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水泥深层搅拌桩工法
作者：佚名 来源：本站原创 点击数： 更新时间：2012-7-20
水泥深层搅拌桩工法
（JSGF10-2002）
1、水泥深层搅拌桩技术的特点
1.1适用范围广。水泥深层搅拌桩技术适用于淤泥、淤泥质土、粉质粘土、粉土等软土地基，目前在粉砂土地基中最大施工深度达19米。
1.2处理可靠，渗透系数小。采用双排梅花型的布置形式，处理更加可靠，水泥土28天龄期的抗渗系数小于a*10-7cm/s。
1.3施工机具简单。所用的施工机具比较简单，目前市场上有生产。
1.4充分利用软土。由于利用深层搅拌机就地将土体和水泥固化剂强制进行搅拌，充分的利用软土，避免了大量挖掘和弃土。
1.5对周围环境无污染。在加固过程中对周围土体无扰动，施工时无振动、无噪间，对周围环境无污染。
1.6节约资金。与目前常用的混凝土地下连续墙、地下喷浆等防渗技术相比，处理费用低廉。
2、水泥深层搅拌桩技术原理与基本性能。
2.1深基坑开挖以后，地下水形成一定的水位差，使地水由高处向低处渗流，在渗流的作用下，基坑底部出现渗透不稳定时，往往会发生基底隆起或产生流砂。在饱和软粘土中会产生流土，在砾石土层中则由于其中的细颗粒流走而产生管涌现象。这些渗透不稳定现象的出现，会危及基坑的安全。
2.2水泥土搅拌桩工艺是采用深搅桩机械钻进、喷水泥浆并强制与土搅拌而形成柱状固体，通过水泥水解、水化反应所生成的水泥水化物与土颗粒发生离子交换、团粒化作用、碳酸化反应以及硬凝反应等一系列物理椈Х从Γ纬删哂幸欢ㄇ慷群退榷ǖ乃嗉庸掏痢?
2.3水泥深层搅拌桩技术是采用水泥土搅拌桩工艺，通过严格控制单制单桩的桩位、桩位、垂直度，临桩的搭接时间、搭接质量，以及相临施工段的搭接，形成连接的水泥加固墙体，渗透系数很小，应用于深基坑的防渗维护。
2.4水泥土的强度及渗透系数取决于被处理土的性质和加固所使用的水泥品种、标号、掺入量等。水泥土的抗压强度随着水泥掺入量的增加而增大，渗透系数随着水泥掺入量的增加而减小。工程常用的水泥掺入比为7%~15%，其强度标准值宜取试块90天龄期的无侧限抗压强度，一般可达500~3000Kpa。28天龄期的渗透系数一般小于a*10-7cm/s。
3、设计要点
3.1技术指标
抗渗系数及抗压强度
3.1.1根据资料：水泥掺入量7~15%，水灰比0.8~2.0的水泥土的28d无侧限抗压强度一般可达0.5~3.0MPa，弹性模量一般在10-4MPa，渗透破坏比降不小于200。
3.1.2为了符合现场的实际情况，必须取样进行加固土的配合比试验。
3.1.3另外考虑试验室与现场施工的差异，现场施工配合比建议加大掺量1~2%。
3.2结构布置
3.2.1墙体最小厚度
防渗墙厚度按下式计算取值：δ=ΔH/[J]
试中：δ棗最小防渗墙厚度（m）
ΔH棗防渗小头差（m）
[J]棗设计允许破坏坡降（一般取渗透破坏比降的1/2）
墙厚的取值必须考虑施工可能造成的允许偏差，最小墙厚一般不宜小于300mm。
3.2.2布置形式
3.2.2.1现场必须进行工艺试桩，以确定适宜的布置形式。首选方案采用双头深搅桩，以减少搭接接缝，加强防渗墙的整体性。布置图如下（按桩径70CM示意）：
3.2.2.2如现场土质复杂，或为了适应在深度的施工要求，可以减小钻头直径或改为单头深搅桩，为了保证墙体的防渗性能，建议按照双排梅花型布置，布置图如下（按桩径60CM示意）：
3.2.3桩长
桩顶标高根据现场条件确定，施工平台必须布置在距地下水位以上大于50CM，桩底高程根据基坑边坡的抗渗安全计算确定。
4、施工工艺
4.1施工机械
设备名称 型号规格 动力（KW） 数量（台）
钻机 SJB 37 4
灰浆机 HB6-3 2 4
拌浆机 SJB-Ⅱ 2 4
高压泵 L-200型 8 4
4.2施工工艺流程
水泥土搅拌桩施工时，水泥浆是通过钻机空心钻杆用压力送至钻头处侧向喷嘴喷入软土中。喷嘴的运动轨迹是由钻杆的自转和提升的直线运动复合而成的螺旋线，喷出的水泥浆不可能与土充分拌合，必须进行复搅。复搅次数的多少，直接关系到桩体强度，同时也影响到施工工效和工程造价。
搅拌桩成桩工艺可采用“一次喷浆、二次搅拌”或“二次搅拌、三次喷浆”工艺，主要依据土质情况及施工深度而定。一般土质较软，施工深度较小时，可用前者。反之可用后者。
