水泥砂浆搅拌桩施工工法

1、水泥砂浆搅拌桩施工工法水泥砂浆搅拌桩施工工法中国水利水电第四工程局有限公司基础处理工程分局一一 前言前言 双杆双向水泥砂浆搅拌桩是利用水泥和砂子作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，使土体与固化剂发生物理化学反应，形成具有整体性、水稳定性和较高强度的水泥砂浆加固体。并且由于同心双轴内外钻杆同时正反向转动，可以充分搅拌土体及阻断泥浆上冒通道，有效改善复合地基的承载特性，充分发挥地基土体与增强体两部分的承担荷载的潜能。二二 工法特点工法特点 2.1 扰动小 同心双轴的正反向旋转使土体对叶片产生的水平旋转力相互抵消，降低了转杆的左右摇动，对庄周土扰动小。 2.2 动力

2、强大 由于采用了双向搅拌桩动力箱体，搅拌时多个叶片正转，多个反转，使得土体搅拌更加均匀，形成的桩体更加均匀密实，强度高，断桩几率低，成桩性能明显优于普通水泥砂浆搅拌桩。 2.3 便于管理 由于采用了两喷两搅施工工艺，不需要复搅复喷，一次成桩，大大降低了人为因素对施工质量的影响同时节约了成本。 2.4 经济性 由于桩身强度大幅度提高，桩间距增大，单位体积的软土地基处理工程量小，使得工程造价明显降低 三三 适用范围适用范围 水泥（砂）浆喷射多向搅拌桩适用于处理正常固结的淤泥、淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、软塑粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。水泥（砂）浆喷射多向搅拌桩的加固深度取决于

3、施工机械的动力大小及加固土层情况。现阶段加固深度同常规浆体喷射搅拌桩，目前国内最大加固深度为25m（施工机械能力为30m）。四四 工艺原理工艺原理 双杆双向水泥砂浆搅拌桩是采用水泥砂浆作为固化剂，即在纯水泥浆中掺入一定比例的粉细砂（粒径2mm）,以增加地基土中的粗颗粒含量,降低地基土的塑性指数,改良土的物理力学性质指标,明显提高桩体无侧限抗压强度。 该工艺攻克了常规水泥土搅拌桩在塑性指数高的粘性土层中成桩强度低的难题，可适用于塑性指数大于25的粘土,同时在淤泥质土、淤泥层中成桩强度明显提高，经室内实验室配合比试验确定配合比为0.6：1：0.4，强度要求28天无侧限抗压强度不小于1.5Mpa。

4、利用“中铁科工集团机械成套分公司”（原中铁工程机械研究设计院）PH-5D型搅拌桩成桩机械作为机架，由位于钻机底部操作台的动力系统，通过外钻杆传递动力，再通过钻杆顶部配备的专用传动箱，同时带动同心多轴钻杆正反向旋转，在内钻杆底部安装双层正向旋转叶片并设置喷浆口，在外钻杆底部安装双层反向叶片。 通过外钻杆叶片反向旋转过程中的压浆作用和内钻杆上正向叶片同时搅拌水泥砂浆土的作用，阻断水泥砂浆上冒途径，把水泥砂浆基本控制在最上、最下两组叶片之间，保证水泥砂浆在桩体均匀分布和充分搅匀，可确保成桩质量和桩体强度，而且多向搅拌同过下钻喷浆和提钻喷浆就能完成一根桩，大幅度缩短成桩时间。 五五 施工工艺流程及操作

5、要点施工工艺流程及操作要点 5.1 施工工艺流程 水泥（砂）浆喷射多向搅拌桩在已整平的场地和测放了桩位的地段施钻，采用二喷二搅工艺，喷嘴位于第二层叶片，搅拌下沉喷80%以上的水泥（砂）浆，搅拌提升喷20%以下的水泥（砂）浆。施工工艺流程图 施工流程 1）搅拌桩机就位、调平，钻头对准桩位； 2）搅拌、喷浆下沉：启动搅拌机，使其钻杆沿导向架向下搅拌切土，同时开启送浆泵向土体喷水泥砂浆，此时多轴上的叶片同时正反向旋转搅拌直到设计深度； 3）达到预定设计深度后，在桩端就地持续喷浆搅拌1030秒以上，使桩端水泥土充分搅拌均匀（下沉喷浆为总浆量的90%以上）； 4）搅拌、喷浆提升：此时喷浆目的是为了避免喷

