夯实水泥土挤密桩施工质量管控要点研究

夯实水泥土挤密桩施工质量管控要点研究

张运锋

中国航空规划设计研究总院有限公司  北京  100120

摘要：本文介绍夯实水泥土挤密桩施工原理、应用范围及施工工艺流程，通过文献调查找出施工质量11项要点出现频次，运用专家调查对11项要点进行权重计算，之后整理项目案例数据、利用ABC分类方法得到管控要点分类，然后对上述数据进行研究分析出施工材料、成孔质量、分层夯填、桩位布置、施工队伍和成品保护等六项为夯实水泥土挤密桩施工质量重要管控要点，据此制定相应对策，在类似工程施工质量管理方面有一定借鉴和指导意义。

关键词：水泥土桩，挤密法，地基处理，施工质量，管控要点

引言

湿陷性黄土在上部覆土层自重应力或覆土层自重与附加应力共同作用下，该黄土受地表水或地下水浸泡饱和后，因黄土的结构破坏发生显著的湿陷变形，通常黄土颗粒含量越少，其湿陷性就越大，这就是湿陷性黄土地基的特征。该地质地基处理方法主要有：换填垫层法、预浸水法、强夯法、挤密法、深层搅拌桩法和桩基法等，经实践夯实水泥土挤密桩法具有安全适用、经济合理、技术先进、保护环境等优点。

1夯实水泥土挤密桩简述

1.1加固原理

夯实水泥土挤密桩是利用机械挤土成孔，然后将水泥与土按一定比例混合搅拌均匀，再将水泥土混合料夯入孔内而成桩的方法。在机械挤土成孔、水泥土桩夯填的同时可将桩身周围土体挤密，从而提高桩间土的密度和承载力；加之高密度水泥土自身的强度，夯实水泥土挤密桩桩身有较高强度。

1.2应用范围

夯实水泥土挤密桩适用于处理地下水位以上的黏性土、粉土、粉细砂、素填土等适合成桩的地基，湿陷性黄土地基应采用挤密成孔、成桩。

1.3施工工艺流程

清表、平整场地→测量放线→桩孔定位→桩机就位对中→冲击成孔→验孔→水泥土拌合、运输→夯实孔底→填料→夯实→重复分层夯填至桩顶→夯实→移至下一根桩，重复前面步骤→桩身养护→桩检测→截桩头

2施工质量管控要点分析

2.1文献调查

2.1.1文件库建立

本文作者在知网以“水泥土桩”，“挤密法”，“施工质量”，“管控要点”，“地基处理”为关键词进行检索，共检索到相关文献15篇，去掉与本文研究方向相关度不大的文献，按照与本文相关度大，成文时间晚等标准作为参考文献库排序，共得到相关论文12篇，参考文献库如：《DDC工法水泥土挤密桩施工质量控制及防治措施》等。

2.1.2要点识别

作者在查阅文献时发现，相同的表述或意思相近的表达在各论文中所使用的名词或词汇不一致。为方便研究，作者进行了归类和统一，对与施工质量管控要点相关的关键词进行分析，整理这些关键词在文献中出现频次由多到少顺序，如下：桩位布置2次，成桩顺序8次，分层夯填8次，成孔质量7次，施工材料7次，工程试桩3次，成品保护2次，管控力度2次，场地平整2次，质量制度2次，施工队伍1次。

2.2专家调查

2.2.1问卷调查

考虑专家对访谈时间安排灵活、方便，本文作者主要采用电话和视频会议访谈两种方式。考虑到专家对管控要点意见和建议重要性，为保证管控要点的遴选科学合理性，受访专家应满足下列条件：

从事地基处理相关专业年限不少于8年，且至少参与过5个及以上夯实水泥土挤密桩项目，担任项目经理或项目总工程师；中级及以上职称；持有执业资格证书者优先受访。

2.2.2要点权重计算

本文将第2.1节收集到的11项管控要点，每个要点按照相对夯实水泥土挤密桩施工质量重要性依次分为：很不重要、不重要、一般、重要和很重要共五个等级，每个等级对应赋值分别为1、2、3、4、5分。然后将调查问卷分发给13位专家进行打分，共计发出调查问卷13份，收回11份，去掉一份将所有要点分值评为5分的问卷，有效问卷共10份，各要点具体得分情况见下表：

表2-1 管控要点专家打分表

从上表权重值可以看出，对施工质量影响由大到小依次是：施工材料、成孔质量、分层夯填、施工队伍、桩位布置、管控力度、工程试桩、成桩顺序、成品保护、质量制度、场地平整。

