深层搅拌桩规范.doc

第九章 水泥土搅拌法
第一节 一般规定
第 9．1．1条 水泥土搅拌法分为湿法（或称深层搅拌法）和干法（或称水泥粉体喷搅法或粉喷桩法）。
第9．1．2条 水泥土搅拌法适用于处理淤泥、淤泥质土、地基承载力不大于120kPa的粘性土和粉性土等地基。当用于场地内地下水具有侵蚀性时，应通过试验确定其适用性。
第9．1．3条 确定加固方案前应查明加固区域内详细的工程地质资料，包括填土层的厚度和组成；软土层的分布范围、含水量和有机质含量；地下水的侵蚀性等资料。
第9．1．4条 设计前必须进行室内水泥土的抗压强度试验（参照附录二）。对承重水泥土桩试块龄期应取90天，对支护水泥土桩试块龄期应取28天；应选择合适的外掺剂和提供各种配比的强度参数。
第二节 设 计
第9．2．1条 水泥宜选用425号新鲜普通硅酸盐水泥，水泥的掺入量一般为被加固湿土重的10～15％或每立方米被加固软土掺入水泥180～250kg，湿法的水泥浆水灰比可选用0．45～0．55。
第9．2．2条 湿法可根据工程需要可选用具有早强、缓凝、减水以及节省水泥等性能的材料：早强剂可选用三乙醇胺、氯化钙、碳酸钠或水玻璃等材料，掺入量宜分别取水泥重量的 0.05％、2％、0.5％、2％；减水剂可选用木质素磷酸钙，其掺人量宜取水泥重量的0.2％；石膏兼有缓凝和早强作用，其掺入量宜取水泥重量的2％。
第9.2.3条 水泥土搅拌法的设计主要是确定置换率、桩长和选择水泥掺人比。承重水泥土桩设计时应使土对桩的支承力与桩身强度所确定的承载力相近，并使后者略大于前者最为适宜。
第9.2.4条 在单桩设计中，为节省固化剂材料和提高施工效率，桩身强度fcu则可在桩长范围内为变参数。
第9.2.5条 承重水泥土桩的单桩容许承载力宜通过单桩载荷试验（参见附录一）确定，也可按式(9.2.5—1)和(9.2.5—2)估算，并取其中小值：
Pa＝η.fcu·Ap （9.2.5一1）
或Pa＝Up·Σqsi·1i+ a·Ap·qp （9.2.5一2）
式中 Pa一单桩容许承载力（kN）
fcu一与桩身水泥土配方相同的室内水泥土试块（边长为70.7mm的立方体）, 在标准养护条件下，90天龄期的抗压强度平均值（kPa）；
Ap一桩的截面积（m2）；
η 一桩身强度折减系数，可取0.3～0.4；
Up一桩的周长（m）；
qsi；一桩周第i层土的容许摩阻力。对淤泥可取5～8kPa； 对淤泥质土可取8～12kPa，对粘性土可取12～15KPa；
li一桩周第i层土的厚度（m）
qp一极端天然地基土的承载力（kPa）, 应按上海市标准《地基基础设计规范》第四章第二节的有关规定确定；
α一桩端天然地基上的承载力折减系数，可取0.4～0.6。
第9.2.6条 承重水泥土桩复合地基承载力宜通过复合地基载荷试验确定，也可按式（9.2.6—1）估算：
fsp＝m·Pa／Ap＋β（1-m）fs （9．2．6一1）
式中 fsp——复合地基容许承载力（Kpa）；
fs一—桩间天然地基土容许承载力（Kpa）
m——桩土面积置换率，
β一一桩间土承载力折减系数。当桩端为软土时，可取0.5～1.0；当桩端为硬土时，可取0.1—0.4。
也可根据工程要求达到的复合地基容许承载力，按式(9.2.6一2）求桩土面积置换率；
fsp - β·fs
m = （9．2．6一2）
Pa／Ap -β·fs
第9.2.7条 承重水泥土桩平面布置可根据上部建筑对地基承载力和变形的要求及上部结构特点，采用柱状、壁状、格栅状或块状等加固型式，桩可只在基础平面范围内布置。桩的长度应根据建（构）筑物对变形要求及地层结构等因素考虑。
柱状处理可采用正方形或等边三角形布桩型式，其总桩数可按式（9．2．7）计算：
m·A
n = （9．2．7）
Ap
式中 n’一总桩数；
A 一基础底面积（m2）
