深層水泥攪拌樁的施工工藝及特點分析

1、深層水泥攪拌樁施工工藝及特點分析1、加固原理深層水泥攪拌樁是加固軟粘土及粉土的一項新技術(shù)，是利用水泥作為固化劑的主劑，通過特制的深層攪拌機械在地基深部就地將軟土和固化劑強制拌和，水泥的水解和水化反應(yīng)所產(chǎn)生的氫氧化鈣、水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣、水化鐵酸鈣、水化鐵酸鈣，通過與顆粒發(fā)生離子交 換和團化作用，析出大量的鈣離子與土中的礦物質(zhì) (二氧化硅、三氧化硅)進行化學(xué)反映，生 成不溶于水的結(jié)晶化合物， 這些物質(zhì)在水中、 空氣中逐步硬化，形成具有整體性和一定強度 的柱狀體，使其與柱狀體之間的土共同支承上部荷載，形成復(fù)合地基，從而加固軟基。深層水泥攪拌樁按水泥的摻入方式的不同，分為粉噴樁和濕噴樁。2、施工

2、工藝2. 1施工次序場地平整一測量放樣定樁位一鉆機就位， 對中，機具及儀表標(biāo)定一現(xiàn)場工藝性試樁， 確定施 工參數(shù)一鉆孔至設(shè)計深度一提鉆噴粉或噴漿 (邊提鉆邊噴一鉆頭提至距地面 3050em寸，停 止送粉或漿一復(fù)攪(根據(jù)實際情況進行補噴水泥粉或漿一移至下一樁位施工。2. 2施工工藝2. 2 . 1施工準(zhǔn)備階段(1)場地平整首先應(yīng)平整場地，整平后地面坡度不得大于 2% ,便于鉆機的對中及保持樁的垂直度， 施工 場地兩側(cè)開挖排水邊溝， 以防施工期間被雨水浸泡而影響施工， 河塘地段可清淤后， 按要求 填筑素土，整平、壓實(壓實度不少于85%。)施工場地要將最外側(cè)樁位中心線外 3米作為場 地平整邊界，并

3、且保證施工場地地面標(biāo)高比設(shè)計樁頂標(biāo)高至少高出50em以確保施工(2) 測量放樣定樁位樁位的放樣必須按設(shè)計要求先繪制樁位平面布置圖，據(jù)平面布置圖再放出現(xiàn)場實際樁位圖。樁位布置一般按照梅花形布置，并用小木樁或竹片定位，外加石灰粉作醒目標(biāo)記。(3) 機械設(shè)備要求深層攪拌法所用的施工機具包括深層攪拌機、水泥漿制備系統(tǒng)及起重機、導(dǎo)向設(shè)備和提升速度控制設(shè)備等。鉆機就位必須校正井架的垂直度并對中，垂直度應(yīng)小于1 %，各類機具的監(jiān)測裝置及電流表、壓力表必須經(jīng)計量部門計量、標(biāo)定，保證儀器、儀表的準(zhǔn)確。粉噴樁和濕 噴樁的施工機械組合見圖 1、圖2。2. 2 . 2施工階段2. 2. 2. 1濕噴樁（1）濕噴樁現(xiàn)場

4、工藝性試樁，確定施工參數(shù)首先應(yīng)在施工段落鉆取土質(zhì)情況最差的土樣委托有資質(zhì)的試驗單位進行室內(nèi)配合比試驗，確定水泥用量。室內(nèi)配合比7天結(jié)果出來后，再進行工藝性試樁， 以確定有關(guān)技術(shù)參數(shù)，包括： 鉆進速度，提升速度，水泥用量（總量和單位用量），噴漿次數(shù)，濕噴樁的水灰比，復(fù)攪次數(shù)， 走漿時間（灰漿自泵出至到達(dá)漿噴出時間），來漿時間（漿液從噴漿口噴出時間），停漿時間，總噴漿時間（停漿時間與來漿時間的時間差 ）等。如某軟基處理工程， 試樁下來的參數(shù)為： 第 一次下鉆提升時下鉆提升速度不得大于0. 8m/ mim;復(fù)攪時下鉆速度不得大于 1. 5m7 mim,提升速度不得大于0. 8n/m總的每延米施工時間

