水泥土搅拌桩地基工程施工工艺

水泥土搅拌桩地基工程施工工艺5·1总则5·1·1适用范围水泥土搅拌法分为深层搅拌法（以下简称湿法）和粉体喷搅法（以下简称干法）。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥和淤泥质土、粉土、饱和黄土、黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。5·1·2编制参考标准及规范（1）《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300—2001）（2）《建筑地基基础工程施工质量规范》（GB50202—2002）（3）《建筑地基处理技术规程》（JGJ79—2002）5·2术语（1）水泥土搅拌桩地基：利用水泥作为固化剂，通过搅拌机械将功赎罪其与地基土强制搅拌，硬化后构成的地基。水泥土搅拌法形成的水泥土加固体，可作为竖向承载的复合地基；基坑工程围护挡墙、被子动区加固、防渗帷幕；大体积水泥稳定土等。加固体形状可公为柱状、壁状、格栅状或块状等。（2）深层搅拌法：使用水泥浆作为固化剂的水泥土搅拌法简称湿法。（3）粉体搅拌法：使用干水泥作为固化剂的水泥土搅拌法简称干法。5·3基本规定5·3·1水泥搅拌法用于处理泥炭土、有机质土、塑性指数IP大于25的黏土。地下水具有腐蚀性以及无工程经验的地区，必须通过现场试验确定其选用性。5·3·2当地基土的天然含水量小于30%时（黄土含水量小于25%）、大于70%或地下水的pH值小于4时不宜采用干法施工。冬期施工时应注意负温度对处理效果的影响。5·3·3确定处理方案前应收集拟处理区域内详细的岩土工程资料。尤其是填土层的厚度和组成；软土层的分布范围，分层情况；地下水位及pH值；土的含水量、塑性指数和有机质含量等。5·3·4设计前应进行拟处理土的室内配比试验。针对现场拟处理的最软弱层土的性质，选择合适的固化剂、外掺剂及其掺量等。5·3·5对竖向承载的水泥土强度，宜取90d龄期立方体试块抗菌素压强度平均值；对承受水平荷载的水泥土强度，宜取28d龄期试块的立方体抗压强度平均值。5·4施工准备5·4·1技术准备（1）设计1）水泥土搅拌法的设计，主要是确定搅拌桩的置换率和长度。竖向承载搅拌桩的长度，应根据上部结构对承载力和变形的要求确定，并宜穿透软弱土层到达承载力相对较高的土层；为提高抗滑稳定性而设置的搅拌桩，其桩长应超过危险滑弧以下2m。湿法的加固深度不宜大于20m，干法不宜大于15m。水泥土搅拌桩的桩径不应小于500mm。2）竖向承载水泥土搅拌桩复合地基的承载力特征值应通过现场单桩或多桩复合地基荷载试验确定。3）单桩竖向承载力应通过现场荷载试验确定。初步设计时可按式（5·4·1－1）估算。并应同时满足（5·4·1－2）的要求，应使由桩身材料强度确定的单桩承载力大于（或等于）由桩周土和桩端土的抗力所提供的单桩承载力。（5·4·1－1）（5·4·1－2）式中：—与搅拌桩水泥土配比相同的室内加固土试块（边长为70.7mm的立方体,也可采用边长为50mm的立方体）在标准养护条件下90d龄期的立方体抗压强度平均值（kPa）；——桩身强度折减系数，干法可取0.20～0.30；湿法可取0.25～0.33；————桩的周长（m）；——桩周第层土的侧阻力特征值。对淤泥可取4～7kPa；对淤泥质土可取6～12kPa；对软塑状态的黏性土可以取12～18kPa；——桩长范围内第层土的厚度（m）；——桩端地基土末经修正的承载力特征值（kPa），可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）的有关规定；——桩端天然地基土的承载力折减系数，可承0.4～0.6,承载力高时取低值。