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1、水泥搅拌桩与水泥砂浆桩 施工工艺与常见问题 1 引言 水泥搅拌桩作为基础工程 其质量的优劣直接关系到地基加固的成效 从而进一步关系到上部主体结构的稳定性 在水泥搅拌桩施工过程中 因为单桩的工程量比较小 施工时间短 而通常一个单元内的搅拌桩桩与桩之间的施工是连续性的 施工强度高 因此要控制好每一根桩的质量有一定的难度 为使桩身质量得到进一步的保证 特制定本工艺标准与常见问题分析 2 水泥搅拌桩简介 1 什么为水泥搅拌桩水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂 是软基处理的一种有效形式 利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌 使水泥与土发生一系列物理化学反应 使软土硬结而提高地基强度 2 适用范围适用于
2、处理正常固结的淤泥与淤泥质土 粉土 饱和黄土 素填土 黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基 3 施工种类主要使用的施工方法有 单轴 双轴和三轴搅拌桩 3 搅拌机样式 4 根据施工现场情况给出施工技术交底 安全交底 技术交底 编写施工方案 施工组织设计 方案编写 熟悉施工图纸及设计说明和其它设计文件 图纸熟悉 技术准备工作 施工前应检查水泥及外掺剂的质量 桩位 搅拌机工作性能 各种计量设备 主要是水泥流量计及其它计量设备 完好程度 材料检测 5 施工准备 1 水泥进场时必须有质量合格证书 出厂试验报告 在使用前按规范要求取样 检测结果合格报监理签字认可后方可使用 2 依据工程地质勘察资料和
3、室内配合比试验 结合设计要求 选择最佳水泥掺入比 水灰比 确定搅拌工艺参数 3 依据设计图纸 做好现场平面布置 安排好打桩施工流水 布置水泥浆制备系统和泵送系统 4 清理施工现场的地下 地面及空中障碍 以利安全施工 5 水泥现场堆放应注意防水防潮 6 按设计要求 进行现场测量放线 定出桩位 并打入小木桩 6 成桩 制备水泥浆 喷浆 搅拌 提升 重复搅拌上升 搅拌喷浆下沉 重复搅拌下沉 桩机就位 对中 测量放样 水泥土搅拌桩施工工艺 7 水泥搅拌桩施工工艺详解 1 就位本工程水泥深层搅拌桩采用单轴型钻头桩机 移动桩架到达指定桩位 使钻头中心对准设计桩位 2 制备水泥浆根据设计用灰量 桩长 水灰比
4、拌制水泥浆 拌好后的水泥浆过筛后到入集料斗中 3 搅拌喷浆下沉桩位定好后 启动电机 放松起重机钢丝绳 使搅拌机沿导向架边搅拌 边切土下沉喷浆 以防止出浆口在下沉过程中被土团所堵塞 4 喷浆 搅拌提升水泥深层搅拌桩机下沉到设计深度后 边旋转搅拌钻头边提升 提升时严格按照明设计确定的提升速度提升搅拌机并喷射余下的水泥浆 8 水泥搅拌桩施工工艺详解 5 重复搅拌下沉和提升为使软土和水泥浆搅拌均匀 可再次将搅拌机边旋转边沉入土中 至设计加固深度后再将搅拌机边旋转边提升出地面 6 清洗向集料斗中注入适量的清水 开启灰浆泵 清洗全部管路中残余的水泥浆 直至基本干净 并将粘附在搅拌头上的软土清除干净 7 移
5、位将深层搅拌机移位 重复上述1 6步骤 进行以下根桩的施工 9 搅拌机工作示意图 10 喷浆搅拌速度 V 0 5m min 桩身垂直度 垂直度 1 定位偏差 偏差 5cm 施工质量控制标准 11 质量检验 检测 1 水泥搅拌桩的质量控制贯穿施工的全过程 全程的质量检查人员旁站 施工过程中随时检查施工记录和计量记录 并对照施工工艺对每根桩进行质量评定 检查重点是 水泥用量 桩长 搅拌头转数和提升速度 复搅次数和复搅深度 停浆处理方法等 2 成桩28天后抽芯取样进行无侧限抗压强度试验 抽检数量为2 并不小于3根 要求搅拌桩上 中 下部各取至少一处 取芯钻孔在取芯后用水泥砂浆回填灌注 3 在成桩28
