水泥砂浆搅拌桩施工工法

水泥砂浆搅拌桩施工工法中国水利水电第四工程局有限公司基础处理工程分局一前言双杆双向水泥砂浆搅拌桩是利用水泥和砂子作为固化剂，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，使土体与固化剂发生物理化学反应，形成具有整体性、水稳定性和较高强度的水泥砂浆加固体。并且由于同心双轴内外钻杆同时正反向转动，可以充分搅拌土体及阻断泥浆上冒通道，有效改善复合地基的承载特性，充分发挥地基土体与增强体两部分的承担荷载的潜能。二工法特点2.1扰动小同心双轴的正反向旋转使土体对叶片产生的水平旋转力相互抵消，降低了转杆的左右摇动，对庄周土扰动小。2.2动力强大由于采用了双向搅拌桩动力箱体，搅拌时多个叶片正转，多个反转，使得土体搅拌更加均匀，形成的桩体更加均匀密实，强度高，断桩几率低，成桩性能明显优于普通水泥砂浆搅拌桩。2.3便于管理由于采用了两喷两搅施工工艺，不需要复搅复喷，一次成桩，大大降低了人为因素对施工质量的影响同时节约了成本。2.4经济性由于桩身强度大幅度提高，桩间距增大，单位体积的软土地基处理工程量小，使得工程造价明显降低三适用范围水泥（砂）浆喷射多向搅拌桩适用于处理正常固结的淤泥、淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、软塑粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。水泥（砂）浆喷射多向搅拌桩的加固深度取决于施工机械的动力大小及加固土层情况。现阶段加固深度同常规浆体喷射搅拌桩，目前国内最大加固深度为25m（施工机械能力为30m）。四工艺原理

双杆双向水泥砂浆搅拌桩是采用水泥砂浆作为固化剂，即在纯水泥浆中掺入一定比例的粉细砂（粒径＜2mm）,以增加地基土中的粗颗粒含量,降低地基土的塑性指数,改良土的物理力学性质指标,明显提高桩体无侧限抗压强度。该工艺攻克了常规水泥土搅拌桩在塑性指数高的粘性土层中成桩强度低的难题，可适用于塑性指数大于25的粘土,同时在淤泥质土、淤泥层中成桩强度明显提高，经室内实验室配合比试验确定配合比为0.6：1：0.4，强度要求28天无侧限抗压强度不小于1.5Mpa。利用“中铁科工集团机械成套分公司”（原中铁工程机械研究设计院）PH-5D型搅拌桩成桩机械作为机架，由位于钻机底部操作台的动力系统，通过外钻杆传递动力，再通过钻杆顶部配备的专用传动箱，同时带动同心多轴钻杆正反向旋转，在内钻杆底部安装双层正向旋转叶片并设置喷浆口，在外钻杆底部安装双层反向叶片。通过外钻杆叶片反向旋转过程中的压浆作用和内钻杆上正向叶片同时搅拌水泥砂浆土的作用，阻断水泥砂浆上冒途径，把水泥砂浆基本控制在最上、最下两组叶片之间，保证水泥砂浆在桩体均匀分布和充分搅匀，可确保成桩质量和桩体强度，而且多向搅拌同过下钻喷浆和提钻喷浆就能完成一根桩，大幅度缩短成桩时间。五施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程水泥（砂）浆喷射多向搅拌桩在已整平的场地和测放了桩位的地段施钻，采用二喷二搅工艺，喷嘴位于第二层叶片，搅拌下沉喷80%以上的水泥（砂）浆，搅拌提升喷20%以下的水泥（砂）浆。