支护工程中水泥搅拌土桩施工工法

'支护工程中水泥搅拌土桩施工工法工法编号：RJGF（闽）-10-2009完成单位：福州市第三建筑工程公司主要完成人：宋林毅余贤英毛文发肖斯昕林可贵1前言在支护工程中水泥搅拌土桩是近年在我省发展起来的一种支护施工工艺，它可以作为地下开挖中的止水桩，也可以作为单层（5米以下）地下室无内撑重力桩支护带防水支护体；或与锚杆（土钉）结合成单层（5米以下）地下室无内撑桩支护带防水支护体。水泥搅拌土桩施工对周围环境无污染，与钢筋混凝土桩比较造价底、操作简便。我公司经工程实践不断革新改进工艺，总结本工法。2工法特点2.0.1水泥搅拌土桩系采用深层搅拌桩机切土搅拌同时喷射水泥灰浆，形成水泥浆与土体混合而成，在水泥凝固后形成水泥土体桩，具有一定强度，达到防水和整体构造，形成支护体系。2.0.2水泥搅拌土桩施工工艺系切入下沉搅拌喷射至深层搅拌桩机到达设计深度后，开始提升切土搅拌喷浆的两拌两喷施工工艺，以达到土与水泥充分混合提高水泥土强度。2.0.3水泥搅拌土的强度取决于下沉和提升速度的控制及水泥掺量的多少。2.0.4水泥搅拌土桩与钢筋混凝土灌注桩比较有用钢量少、工艺操作简单、质量控制方便、造价低、工期快等优点。2.0.5水泥搅拌土桩施工对周围影响小，对环境无污染。3适用范围水泥搅拌土桩可以作为地下开挖中的止水桩，也可以作为单层（5米以下）地下室无内撑重力桩支护带防水支护体；或与锚杆（土钉）结合成单层（5米以下）地下室无支撑桩支护带防水支护体。通常水泥搅拌土桩的长度不大于20m。7 4工艺原理水泥搅拌土桩工艺原理系采用深层搅拌桩机切土搅拌同时喷射水泥灰浆，使水泥和土之间产生一系列物理，化学反应而逐步硬化，形成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥土混合桩体经部分重叠交错结合而成，在水泥凝固后形成水泥土桩群体（或闭合群体），具有一定强度，达到防水和整体构造，多排组成时能形成重力支护结构体系；或与水平受力体系（如锚杆土钉）结合能形成支护结构体系。5工艺流程及操作要点5.1工艺流程场地平整原材料抽验合格放桩位配置水泥浆对中、校核垂直搅拌桩机就位观察工作电流搅拌下沉一次喷浆浆泵送浆校核桩长桩长复核搅拌提升二次喷浆桩机移位图5.1工艺流程图7 5.2施工准备5.2.1了解设计参数：桩长、桩径、排数桩距及搭接、水泥掺入量等。5.2.2根据地质图判断需要的准备工作。1是否有杂填土，当粒径较大（80mm以上）宜考虑换土。2是否有流动地下水的砂层，应考虑施工过程降水或止水过程。3是否有不适宜作水泥搅拌土的夹层，应在会审时反馈设计修正。5.2.3施工机械准备：做到机械种类、型号、性能参数与设计要求匹配，数量满足工期要求。5.2.4场地准备：1平整施工现场，填土至机械工作面高度并适当压实，保证机械移动不沉陷，水平满足机械钻杆垂直度要求。2根据经验依照搅拌桩深度在桩位中线上开挖土体搅拌后体积增高储槽。3定位放线确定支护桩中轴线，测定水准桩用于桩深搅拌依据。5.2.5材料准备：水泥品种按设计；数量按工期拟定进场计划。5.2.6现场水电线路架设依照施工总平面图及支护工程施工需要架设。5.2.7检测仪器准备：经纬仪、水准仪、垂球等精度和数量满足质量检测需要。5.3操作要点5.3.1桩就位工作1按设计放线，根据桩的中轴线安放桩机轨道。