水泥搅拌桩(修订稿)

第一节深层搅拌桩法造水泥土防渗墙第一条技术原理1、技术原理深层搅拌桩法是利用水泥作为主固化剂材料，通过配有专用钻头的深层搅拌机械在地基内部将喷入地基土体内的水泥浆与土体强制搅拌，使其在一定的范围土体结构发生改变，从而提高整体地基复合强度和性能的一种施工方法。水泥土防渗墙是利用连续套接的水泥土搅拌桩形成的复合墙体；水泥土防渗墙技术在堤防加固、水库除险的基础处理中得到广泛应用。2、固化机理水泥与土的固化机理是：水泥的水解和水化反应，在水和空气中逐步硬化；水泥水化物与土颗粒发生离子交换反应，使土颗粒集合成大团粒化；使钙离子与土中的交换性钾离子发生交换作用；硬凝与碳酸化作用，能增加水泥加固土强度和改善土体的水稳定性能。3、适用条件深层搅拌桩适用于粘土、粉质粘土、砂质粉土、粘质粉土和淤泥质土以及含砾直径小于50mm的砂砾土层。该施工技术在堤防、大坝防渗处理中得到了广泛应用。深层搅拌桩加固深度曾有过达几十米深的记录，但由于目前搅拌桩桩长受机具工艺限制，且水泥搅拌桩复合地基的分层沉降和水平收敛深度在15m左右，所以水泥搅拌桩单桩深度以不超过15～18m为宜；在水利防渗墙工程施工中一般以不超过10～14m为宜。4、成墙造价成墙造价一般是高喷的1/5，是混凝土防渗墙和普通水泥土截渗墙的1/2～1/3。第二条主要设备深层搅拌法施工应根据工程地质条件与设计参数选用不同形式或功率的深层搅拌设备。深层搅拌机械设备有单头和多头之分。目前国内在用的深层搅拌机械有单头、双头、三头和多头；桩径多为200～700mm。为减少工程建设成本，降低工程造价，水利防渗墙通常采用小直径多头深层搅拌设备。常用的机械设备如下：名称DJB-14DPH-5ASJB-30BJS-18BZCJ-22深层搅拌机搅拌轴数量（根）11234搅拌叶片外径（mm）500500700200～450300-420搅拌轴转数（r/min）6040434340电机功率（kw）1×22372×302×302×55起吊设备提升能力（KN）5078.4100150200提升高度（m）19.515.5142024提升速度（m/min）0.95～1.20.2～1.50.2～1.00.32～1.550.0～1.2接地压力（kpa）4031604040固化剂制备系统灰浆拌制台数×容量（L）2×2002×2002×2002×2002×500灰浆泵量（L/min）3350505022～100灰浆泵工作压力（kpa）15001500150015001000～2000集料斗容量（L）第三条设计参数1、防渗墙的设计应按建（构）筑物的防渗要求，确定墙体的位置、厚度、深度以及水泥土的性能指标。2、防渗墙应布置在堤轴线迎水侧。当防渗墙布置于堤（坝）脚时，应保证与堤（坝）体防渗体可靠连接，同时应考虑施工作业面宽度。3、防渗墙的厚度应根据作用水头、水泥土材料特性、地基性状等因素确定。设计时可按下式进行简化计算，以初步确定墙厚。S=ηj][JH式中：S——有效墙厚，m；△H——墙体两侧水头差，m；[J]——水泥土允许比降，可取破坏比降的1/3～1/2；ηj——系数，可取1.1～1.4。水泥土防渗墙最小厚度不宜小于150mm。4、防渗墙深度应经渗流计算确定。其中封闭式、半闭式防渗墙，墙体应进入不透水或相对不透水层0.5m～1.0m。悬挂式方式墙在堤防中可用于堤身、堤身与堤基接触面以及为延长渗径的处理。5、防渗墙的墙顶可根据上部结构物的要求，采取黏土回填或浇筑混凝土等方式与上部结构连接。6、防渗墙墙体渗透系数宜小于1×10-5cm/s，允许比降不宜小于50。7、防渗墙的厚度、深度、渗透系数等主要指标确定后，应选取代表性断面进行渗流分析计算，以确定所选指标是否满足渗透稳定要求。