6、浆口被堵塞，同时多向多轴搅拌桩机钻杆上叶片正反向旋转，继续搅拌水泥土； 5）搅拌完毕：搅拌、喷浆提升到地表或设计标高，完成单根多向多轴搅拌水泥砂浆桩的施工。5.2操作要点 5.2.1 测量定位 根据控制桩点和施工图纸，用全站仪放出相应的加密点及桩位，并进行系统编号，柱位定位偏差不得大于50。 5.2.2 桩机就位 1 桩位复核无误后方能就位，桩机就位由机班长统一指挥，移动要看清左右及前后各方面情况，发现有阻力及时排除。 2 移动结束后检查定位情况，保证桩机的基座平稳、周正，并用水平尺校正基座水平，钻杆垂直度偏差1%。 3 动力头、搅拌头、桩位线三点一线。 5.2.3灰浆制备 1 在制备灰浆前，

7、应检查水泥是否受潮、结块、变质，严禁使用未经复试或复试不合格的水泥。 2 在搅拌头预拌下沉的同时，严格按设计配合比制作灰浆，灰浆搅拌时间不得小于2min，以便浆液充分拌合。 5.2.4 搅拌下沉 桩机就位准备工作就绪，经检查符合要求后，利用钻具自重缓慢平衡喷浆搅拌下沉，控制下钻钻进速度：钻进速度0.60.8m/min，转速50r80r/min；喷浆量不小于50L/m，下钻喷浆量占总浆量的90%以上，直至设计桩底标高。在下沉预搅过程中，要密切观察操作台的电机工作负荷的电流指数，以防烧坏电机。 5.2.5 喷浆搅拌提升 搅拌头喷浆搅拌下沉至桩底标高后，搅拌头在桩底原位喷浆搅拌20-30S后，以提升

8、速度1.01.2m/min；转速60r100r/min；喷浆量不大于10L/m，提钻喷浆量占总浆量的10%以下，直到设计桩顶标高以上300mm。 成桩结束后，理好钻杆和压浆管道，进行移架移位，每班必须认真、真实进行成桩记录。六六 材料与设备材料与设备6.1主要材料主要材料 6.1.1施工用水 采用施工场地就近地表水或地下水，施工前应现场取水样送检，不得直接采用未经检验合格的地表水或地下水。 6.1.2 水泥 宜选择信誉好、质量稳定的大型水泥厂家生产的符合设计要求的普通硅酸盐类水泥，施工时所用水泥应与配合比设计时所用水泥品牌、标号一致。并按规定的频率抽样送检。严禁使用受潮、结块、变质的劣质水泥。

9、 6.1.3施工用砂 采用粉细沙（粒径2mm），含泥量不大于5%。 现场设防雨、防潮水泥棚，堆砂场与地面间放置隔离布，砂不得直接堆放于地面上。6.2主要机械设备七 质量控制 7.1工程质量控制标准 水泥砂浆喷射双杆双向搅拌桩与常规浆体喷射搅拌桩相比，除机械设备及施工工艺改进外，其加固原理基本相同。水泥砂浆喷射双杆双向搅拌桩是浆体喷射搅拌桩的一种类型，验收标准按铁道部客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准（铁建设2005160号）中的4.11条浆体喷射搅拌桩的相关规定执行。 7.1.1 一般规定 1 施工前应进行成桩工艺性试验(不少于2根)，确定各项工艺参数并报监理单位确认后，方可进行施工。

