水泥土搅拌桩施工技术

水泥土搅拌桩施工技术（精选12篇）

水泥土搅拌桩施工技术 篇1

引言

深层搅拌桩施工法是通过各种深层搅拌机械, 将化学固化剂 (水泥浆或水泥粉, 石灰粉等外加一定的化学添加剂) 与地基土强制就地搅拌形成水泥搅拌桩, 用以提高地基承载能力、整体性和稳定性的方法。该项技术于上世纪70年代初同时在日本与瑞典开发成功。而后日本开发、研制出加固机理、机械规格和施工效率各异的深层搅拌机械, 使该法得到进一步的发展和应用, 进而使该施工方法成为一项非常成熟的技术。在我国应用深层搅拌法处理软弱地基已有20多年的历史 (龚晓南[1], 1997) 。最近几年, 随着经济的发展, 深层搅拌桩施工法在高速公路、隧道、市政设施以及建筑基坑工程中的应用越来越多, 特别是在高速公路的路基处理中应用较多[2]～[4]。但是, 近年来由于搅拌的不均匀引起工程质量事故也较多, 上海、天津等地禁止干法搅拌桩的使用。本文首先分析了我国在深层搅拌桩施工中的问题, 然后提出解决问题的办法。

1 我国的水泥土搅拌桩施工技术的现状

搅拌混合试验表明, 搅拌桩的现场强度与水泥和土的混合均匀度有密切的关系, 混合均匀度越好, 强度就越高[5]。混合均匀度主要由施工设备和施工工艺来决定, 下面就从施工设备、工艺等方面对我国的水泥土搅拌桩施工技术的现状进行分析。

1.1 施工设备

1.1.1 钻头设计简陋

以某条正在修建的高速公路为例, 其基础多为软弱土层。该区上部土层由杂填土、素填土、淤泥质填土组成, 这部分土结构松散, 天然含水量高, 压缩性大, 抗剪强度低, 物理状态多呈软塑至流塑, 因此工程性能极差。该区所用的水泥土搅拌桩施工设备极其简陋, 其钻头设计简单。钻头上的搅拌叶片为2层, 出浆口布置在搅拌轴上, 在第一层旋转叶片处, 离钻头前端较近。喷浆搅拌, 浆液多集中在喷浆口的桩轴附近, 叶片外缘缺浆, 形成水泥浆富集。

1.1.2 钻头材质差

水泥土搅拌桩施工设备的钻头多为废旧的铸铁制成, 材质较差。而且使用的钻头多为施工人员自己制作的, 不是专业的厂家生产。在旋转下钻过程中磨损很大, 尤其是搅拌叶片上的拨土筋, 一般施工数百米左右的桩就会磨损掉的。

1.1.3 钻杆向下旋转动力不足

目前我国使用的水泥土搅拌桩施工设备的电机功率较低。搅拌下沉主要是靠下部叶片上的拨土筋拨土, 以及马达的自重, 没有向下的驱动力, 这样就使得搅拌桩的搅拌深度不够。国内搅拌桩加固深度一般在15m左右, 超长的搅拌桩利用目前的设备施工, 下钻动力不足且桩质量难以保证。

1.2 施工工艺

国内某高速公路段的水泥土搅拌桩施工工艺与传统搅拌桩施工工艺略有不同。该区是将搅拌机吊至加固位置, 定位对中, 启动电机。待搅拌头运转正常后, 边旋转切土边下沉, 直至设计加固深度。接着输送浆液, 边喷浆边提升。由于该高速公路在7米以下为亚粘土层, 下降过程中喷浆困难, 因此在7米以下将分两次喷出的浆液在提升过程中一次喷出, 在7米以上仍分两次喷浆。第一次喷浆完毕后, 搅拌机再下沉复搅, 7米以上边下沉边喷浆, 7米以下复搅。最后重复搅拌上升, 即完毕。

1.3 施工管理混乱

目前我国水泥土搅拌桩施工管理非常混乱。搅拌桩的施工多为个体企业, 而这些企业的负责人多数并不懂搅拌桩的施工工艺。他们一般请技术指导来负责现场施工, 但是两者之间并不能非常良好的沟通。例如技术指导提出改进设备的要求, 承包商并不采纳。由于承包商等不愿投资改进施工设备, 直接造成了到我国施工技术与国外先进技术的差距。

1.4 桩质量不能保证

施工设备的简陋直接导致了水泥土搅拌桩的质量不合格。在国内很多用搅拌桩加固地基的实例中发现, 质量不合格的搅拌桩桩身常存有严重的水泥富集块, 而有的部位则很少有水泥浆;当然也有一些桩不合格是由于偷工减料, 水泥掺量不足导致的。国内外搅拌桩实践表明:搅拌桩的现场水泥土强度与水泥和土搅拌的均匀程度密切相关。

2 改进措施

2.1 施工设备的改进

在我国, 目前普遍觉得水泥土搅拌桩施工困难, 桩的质量较难控制。为了改善这种局面, 首先要改进目前的施工设备。可以引进国外先进的施工设备, 也可以自行研制开发。例如可以增大电机功率, 改进钻头等, 这些都是非常有效的方法。我国许多施工设备的功率为恒定, 那么对搅拌机钻头的改进则显得更为重要。目前国内的部分科技工作者已经对设备做了部分改进。

2.2 施工工艺的改进

为了在保证桩身质量的前提下, 加快施工进度, 就必须对施工工艺进行改进。传统的施工工艺是按照80年代的设计规范沿用至今的。当今社会经济飞速发展, 人们更加注重效率。我国目前也提出了对施工方法的一些改进措施。

2.3 改善设计施工管理

目前国内普遍认为水泥土搅拌桩加固地基施工周期短, 效率高, 施工工艺简单, 费用低廉等特点。但实际上现场施工人员普遍觉得水泥土搅拌桩施工困难, 施工进度缓慢, 且桩质量难以控制。由此可看出, 设计人员的构想与现场施工人员实际操作往往脱节。要改变这一现状, 应使设计人员多到施工现场了解施工状况, 而不是完全照搬设计规范。

2.4 改进桩身质量检测方法

对于以深层搅拌法或旋喷法施工的水泥土搅拌桩现场质量检测, 根据国家规范《建筑地基处理技术规范JGJ790-2002》应在现场进行轻型动力触探、钻孔取芯、吊桩载荷试验, 这些方法只能取局部的样品进行物理力学性质试验, 费时费力也不经济, 最后也不能对搅拌混合体的整体质量做出客观有效的评价。针对现有检测方法的不足, 可以建立现场强度与室内混合强度的数据库, 改进检测方法, 例如, 发明专利:基于混合均匀度的深层搅拌混合土的现场检测方法[5]。

3 结语

3.1 我国现有深层搅拌的工程实践中, 许

多地方施工设备简陋, 遇到复杂地质条件, 施工困难且质量难以保证。要解决这些问题, 必须对落后的施工设备进行改进。改进施工工艺, 加强现场质量管理。

3.2 提高施工企业负责人对改进设备带来的长远经济效益认识, 以促使他们投入资金引进和改良施工机械。

3.3 应尽早将新的技术发明推广应用到实

践中去, 目前我国普遍现象是工程实践与新发明技术脱节。国家相关管理部门应制订政策, 激励应用新发明技术的企业

摘要：针对目前我国水泥土搅拌桩施工技术的现状, 从设备、管理、现场施工工艺等几个方面出发, 分析了存在的问题及其产生的原因。从方法、设备、施工工艺、现场管理与质量检测等几个方面提出了改进的建议。

关键词：水泥土搅拌桩,设备,施工工艺,改进措施

参考文献

[1]龚晓南.地基处理新技术[M], 陕西科学技术出版社, 1997.

[2]刘敬东.目高速公路软基处理中深层水泥土搅拌桩施工工艺探讨[J].交通世界2005, 1.

[3]朱志勤.深层搅拌法处理软基在高速公路工程中的应用.广西交通科技, 2001, 26.

[4]吴金霞, 汪海生.深层搅拌法在高等级公路软基处理中的应用, 华东公路, 1999, 120.

[5]沈水龙, 许烨霜, 白云.基于混合均匀度的深层水泥混合土质量的现场检测方法, 专利申请号:200510030654.X, 2005.10.

水泥土搅拌桩施工技术 篇2

摘 要：对水泥土搅拌桩取芯试样强度不达标的原因进行分析并描述了一下目前的行业现状，同时提出了一些解决方法和新的检测方法的建议。

关键词：强度;水泥土;地质;龄期

水泥土搅拌桩无论作为被动土加固还是止水帷幕，在目前的工程中被大量应用，其桩体质量的检测方法主要有水泥土抗压试块、钻芯取样等。总体上来看，水泥土试块检测合格率极高，几乎100%，其能否真实地反映水泥土搅拌桩的实际强度还存在争议;现场钻芯取样是目前认可的能比较实在地反映搅拌桩实际强度、长度、连续性、均匀性的检测方法，但往往出现的情况是所得的试样强度达不到设计及规范的要求。文章就钻芯取样所得试样达不到要求的原因进行分析，并且探寻一些解决方法和新的检测方法。

1 钻芯试样强度的离散性

静安区60#地块工程，坑内加固采用掺量20%的水泥土搅拌桩，设计28d无侧限抗压强度1.0MPa。现场取芯进行了4次，分别位于4个区域：

上述几次水泥土搅拌桩的施工过程、施工质量、材料使用等都符合设计及规范要求，但取芯结果仍旧未达到设计要求的1MPa。从结论看“0.4～5.4”，数据的离散性很大，可见龄期对强度的影响较大，结合其他上海地区的工程中数据也会发现同样的情况，28d龄期的芯样真实强度基本都达不到1MPa，基本维持在0.5MPa左右，但90d龄期的试件基本可以达到1MPa的设计强度。

2 水泥土强度的原理

水泥土搅拌桩桩体强度是水泥、水、土三者的相互作用以及受到土质条件、桩身龄期影响后的共同结果。

2.1 水泥石骨架作用

水泥与土拌和后，水泥矿物所含的硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、硫酸钙先与水进行水解和水化反应，同时从溶液中分解出氢氧化钙并形成其它具有胶结能力水化物，如：水化硅酸钙、水化硫铝酸钙、水化铁铝酸钙等水化物。上述水化物在土的空隙中相互交织搭接，将土颗粒包裹连接起来，使土逐渐丧失了原有的塑性等性质，并随着时间的推移形成浆状体凝结硬化，形成水泥石骨架，使加固的桩体形成一定强度。

2.2 离子交换及团粒化作用

在水泥水化后的胶体中，Ca(OH)2和Ca2+，(OH)-共存。而粘土矿物以SiO2为骨架而合成的板状或针状的结晶是其主要构成部分，通常其表面会带有Na+和K+等离子。析出的Ca2+离子会与土中的Na+、K+离子进行当量吸附交换，其结果使大量的土粒形成较大的土团。由于水泥水化生成物Ca(OH)2具有强烈的吸附活性，而使这些较大的土团粒进一步结合起来，形成水泥土的链条状结构，有封闭土团间孔隙的作用，形成稳定的联结结构。

2.3 硬凝反应

随着水泥水化反应的深入，溶液中析出大量的Ca2+，当Ca2+的数量超过上述离子交换的需要量后，则在碱性的环境中与组成粘土矿物的部分SiO2和AlO3发生化学反应，生成不溶于水的稳定的结晶矿物。

2.4 碳酸化作用

水泥水化生成的Ca(OH)2，除了与粘土矿物发生化学反应外，还可以进一步与空气中的CO2反应生成CaCO3晶体，Ca(OH)2与土中的活性SiO2和Al2O3作用生成含水的硅酸钙和铝酸钙。

2.5 土质情况

水泥的水化物需要在强碱介质中才能硬化。当水泥稳定含粉粒和粘粒较多和塑性指数较大的粘性土时，氢氧化钙首先与粉粒和粘粒作用致使碱性介质不能顺利形成，从而妨碍水泥水化物的正常硬化，继而强度降低。

2.6 养护龄期

水泥的水化作用和固结作用会随着时间的增长逐渐完成，所以水泥土的强度会随着龄期的长短而有所不同。28天时水泥土的抗压强度等于养护龄期为7天时的1.4倍;水泥土的强度随着龄期的增长而提高，一般当龄期超过28天后仍有明显增长;当龄期超过90天后，水泥土的强度增长逐渐趋于平缓。

