水泥搅拌桩的施工方法.doc

5.13水泥搅拌桩
本工程中闸室段及倒虹管段基础设有深层水泥搅拌桩进行地基解决及防渗，搅拌桩桩长8m，间距1m，按梅花型布置，桩身直径为Ø500，采用湿喷工艺施工。水泥搅拌桩总量为11860m。
5.13.1工料机配置
（1）机械设备
根据搅拌桩机的工作效率，综合考虑各种因素，每台桩机24小时生产效率暂按150m计算，按照工期和工作量需要，需安排SIJ-1型深层搅拌机50台，双搅拌轴、中心管喷浆式，叶片直径根据孔径选定； HB6-3型灰浆泵50台；
（2）材料规定
材料按设计规定选定。水泥采用强度等级为42.5级的普通硅酸盐水泥，水采用饮用水，不使用过期、受潮、结块、变质的劣质水泥。水泥掺入比按不小于18%，水泥浆水灰比0.45~0.55。固化剂浆液严格按预定的配合比拌制，制备好的浆液不离析，不断置时间过长，超过2小时的浆液不得使用，浆液倒入集料斗时加筛过滤，以免浆内结块，损坏泵体。现场拌制设专人记录固化剂、外加剂用量。
（3）劳动组织
每机组配备施工人员7人，其中：现场指挥1人，负责现场安全、质量及深层拌制施工指挥、协调各工序间操作关系；司机2人，按指挥发出的信号，操纵搅拌机下沉、提高、喷浆、停浆，观测和检查打桩机械运转情况；司泵工1人，负责灰浆制备、运转泵送系统，清洗输浆管路；记录1人，负责测定搅拌桩每米的灌浆量，发现断浆及时报告，记录各种数据，复查桩位、水泥配合比等；起重工1人，负责移动起重设备，清除搅拌头附着的泥团；钳工1人，负责全套深层搅拌机械的修理、维护。进度指标：55—70m/台班。
5.13.2施工方法
（1）工艺流程
施工准备→成桩实验→拟定工艺参数→搅拌机定位→预搅下沉→提高→喷浆搅拌→反复上下搅拌→清洗→移位→质量检查→加固效果评价
本工程搅拌桩设计为两喷四搅，图5-7为施工过程图及图5-8流程图：