施工工艺流流程图施工流程程1）搅拌桩桩机就位位、调平平，钻头头对准桩桩位；2）搅拌、、喷浆下下沉：启启动搅拌拌机，使使其钻杆杆沿导向向架向下下搅拌切切土，同同时开启启送浆泵泵向土体体喷水泥泥砂浆，，此时多多轴上的的叶片同同时正反反向旋转转搅拌直直到设计计深度；；3）达到预预定设计计深度后后，在桩桩端就地地持续喷喷浆搅拌拌10～30秒以上，，使桩端端水泥土土充分搅搅拌均匀匀（下沉沉喷浆为为总浆量量的90%以上）；；4）搅拌、、喷浆提提升：此此时喷浆浆目的是是为了避避免喷浆浆口被堵堵塞，同同时多向向多轴搅搅拌桩机机钻杆上上叶片正正反向旋旋转，继继续搅拌拌水泥土土；5）搅拌完完毕：搅搅拌、喷喷浆提升升到地表表或设计计标高，，完成单单根多向向多轴搅搅拌水泥泥砂浆桩桩的施工工。5.2操作要点点5.2.1测量定位位根据控制制桩点和和施工图图纸，用用全站仪仪放出相相应的加加密点及及桩位，，并进行行系统编编号，柱柱位定位位偏差不不得大于于50㎜。5.2.2桩机就位位1桩位复核核无误后后方能就就位，桩桩机就位位由机班班长统一一指挥，，移动要要看清左左右及前前后各方方面情况况，发现现有阻力力及时排排除。2移动结束束后检查查定位情情况，保保证桩机机的基座座平稳、、周正，，并用水水平尺校校正基座座水平，，钻杆垂垂直度偏偏差≤1%。3动力头、搅拌拌头、桩位线线三点一线。。5.2.3灰浆制备1在制备灰浆前前，应检查水水泥是否受潮潮、结块、变变质，严禁使使用未经复试试或复试不合合格的水泥。。2在搅拌头预拌拌下沉的同时时，严格按设设计配合比制制作灰浆，灰灰浆搅拌时间间不得小于2min，以便浆液充分拌拌合。5.2.4搅拌下沉桩机就位准备工作作就绪，经检查符符合要求后，利用用钻具自重缓慢平平衡喷浆搅拌下沉沉，控制下钻钻进进速度：钻进速度度0.6～0.8m/min，转速50r～80r/min；喷浆量量不小于于50L/m，下钻喷喷浆量占占总浆量量的90%以上，直直至设计计桩底标标高。在在下沉预预搅过程程中，要要密切观观察操作作台的电电机工作作负荷的的电流指指数，以以防烧坏坏电机。。5.2.5喷浆搅搅拌提提升搅拌头头喷浆浆搅拌拌下沉沉至桩桩底标标高后后，搅搅拌头头在桩桩底原原位喷喷浆搅搅拌20-30S后，以以提升升速度度1.0～1.2m/min；转速速60r～100r/min；喷浆浆量不不大于于10L/m，提钻钻喷浆浆量占占总浆浆量的的10%以下，，直到到设计计桩顶顶标高高以上上300mm。成桩结结束后后，理理好钻钻杆和和压浆浆管道道，进进行移移架移移位，，每班班必须须认真真、真真实进进行成成桩记记录。。六材材料与与设备备6.1主要材材料6.1.1施工用用水采用施施工场场地就就近地地表水水或地地下水水，施施工前前应现现场取取水样样送检检，不不得直直接采采用未未经检检验合合格的的地表表水或或地下下水。。6.1.2水泥宜选择择信誉誉好、、质量量稳定定的大大型水水泥厂厂家生生产的的符合合设计计要求求的普普通硅硅酸盐盐类水水泥，，施工工时所所用水水泥应应与配配合比比设计计时所所用水水泥品品牌、、标号号一致致。并并按规规定的的频率率抽样样送检检。严严禁使使用受受潮、、结块块、变变质的的劣质质水泥泥。6.1.3施工用用砂采用粉粉细沙沙（粒粒径＜＜2mm），含含泥量量不大大于5%。现场设设防雨雨、防防潮水水泥棚棚，堆堆砂场场与地地面间间放置置隔离离布，，砂不不得直直接堆堆放于于地面面上。。