2桩架在轨道上移动调整桩排的中心对准中轴线，在中轴线上各桩距离以顺轨道移动桩架给定。3中轴线放样应分段给出标桩的位置，其数量必须满足桩施工定位的需要。4当搅拌土桩为多排时，桩杆组合数应与排数相同，交错安装各排搅拌横杆高度同时搅拌。5.3.2桩的搅拌工艺1桩的搅拌升降速度由机械设计决定，通常每分钟应不大于0.5m且与设计匹配满足设计要求。在正常情况下，升降速度不变。在作业前应进行校对。2当电流小于额定电流时，桩的搅拌升降速度也小；但只要切土搅拌工作不受影响是允许的，但要相应调整喷浆量。37 对于软土层可采用两搅两喷工艺即在下沉切土搅拌和提升搅拌的同时进行喷射水泥浆。4施工过程若遇到坚硬土层，切土搅拌不畅时可暂停喷浆，做好土层标高记录，先行预切干搅，进入正常土层后提起钻杆至已搅拌段（按标高记录）再行下沉切土喷浆搅拌，即为四搅两喷。5下沉切土深度应与桩架配重相适应，当遇到下沉阻力较大时应加大桩架配重，以保证搅拌喷射顺利进行。6提升搅拌喷射按机械设计程序进行。5.3.3水泥浆的喷射1水泥浆喷射由灰浆泵经软管接入桩杆喷浆口，保证桩杆下沉切入搅拌过程或提升搅拌过程灰浆喷射自如。2水泥浆喷射额定压力不宜小于0.3Mpa。3喷浆泵的喷射量应与水泥土水泥掺量相匹配，其最小喷射量可按以下公式确定：q=1/4π×D2×aw×TL×（1＋S）×v式中D——钻头直径（m）aw——设计水泥掺量值（％）TL——土体容重（KN/m3）v——钻杆下沉或提升速度（m/min）S——水灰比4水泥用量可按以下公式核算：F＝1/4π×D2×aw×v×b/（1＋S）＝q×b/（1＋S）式中F——单位时间需用水泥重量b——水泥的容重（2.0～2.2）5水泥浆根据需要掺用外加剂如：减水剂、早强剂、泵送剂等。使用外加剂的标准应符合相应标准。6水泥浆的配置根据设计和地层土质进行，一般要求在室内作试验配合比。7根据需要可在水泥中掺粉煤灰，改善水泥浆强度性能。8水泥灰浆泵应由阀门控制其输送量，根据实际下沉或提升速度调节。在正常情况下每作业班开始进行测定，作业班结束核算当日水泥用量，用以指导次班作业，使其达到设计要求。97 水泥浆经灰浆搅拌机搅拌后放入储罐或灰浆池待用，灰浆搅拌速度应与喷射速度匹配防止储罐或灰浆池底沉淀。10若发生储罐或灰浆池底沉淀应停机及时清理排除。11输浆管应保持通畅，每班检查不少于4次，遇到泵送不畅应及时查明原因停机排除。5.3.4水泥土搅拌桩整体性要求1水泥土搅拌桩每班应连续作业。2当班次交替停歇时间超过水泥土终凝时间时应加大搭接量100mm以上。终凝时间判断可现场试验确定。3水泥土搅拌桩垂直度要达到设计要求，且不大于1％，保证桩长全部都能搭接。设计搭接量应大于桩长乘以允许垂直偏差。5.3.5其它事项1水泥搅拌桩中若设计要求加插抗剪杆件（如钢管），可在搅拌桩单根（排）结束后土桩体未凝时，用其它机具垂直定位插入。2水泥搅拌土桩顶部应保证无积水，以保证搅拌土桩凝固环境。3若桩顶设盖梁的在桩土体终凝前依设计要求加插连接件。5.4劳动组织5.4.1水泥土搅拌桩钻进机械作业组一般由4人组成，司机1人，技工1人，辅助工2人。5.4.2喷浆制备组为2～3人小组，其中技工1人，辅助工1～2人。5.4.3场地准备作业组为2人小组，机械工1人，辅助工1人。6材料与设备6.1材料6.1.1配置的水泥灰浆中使用水泥应用普通硅酸盐水泥以不小于32.5#为宜。