10、2 水泥砂浆喷射双杆双向搅拌桩施工开始后应及时进行复合地基承载力试验，以确认设计参数。 3 水泥砂浆喷射双杆双向搅拌桩施工应符合下列七条规定: 1）施工机具设备性能及工艺应满足喷浆均匀性、桩的连续完整性及加固深度的要求。 2）严格控制搅拌机钻头下沉和提升速度、供浆与停浆时间，控制下钻深度、喷浆高程及停浆面。单桩喷浆量应符合设计要求。桩端必须原位喷浆搅拌一定时间，确保成桩质量。 3）成桩过程中，如因故停浆.继续施工时必须重叠接桩，接桩长度不得小于0.5m。若停机超过3h，应拆卸输浆管路，清洗干净，在原桩位旁边补桩。 4）搅拌机械应配置自动记录仪，且处于检定有效期内。 5）配制好的浆液不得离析，供

11、浆必须连续，固化剂与外掺剂的用量、泵送浆液时间必须有专人记录。 6）随时检查施工记录，如有不合格桩或异常情况，应及时采取补桩或其他处理措施。 7）施工中溢出的浆液应回收处理，防止污染环境。7.1.2 主控项目 1 水泥砂浆（双杆双向）搅拌桩所用的固化料和外加剂品种、规格及质量应符合设计。 检验数量：同一产地、品种、规格、批号的固化剂和外加剂，每200t为一批，当不足200t按一批计。施工单位每批抽样检验1组。监理单位按施工单位抽样数量的20见证检验。 检验方法：检查产品质量证明文件及抽样检验。 2 浆液应严格按设计配方和试验确定的配合比拌制，制备好的浆液应均匀，不得离析。 检验数量：施工单位每

12、根桩施工过程中抽样检验2次。监理单位每工班平行检验2次。 检验方法:观察并用浆液比重计检测浆液密度。 3 水泥砂浆搅拌桩的数量、布桩形式应符合设计。 检验数量:施工单位、监理单位全部检验。 检验方法:观察、现场清点。 4 水泥砂浆（双杆双向）搅拌桩单桩喷浆量应符合设计要求。 检验数量:施工单位、监理单位每根桩检验。 检验方法:检查自动记录仪打印记录。 5 水泥砂浆（双杆双向）搅拌桩成桩长度应符合设计要求。因故停浆时，恢复供浆后的喷浆重叠长度不得小于0.5m。 检验数量:施工单位每根桩检验。监理单位按施工单位检验数量的20%平行检验。 检验方法:测量钻杆长度，并在施工中检查是否达到设计深度标志。

13、检查施工记录。 6 水泥砂浆（双杆双向）搅拌桩完整性、均匀性、桩身无侧限抗压强度应满足设计要求。 检验数量:施工单位抽样检验总桩数的2，且不少于3根。监理单位按施工单位抽样数量的20%见证检验。 检验方法:水泥砂浆（双杆双向）搅拌桩完工后28d，在每根检测桩桩径方向1/4处、桩长范围内垂直钻孔取芯，观察其完整性、均匀性，拍摄取出芯样的照片，取不同深度的3个试样作无侧限抗压强度试验。钻芯后的孔洞采用水泥砂浆灌注封闭 7 水泥砂浆（双杆双向）搅拌桩处理后的复合地基承载力应满足设计要求。 检验数量:总桩数的2，且每检验批不少于3根。监理单位见证检验，勘察设计单位现场确认。 检验方法:平板载荷试验。

14、7.1.3 一般项目 水泥砂浆（双杆双向）搅拌桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法应符合下表的规定。表7.1.3-1水泥砂浆（双杆双向）搅拌桩施工允许偏差、检验数量及检验方法7.2 质量保证措施 7.2.1建立完善的施工质量保证体系，加强施工中各个环节、各岗位均有人严把质量关的组织措施，确保作业标准化、规范化。 7.2.2 施工质量控制技术措施 为保证施工质量,在施工中严格按设计要求和有关施工规范、规程进行，从原材料进场至搅拌桩施工结束的每一道工序都严把质量关。 1 材料质量 到场水泥验收时，须有出厂合格证，出厂水泥三天强度试验报告，试验报告批号与到场水泥批号一致，水泥到场后，及时取样，尽快复

