水泥搅拌桩施工工艺工法.doc
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水泥搅拌桩施工工艺工法
QB/ZTYJGYGF-LJLM-0115-2011）
第四工程有限公司徐立彬
1.前言
1.1工艺工法概况
我国搅拌桩研究始于1977年10月，由冶金部建筑研究总院和交通部水利规划设计院开始进行搅拌桩施工机械和室内外试验研究工作。
1980年11月由冶金部基建局主持，通过了“饱和软粘土深层搅拌加固”技术鉴定,认为该技术逐步推广应用。
搅拌桩在我国应用头十年，主要用于加固软土，构成复合地基以支撑建筑物或结构物。
经过各级科研、设计、施工、生产等部门的共同努力，已研发了多种适合国情，具有不同特色并互相配套的多种专用搅拌机械，并形成了庞大的专业施工队伍，每年各种搅拌桩达数千万延米，施工地点遍步沿海和内陆软土地基。
1.2工艺原理
水泥搅拌桩是利用水泥材料作为固化剂的主剂，通过特制的搅拌机械在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理—化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基土。
2.工艺工法特点
2.1施工中无振动、无噪音、无污染，对周围地基土无扰动、无挤压。
2.2施工机具简单，操作方便，造价低，尤其在施工场地较小的地方，采用更为合理。
3.适用范围
适宜于加固各种成因的软粘土，加固深度一般在20m以内。
4.主要引用标准
《公路工程质量检验评定标准》JTGF801；
《公路路基施工技术规范》JTG_F10；
《铁路路基施工规范》TB10202；
《建筑桩基础技术规范》GB50007；
《地基处理技术规范》JGJ79；
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202；
5.施工方法
水泥搅拌桩施工方法示意图见图1。
图1水泥搅拌桩施工示意图
6.工艺流程及操作要点
6.1施工工艺流程
水泥搅拌桩施工工艺流程见图2。
不合格
施工准备
试桩
成桩
检测
平整场地
检测
图2水泥搅拌桩施工工艺流程图
6.2操作要点
6.2.1施工准备
1测量放样定出桩位，同时采用或全站仪或吊线锤双向控制导向架垂直度。
按设计及规范要求，垂直度小于1.0%桩长。
2施工现场进行平整、碾压或夯实，以保证桩机定位移动，钻孔垂直。
搅拌桩机就位。
3制备水泥浆：
按设计确定的配合比拌制水泥浆，压浆前将水泥浆倒入集料斗。
6.2.2试桩
试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数、确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数，以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。
必须待试桩成功后方可进行水泥搅拌桩的正式施工。
试桩检验应取地基原状土作室内配比实验和现场工艺性成桩实验，水泥搅拌桩的抗压强度不小于设计。
6.2.3成桩
1 先将深层搅拌机用钢丝绳吊挂在起重机上，用输浆胶管将贮料罐输送泵与深层搅拌机接通，开动电动机，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，与此同时开动输送泵，将水泥浆从搅拌机中心管不断压入土中，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（近地面开挖部位可不喷浆，便于挖土），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。
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。
起吊应保证起吊设备的平整度和导向的垂直度。
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。
3搅拌机预搅下沉时，不宜冲水，当遇到较硬土层下沉过慢时，方可适量冲水，但应考虑冲水成桩对桩身强度的影响。
4所有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。
5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。
6.2.4检测
水泥土搅拌桩地基质量检验标准应符合表1规定
表1水泥土搅拌桩地基质量检验标准
项
序
检查项目
允许偏差或允许值
检查方法
单位
数值
主控项目
1
水泥及外掺剂质量
设计要求
查产品合格证书或抽样检验
2
水泥用量
参数指标