第.2.8条 当承重水泥土桩的置换率较大（m＞20 ％）且非单行排列时，应将水泥土桩的桩群体与桩间土视为一个假想的实体基础，按式（9.2.8）进行软弱下卧层地基强度的验算；
fsp·A＋G一As·qs一fs(A-A1)
f’＝ ＜f （9．2．8）
A1
式中 f’——假想实体基础底面压力（kPa），
G ——假想实体基础的自重（kN），
As ——假想实体基础侧表面积（m2）
qs ——假想实体基础何表面平均摩阻力（kPa）；
fs ——假想实体基础边缘地基土的容许承载力（kPa）
A1 ——假想实体基础底面积（m2）
F ——假想实体基础底面经修正后的地基容许承载力(Kpa)
第9．2．9条 承重水泥土桩复合地基的变形计算应包括水泥土桩群体的压缩变形和桩端下未加固土层的压缩变形之和。其中桩群体的压缩变形值可根据上部结构、桩长、桩身强度等按经验取20～40mm。桩端以下未加固上层的压缩变形值应按上海市标准《地基基础设计规范》第四章第三节的有关规定确定。
第三节 施 工
第9．3．1条 水泥土搅拌法施工现场事先应予平整，必须清除地上和地下的一切障碍物。明浜、塘及场地低洼时应抽水和清淤，分层夯实回填粘性土料，不得回填杂填土或生活垃圾。开机前必须调试，检查桩机运转和输料管畅通情况。
第9．3．2条 承重水泥土桩施工时，设计停浆（灰）面一般高出基础底面标高300～500mm ，在开挖基坑，应将该施工质量较差段挖去。
第9．3．3条 为保证水泥土桩的垂直度，要注意起吊设备的平整度和导向架的垂直度，水泥土桩的垂直度偏差不得超过1.0％，桩位布置偏差不得大于50mm，桩径偏差不得大于4%。
（一）湿法
第9.3.4条 水泥浆搅拌法施工可按下列步骤进行：
一、搅拌机械就位，
二、预揽下沉；
三、喷浆搅拌提升；
四、重复搅拌下沉；
五、重复搅拌提升直至孔口；
六、关闭搅拌机械。
第9．3．5条 施工前应确定搅拌机械的灰浆泵输送量、灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工参数，并根据设计要求通过成桩试验，确定搅拌桩的配比等各项参数和施工工艺。宜用流量泵控制输浆速度，使注浆泵出口压力保持在0.4～0.6Mpa，应使搅拌提升速度与输浆速度同步。
第9．3．6条 使用水泥都应过筛，制备好的浆液不得离析，泵送必须连续。拌制浆液的罐数、固化剂和外掺剂的用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录。
第9．3．7条 为了保证桩端施工质量，当浆液达到出浆口后，应喷浆座底30秒，使浆液完全到达桩端。
第9．3．8条 搅拌机预搅下沉时不宜冲水，当遇到较硬土层下沉太慢时，方可适量冲水，但应考虑冲水成桩对桩身强度的影响。
第9．3．9条 可通过重复喷浆搅拌的方法达到桩身强度为变参数的目的。搅拌次数以一次喷浆二次搅拌或二次喷浆三次搅拌为宜，且最后一次提升搅拌宜采用慢速提升。当喷浆口达桩顶标高时，宜停止提升，搅拌数秒，以保证桩头均匀密实。
第9.3.10条 施工时如因故停浆，宜将搅拌机下沉至停浆点
以下0．5m处，待恢复供浆时再喷浆提升。若停机超过三小时，为防止浆液硬结堵管，宜先拆卸输浆管路，妥为清洗。
第9.3.11条 壁状加固时桩与桩的搭接长度宜大于200mm，搭接时间不应大于24小时，如因特殊原因超过上述时间，应对最后一根桩先进行空钻留出榫头以待下一批桩搭接，如间歇时间太长（如停电等）与下一根无法搭接时，应在设计和建设单位认可后，采取局部补桩或注浆措施。
第9.3.12条 搅拌机喷浆提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，应有专人记录搅拌机每米下沉或提升的时间。深度记录误差不得大于100mm，时间记录误差不得大于5秒.
