水泥搅拌桩施工及检测技术要求(新)

水泥搅拌桩施工及检测技术要求水泥搅拌桩是一种应用较广泛的地基加固、软土处治方法，但因人员、机械等因素影响，造成施工质量不稳定，甚至出现工程事故。为了提高本项目工程质量，加大软基处治质量的监督，加强水泥搅拌桩的质量管理，特制定本技术要求。水泥搅拌桩一般分为粉喷（干法）和浆喷（湿法）两种，两种方式均有不同的适用范围，如遇地基土的天然含水量小于30%、大于70%或地下水的PH值小于4情况时，不宜采用干法施工。施工中应严格满足相关施工技术规范基础上，结合路段的实际地质情况及试桩结果，确定合适的施工方法。现将两种施工方法分别叙述。一、浆喷搅拌法施工技术要求1、 施工准备技术准备熟悉施工图纸及设计说明和相关规范要求。做好施工方案，报监理工程师审核。做好班组技术交底、安全交底。施工前应检查水泥及外掺剂的质量，桩位、搅拌机工作性能、各种计量设备（主要是水泥流量计及其它计量设备）完好程度。室内试验试验目的：了解加固水泥的品种、掺入量、水灰比、最佳外掺剂对水泥土强度的影响，求得龄期与强度的关系，为施工工艺提供可靠的参数。试验设备：可利用现有土工试验仪器及砂浆混凝土试验仪器，按照土工或者砂浆混凝土的试验规程进行试验。土样制备：土类应当是工程现场所要加固的土，一般分为三种：风干土样：将现场采取的土样进行风干、碾碎，通过2〜5血筛子的粉状土料；烘干土样：将现场采取的土样进行烘干、碾碎，通过2〜5血筛子的粉状土料；原状土样：将现场采取的天然土立即用厚聚氯乙烯塑料袋封装，基本保持天然含水量。水泥①水泥品种：水泥采用强度等级为32.5级复合硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐、矿渣水泥及以上普通硅酸盐装袋水泥，水泥出厂期不应超过3个月，并且在试验前进行原材料检验。②水泥掺入比：符合设计要求，但不得低于50吨/m（其掺入比宜在15%〜20%）。外掺剂：为改善水泥土的性能和提高强度，可采用木质素碳酸钙、石膏、三乙醇胺、氯化钠、氯化钙和硫酸钠等外掺剂。试件的制作和养护：根据配比分别称量土、水泥、外加剂和水。将粉状土料和水泥放在搅拌器内拌和均匀，然后将水用喷水设备均匀喷洒在水泥土上进行拌和，直至均匀。在选定的试膜（70.7mmX70.7mmX70.7mm）内装入一半试料，放在振动台上震动1min后，装入其余的试样后再震动1min，最后将试件表面刮平，盖上塑料布防止水分蒸发过快。试样成型后，根据水泥土强度决定拆膜时间，一般为1〜2d。拆膜后的试件装入塑料袋封闭后后置入水中进行标准养护。试验结果整理和分析包括水泥土的物理性质（含水量、密度、渗透系数）、水泥土的力学性质（无侧限抗压强度及其影响因素、水泥掺入比对强度的影响、龄期对强度的影响、水泥强度等级对强度的影响、土样含水量对强度的影响、土样中有机质含量对强度的影响、养护方法对强度的影响等）、水泥浆的水灰比等。材料要求水泥：应采用经报验合格的32.5级复合硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐、矿渣水泥及以上普通硅酸盐装袋水泥以便于计量。严禁使用受潮、结块变质的水泥。外掺剂：施工实际使用的固化剂和外掺剂，必须通过室内试验的检验，符合设计要求后才能使用。机具要求1.3.1钻机应当采用PH-5或者SP-5A型或者性能类似的钻机，其钻进深度不得小于设计深度。其正转速度应当在27.6r/min〜202r/min之间，反转速度在10.36r/min〜76r/min之间；下钻速度在0.136m/min〜1.0m/min之间，提升速度不得超过0.5m/min。钻进进尺有深度显示计显示，便于操作控制。同时钻机必须要求动力大，扭矩大，适合大直径钻头成桩，具有正向钻进、反向提升的功能，并且提升力大并能实现匀速提升。搅拌钻头应当保证反向旋转提升时，对柱中土体有压密作用。钻头直径与设计桩径相适应，应为50cm。水泥土搅拌桩施工的钻机，必须安装经有关部门认可的水泥浆量计量装置，每根桩施工必须有钻头各次下钻深度及提升高度的全过程记录和水泥浆量用量曲线图。