6、天后进行承载力检验 每一水泥搅拌桩加固区单桩复合地基载荷试验及单桩载荷试验检验数量为桩总数的2 且每个工点不应少于3处 12 静载试验 13 无侧限抗压强度试验 14 钻芯标本 15 施工过程控制 一 1 水泥搅拌桩开钻之前 应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象 待水排尽后方可下钻 2 为保证水泥搅拌桩桩体垂直度满足规范要求 在主机上悬挂一吊锤 通过控制吊锤与钻杆上 下 左 右距离相等来进行控制 3 对每根成型的搅拌桩质量检查重点是水泥用量 水泥浆拌制的罐数 压浆过程中是否有断浆现象 喷浆搅拌提升时间以及复搅次数 16 施工过程控制 二 4 为了确保桩体每米掺合量以及水泥浆用量达到设计要
7、求 每台机械均应配备电脑记录仪 同时现场应配备水泥浆比重测定仪 以备监理工程师和项目经理部质检人员随时抽查检验水泥浆水灰比是否满足设计要求 5 宜选用强度等级为42 5级及以上的普通硅酸盐水泥 水泥参量可用被加固湿土质量的12 20 水灰比宜为0 45 0 55之间 6 水泥搅拌桩施工采用二喷四搅工艺 第一次下钻时为避免堵管可带浆下钻 喷浆量应小于总量的1 2 严禁带水下钻 第一次下钻和提钻时一律采用低档操作 复搅时可提高一个档位 每根桩的正常成桩时间应不少于40分钟 喷浆压力不小于0 4MPa 17 施工过程控制 三 7 为保证水泥搅拌桩桩端 桩顶及桩身质量 第一次提钻喷浆时应在桩底部停留3
8、0秒 进行磨桩端 余浆上提过程中全部喷入桩体 且在桩顶部位进行磨桩头 停留时间为30秒 8 施工过程中应采用 叶缘喷浆 的搅拌头 这种搅拌头的喷浆口位于搅拌叶片的最外缘 当浆液离开叶片向桩体中心环状空间运移时 随着叶片的转动和切削 浆液能较均匀地散布在桩体中的土中 长期使用证明 叶缘喷浆 搅拌头能较好地解决喷浆中的搅拌不均问题 18 施工过程控制 四 9 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升作业 储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量加50kg 若储浆量小于上述重量时 不得进行下一根桩的施工 10 施工中发现喷浆量不足 应整桩
9、复搅 复喷的喷浆量不小于设计用量 如遇停电 机械故障原因 喷浆中断时应及时记录中断深度 在12小时内采取补喷处理措施 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12小时应采取补桩措施 19 施工过程控制 五 11 施工时应定时检查机械的成桩直径及搅拌均匀程度 对使用的钻头应定期复核检查 其直径磨耗量不得大于2cm 12 现场施工人员认真填写施工原始记录 记录内容应包括 a施工桩号 施工日期 天气情况 b喷浆深度 停浆标高 c灰浆泵压力 管道压力 d钻机转速 f钻进速度 提升速度 g浆液流量 h每米喷浆量和外掺剂用量 i复搅深度 20 水泥砂浆搅拌桩 1 原理水泥砂浆喷射搅拌
10、桩是用水泥砂浆作为主固化剂 即在纯水泥浆中掺入一定比例粒径小于2mm的粉细砂 中砂 由水泥砂浆浆液和地基土充分搅拌后 增加地基土中的粗颗粒含量 降低地基土的塑性指数 经水化和化学反应后形成的增强体 水泥加固土的强度与土的含砂量有关 当含砂量越高 水泥土桩体强度越高 当含砂量在40 60 时施工效果达到最佳 2 范围水泥砂浆喷射多向搅拌桩适用于处理正常固结的淤泥 淤泥质土 粉土 饱和黄土 素填土 软塑粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等加固深度小于15m的软弱地基 21 水泥砂浆搅拌桩工艺 1 搅拌桩机就位 调平 钻头对准桩位 2 搅拌 喷浆下沉 启动搅拌机 使其钻杆沿导向架向下搅拌切土 同时
11、开启送浆泵向土体喷水泥砂浆 此时多轴上的叶片同时正反向旋转搅拌直到设计深度 3 达到预定设计深度后 在桩端就地持续喷浆搅拌不少于30秒 使桩端水泥砂浆充分搅拌均匀 下沉喷浆为总浆量的80 以上 4 搅拌 喷浆提升 此时喷浆目的是为了避免喷浆口被堵塞 同时多向多轴搅拌桩机钻杆上叶片正反向旋转 继续搅拌水泥砂浆 5 搅拌完毕 搅拌 喷浆提升到地表 桩头应原位搅拌不少于2min 完成单根多向搅拌水泥砂浆桩的施工 22 与浆体喷射搅拌桩技术参数对比 水泥砂浆喷射多向搅拌桩是针对常规水泥土搅拌桩施工中存在的问题 对水泥土搅拌桩的施工工艺技术创新和设备进行改进 充分利用大量现有的PH 5型大扭矩粉喷桩成桩