第9.3.13条 当水泥土搅拌桩作为承重桩在开挖基坑时，基底标高以上0.3m宜采用人工开挖，以防止发生桩顶与挖土机械碰撞断裂现象。
（二）干 法
第9.3.14条 水泥粉体喷搅法的施工步骤；
一、桩架就位；
二、正旋钻头喷气下沉预搅地基土到桩端设计标高；
三、反旋钻头喷水泥粉搅拌上升至设计停灰面。在桩体关键部位（如桩头、桩端等）应复搅或复喷；
四、测量料罐喷粉量，对喷粉量不到设计要求的桩位应立即复搅复喷；
五、桩架移至下一桩位。
第9．3.15条 正式施工前应先打工艺试验桩（也可利用工程桩）以掌握施工各项参数（气压、气量、调节喷灰量以及搅拌速度等），所用水泥都应过筛。
第9.3.16条 对地下水位以上的桩，施工时应加水，或施工完后地面浇水，以使水泥水解水化反应充分。
第9.3.17条 为保证成桩搅拌均匀，应考虑提升速度与搅拌头转速匹配。对自制或改装的粉喷桩机应保持每提升15mm搅拌一圈，并经制桩试验合格后方可使用。
第四节 质量检验
第9.4.1条 施工过程中必须随时检查施工记录，并对照规定的施工工艺对每根工程桩进行质量评定，检查重点是：水泥用量、桩长、制桩过程中有否断桩现象、搅拌提升时间和复搅次数。
第9.4.2条 水泥土桩应在成桩后七天内进行质量跟踪检验。可用轻便触探器中附带的勺钻钻取桩身加固土样，观察搅拌均匀程度和判断桩身强度，或用静力触探测试桩身强度沿深度的变化。检验桩的总数量应不小于总桩数的2%。对粉喷桩触探点的位置应在桩径方向1/4处。对N10贯入100mm击数少于10击的不合要求的桩体要进行桩头补强。轻便触探贯入桩体的深度不小于1.0M，当每贯入100MM，N10≥30击时可停止贯入。
第9．4．3条 若因工程需要，可在桩头截取试块或钻芯取样作抗压强度试验，必要时可取基础下500 mm长的桩段进行现场抗压强度试验。
第9．4．4条 水泥土搅拌桩的质量检验可用单桩或复合地基载荷试验（参照附录一）检验其承载力。载荷试验宜在龄期28天后进行，检验点数每个场地不得小于三点．
第9．4．5条 对相邻桩搭接要求严格的工程，应在桩养护到一定龄期后选取数根桩体进行开挖，检查桩顶部分外观质量。
第9．4．6条 基槽开挖后，应检验桩位、桩数与桩顶质量，如不符合规定要求，应采取有效补救措施。
第十章 树根桩
第一节 一般规定
第10．1．1条 树根桩常用于基础托换加固。当采用常规桩型施工方法困难或经济不合理时，树根桩也可用作承受垂直荷载支承桩、侧向支护桩和抗渗堵漏地。
第10．1．2条 树根桩直径一般在110～300mm范围内，桩长通常不超过30 m，布置型式有各种排列的直桩和网状结构的斜桩。
第10．1．3条 树根桩作为托换加固时，容许承载力的选择应考虑原有建筑物的地基变形条件的限制。
第二节 设 计
芙10．2．1条 树根桩作为支承桩时，单桩容许承载力可采用下述方法确定：
一、单桩载荷试验；
二、参考同类工程资料；
三、查阅上海市标准《地基基础设计规范》按摩擦桩设计：
Up
Paf＝ Σq’li （10．2．1-1）
K
式中 Paf——单桩容许摩擦力（kN）；
Up——桩周长（m）；
q’i——第i层土层极限摩阻力（kPa），可取上海市标准《地基基础设计规范》表6．2．2中的上限；当采用二次注浆工艺时，再可提高30%；
1i——第i层土层中的桩长度（m）；
K——安全系数，一般可取2；对沉降有特殊要求的托换工程，可适当增大。
当桩尖进入硬土层且进行端部扩径时，可计入极端承载力。扩径长度应不小于2．5倍扩径，桩端容许支承力为：
pac＝A’pq’p／K （10．2．12-2）
