深层水泥搅拌桩的作用机理及施工质量控制技术

深层搅拌技术

深层搅拌法是用于加固软土地基的一种方法。它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理、化学反应，使软土硬结，成为具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体。这些桩体与天然地基（桩间土）形成复合地基，共同承受建筑物的荷载。

深层搅拌法加固地基工艺方法可分为水泥浆搅拌法和粉体喷射搅拌法。两种搅拌方法的施工程序基本相同。

一、水泥浆搅拌法

1.水泥浆搅拌法加固机理

水泥是一种水硬性胶凝材料，当水泥浆或水泥粉与饱和软土搅拌混合时，水泥颗粒表面的矿物立即与水发生水解和水化反应，生成一系列水化物。这些水化物迅速溶于水，使水泥颗粒表面继续曝露，继续与水反应，直至溶液达到饱和，生成物不能再溶解，成为凝胶微粒悬浮于溶液中，这些凝胶微粒的一部分与其周围具有一定活性的黏土颗粒发生反应，另一部分逐渐自身凝结硬化而形成水泥石骨架。

土中的二氧化硅遇水即形成硅酸胶体微粒。经化学反应，较小的土颗粒逐渐形成较大的土团粒，土团粒进一步互相结合，并且封闭了团粒之间的孔隙，从而形成较坚固的水泥土的大团粒结构，使土的强度提高。

随着水泥水化反应的深入，当溶液中析出的钙离子的数量超过离子交换所需数量时，部分或其多余部分便与黏土矿物中的一部分或大部分胶态SiO2或胶态Al2O3进行反应，生成不溶于水的稳定的硅或铝酸钙结晶化合物，即微晶凝胶，它在水中逐渐硬化，且强度增加。由于其结构较致密，水不易侵入，因此水泥土具有一定的水稳定性。从上述水泥加固地基土原理可以看出，水泥在土体中的硬化机理与混凝土硬化机理不同，由于水泥掺量很小（仅占被加固土体重量的7%～15%），水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性介质（土）的包围下进行的，所以水泥加固的强度增加过程比混凝土缓慢得多，而且土团粒的大小对加固后地基总体强度也有较大影响。 浆体深层搅拌施工中不可避免地会留下一些未被粉碎的大小土团。在拌入水泥浆后会出现水泥浆包裹土团的现象，固结后的水泥土中存在土团之间水泥较多，而在土团内部则没有水泥或仅有少量渗透到土团内的水泥水解产物。由此可见，搅拌越充分，土块被分散得越小，水泥分布到土中越均匀，地基的总体强度也就越高。

浅谈水泥深层搅拌桩施工技术及注意问题

摘要：水泥深层搅拌桩是进行软土地基处理的一种有效形式。介绍水泥深层搅拌桩施工中试桩、施工准备、施工工艺流程、设计参数及要求、施工控制、质量检验等控制环节。

关键词：深层搅拌桩；地基处理；施工；问题；探讨

Abstract: cement deep mixing pile of soft ground treatment is an effective form

of. Introduce deep cement mixing pile construction test pile, construction preparation,

construction procedure, design parameters and requirements, the construction control,

quality inspection control links.

Keywords: deep mixing pile; Foundation treatment; The construction; Problem;

explore

1施工工艺流程

桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下0.3m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。