未安装水泥浆量计量装置的钻机，一律不得施工。每日完工后，应打印当日施工记录附在检验资料内。施工现场要求施工场地应事先平整，清除桩位处地上、地下一切障碍物（包括大块石、树根和生活垃圾等）。场地低洼时应回填粘性土料，不得回填杂土。做好排水系统设置，使地表水迅速排出。水泥必须集中入库存放，各施工作业点只允许临时存放当日或当班所计划用水泥。水泥临时存放离地面高度不小于50cm,并做好防潮、防雨措施。桩位放样后，应洒石灰或用其它方式进行明显标识。施工用电应符合有关安全规范要求,各种管线应有序摆放操作人员必须身体健康,培训合格、持证上岗,非专业人员禁止操作机械。施工人员进入施工场地必须配戴安全帽,严禁酒后操作和施工。各施工作业点必须有一名施工技术人员和一名现场监理,进行技术指导和现场监理。各施工作业点摆放明显标识,标明：施工路段、施工项目、施工机械、操作人员、施工技术员、现场监理和其它技术指标等。如图：XX高速公XX高速公施工路段施工技术员施工机械技术指标：路XX标段工程项目名称现场监理操作人员1.5试桩水泥搅拌桩施工前必须进行成桩试验,并且应当达到下列要求,并取得以下技术参数：满足设计喷入量的各种技术参数,如钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷气喷浆）压力、单位时间喷入量等。确定搅拌的均匀性。掌握下钻和提升的阻力情况,选择合理的技术措施。成桩工艺性试验的桩数不少于6根。当转移至下一施工段落时应重新进行试桩工作。2、施工工艺2.1定位搅拌机到达施工的桩位后对中，孔位误差不得大于50mm。并使钻机置平，使钻杆铅垂于地面，钻杆垂直度误差不大于1%。预搅拌将搅拌头一步步下沉，待搅拌机的冷却水循环正常后才能启动搅拌机，搅拌头运转正常后放松超重钢绳，搅拌杆沿导向架切土徐徐下沉，下沉速度应由电机的电流表监测，工作电流不得超过60A。如果下沉速度太慢，阻力太大，可通过输浆管送水稀释土体，以利钻进。制备水泥浆按设计要求的配比制备水泥浆，将制好的水泥浆液存放在集料斗中。提升喷浆搅拌当搅拌头抵达设计深度时，将搅拌头反转，同时喷浆提升搅拌，严格控制搅拌速度，边喷浆边搅拌边提升，将所喷浆液充分与粘土拌和均匀。重复下沉，上升搅拌。进行第二次复搅，以达到充分搅拌的要求。洗管向集料斗内注入清水，用灰浆泵送水清洗管路和搅拌头。移位重复上述步骤，制作下一根桩。3、施工质量控制水泥搅拌桩开钻之前，应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象，待水排尽后方可下钻。为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求，在主机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。对每根成型的搅拌桩质量检查重点是水泥用量、水泥浆拌制的罐数、压浆过程中是否有断浆现象、喷浆搅拌提升时间以及复搅次数。严格按照施工设计的配合比制备水泥浆液。为了确保桩体每米掺合量以及水泥浆用量达到设计要求，每台机械均应配备电脑记录仪。