图5-7 水泥搅拌桩过程图

平整场地

施工放线

设备进场

定 桩 位

桩机对位调平

预搅下沉

浆液配制

提高喷浆搅拌拌拌

反复上下搅拌

清 洗

移 位

取样养护送检

图5-7 水泥搅拌桩施工流程图

（2）重要施工方法
1> 准备工作：清理地下、地面及空中障碍物，在检测合格的场地内，测定搅拌桩桩位。布置现场，布置水泥浆制备及泵送系统，现场安装施工机具，调试到运转正常。进行水泥加固土的室内实验，根据被加固土的性质及单桩承载力规定，拟定水泥掺入比。
2> 成桩实验：实验桩不少于5根，经实验拟定技术参数，如每米下沉时间，提高时间、送浆时间、停浆时间、搅拌速度、喷气压力、单位时间喷入量等。根据地层、地质情况拟定覆喷范围、掌握下钻、提高的阻力等情况，拟定搅拌均匀性，选择合理的技术措施。实验桩达成设计规定标准。
本工程面积较大，根据设计图纸，拟按搅拌桩长度分区及面积进行分区段成桩实验，原则上按照500m2实验区，桩长共分为：5米、8米两种类型，划分按照闸室段、涵洞段及进口段分为三个实验区。具体区段划分根据设计图纸和地质勘查资料，会同监理、设计单位现场查勘后拟定。
（3）施工过程
1> 按照试桩拟定的配合比制备水泥浆，并存放在集料中，水泥浆水灰比宜为0.45～0.55；
2> 吊机就位后，悬吊深层搅拌机到指定位置，对正桩位，保持起吊架垂直。设备就位后必须平整，保证施工过程中不发生倾斜和移动，机架和钻杆的垂直度偏差不大于1%，桩位对中偏差不得大于20mm。施工中采用吊锤观测钻杆的垂直度，如发现偏差过大，必须及时调整。
3> 待深层搅拌机冷却水循环正常后，启动搅拌机，缓慢放松起吊钢丝绳，使深层搅拌机沿导向架边搅拌边切土下沉。
4> 下沉速度由电机电流监测表控制，搅拌头预搅下沉时电机的工作电流不得超过60A，假如下沉速度太慢，阻力太大，可通过输浆管适当送水稀释土体，减少摩擦力以利钻进。
5> 下沉到一定深度时将按设计配合比拌制水泥浆，倒入集料斗中。深层搅拌机下沉至设计深度，启动灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷浆、边旋转，按设计规定的提高速度均匀提高深层搅拌机。施工中采用流量泵控制喷浆速度，注浆泵出口压力保持在0.4～0.6MPa。
6> 施工中要严格控制搅拌机的上升和下沉速度，提高和下沉速度不得超过1m/min。提高至地面以下1m时，放慢提高和旋转速度，将出地面时，停止提高，搅拌30s，以保证桩头密实。如因故障短时间停浆，应将搅拌头下沉到停浆点0.5m以下，待回复供浆后再喷浆搅拌。如停浆40分钟以上，必须对输浆管路全面清洗，防止水泥浆在管路中凝结影响施工。
7> 为使软土与水泥浆搅拌均匀，在旋喷完毕后，关闭灰浆泵，再次将深层搅拌机下沉至设计规定深度，边搅拌边提高至地面，进行反复搅拌。
8> 施工中因地下障碍物等因素使钻杆无法钻进时应及时告知监理和设计人员，以便及时采用补桩措施。
9> 再次提高出来以后向集料斗中注入清水，启动灰浆泵，将管道中残存的水泥浆清洗干净，钻机移位于下一个桩位施工。
（4）土方开挖
搅拌桩完毕后，进行养护，强度达成设计规定后，开始设计桩顶标高上层的土方开挖，先采用机械开挖，最后30cm采用人工挖土，防止机械施工对已完桩体的扰动和破坏。
（5）桩头解决
土方清理到桩顶位置后，开始人工进行多余部分的桩头凿除，采用小锤、短钎进行施工，不得用机械进行挖掘。
（6）桩顶垫层
桩头解决完毕后，开始进行桩顶位置以上60公分厚的碎石垫层填筑工作，碎石填筑分两层进行，每层厚度30cm；垫层应采用级配良好的碎石及砂砾石，最大粒径不得超过30mm，不含植物残体、垃圾等杂质。垫层的碾压方式和密实度规定，设计文献无明确规定，待施工时根据设计单位规定进行，避免振动过大，破坏搅拌桩体。
5.13.3质量检查
（1）施工原始记录：详尽、完善、如实记录并及时汇总分析，发现不符合规定的立即纠正。
（2）开挖检查：可根据设计规定，选取一定数量的桩体进行开挖、检查加固柱体的外观质量、搭接质量、整体性等。
（3）取样检查：水泥搅拌桩在成桩7天内用轻型动力触探器钻取桩身水泥试样，观测搅拌均匀限度，判断桩身强度，检查的数量不小于总桩数的1.2%，经触探检核对桩身强度有怀疑的，在桩头截取试块或钻心取样做无侧限抗压强度实验，检查数量不小于总桩数的0.8%，其中0.4%施工中跟踪检测，此外0.4%用于28天龄期检测。
（4）水泥桩搅拌的质量检查用单桩或复合地基承载实验检查其承载力，载荷实验在成桩28后进行，检查点数不小于3处。
5.13.4施工中问题分析及解决措施：
问题
因素分析
解决措施
喷浆阻塞
⑴水泥受潮结块。
⑵制浆池滤网破损以及清渣不及时
⑴改善现场临时仓库的防雨防潮条件。
⑵加强设备器具的检查及维修保养工作，定期更换易损件。
速度失稳

⑴设备自身速度控制系统存在缺陷。
⑵机组人员操作不规范、不纯熟。

⑴不符合技术规定的设备机具不得进场，陈旧的设备应及时更换。
⑵督促施工单位搞好岗前培训工作，建立持证上岗制度。
喷浆局限性

⑴输浆管有弯折、外压或漏浆情况。
⑵输浆管道过长，沿程压力损失增大。

⑴及时检查、理顺管道，清除外压，发现漏浆点应进行补漏，严重时可停机换管。
⑵制浆池尺量布置靠近桩位，以缩短送浆管道。当场地条件不具有时，可适当调增泵送压力。
进尺受阻