2施工准备

2.1深层搅拌桩施工场地应事先平整，清除桩位处地上、地下一切障碍（包括大块石、树根和生活垃圾等）。场地低洼时应回填粘土，不得回填杂土。

2.2水泥搅拌桩应采用合格的P.O32.5级普通硅酸盐袋装水泥以便于计量。使用前，承包人应将水泥的样品送中心试验室或监理工程师指定的试验室检验。

2.3水泥搅拌桩施工机械应配备电脑记录仪及打印设备，以便了解和控制水泥浆用量及喷浆均匀程度。监理工程师每天收集电脑记录一次。

水泥搅拌桩的质量控制及其施工应用技术

摘要 本文以国家高速公路连霍高速(g30)潼关-西安改扩建工程地基处理之一水泥搅拌桩为例,着重讨论如何做好水泥搅拌桩质量控制及检验方法,以确保扩建路基基底质量。

关键词 水泥搅拌桩;施工工艺;质量控制;检验方法

中图分类号u416.1 文献标识码a 文章编号

1674-6708(2010)26-0141-01

水泥搅拌桩是利用水泥浆作为固化剂,以特制的深层搅拌机械,在地基深处就地将软土和水泥浆强制搅拌,利用水泥浆和软土之间所产生的一系列物理、化学反应使软土硬结成具有整体性、稳定性和具有一定强度的地基。本工程桩体固化剂采用强度等级为c42.5普通硅酸盐水泥,水泥掺量不小于被加固湿土质量的12%,湿法的水灰比可采用0.45~0.55;在原路基坡脚外平面上按等边三角、桩间距为1.3m梅花形布置,桩径为0.5m,桩长为6.0m。

1 水泥搅拌桩的施工准备与工艺

1)实验准备,对设计要求的状体固化剂p.o.42.5普通硅酸盐水泥按照规定进行抽检,根据工程地质勘查资料进行室内配合比实验确定;进行不少于5根的实验桩,以试验桩确定钻机钻进与提升速度,搅拌叶片旋转速度,喷浆和搅拌的均匀性,送浆时的管道压力等参数;要求将与机器连接的电脑送至专门的检测部门对电脑进行标定,确保使用合格电脑以便将来所打印的小票数据属实。

2)施工现场准备,施工现场场地应事先平整好,对路基范围和附近坑、穴回填夯实及按照设计清表30㎝后进行桩体施工;以设计单位移交的导线点、水准点确认无误后,按照设计图纸要求,在原老路基坡脚外平面上按照设计要求布置;由监理工程师检查现场技术交底书、质量保证体系、质量责任人、安全与环保等。

3)水泥搅拌桩施工工艺:(1)搅拌机械就位、调平;(2)预搅拌下沉至设计加固深度;(3)搅拌、喷浆并提升至预定的停浆面;(4)重复搅拌下沉至设计加固深度;(5)根据设计要求搅拌、喷浆提升至预定的停浆面;(6)关闭搅拌机械;(7)清洗水泥浆输送管;(8)移位进行下根桩施工。