每根桩施工必须有钻头各次下钻深度及提升高度的全过程记录和水泥浆量用量曲线图。同时现场应配备水泥浆比重测定仪，以备现场监理和施工技术员随时抽查检验水泥浆是否满足设计要求。水泥土搅拌桩在施工中必须加强搅拌，增加水泥与土拌和均匀性。最后一次喷浆程序完成后，必须进行复搅。钻头下、上往返一次称为一搅，喷浆一般在钻头旋转提升同时进行，一般要求做到二喷四搅。二喷四搅是指钻头下钻到设计深度后上提，重复二次，其中在第一、第二次上提时重复两次喷浆。第一次下钻时为避免堵管可带浆下钻，喷浆量应小于总量的1/2，严禁带水下钻。第一次下钻和提钻时一律采用低档操作，复搅时可提高一个档位。每根桩的正常成桩时间应不少于40分钟，喷浆压力不小于0.4MPa。为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量，第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30秒，进行磨桩端，余浆上提过程中全部喷入桩体，且在桩顶部位进行磨桩头，停留时间为30秒。在搅拌桩施工过程中应采用“叶缘喷浆”的搅拌头。这种搅拌头的喷浆口位于搅拌叶片的最外缘，当浆液离开叶片向桩体中心环状空间运移时，随着叶片的转动和切削，浆液能较均匀地散布在桩体中的土中。长期使用证明，“叶缘喷浆”搅拌头能较好地解决喷浆中的搅拌不均问题。施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间。每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆。严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加50kg，若储浆量小于上述重量时，不得进行下一根桩的施工。施工中发现喷浆量不足，应整桩复搅，复喷的喷浆量不小于设计用量。如遇停电、机械故障原因，喷浆中断时应及时记录中断深度。在12小时内采取补喷处理措施，并将补喷情况填报于施工记录内。补喷重叠段应大于100cm,超过12小时应采取补桩措施。3.10现场施工人员认真填写施工原始记录，记录内容应包括：a施工桩号、施工日期、天气情况；b喷浆深度、停浆标高；c灰浆泵压力、管道压力；d钻机转速；f钻进速度、提升速度；g浆液流量；h每米喷浆量和外掺剂用量；i复搅深度。二、粉喷搅拌法施工技术要求、施工准备技术准备（略）材料要求水泥：应采用经报验合格的32.5级复合硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐、矿渣水泥及以上普通硅酸盐装袋水泥以便于计量。严禁使用受潮、结块变质的水泥。入罐时应经过筛网过筛，最大粒度不超过5mm,不得含有纸屑、塑料布、石子等杂质。外掺剂：施工实际使用的固化剂和外掺剂，必须通过室内试验的检验，符合设计要求后才能使用。1.3机具要求1.3.1钻机应当采用PH-5或者SP-5A型或者性能类似的钻机，其钻进深度不得小于设计深度。其正转速度应当在27.6r/min〜202r/min之间，反转速度在10.36r/min〜76r/min之间；下钻速度在0.136m/min〜l.Om/min之间，提升速度不得超过0.5m/min。钻进进尺有深度显示计显示，便于操作控制。同时钻机必须要求动力大，扭矩大，适合大直径钻头成桩，具有正向钻进、反向提升的功能，并且提升力大并能实现匀速提升。搅拌钻头应当保证反向旋转提升时，对柱中土体有压密作用。钻头直径与设计桩径相适应，应为50cm。