标准化工艺工法双向水泥搅拌桩

湖北省仙洪高速公路标准化施工工艺工法-15-双向水泥搅拌桩标准化工艺工法一、编写目的明确双向水泥搅拌桩作业的工艺流程、操作方法和相应的工艺标准，指导、规范水泥搅拌桩作业施工。二、适用范围水泥搅拌桩施工具有工艺简单、易操作、施工质量高的特点，对各种成因的饱和软粘土加固都比较适用。在施工中水泥搅拌桩两种方法的采用,主要是通过被加固土层中的含水量决定的。通常土层中的天然含水量小于30%时，较为适合使用湿法，在大于50%时较为适合使用干法,而在30%~50%之间时需要根据具体的情况进行灵活选择。本项目由于地下水较为丰富，含水量大于50%，所以对于软土深度小于22米的路段均采用双向水泥搅拌桩处理，且为干喷法。三、双向水泥搅拌桩的含义及工艺原理水泥搅拌桩系指利用水泥等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在软土地基深处，就地将软土和固化剂强制搅拌，由固化剂和软土之间产生一系列物理和化学反应，形成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥土加固体，从而提高软土地基的承载力，减少地基沉降。双向水泥搅拌桩是指在水泥土搅拌桩成桩过程中，由动力系统带动分别安装在内、外嵌套同心钻杆上的两组搅拌叶片同时正、反向旋转搅拌水泥土而形成的水泥土搅拌桩。正、反两个方向的搅拌分别设置了动力，即外钻杆的动力由磨盘提供，内钻杆的动力由单独的电机提供，同时为了保证搅拌更加均匀，将磨盘和下钻、提升动力分开，下钻、提升的动力由无极调速电机提供，在施工时，将磨盘置于高转速，将下钻、提升置于低转速，提高单位时间里的搅拌次数，使得成桩质量更加有保障。四、双向水泥搅拌桩的工艺特点1、搅拌的均匀性双向搅拌由于实现了正、反向同时搅拌，使水泥粉与土体得到充分搅拌，再无层状的水泥土搅拌体，使得桩身强度得到大幅度提高。双向水泥搅拌桩芯样阻止水泥粉上冒双向搅拌通过上层叶片的同时反向旋转，阻断了水泥粉上冒途径，强制对水泥粉就地搅拌，冒粉现象彻底解决，使整个桩身的强度得到了有效保证。双向搅水泥搅拌桩桩顶3、工效高双向搅拌采用的工艺为“一喷二搅”，工艺简单，效率提高，施工过程控制容易。4、扰动小双向搅拌由于是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，降低了钻杆的左右摇动以及成桩、释放的送料压力时间短，因此对桩周土扰动小。可以完成超长桩施工桩长可达到23米。下钻即喷灰搅拌，无需克服常规粉喷桩中钻杆和管路中的高压空气，同时，由于是双向搅拌，上层搅拌叶片的反向旋转作用，阻断了水泥粉的上冒途径，使得水泥掺量按桩长等量分布。喷灰压力为0.6Mpa，施工桩长可已达到23米，现行的送粉设备均可使用。五、设备功能介绍1、设备各部位的功率介绍2、设备的主要组成部分（1）前台1）地盘：由行走、磨盘、传动系统、提升系统、操作系统组成。2）立架：由塔架、提升系统链条、链轮组成。双向水泥搅拌机双向水泥搅拌机上传动装置（2）后台1）大灰罐：由送粉装置、计量系统及储灰罐组成。2）小灰罐3）空压机主要的特点在于钻头：由内外两个钻杆组成，实现同心双轴，一喷二搅的功能，内钻杆由四个叶片组成，外钻杆由两个叶片组成。双向水泥搅拌桩的钻头六、施工前准备及施工工艺（一）、施工准备1、场地布置进行水泥搅拌桩施工的场地，根据实际情况，实地测量放样，提前进行场地平整和现场布置，抽出地表明水，清除桩位处地面、地下的一切障碍物，如石块、树根等，并进行清表处理。场地低洼时，应用土填平。合理布置机械设备、操作后台及罐装水泥存放点。2、施工前的准备（1）组织施工人员学习和掌握有关设计图纸，并结合本工程地质和水文气象条件，制定符合实际的施工组织设计，落实岗位责任制，确保工程质量安全和进度。（2）测量准备首先清除施工范围内的地表积水及各种附着杂物，根据设计，用全站仪放出路基处理段起讫位置及边桩，再根据设计桩距，用全站仪（或GPS）和钢尺定出每排桩轴线和桩中心，并用白灰和木桩做醒目标记。并做好临时排水设施，修筑好水泥进场的临时便道。