6.2主要机机械设设备七质质量控控制7.1工程质质量控控制标标准水泥砂砂浆喷喷射双双杆双双向搅搅拌桩桩与常常规浆浆体喷喷射搅搅拌桩桩相比比，除除机械械设备备及施施工工工艺改改进外外，其其加固固原理理基本本相同同。水水泥砂砂浆喷喷射双双杆双双向搅搅拌桩桩是浆浆体喷喷射搅搅拌桩桩的一一种类类型，，验收收标准准按铁铁道部部《客运专线铁铁路路基工工程施工质质量验收暂暂行标准》（铁建设[2005]160号）中的4.11条浆体喷射射搅拌桩的的相关规定定执行。7.1.1一般规定1施工前应进进行成桩工工艺性试验验(不少于2根)，确定各项项工艺参数数并报监理理单位确认认后，方可可进行施工工。2水泥砂浆喷喷射双杆双双向搅拌桩桩施工开始始后应及时时进行复合合地基承载载力试验，，以确认设设计参数。。3水泥砂浆喷喷射双杆双双向搅拌桩桩施工应符符合下列七七条规定:1）施工机具具设备性能能及工艺应应满足喷浆浆均匀性、、桩的连续续完整性及及加固深度度的要求。。2）严格控制制搅拌机钻钻头下沉和和提升速度度、供浆与与停浆时间间，控制下下钻深度、、喷浆高程程及停浆面面。单桩喷喷浆量应符符合设计要要求。桩端端必须原位位喷浆搅拌拌一定时间间，确保成成桩质量。。3）成桩过程程中，如因因故停浆.继续施工时时必须重叠叠接桩，接接桩长度不不得小于0.5m。若停机超超过3h，应拆卸输输浆管路，，清洗干净净，在原桩桩位旁边补补桩。4）搅拌机械械应配置自自动记录仪仪，且处于于检定有效效期内。5）配制好的的浆液不得得离析，供供浆必须连连续，固化化剂与外掺掺剂的用量量、泵送浆浆液时间必必须有专人人记录。6）随时检查施工工记录，如有不不合格桩或异常常情况，应及时时采取补桩或其其他处理措施。。7）施工中溢出的的浆液应回收处处理，防止污染染环境。7.1.2主控项目1水泥砂浆（双杆杆双向）搅拌桩桩所用的固化料料和外加剂品种种、规格及质量量应符合设计。。检验数量：同一一产地、品种、、规格、批号的的固化剂和外加加剂，每200t为一批，当不足足200t按一批计。施工工单位每批抽样样检验1组。监理单位按按施工单位抽样样数量的20﹪见证检验。检验方法：检查查产品质量证明明文件及抽样检检验。2浆液应严格按设设计配方和试验验确定的配合比比拌制，制备好好的浆液应均匀匀，不得离析。。检验数量：施工工单位每根桩施施工过程中抽样样检验2次。监理单位每每工班平行检验验2次。检验方法:观察并用浆液比比重计检测浆液液密度。3水泥砂浆搅拌桩桩的数量、布桩桩形式应符合设设计。检验数量:施工单位、监理理单位全部检验验。检验方法:观察、现场清点点。4水泥砂浆（双杆杆双向）搅拌桩桩单桩喷浆量应应符合设计要求求。检验数量:施工单位、监监理单位每根根桩检验。检验方法:检查自动记录录仪打印记录录。5水泥砂浆（双双杆双向）搅搅拌桩成桩长长度应符合设设计要求。因因故停浆时，，恢复供浆后后的喷浆重叠叠长度不得小小于0.5m。检验数量:施工单位每根桩检检验。监理单位按按施工单位检验数数量的20%平行检验。检验方法:测量钻杆长度，并并在施工中检查是是否达到设计深度度标志。检查施工工记录。6水泥砂浆（双杆双双向）搅拌桩完整整性、均匀性、桩桩身无侧限抗压强强度应满足设计要要求。检验数量:施工单位抽样检验验总桩数的2‰，且不少少于3根。监理理单位按按施工单单位抽样样数量的的20%见证检验验。