式中 Pac——单桩容许桩端支承力（kN），不应超过单桩容许承载力的1／3；
A’p——桩端扩径截面积（m2）；
q’p——桩端土层极限端承力（kPa），可按上海市标准《地基基础设计规范｝）规定；
K——安全系数，取值同上。
第10．2．2条 设计树根桩桩身强度时，桩身混凝士轴心抗压强度应满足下式（10．2．2）要求。
Pa／AP≤250fcu,k （10.2.2）
式中 Pa——单桩容许承载力（kN），pa = Paf + Pac；
Ap——桩身截面积（m2）；
fcu,k——边长为15cm的桩身混凝土立方体抗压强度标准值（MPa），桩身混凝土强度等级应不小于C15级。
第10．2．3条 树根桩采用的碎石骨料粒径直在10～25mm范围内，钢筋笼外径宜小于设计桩径40～60 mm。常用的主筋直径为12～18mm，箍筋直径为6～8 mm，间距为150～250mm，截面主筋不得少于3根。承受垂直荷载时的钢筋长度不得小于二分之一桩长；承受水平荷载时一般在全桩长配筋。对作为支承的树根桩，宜注水泥砂浆，配比应符合设计混凝土强度等级要求，一般为：水：水泥：砂＝0．5：1．0：0．3（重量比），砂粒粒径不宜大于0．5mm。对作为侧向支护和防渗漏的树根桩，宜注水泥浆，浆液水灰比宜为0．4～0．5。树根桩成桩时可根据施工需要掺入适量的早强剂和减水剂。
第三节 施 工
第10．3．1条 树根桩应按下列步骤施工，
一、定位和校正垂直度：桩位偏差应控制在2Omm之内，直桩的垂直度误差应不超过1／100，斜桩的倾斜度应按设计要求相应调整。
二、成孔：采用工程地质钻机成孔。钻孔时一般采用清水或天然泥浆护壁；一般不用套管，仅在孔口附近下一段套管；但作为端承桩时钻孔必须下套管。钻孔到设计标高后清孔，直至孔口基本上泛清水为止。
三、吊放钢筋笼和注浆管：应尽可能一次吊放整根钢筋笼，分节吊放时，节间钢筋搭接焊缝长度不小于10倍钢筋直径（单面焊）。注浆管可采用直径20mm铁管，直插到孔底。需二次注浆的树根桩，应插两根注浆管。施工时应尽量缩短吊放和焊接时间。
四、填灌碎石：碎石应用水冲洗，计量填放，填入量应不小于计算体积的0.8～0.9倍。在填灌过程中应始终利用注浆管注水清孔。
五、注浆：宜采用能兼注水泥浆和砂浆的注浆泵，最大工作压力应不小于1．5MPa。注浆时应控制压力，使浆液均匀上冒，直至泛出孔口为止。
六、拔注浆管、移位：拔管后按质检要求在顶部取混凝土制成试块，然后填补桩顶混凝土至设计标高。
七、采用二次注浆工艺时，应在注浆初凝之后，在第二根注浆管内进行二次注浆，注浆最大压力一般为2～4MPa，注浆量应按设计要求控制。
第10．3．2条 树根桩施工不应出现缩颈和塌孔的现象。当采用泥浆护壁仍不可避免产生上述现象时，应将套管下到产生缩颈或塌孔的土层深度以下。
第10．3．3条 树根桩施工时应防止出现穿孔和浆液沿砂层大量流失的现象。树根桩的额定注浆量不超过按桩身体积计算量的三倍，当注浆量达到额定注浆量时应停止注浆。可采用跳孔施工、间歇施工和增加速凝剂掺量等措施来防范上述现象。
第10．3．4条 用作防渗堵漏的树根桩，通常不配钢筋，允许在水泥浆液中掺适量（应不大于30％）的磨细粉煤灰。
第四节 质量检验
第10．4．1条 施工过程中应现场验收施工记录，包括钢筋笼制作，成孔和注浆等各项工序指标考核。
第10．4．2条 每3～6根桩做一组试块（每组三块，15cm立方体），以便测定桩身混凝土强度，试块材料宜取自成桩后的桩头。
第10．4．3条 对承受垂直荷载的树根桩，应采用载荷试验方法检验其承载能力和沉降特性，也可采用动测法检验桩身质量。在建造上部结构前应检验桩位、桩数和桩顶强度。