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
桩头提升速度
m/min
≤0.5
量水头上升距离及时间
2
桩底标高
mm
±200
测机头深度
3
桩顶标高
mm
+100,-50
水准仪（最上部500mm不计入）
4
桩位偏差
mm
＜50
用钢尺量
5
桩径
mm
＜0.04D
用钢尺量，D为桩径
6
垂直度
%
≤1.5
经纬仪
7
搭接
mm
＞200
用钢尺量
7.劳动力组织
按四台钻机八小时为一作业工班配备，其中技术人员、安全员、工班长由所属单位职工担任。
每班人员组织分工见表2。
表2单机作业每班人员组织分工表
序号
工种
人数
职责
1
班长
1
施工进度、质量和安全、协调、机械调配等
2
电工
1
钻机、电源、电路、工地照明及电气故障排除
3
普工
10
协助钻机工作，清理现场，文明施工等
4
技术人员
1
掌握施工技术、质量，填写工程日志和记录
5
安全员
1
负责现场安全
8.主要机具设备
主要机具设备见表3。
表3主要机具设备表
序号
机械设备名称
规格及型号
单位
数量
备注
1
搅拌机
DB-5A型
台
4
2
挤压泵
台
4
3
集料斗
1m3
套
4
4
灰浆搅拌机
台
4
5
水车
8m3
台
2
9.质量控制
9.1易出现的质量问题
9.1.1桩机的提升速度过快；
9.1.2水泥浆压力不足；
9.1.3浆液搅拌注入深度不够；
9.2质量保证措施
9.2.1搅拌提升速度与输浆速度同步，制备的浆液不得离析，泵送要连续；
9.2.2为保证桩端施工质量，当浆液达到出浆口时，喷浆座底30s，使浆液完全达到桩端；
9.2.3通过复喷的方法达到提高桩身强度的目的，搅拌次数1次喷浆2次搅拌或2次喷浆3次搅拌为宜，且最后1次提升搅拌宜采用慢速提升。
10.安全措施
10．1主要安全风险分析
水泥搅拌桩施工是主要风险源有：
机械设备操作安全、高压设备机械伤害。
10．2安全保证措施
10.2.1每个桩孔由一个固定的小组施工，机械操作人员严格执行安全操作规程，专人负责安全防护，防止高压设备机械伤害，保证安全施工。
10.2.2搅拌机周边必须设置安全防护围栏，高度不低于1.2m。
所有施工活动均应在防护围栏内作业。
严禁非施工人员进入桩基施工区域。
已搅拌好的成桩，必须设置防护，并设置明显警戒标志。
10.2.3施工现场设有安全标志。
危险地区悬挂“危险”等警告标志，夜间设红灯示警。
场地狭小时，设临时交通指挥。
10.2.4对各种机具设备和劳动保护用品定期进行检查和必要的试验，保证其处于良好状态。
10.2.5进入施工现场必须佩带安全帽，机械操作人员穿工作服，严禁任何人穿拖鞋进入施工现场。
11.环保措施
11.1在运输、储存水泥类易飞扬物时，采取覆盖、密封、洒水等措施防止和减少扬尘。
11.2运输车辆进出工地不得超限运输，防止沿途撒漏。
11.3配备专用洒水车，对施工现场和运输道路经常进行清扫和洒水湿润，减少扬尘和对生产人员及当地居民造成危害。
11.4位于人群集中地段的作业面，除采用低噪音设备外，严格遵守地方环保关于施工作业时间的要求。
11.5认真规划施工道路，做好临时道路的管理、使用，并做好道路的排水和边坡防护,施工场地内修建施工排水系统并确保畅通。
11.6工程完工后及时清理现场垃圾，做到文明退场。
12.应用实例
12.1工程简介
京福闽赣Ⅴ标四分部路基工程，DK622+956～DK623+020区间长度为64m。
根据设计要求须进行地基加固，采用水泥搅拌桩进行加固。
加固范围为：
DK622+956端18.4m，DK622+956端14m。
单根桩长5～14m。
搅拌桩总计为543根，直径0.5米，孔距1.5m，正方形布置。
12.2施工情况
12.2.1采用"四喷四搅"施工工艺，即在搅拌头两次下沉和两次提升时均喷浆搅拌。
12.2.2搅拌桩机为SJB－Ⅱ-30型，并配备一台200L的灰浆搅拌机。
12.2.3搅拌桩水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水泥掺量12％，浆液水灰比0.5，加固体上方的水泥掺量为7％。
加固体无侧限抗压强度0.5～0.8MPa。
12.3工程结果评价
12.3.1水灰比越大桩身强度越低。
搅拌桩深度大于10m的桩身搅拌均匀性较差，搅拌桩强度随深度增加而降低；
12.3.2；软粘土层的28天桩身强度离散性较大，0.05～0.8MPa不等，平均约为0.35MPa左右。
12.3.3本段水泥搅拌桩工程质量整体评价合格。
12.4建设效果及施工图片
图3钻机就位
图4监理人员现场检查指导
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