3项目案例验证

3.1项目概况

XX产业园项目占地面积126242.67㎡，共新20栋建筑，总建筑面积59356.5㎡，夯实水泥土挤密桩地基处理12栋。

3.1.1场地工程地质条件

场地位于太行山山前倾斜平原，属滹沱河冲、洪积扇。地形较为平坦，地貌类型单一。勘察30.0m深度范围内，揭露地层均为第四系冲洪积地层，地层岩性主要为黄土状土、粉土、砂土和粉质黏土。在30.0m勘察深度范围内未发现地下水，据区域地质资料，场地地下水埋深在40.0m以下。

3.1.2水泥土桩设计要求

经过工程试桩，桩身材料水泥与土的体积比取1：6， P.S.A32.5水泥，黏性土。桩径为400mm，横、横向间距均为900mm，矩形布置，处理后复合地基承载力≥200KPa。桩位偏差不应大于0.4D，垂直度偏差小于1%。桩体的压实系数≥0.95。

专业分包一标段：3个栋号，有效桩长5.10m、5.30 m、4.60 m，总桩数5018、5778、2953根；

专业分包二标段：6个栋号，有效桩长4.40m，总桩数分别为2790、4695、3282、666、872、2085根；

专业分包三标段：3个栋号，桩长4.40m，总桩数分别为2419、8070、1365根；

由此可知，无论从夯实水泥土挤密桩工程数量、总桩长，还是专业分包数量等方面该项目具有一定代表性，可用于案例分析。

3.2收集整理施工常见问题数据

收集施工过程监理、建设单位所发日常质量整改通单、现场质量检查表、月度质量检查表、专项质量检查表、微信工作群中日常质量整改信息等有关夯实水泥土挤密桩施工质量各种问题的数据资料，经整理、统计，将所有有关施工质量问题按1.1.2节中11项要点归类，

计算各项的频率和累计频率，结果见表3-1。

表3-1 夯实水泥土挤密桩施工质量问题项目频数、频率统计表

利用ABC分类法确定主次因素。将累计频率按（0%-80%）、（80%-90%）、（90%-100%）分成三部分，各部分所对应的质量问题项目分别为A、B、C三类因素，该例中A类即主要因素，有：施工材料、成孔质量、分层夯填、桩位布置；B类即次要因素，有：成品保护、质量制度；C类即一般因素，有：成桩顺序、管控力度、质量制度、工程试桩、场地平整。综上分析结果，下一步应重点管控A类中的质量问题。

4施工质量管控要点与分析

通过2.1文献调查、3.3专家调查以及ABC分类的观察与分析，对前几节内容进行分析、研究、总结如下：

1、关于施工材料、成孔质量、分层夯填和桩位布置是否为管控要点。

分析与结论：通过2.1文献调查、3.3专家调查以及ABC分类的观察与分析这三节的分析结果可知，这四项在夯实水泥土挤密桩施工质量管理均占有相当大比重。因此，将它们确定为施工质量管控要点。

2、关于施工队伍和成品保护是否为管控要点。

分析与结论：施工队伍专业性在很大程度影响着施工质量，让专业人做专业事，才能保证施工质量；成品保护虽是施工完成后的工序，但成品保护对桩体最终质量影响很大，甚至是地基处理成败关键，若成品受到破坏，则是功亏一篑。因此，将它们列为施工质量管控要点。

3、关于工程试桩、质量制度、管控力度和场地平整是否为管控要点。

分析与结论：工程试桩指正式施工前选择能代表该场地地质条件区域进行工艺性试验施工，主要目的是检验设计参数（桩径、桩长、桩间距）、处理效果（单桩承载力、复合地基承载力）和施工工艺的合理性和适用性。因为该工作非常重要，所以每个水泥土桩项目必须进行试桩验证，不会出现未试桩即施工的可能性。

质量制度，根据相关规定无论施工单位，还是其下属项目部均应建立健全相关质量制度，在项目《质量手册》中更有针对性的相关要求，制度最重要的是执行和落实。

管控力度，管控是对质量制度执行和落实的程度，是具体手段，并非是解决施工质量的最根本、最核心的原因。

场地平整，为保证桩机行走安全，在桩机进场前应平整场地，且场地承载力应满足要求，即使在施工出现局部不平整现象，出于安全考虑，往往都及时进行了整改，故极少出现场地不平整这种情况。

因此，将它们归类为一般要点进行管控。

5施工质量管控要点对策

本章针对第4章分析出的六个重要因素制定相应对策。

5.1施工队伍是保障

在水泥土桩专业分包时，招标文件中要规定分包单位资质、类似项目经验和业绩、项目经理从业经验、人员素质等作出与工程相适应的要求；选出施工管理完善，有类似工程施工经验、施工人员经验丰富且素质高的专业分包队伍，必要时对拟选专业分包队伍进行考察；施工队伍进场后要组织技术人员对其进行教育、培训、交底和考试，成绩合格后方可组织施工。