3 28d龄期芯样普遍达不到设计要求的原因分析

3.1 地质条件导致水泥硬化缓慢

由上段可知水泥的凝硬即水泥水化物的固结需要在碱性介质内完成，若加固区的土质为塑性指数较大的粘性土，则水泥中的氢氧化钙首先与粉粒和粘粒作用致使碱性介质不能顺利形成，从而妨碍水泥水化物的正常硬化。本人参考了静安寺多座地铁站的地质报告，地质情况大致如下表所示，这类土层分布的情况在上海城区也很有代表性。从中可以发现以一个25m深的基坑来说，搅拌桩加固区一般都处于饱和粘土层中，该土层塑性指数大，土颗粒粒径细小，势必致使碱性介质不能顺利形成，从而妨碍水泥水化物的正常硬化。

苏州部分地区的地质情况就与上海大不相同，以苏州地铁2号线为例，其地质情况如下表所示，可见苏州地铁搅拌桩加固区位于砂性以及粉性土中，该土层塑性指数一般均小于10，当时苏州地铁公司取芯的结果为合格。从开挖后的情况看，加固体“坚硬”、“有型”，还造成了开挖困难。

3.2 龄期不到导致强度不够

从前文芯样表格也可看出，龄期90天以上与龄期28天和60天的芯样强度差距很大。可见加固桩体的强度在如静安区的.地质条件下需要一个相当长的发展过程，才能达到设计要求。

从最后2次取芯所得的60#地块工程水泥土搅拌桩芯样来看，外观湿软，手触能留下指印，强度很低。但将芯样剥开，从内部来看，水泥掺入土体的纹路，散发的水泥浆气味等又可以判定水泥掺量并非是完全造假;众所周知的将水泥土芯样放置一边吹风后，其强度马上又可达到设计强度的几倍。可见28d龄期对于搅拌桩芯样来说，不足以使其发展到应有的强度。

3.3 取芯队伍人员良莠不齐，设备落后

目前建筑市场上有很多挂靠在检测单位下专业取芯队伍，从他们的实际操作来看，大部分并不能达到“专业”二字的要求。在取芯的过程中，可以发现不同深度所需的钻机钻速、钻压、钻进速度等，都是凭以往经验，并没有一套明确的操作标准，遇到熟练工，取芯率就高，反之则只能“多取几个地方”。甚至有些人员的职业操守也存在问题，一根完整芯样取上来后，竟然人为地将其弄断。取芯的设备也为一般引孔的钻机，没有封底装置，“落芯”现象时有发生。

4 解决方法和新的检测方法的探讨

针对地质条件影响水泥硬凝的情况，可以借鉴水泥稳定土中掺加少量石灰以增加混合料强度的方法，根据工程所在地的实际地质情况，必要时可事先做试验，在搅拌桩所用的水泥浆中掺入增加碱性却又不与粘性土颗粒产生作用的添加剂，使搅拌桩注入土体中的溶液能顺利形成碱性介质，使水泥的硬凝具备条件。

现行的规范标准以及设计图纸中均要求水泥土搅拌桩28d钻芯取样，且无侧限抗压强度达到1MPa以上。应当组织专业单位及专家就龄期以及强度进行探讨，从真实、可行的角度来确定不同地质，不同地区的取芯龄期以及强度要求。

同时应当制定切实可行的取芯施工技术规范，取芯队伍的资质条件，人员的上岗资格、操作规程等。

在日本，对于水泥土搅拌桩的检测采用“现场水泥土浆液取样强度试验”的方法以验证现场水泥土施工质量是否符合设计要求。即将取样机固定于搅拌桩机的刀盘上，直接现场深层取浆，随后将浆液进行养护检测，得出检测结果。此类方法在上海解放日报大厦工程中已得到应用，只是局限于取浆机未普及，无法推广使用。但这个方法避免了现行取芯过程中对芯样的损伤，能比较真实地反映搅拌桩桩体质量，值得推广。

在国内，还有一种利用地质雷达反射波法和工程地震面波法检测桩体质量的方法，其原理有点类似桩基的低应变检测，同时具备简便、快捷、经济的有点，同样值得推广。

5 结语

水泥土搅拌桩的强度检测是地下工程中比较重要的一个环节，上文所言希望能够抛砖引玉，集思广益，使搅拌桩强度检测真正的规范起来，为以后的工程打下良好的基础。

参考文献

[1] 孙胜.大同西安客运专线水泥改良土的作用机理及其特点.城市建设理论研究，(21).

[2] 上海轨交7号线静安寺站地质报告[R].

[3] 苏州地铁2号线地质报告[R].

[4] 龚启昌.静力触探PS-h曲线划分土层的探讨[J].上海国土资源， 1983(02)：29-35.

[5] 王士恩，戴呈祥，赵云超.水泥土搅拌桩工程质量检测方法探讨[A].广东省水利水电科学研究院第二十届科研成果学术论文报告会文集[C]：408-411.

水泥土搅拌桩施工技术 篇3

【关键词】水泥土搅拌桩；地基处理；固化剂

Dongying city the cement soil of some building weak foundation mix blend a stake to reinforce processing

Liu Pei-quan

(Shandong Zhengyuan Construction Engineering Co.，Ltd Ji'nan Shandong 250101)

【Abstract】Combine a solid example，introduction cement soil mix blend the stake reinforce weak foundation construction craft and technique important point，summary under construction should attention of a few problem and correspond of measure.

【Key words】The cement soil mix blend a stake；Foundation processing；Solid turn

水泥土搅拌法分为深层搅拌法(湿法)和粉体喷搅法(干法)。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土等软弱地基。它是利用水泥作为固化剂将软弱地基与固化剂强制搅拌，使软弱地基的整体性、强度得到极大的提高。水泥土搅拌法可根据实际需要，采用柱状、壁状、格栅状等。水泥土搅拌法具有最大限度利用了原土、污染少、成本较低等特点，在工程实践中得到了广泛应用。

1.工程概况

拟建场地位于东营市黄河路北侧，为某单位综合商业楼，高4层，地下1层。该楼采用独立柱基，基础埋深-4.0米，采用粉体喷搅法进行加固处理，水泥土搅拌桩共1200颗，有效桩长10米。复合地基承载力特征值不小于160KPa。

地层情况及各地层物理力学参数

①耕土(Q₄^pd)：黄褐色，松散~稍密，稍湿，主要成分为粉质粘土，为近期人工堆积而成。该层层厚0.50米~0.80米。

②粉质粘土(Q₄^al)：褐黄色，软塑~可塑，无摇振反应，干强度及韧性中等，土质较均匀，见云母碎片。该层层厚3.30米~4.20米(见表1)。

③粘土(Q₄^al)：灰色~灰褐色，摇振反应，切面光滑，干强度及韧性较高，该层层厚1.30米~1.50米(见表2)。

④粉土(Q₄^al)：黑灰色，稍密~中密，很湿，韧性及干强度低，颗粒较均匀。该层厚4.10米~5.00米(见表3)。

⑤粉质粘土(Q₄^al)：灰色~深灰色，软塑~可塑，干强度及韧性中等。 该层厚1.60米~2.10米(见表4)。

⑥粉土(Q₄^al)：黄褐色，中密，很湿，该层厚2.90米~3.50米。试验结果见表5：

⑦粉质粘土(Q₄^al)：灰色，可塑，干强度及韧性中等，该层未完全揭露，最大揭露厚度为5.1米。试验结果见表6：

2.地基处理设计参数

本工程采用粉体喷搅法进行施工，桩径500mm，桩长10米，采用正方形布置，面积置换率20%，即桩间距1.0米。每延米掺入水泥50Kg，桩身上部3米增加15Kg进行复喷复搅，地基处理后承载力特征值不小于160KPa。

图1 施工工艺流程图

3.施工工艺及控制要点

3.1 施工工艺。根据施工图要求，本次施工采用复搅复喷二次成桩工艺即：钻进、提升粉喷、再钻进粉喷、提升搅拌。具体工艺流程见图1。

3.2 质量控制要点(见表7)。

3.3 施工机具安排(见表8)。

3.4 关键工序控制。粉喷桩施工关键工序为搅拌与送灰两道工序，为保证施工质量，采取控制措施如下：

3.4.1 搅拌

(1)为使桩体搅拌均匀、保证桩、土强度充分发挥，搅拌过程中，当遇到软粘土层应加大搅拌次数；硬土层时减少搅拌次数。

(2)桩顶1.00~1.50m间提升喷粉时，放慢提升速度；下沉复喷灰时，提高沉入速度，避免出现“冒灰”和“隆土”。制桩结束后，利用桩机自重，压实桩头，以防止出现“软桩头”和“空心桩”。

(3)在制桩过程中，中断喷灰后，重新起动时，应复沉1.00m继续搅拌，然后提升喷粉制桩。

3.4.2 送灰

(1)水泥标号与稳定性必须符合设计要求，没有合格标识的水泥不准使用。

(2)根据设备电子称重控制，送足50Kg/m。

(3)随时注意空压泵压力变化，空压泵压力一般保持0.2~0.3MPa，当喷灰压力低于0.20MPa时，停机检查，若由地层引起的继续施工；属空压机原因，检查维修。当喷粉压力大于0.6MPa，立即停机，查找原因。

4.质量检验

按照规范要求及当地质检部门规定，本工程采用了两种方法进行检测，即复合地基载荷试验和低应变动力检测。

本工程低应变动力检测240颗的桩身质量，其中I类桩200颗，占检测总数的83.3%，II类桩30颗，占检测总数的12.5%，III类桩10颗 ，占检测总数的4.2%。根据上述检测结果来看，满足规范要求。

复合地基静力载荷试验6组，由于工程桩没有做破坏性试验，根据最大加载压力和曲线特征，6组复合地基承载力特征值分别为：157KPa、170 KPa、170 KPa、170 KPa、170 KPa、160 KPa。根据试验结果，满足规范要求。

5.经验总结

5.1 水泥土搅拌桩是介于刚性桩和柔性桩之间具有一定压缩性的桩，经过试验证明，它的力传递特性同刚性桩有很大相同之处，所以水泥土搅拌桩复合地基的承载力主要受桩身强度控制。

5.2 水泥土搅拌桩在软弱地基处理中得到了广泛的应用，但在设计时应该根据地层情况充分考虑复合地基承载力、单桩竖向承载力、桩间土、桩长、桩径的最优匹配，不能盲目加大安全系数，造成浪费。

5.3 结合多个工程的实践，根据受力曲线得知，在正常使用状态情况下水泥土搅拌桩符合地基主要受力部分在桩身上部30%~50%长度范围内，因此在设计过程中对上部桩身要进行复喷复搅处理。

5.4 水泥土搅拌桩的质量控制一定要贯穿在施工的全过程，重点要控制水泥用量、桩长、桩径、搅拌头转数和提升速度、复搅次数、停浆处理方法等。为使桩体搅拌均匀、保证桩、土强度充分发挥，搅拌过程中，当遇到软粘土层应加大搅拌次数；硬土层时减少搅拌次数。

5.5 桩顶1.00~1.50m间提升喷粉时，放慢提升速度；下沉复喷灰时，提高沉入速度，避免出现“冒灰”和“隆土”。制桩结束后，利用桩机自重，压实桩头，以防止出现“软桩头”和“空心桩”。

5.6 当粘土塑性指数大于25时，水泥土拌和效果极差。当地基土含水量小于30%时，由于不能保证水泥的充分水化，不得使用干法。

5.7 从承载力角度提高置换率比增加桩长的效果好。水泥土桩是半刚性桩，桩越长，对桩身强度要求越高，但是过高的桩身强度对提高复合地基承载力是不利的。

5.8 某一地区的水泥土桩，其桩身强度是有一定限度的，单桩承载力在一定程度上不随桩长的增加而增大。

参考文献

[1]《工程地质手册》(第四版 常士骠、张苏民 主编)中国建筑工业出版社

[2]《岩土工程治理手册》 林宗元 主编 中国建筑工业出版社

[3]《建筑地基处理技术规范》(JGJ70-2002)中国建筑工业出版社

双向水泥土搅拌桩施工技术及应用 篇4

关键词：双向水泥土搅拌桩,施工技术,质量控制

运用特制的深层搅拌机强制搅拌水泥和软土, 使其发生一系列的化学反应和物理反应, 促进土地的固结, 从而形成达到一定强度的、具有较好的水稳定性和整体性的水泥土桩, 这种工艺被称为水泥土搅拌桩施工技术。常规的水泥土搅拌桩施工中存在很多问题, 双向水泥土搅拌桩技术能够克服传统水泥土搅拌桩的技术问题, 使成桩质量得到提高。本文对双向水泥土搅拌桩施工技术及其应用进行了分析。

