水泥土搅拌桩地基工程施工工艺标准

1．5水泥土搅拌桩地基工程施工工艺标准1．5．1总则1．5．1．1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与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。1．5．1．2编制参考标准及规范1．中华人民共和国国家标准《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300—2001）；2.中华人民共和国国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202—2002）；3．中华人民共和国行业标准《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2002）；4.中华人民共和国国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007——2002）。1．5．2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、被动区加固、防渗帷幕；大体积水泥稳定土等。加固体形状可分为柱状、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：使用水泥粉作为固化剂的水泥土搅拌法。简称干法。1．5．3基本规定1．5．3．1水冰泥土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、地下水具有腐蚀性时以及无工程经验的地区，必须通过现场试验确定其适用性。1．5．3．2当地基土的天然含水量小于30％（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。冬期施工时，应注意负温度对处理效果的影响。1．5．3．3确定处理方案前应收集拟处理区域内详尽的岩土工程资料.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。1．5．3．4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弱层软土的性质，选择合适的固化剂、外掺剂及其掺量等.1．5．3．5对竖向承载的水泥土强度宜取90d龄期试块的立方体抗压强度平均值；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。1．5．4施工准备1．5．4．1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，并有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插单桩或多桩复合地基荷载试验确定。（3）单桩竖向承载力特征值应通过现场荷载试验确定。初步设计时可按式（1．5．4．1—1）估算。并应同时满足式（1．5．4．1—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：Ra=upΣ=ntisiq∫i＋aqpAp(1．5．4．1－1)Ra=ηfcuAp(1．5．4．1－2)式中∫cu——与搅拌桩桩身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（kPa）；η——桩身强度折减系数，干法可取0.20～0.30；湿法可取0.25～0.33；Up——桩的周长(m)；qsi——桩周第i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取10～15kPa；对可塑状态的黏性土可以取12～18kPa；∫i——桩长范围内第i层土的厚度（m）；qp——桩端地基土未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）的有关规定确定；a——桩端天然地基土的承载力折减系数，可取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置褥垫层。褥垫层厚度可取200～300mm。其材料可选用中砂、粗砂、级配砂石等，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，桩身上部三分之一桩长范围内可适当增加水泥掺量及搅拌次数；桩身下部三分之一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，采用柱状、壁状、格栅状或块状等加固形式。桩可只在基础平面范围内布置，独立基础下的桩数不宜少于3根。柱状加固可采用正方形、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下卧层时，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的平均压缩变形S1与桩端下未加固土层的压缩变形S2：搅拌桩复合土层的压缩变形S1可按1．5．4．1－3、1．5．4．1－4计算ＳＰＺＺＬ２Ｅ（Ｐ＋Ｐ）Ｌ１ｓ＝（1.5.4.1-3）Esp=mEp+(1－m)Es（1.5.4.1-4）式中Pz——搅拌桩复合土层顶面的附加压力值（kPa）；PZL——搅拌桩复合土层底面的附加压力值（kPa）；ESP——搅拌桩复合土层的压缩模量kPa）；Ep——搅拌桩的压缩模量，可取(100～120)。ｆcu（kPa）。对桩较短或桩身强度较低者可取低值，反之可取高值，ES——桩间土的压缩模量（kPa）。桩端以下未加固土层的压缩变形S２可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）的有关规定进行计算。2．深层搅拌机定位时，必须经过技术复核确保定位准确，必要时请监理人员进行轴线定位验收。3．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，并根据设计通过试验确定搅拌桩材料的配合比。1．5．4．2材料要求1．