建筑・规划・设计　民营科技　丽　霹丽　试述水泥深层搅拌桩施工技术及　质量控制措施　杜斌　（新疆建工集团第三建设工程有限公司，新疆鸟鲁木齐８３ｏｏｏｏ）　摘要：深层水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，使软土硬结而提　高地基强度。这种方法适用于处理软土，处理效果显著，处理后可很快投入使用。如何有效地控制深层水泥搅拌桩的成桩质量，确保软基处理的效果　是我们在工程实践中探索的一个课题。据此，主要论述了深层水泥搅拌桩的正确施工工艺，同时还阐述了相关的质量控制措施。　关键词：深层搅拌桩；施＿Ｔ－；控制；措施　近几年，在处理淤泥、淤泥质土、粉土、粉质粘土等软弱地基时，　经常采用深层搅拌桩进行复合地基加固处理。深层搅拌桩是一种加固　软土地基的新方法，是用水泥及少量添加剂就地与地基土体充分混合　而成的“水泥土桩”，其对施工工艺要求较高，掌握不好容易出现质量　问题。由于深层搅拌桩成桩工艺的特殊性，其施工质量及处理效果受　到人们的普遍关注。　１　深层水泥搅拌桩的主要施工程序　１．１基本施工准备　１）机械设备。根据水泥搅拌桩的设计根数、长度和工期，选用　１～２台ＳＴＢ一３型单头深层水泥搅拌机，每台搅拌机配备灰浆拌和机１　台，ＵＢＪ一１．８Ｃ１型挤压式灰浆泵１台以及相应的起吊和导向装置、电　气控制盘。水泥浆泵站离深层搅拌机应小于５０ｍ，越近越好。　２）劳动组织。搅拌机每个台班由８～ｌＯ人组成。　３）三通一平。开工前把水、电引人工地，一般１台深层水泥搅拌　机需用６０ｋＷ，２台需用１００ｋＷ；供水压力必须达到６－１０ｋｇ／ｃｍ　；临时　便道要修通；场地要平整；有河沟要做围堰，排除积水，铺满片石。　４）测定桩位。机械设备进场前，要测定桩基轴线、定位点和水准　点，桩位要进行编号，以便顺序施工。　１．２浆液配置与输送　１）配合比。深层搅拌的浆液以４２５＃普通硅酸盐水泥为主配制，　水泥用量为水泥湿土重的１２％～１５％（Ｙ：１．８ｔ／ｍ，），水灰比０．４５～０．５０，　另掺木质素磺酸钙减水剂（为水泥重量的０．２％），石膏掺量为水泥重　量的２％。　２）配制与输送。搅拌灰浆时，应先加水，然后按水泥、减水剂、　石膏顺序投料，每次灰浆搅拌时间不得少于２ｍｉｎ，应将水泥浆充分拌　匀。水泥浆从灰浆拌和机倒人集料斗时，必须过滤筛，把水泥硬块剔　出。集料斗的容量一般为０．２ｍ　，就可以保证一定的余量，不会因浆液　供应不足而断桩，也不会因浆液过多产生沉淀而引起浆液浓度不足。　１－３深层搅拌施工　１）设备就位。搅拌机的钻杆须垂直并对准桩位。　２）第一次钻进。在确认浆液从搅拌叶的出浆口喷出后，方可启动　搅拌机，以６０ｒ／ｍｉｎ的转速和１ｍ／ｍｉｎ的钻进速度，顺时针方向边钻边　注浆，直至设计桩长，再继续喷浆１５ｒａｉｎ后停泵，改逆时针方向搅拌　提升至设计桩顶。　３）第二次钻进。以同样方式再次顺时针方向钻进注浆。停止注浆　的位置以水泥用量达到每根桩设计用量为准，但不能影响搅拌机的继　续钻人，直至复搅到设计桩长后，改逆时针方向搅拌提升到搅拌头露　出地面。　４）两次循环钻进成桩。经过上下两次循环钻进提升，使水泥浆在　桩孔内搅拌４次，最后把一个直径５００ｒａｍ、厚１０ｍｍ、中间留有　１００ｒａｍ孔的圆形钢板置于桩顶，用搅拌头向下压２０～３０ｃｍ，此桩完成　作业。然后，移机到下一桩位施工。　２深层搅拌桩的施工控制措施　与混凝土相比，应力波在水泥土中传播时介质吸取产生的衰减较　大。为了得到良好的检测效果，应当注意桩头处理、传感器的选择和　安放位置、振源选择等问题。桩头处理：由于成桩时上部压实不够，　搅拌桩桩头通常比较松散、粗糙、不平整，桩头应予凿除，并平整、　清洁。传感器安放：传感器安放点应避开疏松处，保证应力波接收质　量。振源选择：选择合适的振源，使激励击发脉冲具有最佳指向性和　穿透能力。理论和实践说明，力锤所产生的瞬时冲击，其频谱宽度包　括桩——土体系振动响应频段，并能提供足够能量激励起检测对象。　具体的控制措施如下：　１）项目经理部指派专人负责水泥桩的施工，全过程旁站水泥搅拌　桩的施工过程。所有施工机械均应编号，应将现场技术员、钻机长、　现场负责人、水泥搅拌桩桩长、桩距等制成标牌悬挂于钻机明显处，　确保人员到位，责任到人。　２）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。　３）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。　４）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。　５）为了确保桩体每米掺合量以及水泥浆用量达到设计要求，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。　６）水泥搅拌配合比：水灰比０．４５～０．５０、水泥掺量１２％、每米掺　灰量４６２５ｋｇ、高效减水剂０．５％。　７）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。　８）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３０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。　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）施工巾发现喷浆量不足，应按监理工程师要求整桩复搅，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ｌ２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ｌ２小时应采取补　桩措施。　１　１）现场施工人员认真填写施工原始记录，记录内容应包括：ａ．　旌工桩号、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；ｅ．钻进速度、提升速度；ｆ浆液流量；ｇ．每　米喷浆量和外掺剂用量；ｈ．复搅深度。　公路软基处理属于隐蔽工程，如施工质量不好，一旦被路堤等构　筑物所覆盖，便构成隐患且不好检查及补救。因此，紧抓施工环节，　严格施工过程的管理非常重要，只有在施工过程中严格控制才能确保