6.1.2当水泥等级较高可掺用粉煤灰，粉煤灰应达到Ⅱ级，细度应95％通过4900孔/cm2，掺量以设计要求试验换算。6.1.3外加剂应达到相应标准要求。6.2设备6.2.1主要机械：挖土机（0.5m3以下）、水泥土搅拌桩机、灰浆泵、灰浆搅拌机等。6.2.2配套设施：灰浆罐或池、灰浆输送管、水电管线及开关设施等。6.2.3质量控制仪器具：水准仪、经纬仪、卷尺、塔尺、垂球等。7 7质量控制7.1质量控制标准7.1.1执行《建筑地基基础施工质量验收规范》GB50202-2002。7.1.2桩长偏差为＋100mm、－50mm；桩位≤20mm；垂直度≤1％；水泥量偏差±2％；桩顶标高＋50mm、－30mm；桩径偏差＋30mm、－20mm且小于0.04D。7.2质量保证措施7.2.1水泥土搅拌桩施工后一周内进行开挖检查或采用钻孔取芯等手段检查成桩质量，若不符合要求应及时调整其后施工工艺。7.2.2保证桩位准确：桩机移位后应及时校正是否在中轴线上，桩距符合设计要求。经复核无误方可进行。7.2.3垂直度控制措施：施工中用经纬仪双向监视桩杆垂直度，使成桩垂直偏差控制在允许偏差以内。7.2.4防止沉桩过程垂直度变化：用水准仪监视桩架沉降，当沉降量不能保证桩架垂直度时，应及时加固桩架持力土层。7.2.5按时检查喷浆量及灰浆稠度，使成桩水泥两足够且均匀。7.2.6严格控制成桩搭接间歇时间使其不产生水泥土终凝。若发生终凝应加大搭接量。7.2.7水泥搅拌土桩施工质量控制关键在施工过程，通过施工过程及时填写施工记录，施工记录应包括桩位、垂直偏差、水泥浆用量、搭接量、各桩号成桩时间等技术参数。施工记录既是已经施工的质量档案，又是施工过程改进的依据，要认真如实做好记录。8安全措施8.0.1作业用电应符合安全规定，开关箱与设备实行一机一闸一漏电保护器。8.0.2作业人员应佩戴个人安全防护用品（如安全帽、护镜、用电作业有防护手套和胶靴）。8.0.3水泥土搅拌桩机作业范围应设安全警戒，非作业人员不得进入作业区。8.0.4所有机械装置均应有防护装置及保险装置，机械操作人员开工前应按操作规程进行试运转和检查。8.0.5操作人员必须持证上岗。7 9环保措施9.0.1施工过程应遵守《建筑施工现场环境与卫生标准》JGJ146-2004。9.0.2机械设备施工安排应遵守城市噪声控制要求。9.0.3现场粉尘应洒水，泥浆应及时清理。9.0.4挖方及虚土按指定地点集中堆放，封闭外运。10效益分析10.0.1社会效益1水泥土搅拌桩支护不设内支撑，作业方便，地下室工期缩短。2水泥土搅拌桩的止水效果好，地下室施工抽水减少，对周围建筑影响小。10.0.2经济效益1水泥土搅拌桩与其它支护比较节省钢材，每延米支护节省钢材约300公斤。2水泥土搅拌桩造价比混凝土灌注桩造价节省了1/3。3与桩支护比较每延米节省约1000～1100元。11工程实践11.0.1工程概况水泥土搅拌桩先后在“金泉春晓”、“桂园怡景”一期地下室支护中应用，其中2007年“金泉春晓”住宅小区支护设计为三排重力挡土墙兼防水共260延米，地下开挖深度5.4米；2008年“桂园怡景”一期地下室支护为单排防水桩、外加土钉支护，共215延米，开挖深度5.2米。11.0.2施工情况（略）11.0.3工程评价以上工程地下室施工顺利并取得良好效益。7'