4）竖向承载搅拌桩复合地基应在基础和桩之间设褥垫层，褥垫层厚度可取200～300mm。材料可选用中砂、粗砂、级配碎石等，最大粒径不宜大于20mm。5）竖向承载搅拌复合地基中的桩长超过10m时，可采用变掺量设计，在全桩水泥掺量不变的前提下，桩身上部1/3桩长范围内可适当增加水泥用量和搅拌次数；桩身下部1/3桩长范围内可适当减少水泥掺量。6）竖向承载搅拌桩的平面布置可根据上部结构特点及对地基承载力和变形的要求，采取柱状、壁状、格栅状或块状等加固形式。搅拌桩可在基础平面范围内布置，独立基础下的桩数不宜少于3根。柱状加固可采取正方形、等边三角形等布桩形式。7）当搅拌桩处理范围以下存在软弱层时，应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）的有关规定进行下卧层承载力验算。8）竖向承载搅拌桩复合地基的变形包括搅拌桩复合土层平均压缩变形s1与桩端下末加固土层的压缩变形s2；搅拌桩复合土层R的压缩变形s1可按（5·4·1－3、5·4·1－4）计算：（5·4·1－3）（5·4·1－4）式中：——搅拌桩复合土层顶面的附加压力值（kPa）；——搅拌桩复合土层底面的附加压力值（kPa）；——搅拌桩复合土层的压缩模量（kPa）；——搅拌桩的压缩模量，可取（100～120）（kPa）。对桩身较短或桩身强度较低者取低值反之取高值；——桩间土的压缩模量（kPa）。桩端下末加固土层的压缩变形s2可根据现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）的有关规定进行计算。（2）施工1）深层搅拌机定位时，必须经过技术复核确保定位准确，必要时请监理进行轴线定位验收。2）施工前应标定搅拌机械的灰浆输送量，灰浆输送管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工工艺参数，并根据设计要求通过试验确定搅拌桩材料的配合比。5·4·2材料要求（1）水泥：采用强度等级为32.5MPa的普通硅酸盐水泥，要求无结块。（2）砂子：用中砂或粗砂，含泥量应小于5%。（3）外加剂：塑化剂采用木质素磺酸钙，促凝剂采用硫酸钠石膏，应有产品出厂合格证，掺量通过试验确定。5·4·3主要机具深层搅拌机、起重机、灰浆搅拌机、灰浆泵、冷却泵、机动翻斗车、导向架、集料斗、磅秤、提速测定仪、电气控制柜、铁铣、手推车等。常用深层搅拌机主要技术性能见表（5·4·3）常用深层搅拌机主要技术性能表5·4·3机械性能深层搅拌机型型号SJB-1SJB-300SJB-400GPP-5电动机功率（kw）2×302×302×40额定电流（AA）2×602×75搅拌轴转数（r/miin）46434328,50,,92额定扭矩（NN·m）2×640002×85000搅拌轴数量（根根）222搅拌头距离（mm）515515搅拌头直径（mm）700～8000700700500一次处理面积积（㎡）0.71～00.880.710.71加固深度（mm）1210～1215～1812.5外形尺寸（主主机mm）950×4882×16617950×4882×177374140×22230××154990总重量（主机机t）4.52.252.45最大送粉量（kg/mmin）100储料量（kgg）200给料方式叶轮轮压送式送料管直径((mm)50最大送粉压力力(MPa))0.5外形尺寸(主主机m)2.7×1..82×22.455·4·4作业条件（1）施工场地应平整,清除地上、地下障碍物，场地低洼处用黏性土料回填夯实，不得用杂填土回填。（2）设备开机前应检修、调试、检查桩机运行和输料管畅通情况。