检验方法法:水泥砂浆浆（双杆杆双向））搅拌桩桩完工后后28d，在每根根检测桩桩桩径方方向1/4处、桩桩长范范围内内垂直直钻孔孔取芯芯，观观察其其完整整性、、均匀匀性，，拍摄摄取出出芯样样的照照片，，取不不同深深度的的3个试样样作无无侧限限抗压压强度度试验验。钻钻芯后后的孔孔洞采采用水水泥砂砂浆灌灌注封封闭7水泥砂砂浆（（双杆杆双向向）搅搅拌桩桩处理理后的的复合合地基基承载载力应应满足足设计计要求求。检验数数量:总桩数数的2‰，且每检验验批不少于于3根。监理单单位见证检检验，勘察察设计单位位现场确认认。检验方法:平板载荷试试验。7.1.3一般项目水泥砂浆（（双杆双向向）搅拌桩桩施工的允允许偏差、、检验数量量及检验方方法应符合合下表的规规定。表7.1.3-1水泥砂浆（（双杆双向向）搅拌桩桩施工允许许偏差、检检验数量及及检验方法法7.2质量保证措措施7.2.1建立完善的的施工质量量保证体系系，加强施施工中各个个环节、各各岗位均有有人严把质质量关的组组织措施，，确保作业业标准化、、规范化。。7.2.2施工质量控控制技术措措施为保证施工工质量,在施工中严严格按设计计要求和有有关施工规规范、规程程进行，从从原材料进进场至搅拌拌桩施工结结束的每一一道工序都都严把质量量关。1材料质量到场水泥验验收时，须须有出厂合合格证，出出厂水泥三三天强度试试验报告，，试验报告告批号与到到场水泥批批号一致，，水泥到场场后，及时时取样，尽尽快复验，，经复验水水泥合格后后方可投入入使用，严严禁使用不不合格的水水泥。为了了保证水泥泥在现场不不被雨水浸浸泡，水泥泥到场存放放于下铺有有防潮雨布布的水泥板板上，料台台挖沟排水水并备块防防雨塑料布布防止下雨雨。2桩位偏差施工放线要要复核，须须与设计图图纸仔细核核对准确无无误，经监监理验收合合格后方可可开工，桩桩机就位后后，钻尖对对准桩位，，然后调平平，垂直度度偏差不超超过1%，桩机就位位偏差不大大于50mm，才可以开开钻。3桩径偏差施工过程中中，由于磨磨损，叶片片直径会逐逐渐减小，，为确保桩桩径，应经经常检查钻钻头直径，，及时更换换钻头，确确保桩径在在480—520mm范围内，即即桩径偏差差不大于20mm。4钻头提升速速度搅拌桩的钻钻头提升速速度要求，，将地基土土尽可能切切碎并使水水泥浆体土土充分拌合合均匀。下下钻速度控控制在0.6～0.8m/min，提升速度度控制在1.0～1.2m/min。5材料用量依据水泥试试配，一次次性向水泥泥浆搅拌桶桶加够单桩桩水泥用量量。水泥砂砂浆搅拌时时间不小于于2min，制备好的的水泥砂浆浆不得有离离析现象，，停置时间间不得超过过2个小时。若若停置时间间过长，不不得使用。。6垂直度垂直度依据据桩机塔杆杆中心垂吊吊的线锤，，如线锤偏偏离塔杆中中心，则桩桩垂直度出出现偏差，，应予以调调整桩机，，使桩机平平稳，线锤锤回至中心心≤0.5％。7桩长控制为了确保桩桩长与设计计标高相同同，应在桩桩机上作出出，钻头到到达桩底时时的位置，，施工时当当到达此位位置时开始始反循环转转动钻头。。8单桩连续施施工严格按设计计确定的参参数控制喷喷浆量和搅搅拌提升速速度。为保保证施工质质量、提高高工作效率率和减少水水泥浪费，，应尽量连连续工作。。输浆阶段段必须保证证足够的输输浆压力，，连续供浆浆。一旦因因故停浆，，为防止断断桩和缺浆浆，应将搅搅拌头下沉沉到停浆点点0.5米以下，待恢复复供浆后再喷浆浆搅拌；如停工工40分钟以上，必须须立即进行全面面清洗，防止水水泥在设备和管管道中结块，影影响施工。