1. 传统水泥土搅拌桩施工的常见问题

水泥土搅拌桩施工的优点有振动小、速度快、施工便利等, 能够使软土地基的稳定性得到提高, 并对其沉降量进行有效的控制。然而由于不合理的成桩工艺和施工机械设备, 加之施工操作的不规范, 对桩身全长的质量检测的手段落后, 造成了施工质量的下降。桩体的强度会受到桩体搅拌不均匀、沿桩体垂直分布的水泥浆不均匀等因素的影响。传统双向水泥土搅拌桩施工技术具有较小的有效处理深度和桩长, 对其应用范围造成了束缚, 当深度达到7米之后该技术的优势就难以发挥。双向水泥土搅拌桩施工技术具有较低的工效, 施工时需要四搅两喷。

2. 双向水泥土搅拌桩施工技术

所谓的双向水泥土搅拌桩技术指的是通过在双向水泥土搅拌桩机外同心杆和内同心杆的搅拌叶片上分别安装动力系统, 使其能够同时从两个方向对水泥土进行搅拌的技术[1]。

2.1 双向水泥土搅拌桩机

通过改进传统水泥土搅拌桩成桩机械的钻头、钻杆和动力传动系统, 设计了双向水泥土搅拌桩机。将反向旋转叶片安装在外钻杆上, 将喷浆口和正向旋转叶片安装在内钻杆上, 并使用同心双轴钻杆和双向动力传动系统来进行正反两个方向的旋转。

在施工的过程中通过外钻杆叶片来进行压浆, 上下两组叶片能够对水泥浆进行控制, 使其不能上冒, 从而使桩体中的水泥浆掺入量得到了保障, 并能够分布均匀。这样能够对搅拌桩及其深层的质量进行保障。

2.2 双向水泥土搅拌桩的钻头技术要求

一般情况下钻头叶片的厚度为25至30毫米, 宽度为80至100毫米, 只有这样才能保障水泥土搅拌桩的均匀。在搅拌的过程中, 对搅拌均匀造成直接影响的就是钻头叶片的倾角, 因此钻杆与叶片之间的倾角应该为10度至20度, 如果是沙性土可以将夹角调小。为了避免“糊钻”现象, 搅拌钻头叶片之间的间距一般在20至40厘米左右。在内钻杆叶片的三分之二处设置喷浆口, 并根据现场测定的情况来设置喷浆的大小[2]。

实验证明, 在水泥土桩的任意一点使用双向水泥土搅拌桩机进行20次以上的搅拌, 能够取得最好的施工效果。施工时要保障钻杆的下降速度、提升速度和回转数, 钻头翼片与搅拌轴的垂直夹角、宽度和枚数都符合相关的技术参数。

2.3 双向水泥土搅拌桩施工技术的施工工艺

在施工时首先要进行放线和定位工作, 使用方形或梅花形来布置双向水泥土搅拌桩。进而就位桩机, 将搅拌机移动到制定位置, 并进行安装和对中。第三, 进行切土下沉, 也就是将搅拌机启动, 沿着导向架使用搅拌机进行切土, 并使用灰浆泵来喷射水泥浆液, 进行10秒以上的桩底持续喷浆搅拌。最后, 就行提升搅拌, 将灰浆泵关闭, 提升搅拌机。

2.4 水灰比和水泥掺入

要根据单桩的承载力来确定双向水泥土搅拌桩水泥掺入比, 以被加固湿土质量的百分之十五左右为宜。如果水泥掺入量在百分之七以下, 则会影响水泥土的强度。在百分之二十二的范围内, 水泥土强度随着水泥掺入比的增加而增加。根据工艺性试桩将水泥浆液的水灰比确定下来, 以0.5至0.6为宜。如果温度较高、桩径较大时可以取大值。水灰比不能小于0.45, 也不能大于0.7, 否则会影响成桩的质量, 并造成施工的困难[3]。

2.5 双向水泥土搅拌桩施工技术的适用地质

在进行软弱地基的处理时往往使用双向水泥土搅拌桩技术, 包括无流动地下水的松散砂土、软粘性土、粉土、淤泥质土和淤泥等。在使用双向水泥土搅拌桩施工技术对具有腐蚀性的地下水、塑性指数超过25的粘性土、有机质土和泥炭土进行处理时要先进行现场试验。一些特殊土质会影响双向水泥土搅拌桩技术的应用。例如有机质含量较高的软土和泥炭土中的有机质会对水泥水化过程进行延缓, 从而对水泥土的结构形式进行破坏, 使水泥土的强度降低。粘性土的塑性指数过大也会造成“糊钻”。如果地下水中的硫酸盐含量过高, 水泥会与硫酸盐发生反应, 形成结晶性侵蚀, 造成水泥土的崩解和开裂。

3. 双向水泥土搅拌桩施工技术的应用

3.1 工艺性试桩

工艺性试桩的目的在于用科学的技术参数来指导施工, 保障施工的质量, 工艺性试桩的主要内容有以下几点:要计算水灰比和水泥掺入量, 据此来对单桩对喷浆量以及其他技术参数制定出来, 例如进入持力层电流、搅拌机转速、喷浆压力、钻杆提升和下沉速度、钻进速度等。要对提升和下沉的阻力情况进行掌握, 将合适的搅拌叶片的倾角和宽度、电机功率以及搅拌钻头形式选择出来。要对室内实验的水灰比和配合比进行检验, 确定是否需要添加外加剂。对复合地基的承载力进行检验, 并在同一工程地质条件下至少进行3根工艺性试桩。

3.2 控制施工质量

首先, 在配制水泥浆液时要严格按照配合比, 不要将制备好的浆液搁置超过两小时, 先对其进行加筛和过滤, 再倒入存浆桶, 以免泵体受到结块浆液的损坏。必须配备专人对浆液拌制现场进行记录, 记录内容包括停浆面、喷浆深度和送浆的时间等等, 从而对水泥浆液的喷入量和喷入深度进行保障。要对钻机内外杆的速度、钻机提升和下沉的速度进行控制, 使水泥浆液能够与破碎的土体进行拌合。要确保搅拌桩机的导向架和底盘水平的垂直, 将其桩位偏差控制在50毫米以内, 垂直度偏差控制在百分之一以内。

3.3 处理常见的施工问题

(1) 处理桩顶部位的问题。桩顶的问题主要是蜂窝状土层, 处理方法为挖除桩顶质量较差的部分, 或者对其进行人工修整和二次喷浆搅拌。

(2) 处理施工间断问题。如果由于突发状况不能进行连续供浆, 要将搅拌机钻头退到停浆前的1米处, 避免缺浆或断桩。如果需要半小时以上的停机检查, 为了避免钻杆内水泥浆的硬化, 要冲洗钻杆, 并每隔半小时转动一次转杆, 以免出现内外钻杆抱死的现象。

(3) 处理“糊钻”。“糊钻”的产生主要是土质的含水量过小、塑性指数过大造成的, 这就会造成在桩体的单位体积内钻杆和钻头占有较大的以及比例, 难以均匀的搅拌水泥浆和土体。其处理办法为适当增大桩径、对钻杆和叶片之间的夹角以及水灰比进行调整、使搅拌叶片之间增大距离等。

(4) 处理局部密实土质。密实土质指的是含水量较小的硬塑粘性土和厚度较大、标贯击数较大的砂性土, 这些土质不适合使用双向水泥搅拌桩施工技术, 应该调整施工方案, 选择其他的施工技术。

4.结语

总而言之, 双向水泥土搅拌桩施工技术能够突破传统水泥土搅拌桩施工技术的不足, 使成桩效果得到显著的提高, 对成桩的质量进行保障。这样一来, 在软弱地基的处理中就可以广泛的使用双向水泥土搅拌施工技术, 发挥该技术的优势。与此同时双向水泥土搅拌施工技术还具有操作便利、易于推广的优势, 具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]李兵.水泥土双向搅拌桩在上海S32高速公路软基加固中的应用研究[J].公路工程.2010 (04)

[2]刘松玉.钉形搅拌桩与常规搅拌桩加固软土地基的对比研究[J].岩土工程学报.2011 (07)

水泥土搅拌桩施工技术 篇5

1、平整场地，并测量施工范围的自然地面标高，放出水泥土墙位置的灰线，确定桩位，

在铺设好钢板、道轨或滚管后，应测出桩机底盘标高，以此确定搅拌机悬吊提升及下降的起讫位置，控制桩顶、桩底标高。

2、清除障碍

施工前应清除搅拌桩施工范围内的一切障碍，如旧建筑基础、树根、石块等，以防止施工受阻或成桩偏斜。当清除障碍范围较大或深度较深时，应做好覆土压实，防止机架倾斜。清障工作可与样槽开挖同时进行。

3、机架就位及垂直度控制

将搅拌机移至设计桩位，定位对中，桩位偏差不超过5cm（包括测量放样和对中偏差）。

机架垂直度是决定成桩垂直度的关键。因此每根桩施工前都要从两个互相垂直的方向校正搅拌轴的垂直度，直至搅拌轴与铅直方向一致。搅拌桩机垂直度偏差应控制在1/250以内，且基坑底处的垂直度应控制在1/200。

4、水泥浆制备

水泥应采用新鲜、不受潮、无结块的合格水泥，拌制时应注意控制搅拌时间、水灰比的掺量，严格称量下料。水泥应有合格证、复试报告。

5、工艺试桩

在施工前应做工艺试桩。通过试桩，熟悉施工区的土质状况，确定施工工艺参数，如：钻进深度、灰浆配合比、喷浆下沉及提升速度、喷浆速率、喷浆压力及钻进状况等。

6、成桩施工

1）控制下沉速度

待搅拌机冷却水循环正常后，启动电动机。本工程预搅下沉的速度应控制在小于1m/min，一般控制在0.5m/min左右，边喷浆边下搅拌头。

2）提升喷浆搅拌

当搅拌头下沉到加固体底标高时，搅拌头在原地搅拌1min，以确保水泥浆液通过输浆管和钻杆压入加固体底部，然后边喷浆边提升搅拌头，提升速度应控制在小于2m/min。

3）严格控制喷浆速率与喷浆提升（或下沉）速度的关系

确保在提升开始时同时注浆，在提升至桩顶时，该桩全部浆液喷注完毕，控制好喷浆速率与提升（下沉）速度的关系是十分重要的，

喷浆和搅拌提升速度的误差不得大于±0.1m/min。本SMW工法工程采用二搅二喷，喷浆提升速度不大于2m/min。

7、型钢的插入宜在搅拌桩施工结束后30min内进行，插入前必须检查其直线度、接头焊缝质量并确保满足设计要求。

8、型钢的插入必须采用牢固的定位导向架，并用两台经纬仪双向校核插入时的垂直度，型钢插入到位后用悬挂构件控制型钢顶标高，并应将已插好的型钢连接起来，防止在施工下一组搅拌桩时，造成已插好的型钢移位。

9、型钢插入宜依靠自重插入，也可借助带有液压钳的振动锤等辅助手段下沉到位，严禁采用多次重复起吊型钢并松钩下落的插入方法。若采用振动锤下沉工艺时不得影响周围环境。

10、防止断桩

施工中发生意外中断注浆或提升过快现象，应立即暂停施工，重新下钻至停浆面或少浆段以下0.5m的位置，重新注浆提升，保证桩身完整，防止断桩。

11、邻桩施工

连续的水泥土墙中相邻桩施工的时间间隔一般不应超过24h。因故停歇时间超过规定时间，应采取补桩或在后施工桩中增加水泥掺量（可增加20%~30%）、补桩及注浆等措施。前后排桩施工应错位成踏步式，以便发生停歇时，前后施工桩体成错位搭接形式，有利墙体稳定及止水效果。

