对策：依据相关规程规定，钻机停喷时间不能超过水泥初凝时间。对老旧钻机进行了更换，并在现场配置了备用发电机组。机械维修人员在现场巡查，发现机械故障及时处理。对钻机驾驶员、制浆机操作员、质检员等分别进行严格的专业培训，提高作业人员的技能水平、质量意识和成本意识。此外项目部制定了合理的奖惩制度，并层层分解，落实到人，施工过程中人员不得随意更换。在钻机施工过程中测量人员全程跟踪，如发现超出允许值及时进行调整。现场技术人员做好跟踪记录，以备根据现场数据进行分析。

通过实施本次研究活动，水泥搅拌桩断桩问题得到了有效控制，丰富了笔者的工作经验，同时也提高了工程施工管理的水平。此次研究能够取得预期效果，得益于公司各部门领导的鼎力支持、项目部的通力协作和各技术人员的共同努力。