9各桩连续施工在施工过程中实实现确定水泥浆浆搅拌时间和桩桩机由一根桩移移动到另一根桩桩就位具备打桩桩条件的时间，，在施工过程中中按事先确定的的时间配置水泥泥浆保证水泥浆浆配置出来后在在5min内使用，保证连连续施工。10施工记录施工记录由专人人记录，当班施施工当班记录，，施工一根记录录一根，水泥用用量，拌制水泥泥浆液的灌数以以及泵送浆液的的时间有专人记记录，搅拌机喷喷浆提升的速度度和次数有专人人记录。深度记记录误差不得大大于100mm，时间记录不得得大于10s。施工中发生的的问题和处理情情况，均须如实实记录，以便汇汇总分析。11施工中，如因地地下障碍物等原原因使钻杆无法法钻进时，应及及时通知相关人人员，以便及时时采取补桩措施施，以保证施工工质量。7.2.3建立健全质量管管理责任制建立健全质量管管理责任制，使使每一位工人都都有明确的责任任，形成一个严严密的质量管理理体系。组织进进行工序质量自自检、互检和上上下工序间交接接检查。桩施工工完成后，基础础开挖完由专职职质检员对每根根桩进行质量检检查（桩位偏差差、桩径大小））7.2.4做好质质量意意识教教育工工作要使全全体工工人认认识到到保证证和提提高工工程质质量对对国家家、企企业、、个人人的意意义，，牢固固树立立“质质量第第一””的思思想，，让工工人熟熟练掌掌握本本职工工作的的“应应知应应会””的技技术和和操作作规程程等，，技术术和管管理人人员要要熟悉悉设计计图纸纸和有有关规规范规规定，，按照照要求求精心心组织织施工工。八安安全措措施8.1认真贯贯彻““安全全第一一，预预防为为主””的方方针，，根据据国家家有关关规定定、条条例，，结合合施工工单位位实际际情况况和工工程的的具体体特点点，组组成专专职安安全员员和班班组兼兼职安安全员员以及及工地地安全全用电电负责责人参参加的的安全全生产产管理理网络络，执执行安安全生生产责责任制制，明明确各各级人人员的的职责责，抓抓好工工程的的安全全生产产。8.2施工现场按符合防防火、防风、防雷雷、防洪、防触电电等安全规定及安安全施工要求进行行布置，并完善布布置各种安全标识识。8.3各类房屋、库房、、料场等的消防安安全距离做到符合合公安部门的规定定，室内不堆放易易燃品；严格做到到不在木工加工场场、料库等处吸烟烟；随时清除现场场的易燃杂物；不不在有火种的场所所或其近旁堆放生生产物资。8.4氧气瓶与与乙炔瓶瓶隔离存存放，严严格保证证氧气瓶瓶不沾染染油脂、、乙炔发发生器有有防止回回火的安安全装置置。8.5施工现场场的临时时用电严严格按照照《施工现场场临时用用电安全全技术规规范》的有关规规范规定定执行。。8.6电缆线路路应采用用“三相相五线””接线方方式，电电气设备备和电气气线路必必须绝缘缘良好，，场内架架设的电电力线路路其悬挂挂高度和和线间距距除按安安全规定定要求进进行外，，将其布布置在专专用电杆杆上。8.7施工现场场使用的的手持照照明灯使使用36V的安全电电压。8.8室内配电电柜、配配电箱前前要有绝绝缘垫，，并安装装漏电保保护装置置。8.9建立完善善的施工工安全保保证体系系，加强强施工作作业中的的安全检检查，确确保作业业标准化化、规范范化。