深层搅拌桩施工工法

'软土地基加固及地下防渗墙深层搅拌桩施工工法刘响林吴重钢摘要：根据软弱地基加固处理、深基坑防渗、漏特点，分析影响施工的主要因素，结合多个工程实践，总结其施工经验，形成深层搅拌桩施工工艺，是经济、合理、可靠的施工工法。1、前言绝大部分江河边冲积层以及低洼沟地、鱼塘、深坑等经填筑而成的地基，其大都有较深厚的软弱层，主要为杂填土、粉质粘土、粉土、粉细砂、淤泥及淤泥质土，一般不能直接做为建筑物基础的持力层，必须对其进行相应的加固处理才能满足要求（或者采用桩、筏板等基础），同时对于地下水位相对较高的深基坑，由于边坡土层抗渗、稳定性差，基坑土方不能正常开挖，必须对其边坡的稳定和抗渗进行设计计算，按设计的方案进行施工才能保证正常。深层搅拌桩多应用于地基加固及深基坑止漏、防渗。总结我司多年的深层搅拌桩施工经验形成本工法。2、工艺特点深层搅拌桩的特点是：在地基加固过程中无振动，无噪音，对环境无污染；对土无侧向挤压，对邻近建筑物影响很小；可按建筑物要求作成柱状、壁状、格子状和块状等加固形状；可有效地提高地基强度（当水泥掺量为8%和10%时，加固体强度分别为0.24和0.65MPa，而天然软土地基强度仅0.006MPa）；施工成的地下防渗墙因其桩与桩的紧密咬合止漏防渗效果好；同时施工工期短，造价低廉，效益显著。3、适应范围深层搅拌桩适应于加固较厚的淤泥，淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承力不大于120KPa的粘性土地基，对超软土效果更为显著，多用于墙下条形基础，大面积堆料厂房地基以及深基施工时用于防止坑壁及边坡塌滑、坑底隆起以及防渗连续墙等工程上。4、工艺原理 4.1.深层搅拌法系利用水泥（石灰）等材料作为固化剂，通过深层搅拌机在地基深部，就地将软土和固化剂（浆体或粉体）强制拌合，利用固化剂和软土发生一系列物理、化学反应，使凝结成具有整体性、水稳性好和较高强度的水泥加固体，与天然地基形成复合地基。4.2.其加固原理是：水泥加固土由于水泥用量很少，水泥水化反应完全是在土的围绕下产生的，，凝结速度比混凝土缓慢，，水泥与软粘土拌合后，水泥矿物和土中的水分发生强烈的水解和水化反应，同时从溶液中分解出氢氧化钙生成硅酸三钙（3CaO、SiO2）、硅酸二钙（2CaO、SiO2）、铝酸三钙（3CaO、AL2O3）、铁铝酸四钙（4CaO、AL2O3、Fe2O3）、硫酸钙（CaSO4）等水化物，有的自身继续硬化成水泥石骨架，有的则因有活性的土进行离子交换和团粘反应、硬凝反应和碳酸化作用等，使土颗粒固结结团、颗粒间形成坚固的联结，并具有一定的强度。4.3.其防渗原理是：通过对颗粒间有渗透通道的土体与固化剂进行强制拌合形成水稳定好、强度较高的固化桩体，再通过桩与桩的无缝咬合连接形成连续（封闭）墙而达到止漏防渗的效果。5、工艺流程深层搅拌桩施工程序为：深层搅拌机定位→预搅下沉→制配水泥浆（或砂浆）→喷浆搅拌、提升→重复搅拌下沉→重复搅拌提升直至孔口→关闭搅拌机、清洗→移至下一根桩，重复以上工序。基坑防渗桩墙应配备至少2套机具设备，使桩向两个或多个方向连续施工最后合闭。6、工艺要点6.1.桩平面布置：深层搅拌桩平面布置可根据上部建筑对变形的要求，采用柱状、壁状、格子状、块状等处理形式，可只在基础范围内布桩；根据深基坑止水要求，采用柱状连续墙处理形式，在边坡上连续搭接布桩。 6.2.机具设备及材料要求：6.2.1.机具设备包括：深层搅拌机、起重机、水泥制配系统、导向设备及提升速度量测设备等。设备性能参数因生产厂家、型号不同而各有不同，其制成的桩外形呈“8”字形。6.2.2.深层搅拌桩固化剂水泥掺入量一般为土重的7%～15%，每搅固1m3土体掺入水泥约110～160kg。6.3.场地要求：场地应平整、清除桩位处地下、地上一切障碍物（包括大块石、树根和生活垃圾），场地低洼处用粘性土料回填夯实，不得使用杂填土回填。6.4.施工前应标定搅拌机械的灰浆泵输送量，灰浆输送管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工工艺参数，并根据设计要求通过试验确定搅拌桩的配合比。