喷粉系统：喷粉系统应当是电子计量、数码显示，机械无级调控，可以自由调节喷粉量，以保证粉喷桩的质量。喷粉系统应经过技术监督部门计量认可。未安装计量装置的钻机，一律不得施工。该系统应具备自动记录功能，每日完工后，应打印当日施工记录，附在检验资料内。空气压缩机：它是粉体喷出的风源。空气压缩机根据工程地质条件和加固深度选型，一般压力不需很高，风量也不宜太大，空气压力一般在0.2MPa〜0.6Mpa.1.3.4水泥罐容量不得小于2500婕。施工现场要求（略）试桩（略）2、施工工艺2.1放样定位搅拌机到达施工的桩位后对中，孔位误差不得大于50mm。并使钻机置平，使钻杆铅垂于地面，钻杆垂直度误差不大于1%。2.2开机搅拌以1、2、3档逐级加速，将钻头顺转钻进至设计深度，如遇硬土难以钻进时可以降档钻进，放慢速度。在钻进时始终保持连续送压缩空气，以保证喷灰口不被堵塞，钻杆内不进水，保证下一道工序送灰时顺利通畅。2.3提升钻杆喷粉搅拌用反转法边搅拌边提升边喷粉。按0.5m/min速度提升，提升到设计停灰面时，应慢速原地搅拌2〜3min。重复搅拌为保证充分将粉体搅拌均匀，须将搅拌头再次下沉搅拌到原设计深度，再提升搅拌，速度控制在0.5〜0.8m/min。防止施工污染环境，在喷粉提升至距地面0.5m处时应停止喷粉。在通管路时应在孔口设置防灰保护装置。当一根桩施工完毕后移机，重复上述方法逐根施工。3、施工质量控制水泥搅拌桩开钻之前，应检查主机各部的连接，液压系统、电气系统、喷粉系统各部分安装调试情况，灰罐、管路的密封、连接情况是否正常，确认无异常后，方可进行操作。灰罐装满料后，进料口应加盖密封。为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求，在主机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。严格控制喷灰标高和停灰标高，记录员随时记录喷气压力、钻进速度、提升速度、搅拌速度、单位时间喷入量和累计喷入量等技术数据。桩体喷粉应一气呵成，不得中断喷粉或者喷粉量不足，如有，应当整桩复打，复打重叠孔长应大于lm,喷灰量不得小于设计用量。注意灰罐的储灰量不得小于一根桩的灰用量；当储灰量不足时，不得对下一根桩开钻施工。粉喷施工机具应有专用的自动计量装置，能够自动记录沿深度的喷粉量和时间记录等。复搅长度复搅的长度必须是从桩底到桩顶的整个长度，即进行二次搅拌。3.6输灰管道长度粉体喷射机到主钻机之间是由橡胶管连接的，其内径是50血，水泥粉被高压空气从粉体发射机吹送到钻机钻头出口处喷射，但是，钻头喷射口要有一定的压力才能保证把粉体射入孔中，此压力大小和钻头喷射口所在地层深度有关。经计算得知：当输灰管长度为60m时，输送系统总压力损失△~0.2Mpa，因此，管道长度为60m时，管道压力随着钻头喷射口的深浅变化幅度在0.2〜0.4Mpa。所以应当根据粉体喷射机最大压力的大小来选择合适的输灰管道长度并不得超过60m。同时注意输灰管道应当摆放顺直，避免“拧麻花”，影响粉体的射出。地基土的含水量对粉喷桩的质量影响：粉喷桩质量的优劣主要反映在强度指标上，它不但和粉体掺入量的大小有关，而且和施工工艺、地基土的性质尤其是地基土的含水量有关。规范规定：当地基土的含水量小于30％或者大于70％时不宜采用粉喷桩处理（因为土的含水量小于30％时，土中的水分不足以使粉体进行水化作用。若土的含水量大于70％时，按照常规掺入粉体数量，由于水分的过多，水泥桩体的强度不够，在这种情况下必须增加粉体的掺入量和采用复搅的施工工艺；同时在钻头反转提升时，向下和四周分别产生垂直向下压力和水平方向的推力，由于土此时呈现流塑状束缚力极低，桩体在形成过程中向下和四周水平方向挤去，影响竖向桩体的形成，在地表下l〜2m通常会出现所谓的“掉桩”或“下沉”）。