（3）施工前应检查水泥及外加剂质量、桩位、搅拌机工作性能及各种计量设备完好程度（主要检查水泥浆流量计和其他计量装置）。5·5材料和质量要求5·5·1材料的关键要求（1）水泥：施工所使用的水泥，必须有出厂合格证明，并且按要求进行强度和安定性试验，合格后方可使用。进场超过三个月或发现水泥有硬块时，应重新检验，按检验结果使用。（2）砂子：砂应选用颗粒洁净的中、粗砂，其含泥量应不大于3%。（3）外加剂：施工选用的外加剂必须符合国家环境保护部门的要求，应具备出厂合格证明文件和相关的环保检验资料。5·5·2技术关键要求（1）固化剂应选用强度等级为32.5MPa的普通硅酸盐水泥。水泥掺量块状加固为被加固湿土质量的7%～12%；其余宜为12%～20%。湿法水泥浆的水灰比选用0.45～0.55。外加剂可根据工程需要和土质情况选用具有早强剂、缓凝、减水以及节约水泥等作用的材料，使用外加剂应注意防止环境污染。（外加剂掺入比例：木质素磺酸钙0.2%～0.25%、硫酸钠2%、石膏1%）（2）施工中水泥浆制作严格按配合比掺入固化剂，并应有防止离析的预防措施。（3）桩机安装应保证起吊设备的平整度和导向架的垂直度。成桩要控制搅拌机的提升速度和次数，使其连续均匀，以控制注浆量，同时泵送要连续，搅拌要均匀。5·5·3质量关键要求（1）搅拌机预搅下沉时不宜冲水，当遇到较硬土层下沉太慢时，方可适当冲水，但应注意冲水对桩身强度的影响。（2）深层搅拌桩的深度、截面尺寸、搭接情况、整体稳定和桩身强度必须符合设计要求，检验方法在成桩后7d内用轻便触探仪检查桩身均匀程度，并用对比法判断桩身强度。（3）场地复杂或施工有问题的桩应进行单桩荷载试验，检验其承载力，试验的承载力应符合设计要求。5·6施工工艺5·6·1工艺流程也可以采取四喷四搅的施工方法：桩机定位→清管→制浆→送浆→钻进、喷浆、搅拌→喷浆、提升、搅拌→喷浆、钻进、搅拌→提升、搅拌的工艺。关键是提升搅拌速度不得超过0.75m/min。5·6·2操作工艺（1）场地清理：施工前应将施工区域内地上、地下的障碍物提前预以清除为搅拌桩施工作好准备。（2）桩位放线：清理场地后即可放桩位线，用竹扦作好标志。（3）机具就位：将水泥土搅拌机、水泥浆搅拌机、水泥浆泵等分别安装就位，连接好输浆管并试运行，检查机械性能是否良好。（4）预搅下沉：施工时深层搅拌机用钢丝绳吊挂在起重机上，将输浆胶管与储料罐水泥浆泵和深层搅拌机接通，开机搅拌叶即旋转借设备自重以0.38～0.75m/min的速度下沉至设计要求的加固深度。（5）喷浆提升；搅拌头下沉到设计要求的加固的深度后，再以0.30～0.50m/min的均匀速度提升搅拌机，与此同时开动水泥浆泵，将水泥浆通过深层搅拌机中心管不断压入土中，由搅拌叶将水泥浆与深层的软土进行搅拌，边搅拌边喷浆直至提升到设计要求的高度，即完成一个搅拌过程。（6）复搅喷浆：按照第（4）和第（5）的过程重复进行一次即完成一个柱状加固体（两喷四搅）的施工。（7）壁状加固体：桩位呈“8”字形（轮廓尺寸纵向最大1300mm，横向最大800mm），一根接一根的搭接搅拌（搭接按设计要求，一般不小于200mm）即成为壁状加固体。几个壁状加固体连在一起即成为块状加固体。（8）搅拌机的桩身垂直度偏差不得超过1%，桩位偏差不得大于50mm，成桩直径和桩长均不得小于设计值。当桩身强度达不到设计要求时，可采用复喷的方法，即搅拌次数以一次喷浆，一次搅拌或两次喷浆，三次搅拌为宜，并且最后一次喷浆搅拌应采用慢速度提升。（9）施工时设计停浆面一般高出基础底面500mm，进行基础开挖时应将高出部分挖掉。（10）施工时因故停喷浆，宜将搅拌机下沉至停浆面以下500mm，侍恢复供浆时在喷浆提升，若停浆时间达到3h应清洗管路。