水泥搅拌桩施工

水泥搅拌桩施工(一) 深层搅拌法（湿法）的施工1. 施工机械准备深层搅拌法的施工机械设备包括深层搅拌机和配套设备两部分。深层搅拌机是进行深层搅拌施工的关键机械。目前，国外有中心管输浆方式和叶片喷将方式。后者是水泥从叶片上若干个小孔喷出，使水泥和土体混合较均匀。对于大直径叶片和连续搅拌是适用的。但但因喷浆孔小，易被浆液堵塞，故它只能使用纯水 泥浆而不能采用其他固化剂，且加工制造较复杂。中心管输浆方式中的水泥浆是从两根搅拌轴之间的另一根管子输出，这对于叶片直径在1.0m以下时，并不影响搅拌均匀度；而且它还可以使用多种固化剂，纯水泥浆，水泥砂浆，甚至可以参入工业废料等粗粒固化剂。中心管输浆方式深层搅拌机组成部分：动力部分潜水电机（230KW），齿轮减速器；灰浆伴制机般用两台轮流供料；集料斗，灰浆泵出口由压力胶管与输浆管相连；电气控制柜。叶片喷浆方式深层搅拌机组成部分：动力部分230KW电机，各连接齿轮减速器搅拌轴和输浆管使水泥由中空轴经搅拌头叶片，沿旋转方向输入土中；搅拌头其上设置搅拌叶片，喷浆叶片，喷浆叶片上开有3个尺寸相同的喷浆口。其配套机械：灰浆计；量配料装置灰浆伴制机2台，集料斗，灰浆泵，电磁量计。2. 施工工艺深层搅拌法的施工工艺流程如图2.9所示。(1) 定位。起重机（或塔架）悬吊搅拌机到达指定桩位并对中。当地面起伏不平时，应使起吊设备保持水平。(2) 搅拌下沉。待搅拌机得冷却水循环正常后，启动搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，是搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，下沉的速度可由电机的电流监测表控制。工作电流不应大于70A。如果下沉速度太慢，可从输浆系统补给清水以利钻进。(3) 制备水泥浆。待搅拌机下沉到一定深度时，既开始按设计确定的配合比伴制水泥浆，压浆前将水泥浆倒入集料斗中。(4) 提升喷浆搅拌。搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷浆边旋转，同时严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机。(5) 重复上下搅拌。搅拌机提升至设计加固深度的顶面高程时，集料斗中的水泥浆应正好排空。为使软土和水泥浆搅拌均匀，可再次将搅拌机边旋转边伸入土中，至设计加固深度后再将搅拌机提升出地面。(6) 清洗。向集料斗中注入适量清水，开启灰水泵，清洗所有管路中残留的水泥浆，直到基本干净。(7) 位移。重复上述（1）（6）步骤，再进行下一根桩的施工。3. 施工注意事项（1） 施工现场应保持平整，必须清除地上和地下一切障碍物，暗塘及场地低洼时应抽水和清淤，分层夯实时应回填粘性土料，不得回填杂填土或生活垃圾。开机前必须调试，检查桩基运转和输料管畅通情况。（2） 根据施工经验，水泥土搅拌法在施工到顶端0.30.5时，因上覆土压力较小，使搅拌质量较差，故其场地整平高程应设计确定的基地高程再高出0.30.5m（3） 搅拌桩的垂直度偏差不得超过1%，桩位布置偏差不得大于50mm，桩径偏差不得大于4%,成桩直径和桩长不得小于设计值。（4） 施工前应确定搅拌机械的灰浆泵输浆量，灰浆经输浆管到达搅拌机喷江口的时间和起吊设备提示速度等施工参数，并根据设计要求和通过成桩试验，确定搅拌机得配比等各项参数和施工工艺。宜用流量泵控制输浆速度，使注浆泵出门压力保持在0.40.6MPa，并应使搅拌提升速度与输浆速度同步。（5） 制备好的浆液不得产生离析，泵送必须连续。水泥浆应在制浆机中不断搅拌，直到压浆时才可缓慢地将其注入集料斗中。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。（6） 为保证桩端施工质量，当浆液达到出浆口，应喷浆座底30s，使浆液完全到达桩端。特别是设计中考虑桩端承载力时，这点尤为重要。（7） 预搅拌下沉时不宜水冲，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。（8） 通过复喷的方式达到桩身强度为参变数的目的。搅拌次数以喷浆1次，搅拌2次或喷浆2次，搅拌3次为宜，且最后一次提升搅拌宜采用慢速提升。当喷浆口到达桩顶高程时，宜停止提升，搅拌数秒，以保证桩头得均匀密实。