所以应当严格控制加固土的含水量。现场施工人员认真填写施工原始记录，记录内容应包括：a施工桩号、施工日期、天气情况；b喷粉深度、停喷标高；c灰泵压力、管道压力；d钻机转速；f钻进速度、提升速度；g喷粉量；h每米喷粉量和外掺剂用量；i复搅深度。三、水泥搅拌桩的质量检测水泥搅拌桩的质量检验和控制应贯穿在整个设计和施工的全过程，应坚持采用全面质量控制的施工监理。施工过程中必须随时检查施工记录和计量记录，因此，在施工全过程应加强旁站检查。并对照设计的施工工艺对工程桩进行质量评定。检查重点包括水泥、外掺剂质量和用量，桩长，制桩过程中有无断桩，桩体均匀，提升时间，复搅次数和长度和补搅及是否进入硬土层及施工中有无异常情况，记录处理方法及措施等。水泥搅拌桩施工完毕后质量检测和评定应以下规定执行：1基本要求地基处理段搅拌桩的桩距、桩径、桩长、竖直度、喷灰(浆)量应按相关规范及规定进行检测。检测工作必须认真、负责、及时，确保检测工作准确，做到资料真实、评判准确、数据可靠。检测管理检测工作由各监理代表处负责管理，由具有相应资质的检测单位检测，主要工作分为三方面，一是现场检测；二是室内试验；三是资料整理和报告编写。依据标准《公路路基施工技术规范》(JTGF10-2006)《公路土工试验规程》(JTGE40-2007)《公路工程地质勘察规范》(JTJ064-98)《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)现场检测工作规定2．1检测数量和桩位的确定检测频率为1%〜1.5%,且每个作业段落不少于3根，抽检桩应由监理工程师在桩位平面布置图上或现场进行随机确定；抽检桩尽可能覆盖施工单位每一种施工桩机，且均匀布置。成桩龄期一般应大于28天。经监理工程师批准，施工单位可申请进行14天龄期的检测，14天检测桩身质量评分标准详见表4。如14天抽检不合格，施工单位可申请28天的强度检测，28天检测桩身质量评分标准详见表3。但对超过28天龄期的强度检测，龄期每增加1天，相应的检测标准提高1%，14天至28天之间的检测按表3和表4进行内插评分，最低检测时间应不低于14天。检测前宜依据原工程地质勘察报告，分析工程地质分区情况，并选择有代表性地段，在未经地基处理处，根据实际情况对原状土深度方向每隔1.0〜2.0米进行一次标贯试验，确定原状土的标贯击数。现场检测要求检测孔位布置在搅拌桩桩身直径的四分之一处，垂直钻进，每一回次控制在1〜1.5m。要求用岩芯管全桩长连续取芯，胶结段保证取芯率＞70%；桩身检测以取芯结合标准贯入试验为主原则上沿桩体深度方向每1.0-2.0米采取代表性原状桩体芯样一个，可根据桩身实际情况有所调整。当不能采取原状芯样时，可采用标准贯入试验，当桩身上部5.0米之内任一连续30厘米的标准贯入试验击数小于27（14天采用20，14天和28天之间的采用表3和表4进行内插，大于28天的采用27）击时，可现场判断此桩不合格，该桩检测即可结束。芯样描述现场技术人员要通过钻进过程和标准贯入试验判断并描述桩体土特征及桩体连续性，并判断桩长；观察并描述芯样及标贯器中水泥土搅拌及喷灰（浆）的均匀程度、成桩状态；对芯样和标有工程名称、桩号、钻芯孔号、芯样试件采取位置、桩长、孔深、检测单位名称的标示牌的全貌进行拍照。