12、钻头及搅拌叶检查

经常性、制度性地检查搅拌叶磨损情况，当发生过大磨损时，应及时更换或修补钻头，钻头直径偏差应不超过3%。

对叶片注浆式搅拌头，应经常检查注浆孔是否阻塞；对中心注浆管的搅拌头应检查球阀工作状况，使其正常喷浆。

13、成桩记录

施工过程中必须做好成桩记录，不得事后补记，成桩记录反映真实施工状况。

成桩记录应有专人负责，记录误差：钻进深度不得大于5mm；时间记录不得大于5s。

14、试块的制作情况

水泥土搅拌桩施工技术 篇6

【关键词】水泥土搅拌桩；截渗墙；水库加固；应用

0.概述

某水库坝址区上部为第四系上更新统(Q3)和全新统(Q4)粘土、壤土，下卧地层上太古界下五河亚群西垌堆组(Ar2x)深变质杂岩，主要岩性为片麻岩、角闪岩、浅粒岩、大理岩、混合岩化。坝址两端基岩高程517.0m～518.0m左右，主坝中部为老河槽，在高程497.67m～496.19m左右见强风化基岩和少量全风化基岩，高程493.81m～493.13m见中等风化基岩，其岩性有：麻岩、角闪岩、浅粒岩、大理岩、混合岩化。水库主坝坝身为(0)层人工填土(Qr)，填土组成以重粉质壤土、粘土及粉质粘土为主，坝顶含有少量碎石。褐黄色为主，结构松散，稍干。主坝填土底高程即坝基高程512.53m～518.41m。主坝坝身填土压实度不满足规范要求，故必须对主坝采用水泥土搅拌桩截渗墙处理。用水泥土搅拌桩来加固重粉质壤土、粘土及粉质粘土坝身，其施工质量控制的关键是把水泥浆均匀地喷入坝基土中，同时，将水泥浆与坝身填土充分地搅拌均匀，可以保证形成完整、连续、均匀且具有一定强度的桩体，达到加固的效果。

1.水泥土搅拌桩截渗墙的布置和加固主要技术参数

该水库大坝坝身层人工填土，填土组成以重粉质壤土、粘土及粉质粘土为主，渗透系数偏大,因此,选用水泥土搅拌桩截渗墙进行防渗处理,桩位距坝顶上游1米沿坝身纵向呈条形布置，水泥土搅拌墙有效厚度为?准300mm，水泥掺入比为11%，有效长度10.0m左右，防渗墙底高程深入淤泥质粘土层约2000mm，加固后水泥土28天无侧限抗压强度不小于0.5Mpa，渗透系数：不大于A×10-6cm/s。

2.水泥土搅拌桩加固施工质量控制要点

2.1施工过程中质量控制

（1）水泥土搅拌桩施工现场事先进行坝身平整,清除坝面上的建筑垃圾和障碍物,局部不平整的地段采用粘性土进行回填并压实。

（2）施工中应保持搅拌桩机底盘的水平和导向架的竖直，搅拌桩的垂直偏差不超过1%；桩位的放线偏差不大于20mm，成樁后的桩位偏差不大于50mm；成桩直径和桩长不小于设计值,以免发生不连续或堵塞。

（3）搅拌桩施工前应仔细检查搅拌机械、供浆液、送浆管路、接头和阀门的密闭性、可靠性。送浆管路长度不大于60m。

（4）水泥土搅拌桩施工机械配备有经国家计量部门确认的能瞬时检测并记录出浆量的浆体计量装置及搅拌深度的自动记录仪。

（5）搅拌头直径应定期复核检查,其磨耗量不大于10mm。

（6）水泥土搅拌桩施工步骤为：

a.搅拌机械定位、调平；

b.下钻搅拌至设计加固深度；

c.边喷浆、边搅拌提升直至设计桩顶以上0.5m处停灰；

d.重复搅拌下沉至设计加固深度；

e.桩机纵移定位、调平，多次重复上述过;

f.关闭搅拌机械。

2.2质量控制应注意的问题

（1）为确保搭接长度，墙体厚度及整体性，施工时放一条醒目平行设计截渗墙轴线的辅助，为保证桩位的准确度，根据桩孔距，搭接长度，制作桩位放样定尺，可在辅助线上定出每序成样孔号位置，使桩位偏差满足设计要求。

（2）施工所用的水泥必须有出厂合格及化验单，且按国家规范、规定进行检测，合格后才能使用；严格按照水灰比要求配制水泥浆液，对配制好的水泥浆液进行检测，合格后才能使用，确保每米喷浆量不少于设计浆量。

（3）当搅拌头达到设计桩底以上0.5～1.0m时，即开启喷粉机提前进行喷粉作业。当搅拌头提升至设计桩顶以上500mm时，喷浆机即停止喷粉浆。

（4）成桩过程中因故停止喷浆，应及时记录停浆单元成样深度及时间；若在24小时内恢复施工，再次喷浆时应将桩机搅拌下钻到停浆面0.5m以下；若超过24小时，要考虑该桩和前一根桩进行搭接，则应对该桩进行喷水空钻留出榫头，待恢复施工时该桩水泥掺入量稍增加些。

3.加固效果分析

本工程坝身采用水泥土搅拌桩加固长1175m,深度为10左右，面积12072m2，施工完成后,采用钻孔取水泥土芯样和开挖探井检查相结合的方式检查水泥土搅拌截渗墙的连续性、强度以及可能存在的质量缺陷情况。选择0+340、0+500、0+700、0+998、1+306和1+406六处进行钻孔取芯试验，根据钻孔情况又选择了0+370和0+700两处开挖探井进行截渗墙身搭接和链接质量进行检查。采用300型地质钻孔机进行钻孔取芯样，依据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001、《土工试验规程》SL237-1999的相关要求进行现场钻进和抽取芯样。

试验结果为:

①通过钻孔取芯样和探井的检查结果显示：水泥土搅拌桩截渗墙墙体上下连续、形成均匀的墙体，桩体彼此之间的搭接完好，未见搭接错位现象。

②钻孔注水试验和芯样的试验结果表明：水泥土搅拌桩截渗墙墙体渗透系数K20=3.82×10-8-5.68×10-8cm/s，满足设计要求。

③水泥土搅拌桩截渗墙墙体水泥土的无侧限抗压强度值为0.850-1.745MPa，满足设计要求。

4.施工质量管理注意事项

4.1严格工程开工的审批程序

严把开工审批关，这是避免质量隐患产生的第一步，截断不良因素输入施工质量体系。工程是否有完备的勘测设计资料，施工单位是否有相应的设备和技术，工期安排是否合理，建设资金是否到位等。水利工程建设自有其建设周期，受自然因素影响大，不能追求进度或是当做什么政绩工程而赶工，类似水利工程这种民生工程质量是容不得半点马虎的。

4.2杜绝不合适的施工工艺，严把原材料关

合适的施工工艺既能保证工程质量，也能保证工程进度。工程建设原材料质量是工程质量的基础，原材料不合格，就不要指望能做出合格的工程质量。

4.3加强施工过程监管

随着工程质量检测工作的加强，工程质量被提到了一个新的高度，基本没有什么施工单位愿意冒抽检不合格风险而偷工减料，客观上减少了不少质量隐患。但影响工程质量因素不止材料这个因素，施工过程也是相当讲究的。施工过程必须符合规程规范或是设计图纸的要求，监督工人操作按规定进行，动作到位，合乎要求，每一个步骤都要验收合格才能进行下一步施工。

4.4严格工程施工建设市场准入制度

在招投标阶段，要严格审查投标单位的资质，有没有足够的人员和设备在规定时间按质按量完成工程项目。对质量检测不合格工程的施工单位实行黑名单制，在下一轮招投标中不准参加。对于大、中型工程，一般都会由势力较雄厚施工单位中标，工程质量有一定保证。但对于小工程，则基本由一些小公司或是挂靠别人公司的施工队施工。由于小公司或是施工队工程技术人员少或是设备少，不能有效施工或管理，质量也就没有保证。

5.结语

用水泥土搅拌桩来加固重粉质壤土、粘土及粉质粘土坝身，其施工质量控制的关键是把水泥浆均匀地喷入坝基土中，同时，将水泥浆与坝身填土充分地搅拌均匀，这样才能保证形成完整、连续、均匀且具有一定强度的桩体，达到加固的效果。本工程的实践表明：水泥土搅拌桩截渗墙施工质量控制措施是得当的，加固效果是非常显著的，达到了预期设计要求。

【参考文献】

［１］骆平.谈创优工程的施工技术[J].建设科技,2005,(10)．

水泥土搅拌桩施工与质量控制分析 篇7

水泥搅拌桩是一种应用较广泛地基加固方法, 根据水泥水化的机理, 主要分两种:深层搅拌法和粉体喷搅法。深层搅拌桩法将水泥浆液通过高压泵输送至地下, 利用机械强制搅拌的方法是地下土体与水泥浆液强制拌合的方法;粉体喷搅法是用空压机将干燥、松散状态的水泥粉直接送入地下与地基土强制拌和, 利用地基土中孔隙水水化反应固结方法。水泥土搅拌法适用于处理正常固结淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水饱和松散砂土等地基。

2 施工分析

2.1 施工前准备工作

(1) 技术准备。室内配方试验:试料土采集保持原来含水量, 水泥土拌和均匀, 在室内制备不同配比试件进行不同龄期的无侧限抗压强度试验, 选取符合设计强度配比作为现场施工配方依据。施工中水泥喷入量不少于50kg-60kg/m, 90d龄期强度不得低于1.2MPa。试桩前准备试桩段落布桩图, 明确该段落桩长、桩距、布桩要求。项目部要对机组人员进行技术交底, 明确机组人员所要控制的各种参数要求。布桩图应交机组及旁站、现场监理各一份。 (2) 原材料准备:粉喷桩材料采用普通硅酸盐P0425水泥。先做好水泥检验工作, 在项目部自检、监理抽检全部合格情况下才可用于施工;另一部分存放可用四天水泥余量, 在检查合格后可用;两部分交叉使用保持施工连续性:水泥质量必须满足规定要求, 严禁使用过期、受潮、结块、变质劣质水泥。所用水泥全部由项目经理部统一供应并经监理验收合格后方可使用。另外水泥库应悬挂标识牌, 写明所供桩机名称、水泥进场吨数、时间, 以及检验状态。 (3) 施工设备准备。主要是钻机、粉体发送器、空气压缩机、钻头。严禁使用非定型产品、自行改装设备。 (4) 工艺性试验 (试桩) 。粉喷桩施工前必须进行工艺性试验, 试验桩数不宜少于5根以便掌握施工现场成桩试验。试桩应达到下列要求并取得技术参数, 试桩后填写试桩报告。试桩确定桩长、水泥用量等技术参数;满足设计喷入量各种技术参数如预搅下沉速度、粉体搅拌提升速度、重复搅拌速度、喷气压力、单位时间喷入量、以及水泥干粉经输灰泵到达搅拌机喷灰口的时间等;确定搅拌难易程度和均匀性, 是否需要分段复搅;掌握钻进和提升阻力情况, 选择合理技术措施。

2.2 粉喷桩施工工艺

(1) 整平场地、布设桩位。整平场地至设计整平高程, 清除地面以下障碍物, 包括石块、树根、垃圾等;场地低洼或水塘地段应先排水清淤后再回填粘性土至整平高程, 不得回填杂填土;按布桩图在现场放出各个桩点位并插上竹签。 (2) 钻机定位。调整钻机, 准确定位, 钻头对中桩位, 偏差不得大于5cm;调整导向架垂直度, 垂直度误差不超过1.5%。 (3) 预搅下沉。启动电机, 放下起吊铰链。空压机送气, 使钻头沿导轨钻进至设计深度并保证桩端进入持力层50cm;电流不应大于额定电流;严格控制钻进速度, 不得大于10m/min。 (4) 喷粉提升。钻进至设计深度后提前喷灰后提升, 提升速度应小于1m/min。喷灰量应严格按照设计要求控制;边喷边搅拌边提升至桩顶不得提前停灰。 (5) 重复搅拌下沉。关闭粉体发送器, 再次将钻杆复搅下沉至要求深度;如桩长超过10m时, 一次复搅困难可以考虑分段复搅。 (6) 重复搅拌提升。边搅拌边提升至离地面0.3-0.5m。关闭搅拌机械, 回填石灰土并压实。