5.2桩位布置是前提

定位放线，根据CAD图中桩位布置，先将每根水泥土桩进行编号和坐标定位，然后实地测量放样并做好控制轴线。确定桩位后，在桩位打入钢筋且撒白灰作为标记，标记在移桩机时往往被破坏，此时可以通过控制轴线进行再次测量定位或用全站仪进行坐标定位；当桩机就位落下第一锤时，将锤提起对桩位进行复测，确保桩位无偏差。

施工时顺序应先外排后内排，同排内应间隔1孔进行，避免振动造成相邻桩体塌孔或缩孔。

5.3施工材料是重点

施工材料是桩体质量控制的重点，从水泥桩设计、原材料、配合比、拌合等方面应予以严格控制。

水泥土桩桩体强度与加固时所用的水泥品种、水泥强度等级、水泥土配合比，被加固土性质及养护龄期等因素有关。水泥土桩设计前应进行试配试验，配合比设计应根据水泥土桩桩体强度要求、场地土料性质、选用水泥品种和水泥强度等级等合理选取强度配合比，水泥与土的体积比宜为1:5～1:8。

水泥可采用P.S.A32.5水泥，进场水泥应具有质量合格证，并按规定进行复检。水泥在储存和使用过程中要做好防雨防潮，严禁使用过期、受潮、结块、变质的水泥。

土料宜采用黏性土、粉土、粉细砂，土料中有机物含量不得超过5%，不得含有冻土或膨胀土，土料粒径不应大于20mm。在雨季或冬季施工时，应采取防雨或防冻措施，防止原材料淋湿或冻结。

水泥土配合料宜采用机械搅拌，水泥土混合料在配制时，如土料含水量过大，应风吹晾晒或另掺入其它含水量较小的土料或换土。含水量过小应适量加水，拌合好的水泥土含水量与最优含水量允许偏差为±2%。在现场可按“手握成团，落地开花”的原则对混合料的含水量进行判断。水泥土混合料配制时间超过2小时严禁使用。

5.4成孔质量是关键

夯实水泥土挤密桩复合地基的质量好坏关键在于桩体是否密实、均匀，由于夯实机的夯锤质量及起落高度一定，夯击能为常数，桩体质量保证率较高，因此夯实机的选择对成孔质量和桩体质量很关键。

成孔应根据设计要求、成孔设备、现场土质和周围环境选用机械，

应采用夯实机成桩，夯实机应为专业的生产厂家的定型产品，夯锤宜选用梨形夯锤，锤体直径与桩孔直径之比宜取0.7～0.8，锤体质量应大于120kg，因为选择优良的施工设备是保证施工质量的关键。

夯填桩孔时，为保证桩的垂直度，应注意起吊设备的平整和导向架的垂直度，应使垂直度偏差不超过1.5%；施工中应保持桩机的水平度和导向架的垂直度，夯锤每次提升高度不应低于70cm。

5.5分层夯填是难点

填料量应严格控制，每击填料厚度应根据夯锤质量、工艺试桩参数等经现场夯实试验确定。夯实填料时，每次填料量不应过多，一般每击填料控制松料厚度为5cm，严禁超厚和突击填料。否则，影响水泥桩桩体密实性和均匀性。

夯实水泥土挤密桩桩长较短，端承力具有相当比例，因此，向桩孔内填料前孔底应夯实，再均匀填料，填料频率与落锤频率要协调一致，每击填料夯实遍数不应少于3击，当孔底土体含水率高时，可采用先填入少量干拌混凝土或碎石，再进行夯实。

5.6成品保护是措施

应对基坑周边及坑内轴线控制桩、水平高程点、已定桩位等做好防碰撞保护措施，防止施工车辆、机械碰撞或碾压，定期复核控制桩、高程点和桩位是否受到破坏，是否与设计要求相符；在夯填时安排专人负责成孔桩免受施工车辆、机械在其周边行走引起塌孔，并及时对桩孔进行验收和回填；在桩体养护龄期未达到设计强度前严禁重载车辆在已完工区域通行。

6结束语

本文通过文献调查、专家调查和案例验证分析仅对夯实水泥土挤密桩施工质量管控要点分析并制定对策，抓住了关键和重要工序。在水泥土桩施工过程中，其质量受到多种因素的影响，主要是人、机、料、法、环这五个环节，本文未能一一列举，但为今后夯实水泥土挤密桩施工质量管理提供了行之有效的可借鉴的经验。

参考文献

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[4]刘  民, 水泥土挤密桩处理湿陷性黄土地基的施工质量控制，佳木斯职业学院学报，2018.01