地下存在尚未清除的孤石、树根及其它障碍物等。

⑴及时停机移位，排除障碍物后重新复位开机。
⑵当障碍物较深又难以清除时，应及时与设计及有关方联系，结合实地情况共同协商解决措施。
5.13.5质量保证措施
（1）施工过程中的质量控制措施：
1> 测量放线复核，重点对控制性轴线、桩位进行复查，满足规定后方可就位开机。开机前检查导向架的垂直度，开机后随时观测控制其垂直度满足规范规定(搅拌桩垂直度偏差不得超过1.5%，桩位偏差不大于4%)。
2> 水泥浆液须按设计(或试桩拟定)配比拌制，搅拌均匀、输送连续，不得离析。水灰必须认真控制，可采用泥浆比重计对各台班进行随机抽样测试。喷浆时要注意控制喷浆量，保证桩体的均匀性，喷浆量重要用电流表来进行控制。
3> 在水泥搅拌桩开工前，施工现场应储备足量的水泥，同时在施工过程中应根据实际施工进度随时检查水泥的储备量，及时补充，保证施工的连续性。
4> 水泥搅拌桩开钻之前，一方面用水清洗整个管道并检查管道中有无堵塞现象，待水排尽后方可下钻。
5> 为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范规定，在搅拌机平台机上悬挂一吊锤，通过控制吊锤与钻杆上、下、左、右距离相等来进行控制。
6> 第一次下钻和提钻时一律采用低档，以便保证桩体的垂直度及保护钻头，复搅时可提高一个档位。每根桩的正常成桩时间应不少于40min，喷浆压力不小于0.4MPa。
7> 为保证水泥搅拌桩桩底、桩顶及桩身质量，第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30s，搅拌头继续旋转且连续喷浆，余浆在上提过程中所有喷入桩体，且在桩顶部位进行磨桩头，停留时间为30s。
8> 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高作业。储浆罐内的储浆量应不小于一根桩的用量另加50kg。施工中发现喷浆量局限性，应进行整桩复搅，复喷的喷浆量不小于设计用量。
9> 如遇停电、机械故障因素，喷浆中断时应及时记录中断深度。在12h内采用补喷解决措施，并将补喷情况填报于施工记录内。补喷重叠段应大于100cm，超过12h应采用补桩措施。
10> 为保证桩头质量，喷浆搅拌应高于设计桩基顶500mm，且当喷浆提高至设计桩顶时，应稍有停滞。
11> 制桩完毕后，须达成规定的龄期后方可进行开挖，清理桩头时不得使用重锤或重型机械，宜用小锤、短钎等轻便工具操作，以免损坏桩头。
（2）水泥搅拌桩质量检查
水泥搅拌桩成桩28d后，用钻孔取芯的方法检查其完整性、桩土搅拌均匀限度及桩的施工长度。钻芯取样采用双管单动取样器进行，每根样桩取3处芯样即距桩顶桩底各1m处和桩体中部每处取2个试件3个试件为一组做28d龄期无侧限抗压强度实验钻孔取芯频率为0.3%。每根桩取出的芯样由监理工程师现场指定相对均匀部位，送实验室做（3个一组）28d龄期的无侧限抗压强度实验，以测定桩身强度。对搅拌桩取芯后留下的空间采用同等强度的水泥砂浆回灌密实。假如某段水泥搅拌桩取芯检测结果不合格率小于10%，则可认为该段水泥搅拌桩整体满足规定；假如不合格率大于10%小于20%时，则应在该段同等补桩；假如不合格率大于30%，则该段水泥搅拌桩为不合格。
5.13.6安全注意事项
（1）安全保证措施深层搅拌机的冷却循环水在施工过程中不中断，经常检查进水、回水的温度，回水温度但是高。
（2）搅拌机的入土切削和提高搅拌负荷不太大，当电机工作电流超过额定值时，减慢升降速度或补给清水。
（3）发生卡钻、停钻现象，立即切断电源，将搅拌机提起重新启动，电压低于360V时暂停施工。泵送水泥浆前，管道保持湿润，输浆管道清洗干净，灰浆泵定期拆开清洗。
（4）其余安全事项根据安全文明施工规定进行。