2.3 施工注意事项

施工单位对于下钻深度、喷粉量、复搅长度等各种施工参数以及施工过程中各种问题和处理措施有详细记录且必须有施工技术人员在现场控制, 标段中标单位必须对现场施工进行监督管理, 严格按规定做好质量管理工作;严格控制喷粉标高和停粉标高, 不得中断喷粉确保桩体氏度, 严禁在尚未喷粉情况下进行钻杆提升作业。粉喷桩施工中因故喷粉中断, 必须在24h内复喷, 第二次喷粉接桩时重叠长度应大于1m, 如超过24h应进行补桩, 两桩桩径重叠长度不小于1/3;搅拌机每次下沉或提升时间必须有专人记录, 深度误差不得大于5cm, 时间误差不得大于5s;水泥用量误差不得大于1%, 施工中发现喷粉量不足必须整桩复打, 复打喷粉量仍应不小于设计用量;桩身施工时采用中-低速档钻进, 切勿采用高速档快速钻进。钻进速度控制在不大于15m/min, 到达设计深度提前喷灰, 提升喷灰速度控制在小于1m/min;施工期间对使用钻头定期检查, 直径磨耗量不得小于1cm;粉喷桩的打设范围应严格按图纸执行。

成桩七天后进行开挖检查, 观测桩体成型情况及搅拌均匀程度, 成桩28d后进行钻孔取芯检测桩身无侧限抗压强度试验, 抽检频率5%;注意施工场地整洁, 严禁散灰大面积污染场地。

3 质量控制措施

3.1 桩位控制

要求施工单位按设计要求。采用全站仪一次分段精确放线。在各桩位定下木桩标定中心, 监理组派测量监理工程师复测合格签字后方可进行下道工序;钻机对中:钻机以标定好经测量监理工程师批准棋盘式桩位中心为基准对中就位。旁站监理员以相邻纵向与横向桩位标桩位基准, 复核对中, 批准开机。

3.2 成桩垂直度控制

要求施工人员通过凋平钻台, 以转盘水平来保证钻杆垂直度;旁站监理用水平尺及吊线双向检查垂直度保证桩体垂直。

3.3 桩长控制

桩长能否满足设计要求, 桩端是否进入持力层或达到设计标高是保证桩体承载力, 满足设计要求关键问题。具有对工程质量影响大而补救困难特点, 在施工过程中应作为重点质量目标加以控制。根据勘察设计资料, 在桩架上标明桩深。根据各地段桩氏设计及试桩结果, 作为预控基准, 在钻架上做出深度标记;按照实地作业状况确保桩端进入持力层或达到设计要求。桩端是否真正进入持力层或达到要求, 仅凭勘探设计资料确定桩长不够。如有必要应进行施工阶段补堪保证质量;在现场操作与旁站监理中, 除根据钻进速度等经验判断外, 还需用钻机电流变化来定量确定是否进入持力层。在同一地层中随钻进深度增加, 电流均衡升高, 进入坚硬土质地层, 钻进阻力突然增大, 电流随之发生突然增强现象, 由此判知钻头已进入持力层。

3.4 喷灰量和喷灰均匀程度的控制

喷灰量和配合比能否达到设计要求是保证搅拌桩承载力的关键。也是监理质量控制上最关键问题, 同时也是施工单位和监理人员矛盾最大、最难控制问题。施工单位最可能做手脚是喷灰量和配台比, 超额“利润”也在喷灰量上。监理能否完成质量控制目标, 关键控制点也是喷灰量和配台比。

在施工前由监理和施工单位及业主一起进行试桩, 试桩数不少于5根。对钻进系统各项技术参数进行标定确定输灰量、喷灰压力、喷灰经输灰管到达喷灰口时间, 喷灰搅拌提升速度、复搅下沉提升速度等;验证配合比, 按试桩批准配合比控制, 定专人记录水泥并记录泵送开始与结束时间。喷灰量控制, 对进场施工用水泥总量控制;对配合比进行控制:施工单位每班自检不少于4组, 监理现场抽检不少于2组;控制单桩喷灰量:配备经标定电脑计量装置, 能够准确的实施定量控制, 施工及监理人员检查比较直观, 喷入量记录准确;灰处理, 供灰必须连续, 拌和必须均匀。一旦停灰或发生机械故障, 为防止断桩和缺灰, 在第二次喷灰接桩时重叠长度应大于1m:如超过24h应进行补桩, 两桩桩径重叠1/3以上。

4 结论

水泥土搅拌桩是一种常用软土地基处理方法, 用于改良地基土承载力和渗透性等, 应用范围广泛。工艺流程控制是搅拌桩质量控制关键部分, 过程控制是流程控制组成部分, 在施工过程中只有严格按照施工组织设计进行, 施工人员把关才能保证工程质量达到设计标准。

参考文献

[1]徐至钧, 曹名葆.水泥土搅拌法处理地基[M].北京:机械工业出版社, 2004.

[2]彭子泳.水泥搅拌桩复合地基处理研究[J].中小企业科技, 2007, 03:45-47.

水泥土搅拌桩施工技术 篇8

关键词：双向搅拌桩,施工机械,粉喷桩,质量检测,软基

1 概述

水泥土搅拌桩是利用特制机械将水泥或水泥浆作为固化剂喷入软弱土体中,就地将水泥土混合物强制搅拌,形成具有一定强度的水泥土加固体,与基土共同作用形成复合地基,从而达到提高承载力及减小路基沉降的目的。该技术具有成本低、工效快、施工简便、振动小、污染少等特点,在需要大面积处理软土地基的工程建设中得到广泛应用。但在以往工程建设应用中,由于水泥土搅拌桩属地下隐蔽工程,其人为因素及地下不确定性因素较大,易发生工程质量问题,致使工程建设者怀疑水泥土搅拌桩的成桩质量及其对软土地基的处理效果,甚至有慎用或限用的态度。

为此,部分优秀的工程建设者对常规搅拌机进行改进,制造出水泥土双向搅拌桩机,并提出相应理论。笔者就在建的某高速公路中采用的干法水泥土双向搅拌桩来了解该桩机的工作原理及相应理论,以供大家参考。

2 水泥土双向搅拌桩机械及成桩原理

2.1 水泥土双向搅拌桩钻机

水泥土双向搅拌桩钻机主要改造了常规水泥土搅拌桩钻机的动力系统以及钻杆和钻头。

1)动力系统改造,设置了正、反两个方向动力设备(见图1),即外钻杆的动力由磨盘提供,内钻杆的动力由单独的电机提供,同时为了保证搅拌更加均匀,将磨盘和下钻、提升动力分开,下钻、提升的动力由无极调速电机提供,在施工时,将磨盘置于高转速,将下钻、提升置于低转速,提高单位时间里的搅拌次数,使得成桩质量更加有保障。

2)钻杆、钻头改造,设置两个同心圆的内、外钻杆,并在内外钻杆底部钻头处设置两两分开的四层搅拌叶片(见图2)。外钻杆连接外钻头,内钻杆连接内钻头,在外钻杆的内壁设有与内钻杆之间配合的轴承和密封装置。内钻头的外壁上设有上下两层翼片,下层翼片的下部为钻尖,两层翼片之间的距离为20 cm～30 cm,在两层翼片之间靠近上层翼片的内钻杆上开有喷灰口。通过外杆上叶片反向旋转过程中的压灰作用及正向旋转叶片同时双向搅拌水泥土的作用,阻断水泥上冒,把水泥控制在两组叶片之间,保证水泥在桩体中分布均匀,确保成桩质量。

2.2 水泥土双向搅拌桩成桩原理

水泥土双向搅拌桩是指在施工过程中,通过分别设置的动力系统带动安装在钻机上的同轴内、外钻杆同时正、反双向转动,强制内、外钻杆上的两组搅拌叶片同时正、反双向切土,使钻机在施工过程中形成全程复搅,充分搅拌土体,并能阻断水泥上冒通道。从而可提高搅拌均匀性,增加桩身强度;并能有效改善复合地基的承载特性,提高软土地基的承载力,减少地基沉降。

2.3 施工工艺

双向搅拌粉喷桩施工工艺流程图见图3。

1)按设计要求整平场地,清除地表如树根、垃圾等障碍物,回填沟塘至整平高程。2)按批准的布桩图进行桩位放样,就位搅拌机械,对中桩位。3)下钻搅拌喷灰:启动搅拌机,使搅拌机沿导向架向下切土,同时开启喷粉装置,两组叶片同时正反向旋转,外钻杆逆时针旋转,内钻杆顺时针旋转,切割、搅拌土体。此时内钻杆上的两层叶片作用为:下一层是破土,上一层为搅拌;外钻头上的两层叶片作用为:搅拌、压灰。搅拌机继续下沉,直到设计深度,在桩端应就地保持喷灰搅拌10 s以上才可停止喷灰。4)提升搅拌:搅拌机提升,关闭喷灰泵,两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土,链条将钻头提升至设计桩顶标高,完成双向搅拌粉喷桩施工。

3 工程实例

3.1 项目概况

建设中的某高速公路软土地基设计采用干法水泥土双向搅拌桩处理,场地地势平坦低洼,线路区域主要为软土及软弱土,连续分布,土性为淤泥、淤泥质粉质粘土(粉土),局部地段夹粉砂、粉土薄层,具高孔隙比,高压缩性。有机质含量为0.5%～4.84%,平均值3.38%,层厚4.3 m～17.5 m,最高层厚达32.4 m,含水量为35.1%～86%。水泥土双向搅拌桩的布桩为正三角形,桩间距1.5 m,桩径500 mm,水泥固化剂采用42.5号普通硅酸盐水泥,设计水泥用量为65 kg/m,桩长17.0 m。

3.2 质量控制

水泥土搅拌桩属地下隐蔽工程,施工中由于人为因素较大,需要控制的参数较多,因此施工中常会出现一些质量问题。为此,在工程建设开始时,业主聘请相关专家组织“某高速软基处理技术培训班”,提出水泥土搅拌桩相关控制技术参数及控制要点,并明确各参建单位软基处理相应职责及填报水泥土搅拌桩施工管理表格。笔者作为工程建设参与者,针对干法水泥土双向搅拌桩处理软基实际情况,提出以下几点控制要点,以备参考。

3.2.1 加强对施工机械设备管理

干法水泥土搅拌桩施工机械可根据设计要求和试桩资料选取专门的施工机械,建议选用定型产品。每台桩机的粉体发送器必须配置粉料电脑计量装置,并记录水泥的瞬时喷入量和累计喷入量。且计量装置上的任何一个可操作的按钮和开关不得用于设定或操作时间、深度、喷粉重量、桩位编号等参数,防止伪造施工记录。桩机上所有检测记录设备如气压表、转速表、电流表、电子秤必须经过计量部门检验标定并铅封,不合格的仪表必须更换。监理单位也应制作封条对计量仪表进行铅封,并在日常巡视中经常检查封条的完好性。在每台桩机的钻架上画上钻进刻度线,标写醒目的深度,且每台桩机钻架上设置吊线锤,并画上垂直线。

3.2.2 加强对水泥的管理

施工单位应对多家水泥厂进行考察,择优选购质量稳定的水泥厂生产的水泥,确保水泥质量、数量能满足施工要求。施工、监理单位应按规定频率进行水泥质量检验,满足规范要求,严禁使用过期、受潮、结块、变质的水泥。施工单位应指派专人负责水泥的供应、统计工作,每个施工班组、项目部及监理应分别建立水泥使用台账。监理单位应对每日水泥用量进行统计,及时分析水泥用量与水泥搅拌桩施工量的关系,纠正施工中的不正常现象。

3.2.3 加强工艺性试桩管理,严格开工报告审批制度

在施工前,项目经理部应对参加本项工程施工的全体人员进行技术、安全交底,认真学习技术规范、设计文件及学习业主组织的“软基处理技术培训”文件,领会各项质量指标及安全规定,以确保本项工程能够保质保量按期完成。根据设计文件及业主相关规定绘制施工布桩图,并上报签认。选择典型地段按设计文件提供的地质资料及室内配合比试验结果进行工艺性试桩。且每种配合比不少于3根,总桩数不少于10根,以验证室内配合比,确定主要施工工艺指标。通过试桩掌握满足设计单桩喷灰量的各种技术参数,如钻杆下沉和提升速度,喷粉压力、搅拌机转速及进入持力层电流和钻进速度等。另外,通过工艺性试桩掌握下沉和提升的阻力情况,从而选择合理的搅拌钻头形式、钻机功率及搅拌叶片的宽度和倾角等。