喷灰均匀性现场取芯情况现场技术人员负责芯样编号、标贯试验记录和对桩身的描述记录，描述内容包括：A土样性质：土/（弱或未胶结）水泥土/胶结水泥土；B颜色：灰色/灰黑色/黄灰色/黄色等；C状态：流塑/软塑/可塑/硬塑/坚硬；D搅拌及喷灰（浆）均匀性（分级标准见表1和表2）；E喷灰均匀性现场取芯情况搅拌均匀性现场取芯情况搅拌均匀水泥土搅拌纹理清晰，无粒块状胶结水泥（土），无片层（一层水泥一层土）状搅拌较均匀（搅拌较不均匀）水泥土搅拌纹理（较）不连续，含胶结水泥（土）粒、块且颗粒直径〈1cm，无片层状搅拌不均匀水泥土无搅拌纹理，夹胶结水泥（土）块或较多水泥富集块，且胶结水泥（土）块直径＞lcm,或有片层状结构桩体土芯样描述标准表1桩体土芯样描述标准 表2喷灰均匀性 | 现场取芯情况第9页共15页喷灰（浆）均匀水泥土颜色（基本）一致，整体无大的差异喷灰（浆）较不均匀（较均匀）水泥分布较均匀，局部水泥不足（较少）段长度小于10cm喷灰（浆）不均匀水泥分布不均匀，局部大局部少呈间隔状分布，且水泥不足（较少）段长度大于10cm静载荷试验测试位置和数量测试采用单桩复合地基的形式。由监理工程师根据施工现场具体情况确定，每道涵洞或通道一处。当涵洞或通道等结构物处开挖深度超过1.0米时，宜在台背10.0米范围内进行。试验方法本试验采用慢速维持荷载法。水泥土室内抗压试验操作流程将现场取回水泥样做无侧限抗压强度试验。针对试件的高径比，参照《水泥及水泥混凝土试验规程》（JTGE30-2005）对试样的无侧限抗压强度进行修正。搅拌桩报告分析和成果评判搅拌桩检测报告内容搅拌桩检测报告包括下面几方面内容：概述，简要介绍工程概况以及检测日期；检测试验方法，主要包括现场桩位的确定方法以及现场测试方法；搅拌桩桩身质量评价表内容包括桩位里程以及桩排号、桩身质量综合得分；每一检测桩的柱状图：主要包括桩位里程、桩排号、龄期、每一层的厚度、每一深度处的标贯击数及无侧限抗压强度值；有静载试验点的桩位宜在静载试验后对该桩进行钻孔取芯；对于有静载试验点的桩位及其所在段落，桩身质量应根据静载试验结果、取芯结果等进行综合评定。桩身质量评定办法3.2.1评判搅拌桩的桩身质量是根据：a现场测试的桩身芯样及标贯样的描述；b芯样的室内无侧限抗压试验；c标准贯入试验击数；同时依据《搅拌桩施工质量的检验与评判方法》进行评判。根据表3和表4，对每根桩的桩身质量进行评价，分为优良、合格、不合格三个等级。根据综合得分情况评价桩体的质量，分数为85〜100的评为优良，70〜85的评为合格，小于70分为不合格。要求桩身质量100%合格。搅拌桩桩身质量的检验与评判方法桩体土每一层评判综合四方面因素：搅拌及喷灰（浆）均匀情况、桩体土状态、无侧限抗压强度和标准贯入试验击数；其中搅拌及喷灰（浆）均匀描述情况按25%计，桩体土状态按15%计，桩身无侧限抗压强度按40%计，标准贯入试验按20%计，算出该层分数，再用厚度加权，算出该桩的综合得分；3.2.3.2当某层缺抗压试验数据时，则不计该项目，搅拌及喷灰均匀描述情况按30%计，桩体土状态按20%计，标准贯入试验按50%计；当某层缺标准贯入试验数据时，则不计该项目，搅拌及喷灰均匀描述情况按20%计，桩体土状态按20%计，桩身无侧限抗压强度按60%计；桩身质量评定可根据现场记录、试验结果等采用表3（表4）进行内插计算；当出现以下情况时，均判为不合格桩：A、 桩身上部（5.0米）存在断桩情况；B、 实测桩长（胶结水泥土段与水泥土段合计长度）小于设计桩长；C、 某层的无侧限抗压强度或标准贯入击数均为表3（或表4）中所列最小值，且该层厚度大于1.0米；D、 当桩身上部5.0米内任一连续30厘米的标准贯入试验击数小于27（14天采用20击，14天和28天之间的采用表3和表4进行内插，大