（3）试验准备在设计提供的各种技术资料的基础上作补充工程地质勘察，进一步了解土的性质，取有代表性的土样，作室内土工试验及配比试验，了解最适宜加固的水泥品种掺入量，水灰比及最佳的外掺剂，了解水泥土强度增长期与强度的关键，以便核对试验所给配方是否合适选出最佳配方方案。根据土的含水比大小选择采用粉喷或浆喷工艺。（4）材料准备开工前，对水泥等原材料进行取样检验，检验合格后方可进场，进场后按规定的检验频率再进行抽检，合格后方可用于本工程中。本次工程的施工期基本上在雨季，对水泥的防护有很大的困难，因此施工采用散装水泥，每个机组配备一个容量30~40T水泥罐，以便于保管。（5）设备准备主要有钻机（步履式）、粉体发送器、空气压缩机、钻头。步履式搅拌桩设备1）粉体发送器：能满足定时定量发送粉体材料，必须配置粉体电脑计量装置。2）空气压缩机：空气压力一般为0.2MPa--0.7MPa，功率为15KW,要带有管道压力表。3）钻头：直径与设计粉喷桩桩径相适应，钻头直径磨耗量不得大于1cm。4）输送粉料的管道长度一般应在60m以内。5）储灰罐容量不小于一根桩的用灰量加50kg。6）每台设备配备：铅锤（一个不小于0.5kg）不少于两个，水平尺一个。（6）成桩实验水泥搅拌桩施工前，应根据现场实际情况，制定详细的施工工艺方案，经监理批准后进行成桩试验，取得各种机械参数，确定施工工艺水泥掺量等各项指标，根据试桩确定和调整好技术参数，编制质量控制措施及施工工艺，以及打桩的顺序（一般采用横移退打或自一侧向单一方向进行）。（二）施工工艺施工工艺流程：测量放样钻机就位及调直钻进喷灰、搅拌提升、复搅停机1、测量放样(1)进得测量放样，定设桩位标桩。(2)根据施工放样，平整场地，清理杂物。2、钻机就位及调直组装架立搅拌桩机。检查主机各部的连接，液压系统、电气系统、粉喷（浆喷）系统各部分安装试调情况及浆罐、管路的密封连接情况是否正常，做好必要的调整和紧固工作，排除异常情况后，方可进行操作。粉罐装满料后，进料口加盖密封。安装钻机时，将钻机对准桩位，调平桩机机身以保证桩的垂直度。3、钻进桩机调正后，启动主电机钻进，先启动内钻杆钻头（反向），后启动外钻杆钻头（正向），然后启动加压装置，加压装置中的链条同时对内外钻杆加压，使内外钻杆沿导向架向下，内钻头先切土、入土，外钻头后入土、搅拌。4、喷粉、搅拌开启喷粉（浆）装置，在内钻头（反向）入土后喷灰（浆），其二层旋转叶片作用为：下面一层是破土，上面一层为搅拌；外钻头（正向）入土后，其旋转叶片作用为搅拌、压灰（浆）；直到设计深度，桩端应就地持续喷灰（浆）搅拌10秒以上。5、提升、复搅在达到设计深度时，搅拌机提升、关闭送灰（浆）泵，先将外钻杆钻头换向（反向），后对内钻杆钻头换向（正向），同时对加压装置换向，链条将钻头提升直到地表或设计桩顶标高以上50cm，完成单桩施工。当桩体较长、土体天然含水量较高、粘性重时，应采用“二喷二搅”的施工工艺，即：对一根桩分两次喷灰，如22米的桩：空钻至10米处开始喷灰、搅拌至桩底22米处，然后提升钻杆至原地面，再从原地面开始下钻喷灰、搅拌至11米（与第一次喷灰重叠不小于1米）处，最后提升并复搅至桩顶。6、停机将搅拌钻头提升到地面以上，停止主电机，停止空压机，填写施工记录。7、桩机移位：利用桩机液压系统，将桩机移到下一个桩位施工。8、搅拌施工完成后，在搅拌桩顶按照设计铺填50cm砂垫层。七、注意事项在没有喷粉的情况下不得提升钻头作业，严格控制钻进速度、提升速度、喷粉量及空气压力，确保成桩质量。要保证喷粉的均匀性，关键是掌握好钻头的提升速度。人工控制水泥喷射量时，施工人员不得将记录器调至只显示总用量的数字，要显示每米的用量。双向水泥搅拌桩自动计量装置2、粉喷桩施工中因故喷粉中断或喷粉量不足时，必须在24小时内复喷，第二次喷粉接桩时，其重叠长度应大于1m，如超过24小时应进行补桩，两桩桩径重叠长度不小于1/3，喷粉量不小于设计值。3、必须有专人记录每次下沉和提升的时间，深度误差不得大于5cm,时间误差不得大于5s。桩身施工时，应采用中--低速档钻进（或提升），切勿采用高速档快速钻进（快速提升）。