8、水泥掺入量是指深层搅拌增强体内水泥与原状土体的质量比值。水泥掺入量一般为7%～20%，特殊情况可通过试验提高掺入量。可选择早强、缓凝、减水以及适合当地土质的外掺剂。9、抗压强度（1）7d抗压强度：≥0.27Mpa（2）14d抗压强度：≥0.35Mpa（2）28d抗压强度：≥0.56Mpa（3）90d抗压强度：≥1.00Mpa10、垂直度：≤0.3%第四条工艺流程施工准备→施工放样→钻机就位→检验、调整钻机→预搅下沉→制备浆液→提升喷浆搅拌→沉钻复搅→重复提升搅拌→移位。1、施工准备（1）三通一平。确保供水、供电、道路通畅和场地平整。场地平整时要彻底清除地表、地下和空中的一切障碍；对低洼场地，应回填粘性土料，不得回填杂填土；对过软地表，应采取防止施工机械失稳的措施。（2）先导孔试验。即在施工现场对设计提供的地勘资料复勘，检查其地质条件与设计是否吻合，以确定桩深度。（3）施工技术参数。在施工现场进行工艺试验，以确定合理的施工技术参数：桩径、布置形式、水泥掺量、下沉速度、提升速度、喷浆压力等。2、施工放样根据设计提供的测量基准点、基准线按照测绘规范、施工精度要求，建立施工控制网，准确定出各搅拌桩的施工轴线位置，每隔5根桩采用竹片或板条进行现场定位标注；根据需要改动原设计位置的，需取得设计、监理等的同意后，方可执行。施工前应沿施工轴线开挖导向沟，沟深0.5～1.0m，宽为0.5m。3、钻机就位深层搅拌机运行到指定桩位，将深层搅拌机钻头进行对中，一般轴线中误差小于±20mm。检查深层搅拌机械设备状况，定期检查搅拌头尺寸。4、检验、调整钻机钻机就位，及时调整钻机平台，使钻机的垂直度在允许范围内。特别是地面起伏不平时，应利用水平尺和垂球调整机架的垂直度，一般垂直度不应大于0.3%。5、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，下沉至设计桩底标高，下沉速度控制在0.8m/min左右。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。6、制备浆液深层搅拌机预搅下层到一定深度后，开始拌制水泥浆，待压浆时倾入集料斗中。浆液制备需按预定的配合比严格拌制，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。一般水泥掺入比为7～20%，水灰比为0.45～0.5。7、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。施工中若出现提升困难，可考虑将钻头下排叶片适当减短或加大钻杆的直径等措施。8、沉钻复搅在深层搅拌机不移位的情况下，再次沉钻进行复搅，直至设计桩底标高。复搅下沉速度可控制在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。9、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。10、移位深层搅拌机移至新的桩位，重复以上步骤，进行下一根桩的施工。工艺流程图第五条质量控制1、桩位控制。根据施工控制网和标定的各搅拌桩的施工轴线位置，对其机位轴线与各搅拌桩轴线进行量测，原则上平面点位中误差小于±20mm，高程中误差小于±20mm。定期检查搅拌头尺寸，搅拌头直径不小于设计桩径40mm；若不小于设计桩径，则应调整桩间距，确保最小成墙厚度。2、垂直度控制。通过在主机上悬挂吊锤，控制吊锤与钻杆上、下、左、右施工准备施工放样备钻机就位备检验、调整钻机位备重复提升搅拌制备浆液预搅下沉备提升喷浆搅拌沉钻复搅结束、移位距离相等和机械上的表盘来进行双重控制，把桩机的垂直度控制在≤0.3％的范围内。3、水泥掺量控制。