6.5、成桩过程6.5.1.施工时先将深层搅拌机用钢丝绳挂在起重机上，用输浆胶管将贮料罐砂浆泵与搅拌机接通，开动电动机，搅拌机叶片相向而转，借设备自重，以0.38～0.75m/min的速度沉至要求深度；再以0.3～0.5m/min的均匀速度提升搅拌，与此同时开动砂浆泵将浆体从深层搅拌中心管不断压入土中，由搅拌叶片将水泥浆体与深层处的软土搅拌，边搅拌边喷浆直至要求标高，即完成一次搅拌过程，用同法再一次重复搅拌下沉和搅拌喷浆上升，即完成一根搅拌桩，其外形呈“8”字形，一根接一根搭接，以增强其整体性和水稳定性，即成壁状加固体。桩与桩咬合联结成为地下连续防渗墙。6.5.2.施工中固化剂应严格按预定的配合比拌制，并应有防离析措施。起吊应保证起吊设备的平整度和导向架的垂直度。成桩要控制搅拌机的提升速度和次数，使连续均匀，以控制注浆量，保证搅拌均匀，同时泵送必须连续。 6.5.3.搅拌机预拌下沉时，宜采用干搅法；当遇到较硬土层下沉太慢时方可适量冲水，且要保证桩身强度。6.5.4.每天加固完毕，应用水清洗贮料罐、砂浆泵、深层搅拌机及相应管道，以备再用。7、质量要求及检验严格按如下标准检验：《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）《建筑地基础设计规范》（GB5002）《建筑地基处理技术规程》（JGJ79－2002、J220－2002）《地下工程防水技术规程》（GB50108－2001）《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）8、安全技术措施8.1.所有操作人员必须是通过考核合格的专业人员，均需持证上岗。深层搅拌桩施工前，项目工程师向操作班组进行口头和书面安全技术交底。8.2.严格按施工方案组织施工。8.3.严格按机械设备安全操作规程进行操作。8.4.严格按规定对深基坑边坡进行变形观测。8.5.严格执行《建筑安全检查评分标准》（JGJ59-99）8.6.深基坑深层搅拌桩地下防渗墙施工安全的重点是基坑边坡的稳定性和抗渗性，故在施工前根据地质勘测报告、基础施工图和相关的规范、规程需进行：（1）搅拌桩嵌固深度设计计算；（2）搅拌桩桩径设计计算；（3）搅拌桩正截面承载力验算。9、技术经济效益 深层搅拌桩软土地基加固相比桩基础施工工期段、工程造价低；其用于基坑止水防渗相比旋喷法施工成本低，虽比注浆止水施工成本偏高，但因其对空隙率小的粉细砂、粘土层止水防渗效果显著，技术上有保障。故该施工工艺具有明显的技术经济效益。10、工程实例华润鲤电A厂2×300MW机组材料仓库工程，单层单跨、排架结构、建筑面积2680m2。位于回填洼地上，自上而下土层分布为2～3m杂填土、6～8m淤泥质土、1～2m粉细砂、3～5砂卵石层。地面设计活荷载为6000N/m2。地基加固采用深层搅拌桩施工，布桩为3×3m柱状型式，搅拌桩进入卵石层1m以上。该工程于2006年6月底施工完成，至现在建筑物无沉降、地面无开裂现象。华润鲤电A厂2×300MW机组2#转运站工程，平面尺寸10.5×12.5m，地下两层、地上一层，开挖标高为-9.6m，地下常年水位-6.5m左右(与东江水系连通)，土质分布情况为：2～3m杂填土、3～4.5m粉质粘土、4～5m粉细砂、4～6m砂卵石层、1～2m残积层、2～3m强风化砂岩。基坑止水护壁采用深层搅拌桩防渗墙，墙厚0.8m，搅拌桩进入强风化不小于1m、嵌固深度不小于6m，桩顶设压顶梁。开挖坡度1:0.5。该工程基坑土方于2003年2月开挖施工，结构施工顺利，止水效果好。永兴综合利用电厂2×60MW机组转运站，平面尺寸8.5×10.5m，地下两层、地上一层，开挖标高为-10.1m，地下常年水位-6.5m左右，土质分布情况为：4～5m杂填土、3～3.5m粉质粘土、3～4m粉土、2～3m粉细砂、4～6m砂卵石层、1～2m残积层、2～2.5m强风化砂岩。基坑止水护壁采用深层搅拌桩防渗墙，墙厚0.9m，搅拌桩进入强风化不小于1m，嵌固深度不小于6m，桩顶设压顶梁。开挖坡度1:0.5。该工程土方已开挖完成，目前地下结构正在施工，基坑内仅用1台￠50泵抽水，止水护坡安全可靠。 '