（9） 施工因故停水，宜将搅拌机下沉停浆点一下0.5m，待恢复供浆时再喷浆提升，若停机超过3h，为防止浆液硬结堵塞，宜先拆卸输浆管路，清洗干净。（10） 壁状加固时，桩与桩的搭接时间不应大于24h，如应特殊原因超过上述时间时，应对最后一根桩先进行空钻留出以使下一批桩搭接。如间歇时间太长（停电等）与第二根无法搭接时，应在设计和建设单位认可后，采取局部补桩或注浆措施。（11） 搅拌机凝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下沉和提升1m的时间。深度记录误差不得大于100mm，时间记录误差不得大于5s。4. 常见问题搅拌法施工中常见的问题和处理方法见表2.4. 表 2.4 深层搅拌法施工中常见问题和处理方法常见问题发生原因处理方法预搅下沉困难，电流值高，电机跳闸电压偏低土质硬，阻力太大遇大石块，树根等障碍物遇高电压适量冲水或压浆挖除障碍物搅拌机下沉不到预定深度，但电流不高土质粘性大，搅拌机自重不够增加搅拌机自重或开动力加压喷浆未到设计桩顶面（或底部桩端）高程，集料斗浆液已排空投料不准确灰浆泵磨损漏浆灰浆泵输浆量太大重新标定投料量检修灰浆泵重新标定灰浆输浆量喷浆到设计位置集料斗中剩浆液过多伴浆加水过多输浆管路部分阻塞重新标定伴浆用水量清洗输浆管路输浆管堵塞爆裂输浆管内有水泥结块喷浆口球阀间隙太大拆洗输浆管使喷浆口球阀间隙适当搅拌钻头和混合土同步旋转灰浆浓度过大搅拌叶片角度不适宜重新标定浆液水灰度调整叶片角度或更换钻头（二）粉体喷射搅拌法（干法） 粉体喷射搅拌法（简称粉碰法，又称干法）是利用压缩空气向软土输送和喷射干粉（生石灰粉，水泥干粉等），利用干粉与土拌和发生化学反应，改善土质，提高地基的强度，它属于化学加固方法。加固后，可增加路基的稳定，减少路基的沉降。这种技术使得施工能在解决了干粉连续输送，压缩空气与干粉在土中分离以及土中空气排出等技术问题后得以进行。压缩空气将粉体加固料以雾状喷入地基深部，凭借钻头叶片的旋转，使粉体加固料与原位软土搅拌并得到充分混合，形成桩体或墙体，与路基下软土形成复合路基，从而使软土硬结。 水泥干粉与软土搅拌后形成水泥加固土，它与混凝土的硬化机理有所不同。水泥加固土，水泥参量很小（仅是被加固土的7%15%）,水泥的水解和水化反应完全是在具有一定的活性介质软土内进行，硬化速度缓慢且作用复杂。水泥颗粒表面的矿物质能与软土中活性的粘土颗粒发生反应。这些新生的化合物在水中贺空气中越匀，则水泥土的结构强度的离散性越小，总体强度越高。 粉体喷射搅拌法适合于加固各种成因的饱和土和软粘土，目前国内常用于加固淤泥，淤泥质土，软土，杂填土等含水量较高的粘性土，广泛应用于公路地基，机场，铁路，水坝，港口和工业与民用建筑工程中。以干粉作为加固料时，不需向地基注入附加水分，反而能充分吸收周围软土中的水分，因而初期强度高。可以事先合理选择加固料及配合比，针对不同的地质情况灵活设计桩径，桩长及桩距，可大大降低地基沉降量。1. 材料要求粉体喷射搅拌法同常用水泥，生石灰粉，粉煤灰等作为加固料，其质量规格应满足以下要求。（1） 生石灰 生石灰应是磨细的。在搅拌过程中，为防止桩体中石灰聚集，石灰粒径宜小于0.5mm，最大粒径应小于2mm。 石灰应纯净纯净无杂质，石灰中氧化钙和氧化镁的总含量不小于85%,其中氧化钙含量不应低于80%。石灰粉的液性指数不低于70%（2） 水泥。水泥采用的普通水泥或矿渣水泥应是国家免检产品，严禁使用过期，受潮，结块，变质的劣质水泥。（3） 粉煤灰。粉煤灰化学成分中要求二氧化硅和三氧化铝的含量应大于70%，烧失量应小于10%，也可以用石膏粉作为添加剂，有利于强度的提高。 施工实际使用的固化剂和添加剂必须通过室内试验检验，符合设计要求后方能使用。 2. 机械设备粉体喷射搅拌法的施工机械主要是钻机，粉体发送器，空气压缩机和搅拌钻头等。（1） 钻机。钻机是粉体喷射搅拌法施工的主要机械。为便于运输，钻机及桅杆架可安装在载体（如汽车）上，也可以用汽车单独运至工地后，移植于地面上进行操作，它必须满足： 动力大，扭矩大，适合大直径钻头成桩。钻头直径一般为500mm。 具有正向钻进，反转提升的功能。 题升力大，并能实现匀速提升。（2） 粉体发送器。粉体发送器是定时设置发送粉体材料的设备，它是粉体喷射搅拌法加固软土地基施工机械中的关键设备。粉体发送器的工作原理如图2.10所示。