九环保保措施9.1成立对应应的施工工环境卫卫生管理理机构，，在工程程施工过过程中严严格遵守守国家和和地方政政府下发发的有关关环境保保护的法法律、法法规和规规章，加加强对施施工燃油油、工程程材料、、设备、、废水、、生产生生活垃圾圾、弃渣渣的控制制和治理理，遵守守有防火火及废弃弃物处理理的规章章制度，，做好交交通环境境疏导，，充分满满足便民民要求，，认真接接受城市市交通管管理，随随时接受受相关单单位的监监督检查查。9.2将施工场场地和作作业限制制在工程程建设允允许的范范围内，，合理布布置、规规范围挡挡，做到到标牌清清楚、齐齐全，各各种标识识醒目，，施工场场地整洁洁文明。。9.3对施工中中可能影影响到的的各种公公共设施施制定可可靠的防防止损坏坏和移位位的实施施措施，，加强实实施中的的监测、、应对和和验证。。同时，，将相关关方案和和要求向向全体施施工人员员详细交交底。9.4设立专用排浆浆沟、集浆坑坑，对废浆、、污水进行集集中，认真做做好无害化处处理，从根本本上防止施工工废浆乱流。。9.5定期清运沉淀淀泥砂，做好好泥砂、弃渣渣及其它工程程材料运输过过程中的防散散落与沿途污污染措施，废废水除按环境境卫生指标进进行处理达标标外，并按当当地环保要求求的指定地点点排放。弃渣渣及其它工程程废弃物按工工程建设指定定的地点和方方案进行合理理堆放和处治治。9.6优先选用先进进的环保机械械。采取设立立隔音墙、隔隔音罩等消音音措施降低施施工噪音到允允许值以下，，同时尽可能能避免夜间施施工。9.7对施工场地道道路进行硬化化，并在晴天天经常对施工工通行道路进进行洒水，防防止尘土飞扬扬，污染周围围环境十效益分析析10.1本工工艺工法具有有软土加固效效果好、施工工机械简单、、施工速度快快、造价低、、振动小、施施工中对环境境影响较小等等优点。10.2本工法与同类类的工法相比比，克服了常常规水泥土搅搅拌桩在塑性性指数高的粘粘性土层中成成桩强度低的的难题,可适用于塑塑性指数大大于25的粘土，同同时在淤泥泥质土、淤淤泥层中桩桩体强度较较其它搅拌拌桩有明显显效果，加加之工艺控控制难度低低，设备投投入简单、、成本小，，是软基处处理中具有有推广价值值的一种新新工艺。十一应用用实例新建贵广铁铁路12标段肇庆东东货场11.1工程概况新建贵阳至至广州铁路路站前工程程GGTJ-12标段肇庆东东货场起讫讫里程为HGDK0+000～HDK4+001.9，沿线鱼塘塘密布，地地质概况主主要由厚层层及深厚层层淤泥、淤淤泥质黏土土和粉质黏黏土构成，，施工条件件较差，设设计为软土土路堤。该该段路基设设置水泥砂砂浆搅拌桩桩约4.5万根，共约约50万延米。11.2施工情况该工程设计计桩径为0.5m，桩间距1.2m～1.8m不等，桩长长区间在5m～19m，桩平面布布置形式为为正三角形形。水泥砂砂浆搅拌桩桩主材水泥泥采用P.042.5号普通硅酸酸盐水泥，，水泥数量量60kg/m，砂采用粒粒径小于2mm的细砂，砂砂数量24kg/m。水泥砂浆浆28d无侧限抗压强度度不小于1.5Mpa，单桩竖向竖向向抗压承载力要要求120KN。计划于2010年3月13日开工，于2011年11月30日完成货场范围围内所有水泥砂砂浆搅拌桩的施施工工作。货场场水泥砂浆搅拌拌桩施工区域划划分为4个区，分别为：：J1区（HGDK0+225～HGDK0+523.8）、J2区（HGDK0+523.8～HGDK1+164）、J3区（HGDK1+164～HGDK2+033.72）、J4区