12、机械作为机架 由位于钻机底部操作台的动力系统 通过外钻杆转递动力 再通过钻杆顶部配备的专用传动箱 同时带动同心多轴钻杆正反向旋转 在内钻杆上设置多层正向旋转叶片并设置喷浆口 在外钻杆上安装多层反向旋转叶片 通过外杆叶片反向旋转过程中的压浆作用和内杆上多层正向旋转叶片同时搅拌水泥砂浆土的作用 阻断水泥砂浆上冒途径 把水泥砂浆基本控制在最上 最下两组叶片之间 保证水泥砂浆在桩体中均匀分布和充分搅拌均匀 确保成桩质量和大幅提高桩身强度的施工方法 23 24 水泥砂浆搅拌桩质量控制 1 钻机就位必须正确 其孔位偏差不得大于50mm 钻杆垂直度偏差不得大于1 钻机开钻前 现场施工员必须进行检查 及时调整
13、 2 施工前应认真检查相关设备及管路系统 设备的性能应满足设计要求 管路系统的密封必须良好 管道必须畅通 3 制备好的浆液不得离析 泵送必须连续 水泥浆应采用二次搅拌工艺 搅拌顺序为 向搅拌桶里注入固定量的水 边搅拌边掺入水泥 再加粉煤灰 最后加细砂 搅拌均匀后放入二次搅拌桶内进行二次搅拌待用 使用前 用比重计或比重仪测量水泥浆的比重 符合要求 一般水泥浆的正常比重为1 80 后方可投入使用 25 水泥砂浆搅拌桩质量控制 4 搅拌机钻头下沉和提升速度 供浆与停浆时间 下钻深度 喷浆高程及停浆面 单桩喷浆量应符合施工工艺的要求 并应有专人记录 当多向多轴搅拌水泥砂浆桩到达桩端时 应原位喷浆搅拌3
14、0s 桩底水泥浆与土体充分搅拌均匀 再开始提升搅拌头 确保成桩质量 5 成桩过程中 由于电压过低或其他原因造成停机使成桩工艺中断时 应将多向多轴搅拌水泥砂浆桩机下沉至停浆点以下1m 待恢复供浆时再喷浆搅拌提升 若停机超过三小时 为防止水泥浆在整个输浆管路中凝固 宜先拆卸输浆管路 并清洗干净 6 施工中若发现喷浆量不足时 应按要求复搅 复喷的喷浆量不小于设计用量 7 现场各项原始记录必须真实 齐全 26 超深桩采取的措施 1 根据设计有效桩长 桩底标高调整桩架高度保证满足施工需要 2 根据地质资料 了解打桩段土层情况 根据以往施工经验 更换电机 增大功率 使深层搅拌桩机能顺利切入土中 并达到桩底
15、设计标高 3 对桩深超过18米的部位 在喷浆过程中密切观察流量变化情况 保证喷浆量和喷浆的部位符合要求 27 成桩保护措施 1 水泥搅拌桩未达到规定强度不得在桩顶上大量堆载或让挖土机 推土机等大型设备在其上面行驶以防使桩产生断桩等质量问题 2 对搅拌桩取芯后留下的空间应采用同等强度的水泥砂浆及时回灌密实 3 基础底面以上应预留0 5m厚的土层 待施工结束后将表层挤松的土 掺灰20cm夯压密实后立即进行下道工序的施工 4 雨期或冬季施工应采取防雨防冻措施防止灰土受雨水淋湿或冻结 5 剔除上部桩头时 宜采用人工开凿 28 搅拌桩施工安全措施 1 在不平整场地上或较软场地上施工时 应保持机械的稳定和
16、垂直度 如倾斜度大于1 应校正机架后方可施工 严禁在倾斜很大的情况下进行下沉施工 2 当发现搅拌机的入土切削和提升搅拌负荷太大及电机工作电流超过额定值时 应减慢升降速度或补给清水 发生卡转 停转现象时 应切断电源 并将搅拌机强制提升出地面 然后重新启动电机 3 当电压低于350V时 应暂停施工 以保护电机 4 泵送水泥浆前 管路应保持湿润 以利输浆 5 水泥浆内不得夹有硬结块 一般在集料斗上部装设细网进行过筛 以免吸入泵内损坏缸体 6 输浆管路应保持干净 严防水泥浆结块 每日用完后应彻底清洗一次 喷浆搅拌施工过程中 如果发生事故而停机半小时以上 应先拆除管路 排除水泥结石 然后进行清洗 7 应定期拆卸清洗灰浆泵 注意保持齿轮减速箱内润滑油的清洁 29 安全环保措施 1进入施工现场必须戴好安全帽 上塔必须系好安全带 严禁酒后操作和施工 2 电气设备必须全部接零接地 且设置漏电开关 需有专人负责和操作 并经常检查 3 立放塔架时 必须事前认真检查索具及连接部位的完好情况 发现问题及时认真处理 起落塔架时 应有专人负责指挥 严禁塔架起落范围内站人和放置设备 4 要有控制水泥灰尘飞扬的措施 垃