5、不得小于4. 5m/mim。在試樁57天后有選擇地進行全程取芯檢測，以確定合適的施工工藝，即可進入全面施工階段。施工現(xiàn)場水泥漿存放池必須采用金屬制容器，其容積必須大于該施工段落最長樁+1米的用漿量，管道質(zhì)量應(yīng)滿足管內(nèi)壓力要求，管道接頭不得多于2個，且管長不大于60米。濕噴樁在施工前，首先進行放線定位。機械進場后，要對深層攪拌機定位，保證攪拌機軸垂直。準(zhǔn)備工作 就緒后，開動鉆機，待攪拌頭轉(zhuǎn)速正常后，借深層攪拌機的自重，以0. 38 0. 75m/rain的速度正循環(huán)邊旋轉(zhuǎn)切土邊下沉，直到加固深度。然后將深層攪拌機反循環(huán)略為提升，開動灰漿泵將水泥漿壓人軟土層中，以實驗確定的提升速度邊均勻提升、邊噴

6、漿、邊攪拌，使水泥漿與土體充分拌和，當(dāng)鉆頭提升至離地面30era左右時，送漿閥關(guān)閉，提升鉆頭出地面，再重新正向旋轉(zhuǎn)鉆機鉆進，至設(shè)計標(biāo)高后停鉆，再反向旋轉(zhuǎn)提升鉆頭，攪拌至原地面，此謂復(fù)攪（復(fù)攪一次是指噴漿結(jié)束后，鉆頭人樁頂下鉆攪拌拌至樁底后提升攪拌至樁頂這一過 程），一般來說，復(fù)攪次數(shù)不得小于兩次。在施工過程中若發(fā)現(xiàn)噴漿管堵塞不噴漿時，應(yīng)立 即停止施工，標(biāo)明鉆桿所處的深度，查明原因，迅速排除故障，重新噴漿，在接處重疊應(yīng)不 少于1. 0米，如間隔時間超過12小時，該樁應(yīng)作報廢處理，重新進行打樁，新樁與報廢樁外 邊緣的距離不能大于設(shè)計樁距的 15 %。2. 2. 2. 2粉噴樁其施工工藝與濕噴樁施工

7、工藝基本相同?，F(xiàn)場工藝性試樁確定鉆進速度、走灰時間（灰自泵出至到達(dá)灰噴口的時間 ）、提升速度、水泥用量（總量和單位用量）、噴灰次數(shù)、復(fù)攪速度、復(fù)攪次數(shù)等技術(shù)參數(shù)。施工時，鉆頭正向旋 轉(zhuǎn)鉆進時可不噴水泥， 只噴射壓縮空氣，既可保I頤利鉆進又可減小負(fù)載扭矩，并且不致堵塞噴射口，一般鉆進 50era后啟動空壓機。下沉鉆進時，應(yīng)根據(jù)土質(zhì)軟硬及電流交化及時換 檔，控制鉆進速度。當(dāng)鉆到設(shè)計深度后停鉆，然后反向旋轉(zhuǎn)提升鉆頭，同時打 開閥門，按需要量向被攪松的土體噴射水泥，邊提邊攪邊噴，可使軟土與水泥充分混合，距地表50era處停止噴粉，以免孔口冒灰。若噴灰過程中在某一段噴灰不足，可二次噴灰，操作重復(fù)上述操作

8、， 在反向旋轉(zhuǎn)提升鉆頭至該段落，邊提邊攪邊噴，補足灰量。噴灰結(jié)束，必須復(fù)攪。公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定“樁身上部（1 /3樁身）范圍內(nèi)必須進行二次攪拌”。過程中若噴灰管堵塞不噴粉，處 理參照濕噴樁。3. 兩種軟基處理方法的比較3. 1優(yōu)缺點濕噴樁攪拌法形成的樁體強度低，形成強度時間短、離散性較高，但施工簡單、控制手段較多，質(zhì)量易控制。粉噴樁在施工時，高壓氣流對軟土的攪動明顯，原有土粒問的結(jié)構(gòu)遭到破壞，在水泥土新的 膠結(jié)穩(wěn)定層發(fā)揮作用前， 原有地基承載力被破壞了， 故較易引起樁頭下沉，樁體疏松不均勻， 空心樁、夾層、斷樁等問題，且缺乏有效的觀測手段， 質(zhì)量較難控制，但施工機具體積較小， 適應(yīng)