15、验，经复验水泥合格后方可投入使用，严禁使用不合格的水泥。为了保证水泥在现场不被雨水浸泡，水泥到场存放于下铺有防潮雨布的水泥板上，料台挖沟排水并备块防雨塑料布防止下雨。 2 桩位偏差 施工放线要复核，须与设计图纸仔细核对准确无误，经监理验收合格后方可开工，桩机就位后，钻尖对准桩位，然后调平，垂直度偏差不超过1%，桩机就位偏差不大于50mm，才可以开钻。 3 桩径偏差 施工过程中，由于磨损，叶片直径会逐渐减小，为确保桩径，应经常检查钻头直径，及时更换钻头，确保桩径在480520mm范围内，即桩径偏差不大于20mm。 4 钻头提升速度 搅拌桩的钻头提升速度要求，将地基土尽可能切碎并使水泥浆体土充分拌

16、合均匀。下钻速度控制在0.60.8m /min，提升速度控制在1.01.2m /min。 5 材料用量 依据水泥试配，一次性向水泥浆搅拌桶加够单桩水泥用量。水泥砂浆搅拌时间不小于2min，制备好的水泥砂浆不得有离析现象，停置时间不得超过2个小时。若停置时间过长，不得使用。 6 垂直度 垂直度依据桩机塔杆中心垂吊的线锤，如线锤偏离塔杆中心，则桩垂直度出现偏差，应予以调整桩机，使桩机平稳，线锤回至中心0.5。 7 桩长控制 为了确保桩长与设计标高相同，应在桩机上作出，钻头到达桩底时的位置，施工时当到达此位置时开始反循环转动钻头。 8 单桩连续施工 严格按设计确定的参数控制喷浆量和搅拌提升速度。为保

17、证施工质量、提高工作效率和减少水泥浪费，应尽量连续工作。输浆阶段必须保证足够的输浆压力，连续供浆。一旦因故停浆，为防止断桩和缺浆，应将搅拌头下沉到停浆点0.5米以下，待恢复供浆后再喷浆搅拌；如停工40分钟以上，必须立即进行全面清洗，防止水泥在设备和管道中结块，影响施工。 9 各桩连续施工 在施工过程中实现确定水泥浆搅拌时间和桩机由一根桩移动到另一根桩就位具备打桩条件的时间，在施工过程中按事先确定的时间配置水泥浆保证水泥浆配置出来后在5min内使用，保证连续施工。 10 施工记录 施工记录由专人记录，当班施工当班记录，施工一根记录一根，水泥用量，拌制水泥浆液的灌数以及泵送浆液的时间有专人记录，搅

18、拌机喷浆提升的速度和次数有专人记录。深度记录误差不得大于100mm，时间记录不得大于10s。施工中发生的问题和处理情况，均须如实记录，以便汇总分析。 11 施工中，如因地下障碍物等原因使钻杆无法钻进时，应及时通知相关人员，以便及时采取补桩措施，以保证施工质量。7.2.3 建立健全质量管理责任制建立健全质量管理责任制 建立健全质量管理责任制，使每一位工人都有明确的责任，形成一个严密的质量管理体系。组织进行工序质量自检、互检和上下工序间交接检查。桩施工完成后，基础开挖完由专职质检员对每根桩进行质量检查（桩位偏差、桩径大小） 7.2.4 做好质量意识教育工作做好质量意识教育工作 要使全体工人认识到保

19、证和提高工程质量对国家、企业、个人的意义，牢固树立“质量第一”的思想，让工人熟练掌握本职工作的“应知应会”的技术和操作规程等，技术和管理人员要熟悉设计图纸和有关规范规定，按照要求精心组织施工。八 安全措施 8.1认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家有关规定、条例，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员和班组兼职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产。 8.2施工现场按符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置，并完善布置各种安全标识。 8.3各类房屋、库房、料场等的消防安全距