（11）壁状加固时桩与桩的搭接不应超过24h，如间隔时间过长应采取钻孔留出榫头或局部补桩、注浆等措施。（12）若为单班施工，每天下班应用清水清洗贮料罐、水泥浆泵、深层搅拌机及相接的管道。以备侍用。（13）搅拌桩施工完成后应养护14d以上才可进行基础施工，基础以上300mm应采取人工开挖，防止破坏桩体。（14）水泥土搅拌法施工分为湿法和干法，由于施工设备不同而略有差异。湿法施工步骤为：1）施工前应确定水泥浆泵的输浆量、水泥浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工参数，并根据设计要求通过工艺性成桩试验确定施工工艺。2）使用的水泥应过筛，制备好的水泥浆不得离析，泵送必须连续。拌制水泥浆的罐数、水泥和外加剂用量以及泵送浆液的时间应有专人负责记录，喷浆量及搅拌深度必须采用经国家计量部门认证的监测仪器进行自动记录。3）搅拌机提升速度和次数必须符合施工工艺要求，并应设专人进行记录。4）当水泥浆到达喷浆口后应喷浆搅拌30s，使水泥浆与桩端土充分搅拌后再开始提升搅拌机头。干法施工步骤为：1）喷粉施工前应仔细检查搅拌机械、供粉泵、送气（粉）管路、接头和阀门的密封性和可靠性。送气（粉）管道的长度不宜大于60m。2）水泥土干搅拌法喷粉施工机械必须配置经国家计量部门确认的具有能瞬时检测并记录出粉量的粉体计量装置及搅拌深度自动记录仪。3）搅拌头每旋转一周，其提升高度不得超过16mm。4）搅拌头的直径应定期复核检查，其磨耗量不得大于10mm。5）当搅拌头到达设计桩底以上1500mm时，即应开启喷粉机提前进行喷粉作业。当搅拌头提升至地面下（或设计高度）500mm时，即可停止喷粉。6）成桩过程中因故停止喷粉，应将搅拌头下沉至停灰面以下1000mm处，恢复喷粉时再喷粉搅拌提升。7）需在地基土天然含水量小于30%地基土中喷粉成桩时，应采取地面注水搅拌工艺。5·7质量标准5·7·1水泥土搅拌桩地基质量检查标准必须符合表5·7·1的规定。5·7·2水泥土搅拌桩的质量控制应贯穿在施工的全过程，施工中必须随时检查施工记录和计量记录，并对照规定的施工工艺对每根桩进行质量评定。检查的重点是：水泥用量、桩长、搅拌头旋转和提升速度、复搅次数、深度、停浆处理方法等。水泥土搅拌桩地基质量检验标准表5·7·1项目序号检查项目允许偏差检验方法单位数值主控项目1水泥及外加剂剂质量设计要求查产品合格证证、抽样2水泥用量设计要求查看流量计3桩体强度设计要求按规定办法4地基承载力设计要求按规定办法一般项目1机头提升速度度m/min≤0.5量机头上升距距离及时间间2桩底标高mm±200量机头深度3桩顶标高mm＋100；－－50水准仪（最上上部5000mm不计计）4桩位偏差mm＜50用钢尺量5桩径径mm＜0.04DD用钢尺量直径径D6垂直度%≤1.5经纬仪7搭接mm＞200用钢尺量5·7·3水泥土搅拌桩的施工质量检验可采用以下方法；（1）成桩7d后，采用浅部开挖桩头，（深度宜超过停浆或灰面以下500mm）目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径。检查数量为总桩数的5%。（2）成桩3d后，可用轻便触探（N10）检查每m桩身的均匀性。检查数量为总桩数的1%，且不小于3根。5·7·4竖向承载水泥土搅拌桩加固地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验。5·7·5载荷试验必须在桩身强度满足试验载荷的条件时，并宜在成桩28d后进行。检查数量为总桩数的0.5%～1%，且每个单项工程不应少于3点。经触探的载荷试验检验后对桩身质量有怀疑时，应在成桩28d后，由双管单动取样器钻取样芯，作抗压强度检验，检查数量