25m超长水泥搅拌桩工艺改善

江鉴均

广州市市政工程机械施工有限公司

摘要：根据沿江原耕作区域新建市政道路软基处理的实例，大扭矩打桩钻机施工25m超长水泥搅拌桩提供施工主要需改善“临桩施工间隔过长”和“喷浆搅拌过慢”。通过采取改善“四搅二喷”成桩工艺方法、调整合理的桩机高度以及施工前加固淤泥路段等措施，可以明显提高单根桩的成桩速度及缩短临桩之间施工的时间间隔，从而达到在确保施工质量且不增加成本的同时，提高成桩效率，加快施工进度的目的。

关键词：超长桩；工艺措施；效率

前言：确保工程质量和施工进度是工程施工管理中的必然要求，加快施工进度的同时须确保施工质量，而且要求尽量降低加快进度的成本，否则加快进度也失去意义。本文结合增城市东江沿岸的某市政道路工程实例，主要探讨确保水泥搅拌桩桩成桩质量的同时，通过改善施工工艺，提高成桩效率，在尽量不增加成本的前提下合理加快施工进度，达到质量和进度的双控。

一、工程背景

1、工程概况

增城市某市政道路工程位于新塘镇东南部东江河畔，全路段均须采用水泥搅拌桩复合地基软基处理。水泥搅拌桩包括道路工程软基处理238862.2m和排水顶管工作井止水帷幕及地基加固30395m。水泥搅拌桩软基处理桩长12~24.5m（水泥搅拌桩桩长超过20m属超长桩），桩径500mm，桩间距1.4~1.7m。顶管工作井外围设置双排水泥搅拌桩止水帷幕，桩径500mm，搭接100mm，平均桩长21m，入不透水层1.5m。水泥搅拌桩固化材料选用不低于32.5的普通硅酸盐水泥，水灰比为0.45~0.55，采用“四搅两喷”施工方法。

2、施工机械

该工程使用的桩机为ZGZ—A型高强牌新型大扭矩打桩钻机，标准成桩深度为21.5m（常规水泥搅拌桩机最大成桩深度一般为18m），并且塔架和钻杆均可加标准节接长，接长后最大成桩深度可达25m。该工程工期紧，必须在40天时间内完成13000m水泥搅拌桩（9台桩机每台必须每天至少完成380m以上），除了增加施工机械外，改善施工方法也非常重要。

二、影响成桩效率的主要因素及原因分析

通过现场最先施工并随机抽取的205根桩的统计，发现有52根桩（含桩间施工间隔）出现施工效率偏低的情况。

发现导致施工滞后的问题为以下5个方面，详见下表：

表1水泥搅拌桩施工效率偏低的问题统计表

从上表可知水泥搅拌桩施工效率偏低的主要问题为：“邻桩施工间隔过长”和“喷浆搅拌过慢”。

导致以上问题的主要原因为：

1、搅拌方法需改善

合理的空搅与喷浆时间相差在15min以内，单桩施工采用“四搅二喷”施工工艺的总施工时间应在70min左右。在软基地区已作表面填土处理的区域，若采用“空搅钻进→喷浆提升→重复喷浆钻进→空搅提升”的工艺，单桩搅拌总时间通常为80min左右，第一次空搅钻进时间和第一次喷浆时间均比较长。这是导致单根桩施工时间较长的技术原因。

2、桩机安装高度不合理

施工前，需查阅图纸，了解各台桩机施工区域的桩长，采用合理的塔架高度。各台桩机已接长塔架后的施工深度大于所有其施工区域内最大桩长0.5m以上，避免施工中重新接长或长距离调配机械。该因素容易导致施工过程中人为的停工。

3、地基承载力差导致桩机移动慢

对于原状土为淤泥等地基承载力较差的区域，桩机施工过程中不但容易导致成桩垂直度偏差大、成桩强度低等质量问题，而且会使得桩机移动速度慢，导致每根桩完成后进入下一根桩施工的时间较长。