钻进速度控制在不大于1.2m/min，提升速度不大于0.8m/min。5、搅拌钻头直径磨耗量不得大于10mm。输灰管须经常检查，不得泄露及堵塞。八、质量控制要点及控制标准1、严格管理及控制水泥等材料质量（1）建立粉喷桩施工水泥进销台账，要求及时更新。（2）按照设计要求选用32.5的复合硅酸盐水泥。（3）使用散装水泥根据气候条件，考虑到防潮、防雨、保管等困难，采用散装水泥，每个机组配备一个容量30~40T水泥罐。2、加强管理工作（1）加强对施工人员的教育培训工作，做到一机一人专管。（2）配备完整的制桩设备，具有可靠性和配套性机械，满足设计要求。（3）电脑自动记录仪要定时检校，保证其完好性。3、桩位控制（1）施工前要清除地表杂物，平整好场地，并挖好排水沟。（2）按设计要求，采用全站仪一次分段精确放线。在各桩位定下木村桩标定中心，经监理工程师复测合格签字后，方可进行下道工序施工。（3）钻机对中：钻机以标定好的经监理工程师批准的桩位中心为基准对中，经监理工程师复核后方可开机。4、成桩垂直度控制（1）施工人员通过调平平钻台，以转盘水平来保证钻杆垂直度。（2）检测人员用水平尺及吊线双向检查垂直度，以保证桩体的垂直。5、桩长的控制(1)根据设计资料，在桩架上标明桩深，做出深度标记。（2）注意掌控电流的变化，通过电流的变化来确定是否进入持力层，在同一地层中，随钻进深度的增加，电流均衡升高，进入坚硬土质的地层，钻进阻力突然增大，电流也会发生突然增强现象，由此判定钻头已进入持力层。6、喷灰量和喷灰均匀性的控制。（1）按试桩批准的配合比，定专人记录水泥，并记录泵送开始与结束时间。（2）施工时派人做好成桩记录，详细记录每根桩的位置、编号、喷灰量及喷灰深度等，发现问题及时纠正或采取补救措施。（3）配备经标定的电脑计量装置，能准确的实施定量控制。（4）成桩过程派专人监视发送设备，避免输浆管道发生堵塞。（5）供灰必须连续，拌合必须均匀，一旦停灰或发生机械故障，为防止断桩和缺灰，在第二次喷灰及接桩时，其重叠长度不小于1米；如超过24小时应进行补桩，两桩桩径重叠1/3以上。（5）严格按要求控制喷灰量和钻进、提升速度，以保证桩体内每一深度喷灰及搅拌的均匀性。控制参数：钻进速度：V<1.2m/min平均提升速度：0.5-0.8m/min搅拌速度：R=30-50转/min钻进喷灰、提升搅拌时管道压力：0.2MPa<P<O.7MPa内钻杆电流：20-30A，外钻杆电流：60-100A（6）为保证成桩直径及搅拌均匀性程度，对使用的钻头定期复核检查，对直径磨耗过大的钻头进行维修和更换。2、控制标准搅拌桩施工质量量标准检查查项目表项次项目单位规定值或允许偏偏差检查方法和频率率1桩距mm±100钢尺抽查2％2桩径mm不小于设计钢尺抽查2％3桩长m不小于设计查施工记录并结结合钻探取取芯检查4竖直度%1.50%垂球或经伟仪抽抽查5单桩喷粉量符合设计查施工记录6桩体无侧限抗压压强度MPa不小于设计在成桩28天钻钻探取芯检检查，频率率为成桩数数的1%7单桩和复合地基基承载力KN/KPa不小于设计在成桩28天或或者90天后进行行，频率为为成桩数的的0.2%，并不小小于3处九、生产效率及材料消耗1、在满足施工图要求的情况下，用深层搅拌桩加固软土地基，比采用钻孔桩、预制桩节约大量钢材和砂石料。2、深层搅拌桩加固软土地基速度快，加固后的软土地基即可投入使用，减少了预制桩和钻孔桩的钢筋制作、入孔时间，缩短了工期。3、生产效率为300~500m/台班。水泥用量按土的天然含水量不同而变化，参考值如下：W±≤50%时，水泥用量50kg/m；50%＜W±小于等于70%时，水泥用量为55kg/m；W±＞70%时，水泥用量为60~65kg/m。十、施工安全及环境保护1、施工安全（1）施工时钻机应置于平整坚实的地面上，其平整度和地耐力应满足钻机施工要求。钻机放置平稳、保持垂直。（2）当搅拌机的入土切削和提升搅拌负荷太大时，应减速；一旦发生卡钻、停钻等现象，应切断电源，将搅拌机强制提起。（3）电网电压低于于350V时，应暂暂停施工，以以保护电机机。（4）水泥输送设备备应指定专专人操作，定定期保养，注注意保持齿齿