9、性強，便于操作。3. 2應(yīng)用范圍與使用條件一般認(rèn)為：粉噴樁宜用于含水量高的軟土處理，濕噴樁宜用于含水量較小的軟土處理，但不絕對。對粉噴樁而言，在高含水量的軟土區(qū)，整個土體幾乎成了流體，水泥粉遇到水即成團塊，團塊外表水化膠結(jié)， 形成一個不透水的堅硬體，而內(nèi)部則為粉狀的水泥，與土體不容易 均勻混合，阻止了團塊內(nèi)部的水化作用，降低了處理效果。而濕噴樁在處理高含水量的軟土?xí)r，即使在處理過程中， 又增加了單位土體內(nèi)的含水量，但由于水的滲透性，最終還是能達(dá)成平衡態(tài)，此時，與原有土體的含水量相比并未增加多少，但水泥漿與土體經(jīng)過復(fù)攪能充分混合形成了強度，并達(dá)到加固作用。工程實踐也證明了用濕噴樁處理含水量高的軟

10、土是可行 的，且效果也很好，因此作為應(yīng)用條件來說不能絕對化，即含水量不是主要決定因素，而應(yīng)根據(jù)地質(zhì)的綜合條件，軟土的各類性質(zhì)及施工條件綜合考慮。4. 施工質(zhì)量控制及施工注意事項4. 1正式開工前，應(yīng)進行試樁以確定合理的技術(shù)參數(shù)。4. 2每個臺班施工完畢，必須立即用水清洗儲料管、壓漿泵、深層攪拌機及相應(yīng)的管道，以 免水泥漿凝固而影響繼續(xù)使用。4. 3為保證攪拌機的垂直度。應(yīng)檢查起吊設(shè)備的平整度和導(dǎo)向架對地面的垂直度，每工作班組檢查不少于2次，使垂直度偏差不超過I %。4. 4為了確保樁體每米摻合量以及水泥（水泥漿）用量達(dá)到設(shè)計要求，每臺機械均應(yīng)配備電腦記錄儀。4. 5施工中控制深層攪拌機的提升速

11、度，它是控制噴灰量或注漿量、攪拌均勻程度，保證加固效果的關(guān)鍵，必須連續(xù)勻速進行。4. 6施工中發(fā)現(xiàn)噴漿（噴灰）量不足，應(yīng)按監(jiān)理工程師要求整樁復(fù)攪， 復(fù)噴的噴漿（噴灰）量不 小于設(shè)計用量。如遇停電、機械故障原因，噴漿（噴灰）中斷時應(yīng)及時記錄中斷深度。在 I2小時內(nèi)采取補噴處理措施，并將補噴情況填報于施工記錄內(nèi)。補噴重疊段應(yīng)大于lOOem超過12小時應(yīng)采取補樁措施。4. 7深層攪拌樁施工時， 泵送固化劑必須連續(xù)， 固化劑的用量以及泵送固化劑的時間應(yīng)有專 人記錄，其用量誤差不得大于土I %。4. 8施工時應(yīng)嚴(yán)格控制噴漿（噴粉）時間和停漿（停粉）時間。每根樁開鉆后應(yīng)連續(xù)作業(yè)， 不得 中斷噴漿（噴粉）。

12、嚴(yán)禁在尚未噴漿（噴粉）的情況下進行鉆桿提升作業(yè)。 儲漿（儲灰）罐內(nèi)的儲 漿（儲灰）應(yīng)不小于一根樁的用量加 50kg。若儲漿（儲灰）量小于上述重量時， 不得進行下一根 樁的施工。4. 9現(xiàn)場施工人員認(rèn)真填寫施工原始記錄，記錄內(nèi)容應(yīng)包括：1施工樁號、施工日期、天氣情況；2噴漿深度、停漿標(biāo)高；3灰漿泵壓力、管道壓力；4鉆機轉(zhuǎn)速；5鉆進速度、提升速度； 6漿液流量；7每米噴漿量和外摻劑用量；8復(fù)攪深度。5. 深層水泥攪拌樁的測試方法5. 1檢測目的軟土處理的目的是保證復(fù)合地基的整體承載力，而地基整體承載力的提高由樁體的外型、樁體的完整性、樁身的連續(xù)性、均勻性以及樁體的極限承載力等幾個因素決定。圍繞著以