20、离做到符合公安部门的规定，室内不堆放易燃品；严格做到不在木工加工场、料库等处吸烟；随时清除现场的易燃杂物；不在有火种的场所或其近旁堆放生产物资。 8.4氧气瓶与乙炔瓶隔离存放，严格保证氧气瓶不沾染油脂、乙炔发生器有防止回火的安全装置。 8.5施工现场的临时用电严格按照施工现场临时用电安全技术规范的有关规范规定执行。 8.6电缆线路应采用“三相五线”接线方式，电气设备和电气线路必须绝缘良好，场内架设的电力线路其悬挂高度和线间距除按安全规定要求进行外，将其布置在专用电杆上。 8.7施工现场使用的手持照明灯使用36V的安全电压。 8.8室内配电柜、配电箱前要有绝缘垫，并安装漏电保护装置。 8.9建立

21、完善的施工安全保证体系，加强施工作业中的安全检查，确保作业标准化、规范化。九 环保措施 9.1成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守有防火及废弃物处理的规章制度，做好交通环境疏导，充分满足便民要求，认真接受城市交通管理，随时接受相关单位的监督检查。 9.2将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。 9.3对施工中可能影响到的各种公共设施制定可靠的防止损坏和移位的实施措施，加强实施

22、中的监测、应对和验证。同时，将相关方案和要求向全体施工人员详细交底。 9.4设立专用排浆沟、集浆坑，对废浆、污水进行集中，认真做好无害化处理，从根本上防止施工废浆乱流。 9.5定期清运沉淀泥砂，做好泥砂、弃渣及其它工程材料运输过程中的防散落与沿途污染措施，废水除按环境卫生指标进行处理达标外，并按当地环保要求的指定地点排放。弃渣及其它工程废弃物按工程建设指定的地点和方案进行合理堆放和处治。 9.6优先选用先进的环保机械。采取设立隔音墙、隔音罩等消音措施降低施工噪音到允许值以下，同时尽可能避免夜间施工。 9.7对施工场地道路进行硬化，并在晴天经常对施工通行道路进行洒水，防止尘土飞扬，污染周围环境

23、十 效益分析 10.1 本工工艺工法具有软土加固效果好、施工机械简单、施工速度快、造价低、振动小、施工中对环境影响较小等优点。 10.2 本工法与同类的工法相比，克服了常规水泥土搅拌桩在塑性指数高的粘性土层中成桩强度低的难题,可适用于塑性指数大于25的粘土，同时在淤泥质土、淤泥层中桩体强度较其它搅拌桩有明显效果，加之工艺控制难度低，设备投入简单、成本小，是软基处理中具有推广价值的一种新工艺。十一 应用实例 新建贵广铁路12标段肇庆东货场 11.1 工程概况 新建贵阳至广州铁路站前工程GGTJ-12标段肇庆东货场起讫里程为HGDK0+000HDK4+001.9，沿线鱼塘密布，地质概况主要由厚层及

24、深厚层淤泥、淤泥质黏土和粉质黏土构成，施工条件较差，设计为软土路堤。该段路基设置水泥砂浆搅拌桩约4.5万根，共约50万延米。 11.2 施工情况 该工程设计桩径为0.5m，桩间距1.2m1.8m不等，桩长区间在5m19m，桩平面布置形式为正三角形。水泥砂浆搅拌桩主材水泥采用P.042.5号普通硅酸盐水泥，水泥数量60kg/m，砂采用粒径小于2mm的细砂，砂数量24 kg/m。水泥砂浆28d无侧限抗压强度不小于1.5Mpa，单桩竖向竖向抗压承载力要求120KN。 计划于2010年3月13日开工，于2011年11月30日完成货场范围内所有水泥砂浆搅拌桩的施工工作。货场水泥砂浆搅拌桩施工区域划分为4个区，分别为：J1区（HGDK0+225HGDK0+523.8）、J2区（HGDK0+523.8HGDK1+164）、J3区（HGDK1+164HGDK2+0