三、改善施工工艺的措施

1、改变“四搅二喷”工艺中钻进和提升喷浆的顺序

改变“四搅二喷”工艺中钻进和提升喷浆的顺序，将首次空搅钻进改为喷浆钻进，改方法可以加快首次钻进的速度，减少土方变化对空搅效率降低的影响。

为提高成桩效率且保证质量，将首次空搅钻进和喷浆提升改为喷浆钻进和喷浆提升，重复钻进提升的过程中不在喷浆，即原来的“空搅钻进→喷浆提升→重复喷浆钻进→空搅提升”改为“喷浆钻进→喷浆提升→重复搅拌钻进→空搅提升”，即在首次钻进的过程就开始喷浆，既加快成桩效率的同事又可保证桩的质量。在原搅拌工艺中，由于首次钻进与喷浆的过程所必须消耗的时间都比较长，而首次钻进就开始喷浆，不但可以接受重复搅拌的时间，还可以使钻进的效率提高。

与此同时，由须确保在水泥搅拌桩在成桩过程中桩长控制、水泥浆质量等各项指标符合要求，并且为确保质量，严格要求喷浆下沉和提升的速度不得超过1.0m/min。施工过程中，应检查施工过程中各项机械参数是否正常，并根据现场施工中遇到的情况，合理调整钻杆钻进和提升的速度，根据施工中的数据反馈情况形成施工记录。

通过改善搅拌工艺，首次钻进和重复钻进的时间分布可以减少了5~10min，成桩效率得到了很大的提高。喷浆下沉和提升的速度控制在1m/min以内，使桩的水泥用量得到了保证，提高重复搅拌的速度。

2、合理安排桩机布置

根据设计图纸中各施工区域的桩长要求，合理调整不同高度的桩机布置，并将桩机塔架高度增至其施工区域内最大桩长0.5m以上，尽量保证各桩机施工总长度基本相等。改方法可以减少停机加长塔架的桩机数量，总停机时间短，节约桩机维护成本。

施工前，查出每台桩机施工范围内的最大桩长，要求每台桩机按桩长要求增加塔架长度，确保每台桩机的施工深度符合设计桩长的要求。在桩机安装塔架的过程中，应确保每一根螺栓必须拧牢固，加长的塔架稳固和安全，塔架垂直度符合要求，在成桩过程中不发生塔架高度不足的情况。

桩机的高度和平面布置的合理性，可以杜绝了打桩过程中桩机高度不足而重新加长塔架的情况，减少了施工过程桩机的移动距离。

3、加铺石屑处理淤泥路段。

为了给予桩机在成桩过程中一个平整稳定的场地，在承载力低的淤泥路段铺设15cm石屑垫层，确保地面平整和桩机运行稳定。该方法虽然增加部分成本，但可以为桩机移动和作业提高稳定的平台，提高成桩效率和垂直度，相对于机械行驶和作业不稳定而导致成本的增加，还是具有经济性的。

施工前，先用挖掘机和推土机平整场地，在承载力较低路段，铺设石屑垫层，并作简单的夯实处理，确保地基承载力大道150kPa。

该对策的实施，使得桩机在淤泥路段的移动和运行困难的情况得到了改善，加快了完成一根后进入下一根桩的衔接过程，提高了成桩效率。虽然加铺的石屑层在增加了费用，但由于桩完成后桩顶需铺设碎石和石屑垫层的，且石屑用量不多，因此所增加的费用不会太多。与此同时，由于地面平整度和承载力的提高，成桩的垂直度也能够得到有效的保证，效果是相当明显的。

通过以上3个对策的实施，在确保施工质量的前提下，可以达到平均每台桩机每天完成383m的桩长。

四、结束语

在一般耕作土、河流冲积平原等软土地区，淤泥层深度一般在15m以内，水泥搅拌桩复合地基处理的效果尤其明显。然而，在一些河畔、耕作区域若经过填筑平整后的区域，各类含水量较大的软土层深度可能会在20m左右，普通的水泥搅拌桩机械的作业深度难以符合要求，采用以往的钻杆加长工艺，将导致成桩效率偏低。此时，重型大扭矩打桩钻机将发挥其作用，经过工艺改善后，其成桩效率将满足工期要求。

参考文献：

【1】中华人民共和国住房和城乡建设部发布，《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）