一般的施工工艺流程如下：
4.2.1就位
深层搅拌机开行到达指定桩位、对中。当地面起伏不平时应调整机架的垂直度。
4.2.2预搅下沉
深层搅拌机运转正常后，启动搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架切土搅拌下沉，下沉速度控制在0.8m/min左右。
4.2.3制备水泥浆
深层搅拌机预搅下层到一定浓度后，开始拌制水泥浆，待压浆时倾入集料斗中。
4.2.4提升喷浆搅拌
深层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土中，此后边喷浆，边旋转、边提升深层搅拌机，直到设计桩顶标高。此时应注意喷浆速度与提升速度相协调，以确保水泥浆沿桩长均匀分布。搅拌提升速度一般应控制在0.5m/min。
4.2.5沉钻复搅
再次沉钻进行复搅，复搅下沉速度可控制在在0.5m/min~0.8m/min。
如果土质较密或因桩长较长（12m以上）在提升时不能将应喷入土中的水泥浆全部喷完时，可在重复下沉搅拌时予以补喷，即采用“二次搅拌、三次喷浆”工艺，但此时仍因注意喷浆的均匀性。第二次喷浆量不宜过少，可控制在单桩喷浆量的30%~40%，由于过少的水泥浆很难做到沿桩长均匀布。
4.2.6重复提升搅拌
边旋转，边提升、重复搅拌至桩顶标高，并将钻头提出地面，以便移机施工新的桩体。至此，完成一根桩的施工。
4.2.7移位
开行深层搅拌桩机至新的桩位，重复以上步骤，进行下一根桩的施工。
4.2.8清洗
当一施工段成桩完成后，应及时进行清洗。
深层搅拌桩机施工时，每台班需11人左右，其人员配备如下：
岗位 班长 操作工 司泵工 拌浆工 供料工 机修工 电工 记录
人员（人） 1 2 1 2 2 1 1 1
4.4施工注意事项
4.4.1对将要进行深层搅拌法施工的场地事先硬加以平整。彻底清除地上、地下和空中的一切障碍。场地低洼时，应回填粘性土料，不得加填杂填土。如果地表过软时，应采取防止施工机械失稳的措施。
4.4.2正式施工前，必须在施工现场进行工艺试验以确定合理的施工技术参数：柱径、布置形式、下沉速度、提升速度、喷浆压力等。还应掌握一根桩的设计用浆量是一次或两次提升均匀喷完，来高速搅拌提升速度，使水泥浆沿桩水均匀分布。
4.4.3施工中实际使用的固化剂和外加剂，要经过加固土室内试验的检验事方能使用。固化剂浆液需严格按照预定的配合比拌制，制备好的浆液不得离析。浆液倒入集料理斗时应加筛过滤，以免浆内结块损坏泵体。泵送浆液必须连续，一旦因帮停浆，要立即通知操作工，严防断桩。
4.4.4搅拌机预搅下沉时，应尽量避免冲水，采用输浆管冲水下沉的桩，喷浆提升前一定要浆输入管内的水排干净。另外预搅下沉时，只能下沉切土，而不能喷浆或喷水，否则影响成桩质量。
4.4.5施工中如果提升困难，可以考虑采取将钻头下排叶片适当减短，或者加大钻杆的直径等措施。
5、质量要求
5.1桩位控制
严格进行定位控制，要求桩位偏差小于1CM。
5.2垂直度控制
每次开钻之前，钻机就位后，检查钻杆垂直度，垂直度偏差要求小于0.25%。
5.3桩间搭接的控制
5.3.1桩径
每根桩开钻前检查钻头直径，要求偏差小于5mm。
5.3.2搭接时间
相临桩成桩时间间隔要求控制在16小时以内，以保证有效搭接。如超出16小时，采取补桩或增加水泥用量等措施进行处理。
5.4喷浆量的均匀性的控制
5.4.1喷浆量的喷浆是否均匀将直接影响水泥土搅拌桩的质量，因而是施工的关键。喷浆量、均匀性的控制，主要控制钻机提升速度和喷浆压力。
严格按照前期工艺试验总结的技术参数，控制喷浆提升速度和喷浆压力。
6、加固质量和效果的检验
水泥土搅拌桩的质量可用开挖、取样，钻取岩芯等方法进行。
6.1开挖、取样：开挖搅拌桩实体，观察桩体直径、外形及搭接情况，切割桩体截面，观察搅拌均匀程度；凿取一段桩体，加工成立方体试块，进行抗压强度试验。
6.2钻取岩芯：一般在成桩72小时以后，使用钻机，钻取桩身加固土样，观察搅拌均匀程度。
6.3在防渗墙两侧2M，每20M距离对称布置一口测压井，定期测量井内水位。可以检验防渗的防渗效果，方便、直观。以便出现异常情况确定问题的范围，及时予以压浆或补水处理。
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