根据设计提供的参数和现场确定的施工参数，严格控制水灰比、水泥掺量等。在施工现场利用比重测定仪随时检查水泥浆水灰比情况。一般水泥掺入比为7～20%，水灰比为0.5～2.0。4、制备浆液控制。为防止水泥浆液离析，灰浆搅拌机应不断搅动,最低搅拌时间不少于3min。浆液存放时间超过2小时，水泥浆应进行处理后再用，超过4小时，应作废浆处理。5、喷浆量控制。为了确保桩体每米掺合量和水泥浆用量达到设计要求深层搅拌机应配备电脑记录仪，通过电脑记录仪记录浆液压力、浆液流量、下沉时间、提升时间等来检查质量。6、速度控制。为确保水泥搅拌桩施工质量，一般情况下，下钻速度控制在0.5～0.8m/min，提升速度控制在0.3～0.5m/min，做到匀速下沉、匀速提升；在进入桩顶、桩底部位，停留30秒时间，以达到所需的喷浆量。7、桩间搭接控制。开钻前必须检查深层搅拌机钻头直径，确保钻头满足施工规程要求。当搅拌机钻头直径偏差大于5mm或桩径差大于3%时，则应及时更换搅拌机钻头，以确保成墙最小厚度要求。相临成桩间隔时间要求控制在16小时以内，以保证有效搭接；如超出16小时，则采取补桩或增加水泥用量等措施进行处理。8、注意事项：（1）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。（2）施工中发现喷浆量不足，应按监理工程师要求整桩复搅，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。补喷重叠段应不小于100cm，超过12小时应采取补桩措施。（3）施工过程中发现某地层出现硬层时，且硬层段小于50cm，下钻相对比较容易时，可稍放大回浆量，短时间内穿透此硬层；若下钻比较困难，不得任其缓慢钻进，一方面要及时增大回浆量，另一方面要在加大动力，并在搅拌刀片上焊接锋利的破土刀片，使其能够迅速穿透此段硬土层。第六条质量检测防渗墙施工完成后，应重点检验墙体深度、墙体抗压强度、渗透系数、允许比降、墙体有效厚度，以及墙体均匀性、完整性、连续性等指标。防渗墙可采用以下方法进行质量检测：1、钻孔检查沿墙体轴线布设检查钻孔。通过所取芯样对墙体均匀性、完整性、连续性进行评价，利用芯样进行抗压强度、渗透系数、允许比降等室内试验。堤防工程每300m～500m抽检一孔，不足300m也应布设一孔。取芯后的钻孔应采取可靠措施封填。2、开挖检查沿墙体轴线布设开挖检查点，每处开挖长度3m～5m、深2.5m～4.0m，检查墙体完整性和均匀性、桩体间连接质量和墙体厚度，并取样室内进行抗压强度、渗透系数、允许比降等试验。坝体防渗墙可适量布设开挖检查点。3、无损检测必要时可利用无损检测方法对墙体连续性、完整性进行检查。在无损检测中发现异常的部位，应采取钻孔取芯法或开挖进行验证。4、防渗墙质量检验标准和方法见下表：防渗墙质量检验表序号检查项目允许偏差或允许值检查方法1墙体强度设计要求钻孔（开挖）取样检测2渗透系数设计要求钻孔（开挖）取样检测3桩顶高程设计要求水准仪测量4桩径设计要求钢尺测量5搭接满足最小有效墙厚要求钢尺测量6桩长不小于设计桩长钻孔或物探×××工程B.1深层搅拌水泥土防渗墙施工记录表工程承建单位：合同编号：NO.工程名称：工程部位：桩机编号：桩径：轴距：主要技术指标：水泥标号：水灰比：水泥掺入比：施工部位：地面高程（m）：桩顶高程（m）：桩底高程（m）：施工日期：单位墙号桩号桩位偏差（cm）搅拌轴外径（mm）垂直度‰水灰比水泥掺入比％下沉时间（时分）下沉速度（m/min）停止时间（时分）提升时间（时分）提升速度（m/min）停止时间（时分）桩深（m）浆液比重（g/cm3）段浆量（L/m）总浆量（L）备注机长：记录：质检：监理：×××工程B.2深层搅拌水泥土防渗墙制浆记录表工程承建单