根据工艺性试桩结果,编写施工组织设计、安全操作条例,严格执行开工报告审批制度,未经监理工程师批准不得开始施工。按照设计要求对施工场地进行整平,清除障碍物、回填沟塘,根据签认的布桩图放样,定位桩位。

3.2.4 加强对施工现场管理

监理单位应加强对旁站人员的培训及职业道德教育,高度认识水泥搅拌桩施工质量的重要性,认真履行监理职责,完善监理程序,细化监理职责,应做到全方位、全过程的施工监理。水泥土双向搅拌桩质量控制应贯穿施工全过程,应坚持全过程施工监理,并制定每日值班表。

施工前,监理人员应对水泥原材质量、计量设备、搅拌叶片的伸展直径和机械性能进行检查;应对桩位放样进行抽查,其容许偏差应控制在±50 mm;应检查机架垂直度、机架底盘的水平度。

施工过程中,监理人员应随时检查施工记录和计量记录,严格控制桩长、单桩水泥用量及单桩施工时间。随时检查机架的垂直度、机架底盘的水平度、搅拌机提升和下钻速度以及到设计桩长最后30 s的电流和钻进速度等。

如遇机械故障、停电等原因喷粉中断时,监理人员应督促施工单位在3 h内采取补喷措施,其重叠长度不应小于1 m。如果无法在原桩位补喷时,应紧靠原桩位旁进行补桩,并在施工记录备注中填写完整,做好记录备查。

单桩施工结束后,应立即打印成桩资料,严禁补打资料,所有在桩机移位后或室内打印的电脑小票均视为假资料。旁站监理应监督作业班组打印成桩电脑小票,打印好的成桩电脑小票交旁站监理保管。旁站监理应在打印好的电脑小票上手写编号,格式采用:施工标段→桩机编号→旁站监理姓名→日期→序号,其中序号按时间顺序递增且必须连续。施工单位需安排专人负责收集、扫描每日打印的成桩电脑小票,上报监理及业主。

3.2.5 加强对施工、监理单位内业资料的管理

在施工过程中,项目经理部、监理单位应认真做好水泥搅拌桩施工管理工作,细化管理程序。根据各自的管理特点,制定各单位用表。

项目经理部:水泥搅拌桩施工承包协议登记表,水泥搅拌桩施工桩机登记表,水泥搅拌桩施工桩机日工作量统计台账,水泥搅拌桩水泥调拨台账,水泥搅拌桩施工现场记录表等。

监理单位:水泥搅拌桩施工情况日报表,旁站监理工作安排台账,水泥搅拌桩桩机性能验收表,水泥搅拌桩水泥用量台账,水泥搅拌桩施工监理记录表。所有表格应保存完好,及时归档。

4 结论与展望

桩体工程施工结束,经建设单位委派的两家第三方检测公司自检、强检,干法水泥土搅拌桩芯样完整,综合质量评定优良率为96%。

4.1 水泥土双向搅拌桩的优点

1)水泥土双向搅拌桩正、反向同时搅拌,形成全程复搅,使水泥土混合物能得到充分搅拌,从而能使搅拌桩桩体搅拌更均匀,水泥与土充分混合,胶结好,成桩质量高。2)工艺简单,克服人为减少复搅的因素,减小管理难度。3)扰动减少,由于设置同轴的正、反双向钻头,相互抵消了土体对钻头产生的水平旋转力,从而降低钻杆的左右晃动及钻头对桩周围土体的扰动。4)施工的桩长增长,且因机械改进减少复搅施工过程,从而大大缩短了单根桩成桩时间。5)更加经济,由于双向搅拌桩能使桩体搅拌更均匀,大幅度提高桩身强度,从而可以扩大桩间距,使单位体积的软土地基处理工程量减少,达到降低造价的目的。

4.2 干法水泥土双向搅拌桩的缺点

虽然干法水泥土双向搅拌桩能有效解决常规水泥土搅拌桩由于施工过程中冒粉、搅拌不均匀等引起的桩身质量问题,提高桩身质量。但也存在不足之处:对于地下水位以上桩体部分,水泥土水化反应不够充分,水泥土呈颗粒状,桩身成桩质量较差,特别在1.5 m范围内,水泥土标贯击数过低,对桩体质量等级评定严重不利,有望对桩机进行改进。

4.3 展望

对于水泥土双向搅拌桩钻机来说,是土木建设领域中机械的一次革新,大大缩短搅拌桩成桩时间及降低了软基处理施工难度。因此,笔者希望有以下改进:

1)能否结合干法和湿法优点,研制出下部采用干法而上部采用湿法施工的机械。笔者认为水泥土双向搅拌桩钻机作为干、湿法两用机有望能实现。

2)干法水泥土双向搅拌桩钻机送粉与钻进由两人在不同地点控制,存在时间差异,人为因素很大,能否电脑统一控制,自动控制喷粉与钻进。

参考文献

[1]JGJ79-2002,建筑地基处理技术规范[S].

[2]JTJ017-96,公路软土地基路基设计与施工技术规范[S].

[3]缪小靳.粉喷桩加固软土地基[J].中南公路工程,2002(4):28-29.

[4]龚晓南.地基处理手册[M].第3版.北京:中国建筑工业出版社,2008.

水泥土搅拌桩施工技术 篇9

梁宝寺能源公司地处鲁西南黄河冲积平原, 作为建筑物 (构筑物) 浅基础持力层的第2、3层土为含水饱和的粉土, 承载力较低, 特别是“水下粉土结构性差、内聚力小, 振动易液化, 在水头作用下已发生流动, 水稳定性差。”第四层土为淤泥质粘土, 土质较纯, 承载力较低, 为高压缩性土, 为软弱下卧层。根据表土层特点, 决定采用采用针对性强、环保、工期短、经济的粉体喷搅水泥土搅拌桩方案, 取得了成功的经验。

1 粉体喷搅水泥土搅拌桩的实施

1.1 施工准备

1.1.1 施工机械准备

Φ500单轴搅拌机3台, 粉体发送器3台, 空气压缩机3台。

1.1.2 施工人员准备

项目管理3人, 桩机操作人、搅拌操作10人。

1.1.3 现场准备

水电设备进场安装调试, 现场“三通一平”, 满足放线施工要求, 对地下管线采取相应措施。

1.1.4 技术准备

熟悉工程操作规程, 编写施工组织设计, 报监理工程师审核批准施。熟悉图纸、勘察报告及有关资料, 进行图纸会审, 理解设计技术要求和各项指标, 掌握设计及施工技术要求, 明确施工的重点和难点。进行三级技术交底。测量放线, 依据现场控制桩位线, 确定桩位位置, 经过自检合格并报请监理复核后方可施工。采取“一次施放、二次校合、三次复查、四次验收”原则。一次施放是指一次将建筑物轴线、水准点及桩位施放完毕, 施放完毕后第二次进行施放点位校合, 校合结果满足要求后, 经项目部质检人员进行第三次复查, 复查无误报监理部门进行审批、验收。计量检测, 配备足够的计量检测设备, 以保证工程的质量。

1.2 水泥土搅拌桩施工

1.2.1 施工放线

先做好场地清平工作, 每10米间隔测量出标高, 施工过程中根据测量的标高来确定桩顶标高, 标高误差小于±5cm。根据甲方提供的基础位置控制点, 按照桩位布置图, 进行桩位放线, 插入竹签作标记, 桩位偏差控制在±20mm之内。机组施工人员进行桩位施放, 施工前由质检员进行复检, 并报请总包单位和监理单位进行抽检, 确保桩位无误后才可施工。

1.2.2 桩机对位

保证桩机主动钻杆垂直度不超过1.0%。对位后钻头与桩位偏差不大于5厘米。然后再调正机身, 调正机身采用线坠找正法, 开动液压步履调整钻机的四个支腿, 使得钻机主杆与线坠拉线保持平行。

1.2.3 钻进成桩

根据地层条件选择合适的钻进速度, 钻头底钻入到设计深度, 暂停, 然后开动灰泵泵灰, 待水泥送到钻头底, 然后反转钻机向上提升钻头, 在提升过程中同时向钻头底部泵灰, 并严格按照有关施工规范要求操作。泵灰操作人员应与钻机操作人员密切配合, 密切监视电脑所显示的过程喷灰量, 确保喷灰均匀。每延米喷灰量为土层重度的15%, 每延米喷灰量误差小于±2公斤。施工采用两喷四搅, 桩的上部4米复搅一遍, 并增加喷灰量50%, 使得桩身上部应力集中部位达到更好的搅拌效果。

1.2.4 桩机移位

待该桩施工完成后, 钻头提至地表30厘米。开动液压步履装置移动钻机至下一桩位, 钻头中心与桩位的位置偏差小于2cm。调整好机身后, 重复开始下一个桩位施工。

1.2.5 主要控制要点

a) 施工场地应平整, 不得有积水, 在施工段面两侧要有排水设施。平面上的布桩位置要清晰可辨, 桩位要准确。水泥要堆放在高处, 且下面应离地面约15cm, 使下面有良好的通风效果, 堆放水泥的场地四周要排水畅通, 保证阴雨天气无积水现象。水泥要分品种整齐堆放, 不同厂家、不同型号的水泥严禁混合使用。废弃水泥袋要及时回收、清理, 保证施工现场整洁。水泥的防雨遮盖设施要完善, 确保水泥不受潮、不变质。

b) 粉喷桩机上要有明显的反光标记, 标记的刻度要经现场监理认可。夜间施工要有照明设施, 使钻架上的标记刻度清晰、醒目。

c) 机械操作要熟练, 喷粉要均匀, 水泥剂量及复搅深度应满足要求。喷粉时最好一次性喷足喷粉量。对于桩长较长的桩, 应采取措施, 保证桩身下端每米的水泥剂量达标。

d) 根据工艺试桩确定的各项技术参数制定施工要点, 供现场操作人员遵守。严格控制钻孔下钻深度, 喷粉高程及停灰面, 确保粉喷桩深度和喷粉量达到设计要求。深度误差不大于5cm, 水泥喷入量的误差应小于1%。

e) 搅拌机每次下沉或提升的时间必须有专人记录, 时间误差不大于5s, 提升前要有等待送粉达桩底的时间, 防止出现提升却未喷粉的情况, 具体时间可由工艺试桩确定。

f) 钻进提升时的管道压力不宜过大, 以防止钻孔淤泥向孔壁四周挤压形成空洞。为确保粉喷桩的施工质量, 当钻头提升至地面高程下25cm时, 应停止喷灰只搅拌, 同时采取复搅措施。第二次搅拌时不喷粉, 复搅深度以电流表达到100A为准。复搅时钻头的下钻、提升速度同第一次, 粉喷桩每次下钻和提升的时间有专人记录, 对出现的意外情况应在备注栏内注明。

g) 严格控制喷粉时的钻杆提升速度, 确保每根桩的喷粉均匀性。如发生意外影响桩身质量时, 应在12h内采取补喷措施, 补喷重叠长度不小于1米, 特别困难时以电流表读数明显变化为准。否则应重新打设, 新桩距报废桩的距离不能大于桩距的15%, 并填在施工记录中备查。

h) 对输灰管要经常检查, 不得泄露及堵塞, 输灰管道的长度以60米左右为宜, 不得超过70米。对使用的钻头要定期检查, 其直径磨耗量不大于1cm, 但也不宜采用直径过大的钻头 (以小于53cm为宜) 。

i) 施工前应对桩机进行全面的检查, 用水平尺及垂球教正机架前后、左右的水平度, 控制机架的钻杆倾斜度不得大于1%, 成型后每根桩的竖直度误差都小于1.5%。

j) 施工中及时、认真填写原始记录, 不允许事后编写。每天资料都应做好签认、汇总工作, 发现问题及时改正。

2 结语

成功的实践及以上分析表明, 粉体喷搅水泥搅拌桩是一种有效的处理粉土软弱地基的方法, 具有非常的可靠性、简单灵活的可操作性、质量的可测控性、优良的环保性, 对于处理软弱地基、不均匀地基具有广泛的意义和巨大的经济价值。