工作时，由空气压缩机输入压缩空气，通过节流阀调节风量的大小，进入“气水分离器”，使压缩空气中的气水分离。然后，“干风”到达粉体发送器喉管，与“转鼓”定量输出的粉体材料混合，形成气粉混合体，进入钻机的“旋转龙头”，通过空心钻杆喷入地下。粉体的定量输出由控制转鼓的转速来实现。施工前必须按照加固工程的地质条件，通过室内试验，找出粉体参入量（如石灰粉的最佳掺入量，采用相当于土量得4%5%）。根据施工时钻机的提升速度，钻机的转速，搅拌钻头的类型，选用合理的粉体发送量。（3） 空气压缩机。粉体喷射法的粉体喷出，以空气压缩机作为风源。空气压缩机的选型，主要由加固工程的地质条件和加固深度确定。粉体喷射搅拌法与旋喷法（CCP工法）不同。粉体喷射搅拌法是以机械强制搅拌，气粉混合体只需克服灰口处土及地下水阻力而喷入土中，通过搅拌叶片的机械搅拌作用，使灰，土混合，形成加固柱体；旋喷法则是依靠压脉冲泵所喷射的高压水来破坏土层的，因此，粉体喷射法所用空气压缩机的压力不需要很高。此为，空气压缩机得风量也不宜太大。（4） 搅拌钻头，粉体喷射搅拌法凭借搅拌钻头叶片的搅拌作用使灰粉与软土混合。因此，搅拌钻头的形状直接影响灰，土的搅拌效果。钻头的形式应保持反向旋转提升时。对柱中土体有压密作用，而不是使灰，土向地面翻升而降低柱体质量。（5） 计量装置。计量装置用于监测粉喷桩施工中粉体的输入量的连续性及均匀性，即使掌握钻机在粉喷过程中喷入软土层的水泥数量，它能逐段，按层分析粉体的输入量，通过安装在粉体发送机上的调孔装置，使输入量能满足设计要求，并能自动记录，打印。3. 施工现场准备施工机械设备进场前，必须做好下列施工场地准备工作：（1） 施工机械进场的道路条件。对道路及桥梁的要求，一般应满足10t卡车及汽车吊机得行走要求。（2） 电力供应。一台粉喷桩施工机械其用电功率为50KW，在没有电源的地区，应配备75KW柴油发电机组。（3） 查明障碍物。地下有无大石块，树根，地下管线等，空中有无高压线。障碍物均应被提前清除。（4） 料库及工具间。施工现场的料库及工具间应便于加固料的运输及工作方便，并有防火，防盗设施。（5） 施工现场。地面土质较差，承载力较低时，应铺设山皮土或碎石垫层，以满足施工机械场地的行走要求。4. 施工工艺（1） 场地的清理。工作场地表层硬壳很薄时，需先铺石层，土干燥土垫层，厚50cm左右，以便机械在场内顺利移动和施钻。不宜铺垫碎石材料，以免给施钻造成困难。如果场地填有石质材料或植有树木，需将石质材料，树木及其根部挖除，应做到“三通一平”，为顺利施工打下基础（2） 放样定位。用经纬仪将桩位精确放样，标出没根桩的位置。（3） 钻机就位。根据确定的加固桩位置，移动钻机，准确对孔，水平对孔误差不得大于50mm，钻机主轴垂直度误差不应大于1%.（4） 钻孔。启动搅拌钻机，钻头边旋转边钻进。根据施工要求，以档逐级加速的顺序，正转预搅下沉。钻至接近设计深度时，应低速慢钻，钻机应原地钻动12min。为了不堵塞喷射口，不喷射加固材料而是喷射压缩空气，钻进一定深度启动又一次，将泥沙从喷射口吹出。钻进时喷射压缩空气，可是钻进顺利，负载扭矩小。钻孔深度由钻机上面的刻度盘指示（刻度盘上有指针指明钻孔深度），装误差不得大于100mm，垂直偏差不超过1.5%。（5） 提升喷粉搅拌。当钻机达到设计高程后，既开启空压机连接水泥罐的阀门。边提升钻杆边喷水泥（水泥是通过空压机与钻杆顶部用橡皮胶管连接，靠空气压力，使水泥从钻杆内孔穿过，由麻花钻头中部小孔喷射），直至孔口。在确认加固料已喷至孔底时，按0.5m/min的速度反转提升。当提升到设计停灰高程后，应低速原地搅拌12min。沿深度方向加固材料的混合量，根据发送器输出的加固材料数量与搅拌叶片提升速度的关系来确定。（6） 提升结束，桩体形成。当钻头提升至距离地面3050cm时，发送器停止向孔内喷射粉料，成桩结束。由于装置的回路是封闭的，在回路内输送过程中，粉体不会向空中喷发与飞散。在搅拌钻头距地表3050cm处停止喷粉，则粉粒不会溢出地面。（7） 重复搅拌。为使水泥搅拌均匀，对其复粘是必要的，一般复粘深度为设计桩长的2/3此时，停止喷粉，钻头边旋转边钻至设计要求的复拌深度，再提升向边旋转边提升。提升搅拌时，其速度控制在0.50.8m/min，使土体和粉体充分拌和，土块被充分粉碎，水泥粉均匀分布在地基中。（8） 钻机提升至地面后，钻机位移对孔，按上述步骤进行下一根桩的施工。