水泥：采用强度等级为32.5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。1．5．4．3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，铁锹，手推车等。常用深层搅拌机主要性能见表1．5．4．3。常用深层搅拌机技术性能表１．５．４．３型号性能SJB-1SJB30SJB40GPP-5电机功率（kw）2×302×302×40额定电流(A)2×602×75搅拌轴转数(r/min)46434328、50、92额定扭矩(N·m)2×64002×8500搅拌头数量（根）222搅拌头距离(mm)515515搅拌头直径(mm)700～800700700500一次处理面积(m2)0.71～0.880.710.71加固深度(m)1210～1215～1812.5外型尺寸（主机）(mm)950×482×1617950×482×173741402230×15490总重量（主机）(t)4.52.252.45最大送粉量(kg/min)100储料量(kg)200给料方式叶轮压送式送料管直径(mm)50最大送粉压力(MPa)0.5外型尺寸(主机)(m)2.7×1.82×2.451．5．4．4作业条件1．施工场地应先整平，清除桩位处地上、地下障碍物，场地低洼处用粘性土料回填夯实，不得用杂填土回填。2．设备开机前应经检修、调试，检查桩机运行和输料管畅通情况。3．开工前应检查水泥及外加剂的质量，桩位、搅拌机工作性能及各种计量设备完好程度（主要是水泥浆流量计和其他计量装置）。1．5．5材料和质量要求1．5．5．1材料的关键要求1．施工所用水泥，必须经强度试验和安定性试验合格后才能使用。2．所用砂子必须严格控制含泥量。3．外加剂：塑化剂采用木质素磺酸钙，促凝剂采用硫酸钠、石膏应有产品中出厂合格证，掺量通过试验确定。1．5．5．2技术关键要求1．固化剂宜选用强度等级为32.5及以上的普通硅酸盐水泥。水泥掺量除块状加固时可用被加固湿土质量的7%～12%外，其余宜为12%～20%。湿法的水泥浆水灰比可0.45～0.55。外掺剂可根据工程需要和土质条件选用具有早强、缓凝、减水以及节省水泥等作用的材料，但应避免污染环境。外掺剂掺入比例：（按水泥用量计）木质素磺酸钙木钙粉减水剂为0.2％～0.25％，硫酸钠为2％，石膏为1％。2．施工中固化剂应严格按预定的配比拌制，并应有防离析措施。3．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，使连续均匀，以控制注浆量，保证搅拌均匀，同时泵送必须连续。1．5．5．3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，方可适量冲水，但应考虑冲水成桩对桩身强度的影响。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均匀程度和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，试验所得承载力应符合设计要求。1．5．6施工工艺1．5．6．1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（粉）→边喷浆（粉）边搅拌提升至预定的停浆（灰）面→重复搅拌下沉至设计加固深度→根据设计要求，喷浆（粉）或仅搅拌提升至预定的停浆（灰）面→关闭搅拌机、清洗→移至下一根桩。1．5．6．2操作工艺1．施工时，先将深层搅拌机用钢丝绳吊挂在起重机上，用输浆胶管将储料罐砂浆泵与深层搅拌机接通，开通电动机，搅拌机叶片相向而转，借设备自重，以0.38～0.75m／min的速度沉至要求的加固深度；再以0.3—0.5m／min的均匀速度提起搅拌机，与此同时开动砂浆泵，将砂浆从深层搅拌机中心管不断压入上中，由搅拌叶片将水泥浆与深层处的软土搅拌，边搅拌边喷浆直到提至地面，即完成一次搅拌过程。用同法再一次重复搅拌下沉和重复搅拌喷浆上升，即完成一根柱状加固体，外形呈8字形（轮廓尺寸：纵向最大为1.3m，横向最大为0.8m），一根接一根搭接，搭接宽度根据设计要求确定，一般宜大于200mm，以增强其整体性，即成壁状加固，几个壁状加固体连成一片，即成块状。2．搅拌桩的桩身垂直偏差不得超过1％，桩位的偏差不得大于50mm，成桩直径和桩长不得小于设计值。当桩身强度及尺寸达不到设计要求时，可采用复喷的方法。搅拌次数以一次喷浆，一次搅拌或二次喷浆，三次搅拌为宜，且最后一次提升搅拌宜采用慢速提升。3．施工时设计停浆面一般应高出基础底面标高0.5m，在基坑开挖时，应将高出的部分挖去。4．施工时因故停喷浆，宜将搅拌机下沉至停浆点以下0.5mm，待恢复供浆时，再喷浆提升。若停机时间超过3h应清洗管路。5．壁状加固时，桩与桩的搭接时间不应大于24h，如间歇时间过长，应采取钻孔留出榫头或局部补桩、注浆等措施。6．每天加固完毕，应用水清洗贮料罐、砂浆泵、深层搅拌机及相应管道，以备再用。7．搅拌桩施工完毕应养护14d以上才可开挖。基坑基底标高以上300mm，应采用人工开挖。8．水泥土搅拌法施工步骤由于湿法和干法的施工设备不同而略有差异；以下各项：9～12为湿法，13～19为干法。9．施工前应确定灰浆泵输浆量、灰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。10．所使用的水泥都应过筛，制备好的浆液不得离析，泵送必须连续。拌制水泥浆液的罐数、水泥和外掺剂用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录；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。11．搅拌机提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，并应有专人记录。12．当水泥浆液到达出浆口后应喷浆搅拌30s，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头。13．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