摘要：粉体喷搅水泥搅拌桩是一种有效的处理粉土软弱地基的方法, 具有非常的可靠性、简单灵活的可操作性、质量的可测控性、优良的环保性。

水泥土搅拌桩施工技术 篇10

王村分洪闸改建工程位于赵王新河文安洼一带, 内地表水系发育的典型软土地基。为了很好地解决软土地基加固这一问题, 建议采用水泥土搅拌桩的支护措施。

水泥土搅拌桩加固机理是用水泥做固化剂, 通过使用特制的深层搅拌机械, 在钻进的同时往软土中喷射水泥浆液, 在地基深处将软土固化成为具有足够的强度、变形模量和稳定性的水泥土, 这些加固土、柱体与柱体间的土构成了一种复合地基, 从而达到地基加固的目的。水泥土搅拌桩加固的特点是施工工期短, 效率高, 施工中无振动, 无噪声, 无地面隆起, 不排污, 不挤土, 不污染环境, 施工工具简易, 费用低廉等。

水泥土搅拌桩使用的固化剂, 分为水泥浆液和干水泥粉。水泥浆液又分为双头深层水泥土搅拌和单头水泥土搅拌。通过福建龙岩某变电站基础施工实践, 双头深层水泥土搅拌桩对软土地基加固效果理想, 达到了工程质量标准要求。

二、双头深层水泥土搅拌桩的工艺流程及施工方法

双头深层水泥土搅拌桩施工工艺流程水泥土搅拌桩的施工程序为:地上 (下) 清障→深层搅拌机定位、调平→预搅下沉至设计加固深度→配制水泥浆→边喷浆边搅拌提升至预定的停浆面→重复搅拌下沉至设计加固深度→根据设计要求, 喷浆或仅搅拌提升至预定的停浆面→关闭搅拌机、清洗→移至下一根桩。

主要施工方法主要有以下几种:一是水泥浆配制。本项目水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥, 水、灰质量比为 (0.5-0.55) ﹕1。水泥用量严格计量, 加水用专用定量器。浆液每次搅拌时间不得少于3min, 浆液搅拌均匀, 不得离析、沉淀, 停置1h以上的浆液应清理。二是搅拌桩钻机就位。搅拌桩钻机在配制浆液的同时, 在指定的桩位就位, 让搅拌轴对中, 用水平尺调平机座, 导向架对地面的垂直偏差不超过1%, 对位偏差不大于5cm, 且必须保证搅拌桩相互搭接200mm。三是预搅拌浆下沉。搅拌浆下沉过程中, 距离设计桩顶标高0.5m发出信号通知后台, 喷浆钻进, 直至设计桩底标高。四是喷浆提升。预搅下沉至设计深度时并保持原地搅拌, 待浆液送至30S后再提升, 为保证搅拌桩桩顶质量, 停浆面在设计桩顶标高以上500mm。根据试成桩工艺参数确定的钻机转速, 提升速度, 注浆泵压力和泵量等注浆, 保证注浆量。在施工过程中若发生喷浆中断, 必须对该段桩上下0.5m复喷复搅, 以防止断桩。五是复搅复喷。为了搅拌充分和提高桩身水泥土强度, 应复搅复喷有效桩的长桩身段。

三、水泥土搅拌桩施工质量标准及要求

第一, 桩位的标准及要求。桩机移架就位后, 应根据总承包方提供的控制点测设桩位 (用竹签做标记) , 测量误差小于1cm, 搅拌头对准竹签误差小于1cm, 累计误差小于2cm, 在桩区处必须设置一定数量的控制检查桩, 打桩前核对竹签有无变化, 若有变化应及时更正。

第二, 垂直度的标准及要求。设计要求桩身垂直度≤1.0%, 按照此要求在桩架上两个方向设置水平尺 (牢固绑扎或焊接) 及2m高的线砣, 使垂直线球保持在刻度范围内, 每根桩打桩前检查一次, 每钻进提升一次, 必须检查一次, 使打桩全过程保持在允许的垂直度范围内。每根桩确保钻进, 提升上下各两次。

第三, 送浆控制的标准及要求。在灰浆挤压泵上安装挤压表或自动记录仪, 防止送浆压力不足和桩身断浆。在送浆过程中应专人观察与记录, 发现问题及时与前台取得联系, 并进行补喷、补搅。

第四, 深度控制的标准及要求。设计有效桩长为7.5m和4m, 设计桩顶标高-2m (支护) 和-4.6m (基底加固桩) , 测出场地高程, 计算好施工桩长。成桩前量好钻杆长度, 并在桩架上做好标记, 包括每米刻度 (用油漆做好标记) , 开始喷浆位置及最终深度的标记, 要求夜晚也能明显看到标记, 保证深度误差小于5cm, 严格掌握好喷浆位置。

第五, 桩距离的标准及要求。每次施工作业以前, 仔细度量钻杆间距, 确保桩与桩之间咬合的距离保持在200mm以上, 从而彻底保证水泥搅拌桩的整体稳定性及强度能, 从而达到设计目的。

四、施工过程中的质量控制点

在软土地基基础上建变电站, 对地基加固的标准要求很高, 施工质量必须严格得到控制, 保证施工质量达到设计要求。在施工中, 必须对每根桩的垂直度, 搅拌桩的强度、桩长、桩位, 送浆等严格按操作程序及技术标准去操作完成。在这些质量控制点上要严格进行技术监督, 发现任何差错都必须立即纠正, 否则可能酿成质量事故。

第一, 垂直度。其质量控制要求, 在桩架上两个方向设置水平尺及2m高的线砣, 使垂直线球保持在刻度范围内, 每根桩打桩前检查一次, 每钻进提升一次时, 必须检查一次, 使打桩全过程保持在允许的垂直度范围内。

第二, 搅拌桩强度。其质量控制要求是对入场的施工材料及时抽查、送验, 对不符合技术要求的施工材料杜绝使用;随机检查水泥灰与水的配合比是否符合要求, 达到标准。

第三, 桩长。其质量控制要求是计算好施工桩长, 成桩前量好钻杆长度, 并在桩架上做好标记, 保证深度误差小于5cm, 严格掌握好喷浆位置。

第四, 桩位。其质量控制要求是根据总承包方提供的控制点测量设置桩位 (用竹签作标记) , 测量误差要小于1cm, 搅拌头对准竹签误差也应小于1cm, 累计误差小于2cm。

第五, 送浆。其质量控制要求, 在灰浆挤压泵上安装挤压表或自动记录仪, 防止送浆压力不足和桩身断浆。在送浆过程中, 设专人观察、记录, 发现问题及时与前台取得联系并进行补喷、补搅。

水泥土搅拌桩施工技术 篇11

关键词：常规搅拌桩；双向搅拌桩；施工工艺；对比

水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械将水泥浆固化剂喷入软土地基中强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理、化学反应，使软土硬结成具有整体性和一定强度的桩体，并与桩间土共同作用组成复合地基。

目前搅拌桩在软基加固处理得到广泛的使用，但使用不同的工艺有不同效果，常规搅拌桩与双向搅拌桩在施工质量上、经济上有明显的差别。

一、工程概况

湛江港#300、#301泊位装卸储运系统技术改造工程土建工程把原泊位的3.5万吨级磷矿石装船泊位扩建为15万吨级煤炭卸船泊位，并建设相应的道路、堆场、皮带机栈桥、转换房、变电所等生产辅助建筑及其他配套设施，堆场面积约6.71万平米。其中地基处理中包括C区水泥搅拌桩。C区整平到+6.21m后进行水泥搅拌桩施工，处理面积为23818平方米。

水泥搅拌桩区域按置换率分为五个区域C1、C2、C3、C4和C5，桩径600毫米，等边三角形布置。C1区置换率12%，桩间距1.65米；C2、C3和C4区置换率18%，桩间距1.35米；C5区置换率28%，桩间距1.1米。桩长分别为7～14.3米，桩总长为135631米；根数为14317根，水泥掺入比按15%。

（一）地质情况

本堆场是原有磷矿堆场，已使用多年，上部约有2.5m人工填土，下卧约4.5m的吹填砂，地质情况良好。根据现有地质资料，地质描述如下：

1.人工填土：厚度变化较大。一般在上部为厚度约20～30厘米的混凝土地板，下部以红色粉质粘土及粉土为主，含少量中砂颗粒，湿，可塑，粘散。

2.吹填砂：浅褐色中砂，饱和，松散，砂质较纯，级配一般。

3.淤泥质粘土：厚度较小，平均厚度为0.67米，灰黑色，饱和，软塑，上部含少量中砂颗粒，下部粘性较好。

4.粉质粘土：厚度变化较大，浅黄色，湿，可塑，混杂少量细砂，粘性较好，局部为粘土。

5.粘土：灰色，湿～很湿，可塑，局部为软塑，粘性较好，间夹薄层粉细砂，具水平状层理。

6.中砂：灰白色、浅黄色，饱和，稍密～中密，局部松散，含少量局部多量粘粒，具粘性，局部相变为粉土。

7.粉质粘土：灰白色，湿～稍湿，可塑～硬塑，混杂较多粉砂，粘性较差。

8.粉质粘土：以灰白色为主，少许紫红色、灰黄色，湿～稍湿，硬塑～坚硬，粘性一般，夹杂少量～多量粉细砂，局部相变为粉土或粘土。

9.粉砂：灰白色、浅黄色，饱和，稍密～中密，含少量～多量粘粒，具粘性，局部相变为粉土或粉质粘土。

（二）主要设计参数

1.水泥掺入比暂按15%；

2.设计桩顶标高按照设计施工图纸，设计要复合地基承载力不小于200kpa；

3.桩体无侧限抗压强度1.2Mpa（90天）；

4.钻孔取芯率不低于80%。

二、常规水泥搅拌桩施工工艺

（一）选用PH－5B型搅拌桩机施工，主要技术参数

1.地基加固深度：18m；

2.成桩直径：500～600mm；

3.钻机转速（正）：15～108r/min；

4.钻机转速（反）：17～136r/min；

5.最大扭矩：14.05kN.m；

6.提升速度：0.228～1.273m/min；

7.进给提升力：小于78.4kN；

8.钻杆规格：125×125；

9.纵向单步行程1.2m，横向单位步行程0.5m；

10.接地比压：0.04Mpa；

11.灰罐容量：1.3m3；

12.电机功率：主电机37KW，空压机13KW，油泵电机4KW，发送器电机1.5KW；

13.整机重量：12000kg；

（二）常规水泥搅拌桩施工方法

采用四搅两喷的工艺

1.定位：经测量定位放线，搅拌桩机就位、调平，钻头对准桩位。

2.预搅下沉：启动搅拌机电机，放松起重机链条，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，下沉的速度可由电机的电流监测控制。

3.制备水泥浆：待搅拌机下沉到一定深度时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆，待压浆前将水泥浆倒入集料中。

4.提升喷浆搅拌：搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷浆边旋转，同时严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机。

5.重复上、下搅拌：搅拌机提升至设计加固深度的顶面标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空。为使软土和水泥浆搅拌均匀，可再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计加固深度后再将搅拌提升出地面。

6.清洗：向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中的残存的水泥浆，直至基本干净，并将粘附在搅拌头上的软土清洗干净。

7.移位：重复上述1～6步骤，再进行下一根桩的施工。

由于搅拌桩顶部与上部结构的接触部分受力较大，因此通常还要对桩顶1.0～1.5米范围内再增加一次输浆，以提高其强度。

（二）施工工艺

采用两搅二喷的工艺

1.定位：经测量定位放线，搅拌桩机就位、调平，钻头对准桩位；

2.制备水泥浆：开始按设计确定的配合比拌制水泥浆，待压浆前将水泥浆倒入集料中；

3.下沉喷浆搅拌：启动搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，下沉的速度由电机的电流监测控制。工作电流不应大于70A。如果下沉速度太慢，可从输浆系统补给清水以利钻进；

4.提升喷浆搅拌：搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷浆边旋转，同时严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机。

四、工艺试验对比

采用以上介绍常规搅拌机施工及双向搅拌桩施工的工艺流程，分别在C1、C2、C3、C4、C5区作了试验搅拌桩，每区选1根（各工艺选1根），总共10根试验桩。通过配合比、钻孔取心率、桩体无侧限抗压强度等方面对两种搅拌桩进行对比，得出试验结论。

（一）选用配合比

根据室内配比试验强度的结果、输浆的难易程度及地基土的含水量综合确定配合比如下：

（三）桩体无侧限抗压强度

芯样室内养护至90天做无侧限抗压强度检测，为试验需求，桩体每3m抽1组芯样做无侧限抗压强度。

（四）试验结论

1.双向搅拌桩的取芯率高于常规搅拌桩；

2.双向搅拌村施工的无侧压强度明显比常规搅拌桩的变化幅度要小，抗压强度稳定。

五、结束语

从施工艺对比：双向搅拌桩施工时，由于内、外钻杆旋转方向相反，叶片搅拌产生的剪切力基本抵消，能减少搅拌桩施工对周土体的扰动，同时基本消除地面冒浆现象。从试验段测试结果表明：双向水泥土搅拌桩较常规搅拌桩的桩身质量比较均匀，桩身强度沿深度变化较小。在同样的设计参数上，双向搅拌更能保证设计要求，或更富余，在富余大的情况下可作固化剂（水泥）的掺量作调整，从而节省了成本又保证了施工质量。因此，得出结论：在工程地质条件和设计参数相同的基础下，双向搅拌桩质量稳定、节省施工时间，节约成本，有很好的适用性和经济性。

参考文献：

［1］建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)[S].中国建筑工业出版社,2002.