13、上目的，衍出以下幾種檢測方法：樁頭開挖法、鉆芯抗壓法、輕便觸探法、載荷試驗法、標(biāo)準(zhǔn)貫5. 2檢測方法深層水泥攪拌樁的檢測方法很多，主要有樁頭開挖法、鉆芯抗壓法、輕便觸探法、載荷試驗法、標(biāo)準(zhǔn)貫人法等。往往一種方法不能獨立地、全面地反映樁的檢測情況，不能對樁體質(zhì)量， 承載力情況作出全面的評價，通常應(yīng)根據(jù)地基處理的重要性和現(xiàn)場實際情況及儀器的實際使 用條件，采用兩種或兩種以上的復(fù)合方法進行聯(lián)測，才能作出準(zhǔn)確、全面的評價。5. 2 . 1樁頭開挖法成樁7天后，隨機抽取施工段落樁體總量的2%開挖0. 5 1 . Om檢查樁體直徑、樁間距，樁身連續(xù)性及灰土拌和的均勻性和樁身密實性（手感），若樁頭有縮頸和凹

14、陷現(xiàn)象， 說明樁體下沉，另外，如果是搭接式樁還可檢查搭接情況判斷樁體質(zhì)量。樁頭開挖法簡單直觀，但不能作為定性的依據(jù)。5. 2 . 2鉆芯抗壓法成樁28天后，抽取樁體總量的2%作為被檢樁，通過鉆芯取樣來檢查樁長，攪拌均勻程度，通過對芯樣進行水泥滴定試驗來檢查樁體各段的水泥含量，通過對芯樣作室內(nèi)無側(cè)限抗壓強度試驗，判別樁身各段的強度。 此種方法檢測比較直觀、 可靠，是目前各類檢測方法中用得 最多的一種，但也有其弱點。由于粉噴樁主軸部位為噴粉盲區(qū)， 攪拌時水泥土此處含灰量偏低，所以檢測時取芯應(yīng)離樁中心 2/5樁徑處，而濕噴樁在這點上要求不是很高。在取芯過程中應(yīng)保持鉆架的垂直及盡量減少對芯樣的擾動。否

15、則，檢測結(jié)果將差之千里。5. 2 . 3輕便觸探法在成樁7天后，用輕型動力觸探來取樣，對取樣觀察，分析水泥土是否攪拌均勻，同時，根 據(jù)觸探擊數(shù)來判斷樁身強度。此法要求建立貫入擊數(shù)與水泥土強度建立一對應(yīng)曲線關(guān)系后才 能應(yīng)用，需要有大量的原始資料積累過程，開始比較麻煩，以后使用較方便。缺點：探測深 度不深，不能超過4米，觸探點不能在樁中心，要在距樁中心2/ 5樁徑處。5. 2 . 4荷載試驗法在樁體達(dá)到28天齡期后，對樁體或復(fù)合地基通過具有一定剛度的壓板加載不測試樁體承載力，從本質(zhì)上來說，濕噴樁和粉噴樁不能作為樁體單獨起作用， 而是作為復(fù)合地基整體受力， 因此，此法能準(zhǔn)確地測量出經(jīng)過處理后地基的承載力情況。只是壓板尺寸應(yīng)按面積置換率確定，加載方法常用堆載法或錨樁反力支承法。缺點：是此法不能提供樁身質(zhì)量的判斷信息，也就無法對深層水泥攪拌樁的施工質(zhì)量進行全面的評價。5. 2 . 5標(biāo)準(zhǔn)貫入法標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗是用質(zhì)量為 63. 5kg的穿心錘，以76em的落距，將標(biāo)準(zhǔn)貫人器打入土中15cm,再打人30em用后30era的錘擊數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗的指標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)是貫入器周圍樁體強度、變形特性的綜合反映，不會因為裂縫或結(jié)核等局部現(xiàn)象而產(chǎn)生判斷失誤，另外標(biāo)準(zhǔn)貫器所帶的芯樣也可判斷水泥土的含灰量、狀態(tài)等特性。標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗操作簡單，測試數(shù)量及深度不受限制，經(jīng)過長期的研究，經(jīng)驗性強，