［2］建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB50202-2002)[S].中国建筑工业出版社,2002.

［3］汪正荣.建筑地基与基础施工手册[M].北京:建筑工业出版社,2005.

［4］张伯平,党进谦.土力学与地基基础[M].西安:西安地图出版社，2001.

［5］孙家齐.土木工程地质[M].武汉:武汉工业大学出版社,2000.

水泥土搅拌桩施工技术 篇12

某高等级公路扩能改造工程沿线经过某中低山区, 工程区内在一些水源充足的沟谷中分布有深度不等的软土层。地质勘察报告显示, 软土层厚11~14m, 该软土含水量为30%~45%、孔隙比为1.2~2.0, 属于淤泥和淤泥质土, 路基存在严重不均匀沉降问题。同时, 软弱层与持力层的交界面具有向路堤方向倾斜的坡度 (约9%) , 地基自身存在下滑失稳趋势, 加大了路堤软基处理的难度。综合考虑软土地基稳定和沉降两方面的因素, 决定采用水泥土搅拌桩方案。本文就水泥土搅拌桩在软土地基处理中的基本原理和设计要点, 施工工艺与常见问题进行了详细讨论。

2 水泥土搅拌桩基本原理

2.1 水泥土搅拌桩的组成

水泥土搅拌法是利用水泥或其他胶凝材料作固化剂, 利用特别制作的搅拌器械, 在地基深层处将固化剂和软弱土层强行拌合, 利用固化剂和软弱土层之间产生的物理和一系列复杂的化学反应, 提高软弱土层水稳定性和整体性, 使之成为具有一定强度的良好地基[1]。根据固化剂掺入状态的不同, 可以分为浆液搅拌 (湿法) 和粉体喷射搅拌两种。湿法以水泥浆为主, 搅拌均匀, 易于复搅, 水泥土硬化时间较长;干法以水泥干粉为主, 水泥土硬化时间较短, 能提高桩间的强度, 但搅拌均匀性欠佳, 很难全程复搅。

2.2 水泥土搅拌桩的加固原理

水泥土的强度主要取决于两个方面:其一, 水泥硬化后形成的骨架作用, 饱和的软弱土层与水泥强行拌合后, 水泥发生水化和水解反应, 形成具有整体性的氢氧化钙胶凝体, 将小土团和细小的土颗粒胶结在一起, 构成稳定结构体;其二, 离子交换作用。水泥的水化过程中, 土颗粒中的钠离子和钾离子与生成的钙离子进行离子交换, 形成了稳定钙离子, 增强了土体的整体强度。水泥与地基土拌合后经上述的化学反应形成坚硬的桩体, 同时桩间土也有少量的改善, 从而构成桩土复合地基, 提高地基承载力, 减小地基沉降, 提高地基稳定性。

2.3 水泥土搅拌桩的受力与变形特点

水泥土搅拌桩的变形和受力特点可以简单归结为上部大下部小[2]。具体为: (1) 在上部荷载的作用下, 桩身上部压缩模量大, 下部压缩模量小。桩端压缩模量接近为零。桩的主要沉降由于桩身压缩引起。 (2) 在荷载作用下, 桩的上部所受压力较大, 使之与桩周的摩擦力发挥的比较充分, 为纯摩擦桩。在一定地质条件下, 桩体有一临界桩长, 超过临界桩长部分对承载力几乎不起作用。

2.4 水泥土搅拌桩的优点及适用范围

作为复合地基的重要组成部分, 水泥土搅拌桩复合地基具有众多的优点[3]。其一, 充分利用原土, 减少原材料的运输成本;其二, 根据上部结构的特点, 灵活采用柱状、格栅状、壁状、块状等加固形式;其三, 施工时噪声小、无振动、污染小, 对地下管线及周围原有建筑物影响小;其四, 土体加固后重度基本不变, 对软弱下卧层不产生附加沉降。适用于处理正常固结的淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、饱和黄土、素填土等土层。

3 水泥土搅拌桩的设计和计算

3.1 增强体单桩竖向承载力特征值的确定

增强体单桩竖向承载力特征值应通过现场静载试验确定, 初步设计时按式 (1) 估算。

式中, Ra为增强体单桩竖向承载力特征值;Up为桩的周长, m;qsi为桩周第i层土的侧阻力特征值, k Pa, 对于淤泥可取4~7k Pa, 对淤泥质土可取6~12 k Pa, 对软塑状态的黏性土可取10~15k Pa, 对可塑状态的黏性土可取12~18 k Pa;lpi为桩长范围内第i层土的厚度, m;αp为桩端端阻力发挥系数, 可取0.4~0.6, 承载力高时取低值;qp为桩端端阻力特征值, k Pa, 可按地区经验确定, 对于水泥搅拌桩、旋喷桩应取未经修正的桩端地基土承载力特征值。

根据岩土工程勘察报告和《建筑地基处理技术规范》要求, 取桩径φ500mm, 初步设计桩长为16m, Up=1.57m, Ap=0.196, 各参数取值为:qs1=8 k Pa, qs2=9k Pa, lp1=7m, lp2=9 m, qp=1 600k Pa, α=0.5。

代入 (1) 式中:Ra=1.57 (8×7+9×9) +0.5×1600×0.196, 计算得增强体单桩竖向承载力特征值=371.89k N。

3.2 复合地基承载力特征值的确定

复合地基承载力特征值应通过现场单桩或多桩复合地基静载试验确定。初步设计时按式 (2) 估算。

式中, fs p k为复合地基承载力特征值;fs k为处理后桩间土承载力特征值, k Pa, 可按地区经验确定;λ为单桩承载力发挥系数, 可按地区经验取值;m为面积置换率;Rg为单桩竖向承载力特征值k N;Ap为桩的截面积, m2;β为桩间土承载力发挥系数, 可按地区经验取值。

按设计要求fs p k=310k Pa, 据经验可取fs k=170k Pa, λ=1, β=0.8, 当面积置换率为10%时可得:fspk=1×0.1× (371.89/0.196) +0.8×0.9×170=312.14k Pa>310k Pa, 满足设计要求。

3.3 水泥土搅拌桩间距的确定

根据工程的设计要求, 也为了便于施工, 水泥土搅拌桩采用正方形布置, 桩间距D按式 (3) 确定。

其中, 面积置换率m=10%, 解得D=1.4m。

3.4 设计结果

该工程采用水泥土搅拌桩复合地基, 单桩承载力特征值为371.89k N, 截面的置换率为10%。桩径为φ500mm, 正方形布置, 桩间距1.4m。有效桩长为16m, 打穿软弱土层。水泥土搅拌桩强度等级为C20, 顶部垫层为0.3m厚的砂砾石, 中间夹一层双向土工格栅加强垫层刚度。

4 水泥土搅拌桩施工与质量控制

4.1 水泥浆搅拌法 (湿法) 的施工工艺

本工程结合岩土工程勘察报告和现场考察, 采用水泥浆搅拌法 (湿法) 的施工工艺, 其主要步骤为定位、预拌下沉、喷浆搅拌上升、重复搅拌桩下沉与上升、清洗、移位。

1) 桩的定位

起重机和搅拌机械到达指定的施工桩位并且对中。对于地面起伏不平的情况, 应该使起吊施工机械保持良好的水平。

2) 搅拌桩的预拌和下沉

当搅拌机的冷却装置运作正常后, 打开起动机, 缓慢放松起重机的钢丝绳, 使得搅拌机械可以沿着导向架搅拌和均匀下沉。电机的电流监控表可以对下沉速度进行控制, 如果下沉速度过于缓慢, 可以从输浆系统补给充足的清水, 以提高钻进速度。

3) 喷浆搅拌和上升

搅拌机械下沉到指定的深度后, 开始按照设计好的配合比拌制水泥浆液。在开始压浆前应将水泥浆液倒入集料斗中。水泥浆液达到出浆口后开始喷浆搅拌30s, 等桩端土和水泥浆液充分拌合后提升搅拌头。

4) 重复搅拌桩的下沉与上升

搅拌机械提升到设计好的加固深度时, 在集料斗中的水泥浆液应保证刚好排空。为了保证软土与水泥浆液的拌合质量, 应第二次将搅拌机械边旋转边沉入图层中, 施工至设计加固的深度后提出搅拌机。对桩顶1.0~1.5m范围增加一次输浆液, 以提高搅拌桩的强度。

5) 集料斗的清洗

在集料斗中注入清水, 打开灰浆泵, 清洗管路中残存水泥浆液, 将附着在搅拌机头上的软黏土清洗干净。

6) 搅拌机移位

重复以上步骤, 进行下一根桩的施工。

4.2 质量控制

1) 加强全过程的施工监理, 严格检查施工记录和计量记录是控制施工质量的重要手段, 检查重点为水泥用量、桩长、搅拌头转数和提升速度、复搅次数和复搅深度、停浆处理方法等。

2) 水泥土搅拌桩复合地基承载力的检验应进行单桩或多桩复合地基静载荷试验和单桩静载荷试验。检测分两个阶段, 第一阶段为施工前为设计提供依据的承载力检测, 试验数量每单项工程不少于3根, 如单项工程中地质情况不均匀, 应加大试验数量。第二阶段为施工完成后的验收检验, 数量为总桩数的1%, 每单项工程不少于3根。上述两个阶段的检验均不可少, 应严格执行。对重要的工程, 对变形要求严格时宜进行多桩复合地基静载荷试验。

3) 对重要的、变形要求严格的工程或经触探和静载荷试验检验后对桩身质量有怀疑时, 应在成桩28d后, 采用双管单动取样器钻取芯样作水泥土抗压强度检验。采用钻芯法检测时应采用双管单动取样器, 避免过大扰动芯样使检验失真。当钻芯困难时, 可采用单桩竖向抗压静载荷试验的方法检测桩身质量, 加载量宜为 (2.5~3.0) 倍单桩承载力特征值, 卸载后挖开桩头, 检查桩头是否破坏。如不符合设计要求, 应采取有效补强措施。

5 结语

1) 本工程按上述设计要求和施工要点对软弱土路基进行水泥土搅拌桩加固处理, 经检测验收, 满足设计要求, 效果良好。

2) 水泥土搅拌桩承载力高, 主要取决于水泥与饱和软黏土搅拌后形成的稳定结构体。其次, 水泥与路基土搅拌后形成的坚硬桩体对桩间土体有一定的排水和挤密作用, 从而构成桩土复合地基, 提高地基承载力, 减少了路基的沉降。

3) 垫层的设置影响了荷载在土中的传递, 由于垫层的调节作用, 减小了桩土应力比, 增大了土体承担的荷载, 并且使荷载在土中传递的深度加深, 减小了路基的沉降。

4) 水泥土搅拌桩施工速度快, 工艺流程简单, 处理深度大范围广, 在经济效益上, 具有灌注桩、预制桩及其他桩不可比拟的优势。

摘要：论述了水泥土搅拌桩在软土地基处理中的基本原理和施工工艺, 结合工程实例, 较为详细的分析和总结水泥土搅拌桩在软土地基施工中所遇到的技术问题, 并提出了解决的方法。

关键词：水泥土搅拌桩,软土地基,施工工艺

参考文献

【1】JGJ79—2012建筑地基处理技术规范[S].

【2】王俊杰, 唐彤芝, 彭劼.基处理新技术[M].北京:中国水利水电出版社, 2013.