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水泥土搅拌桩

2022-10-11 08:45:26

水泥土搅拌桩


水泥土搅拌桩是用于加固饱和软黏土地基的一种方法,它利用水泥作为固化剂,通过特制的搅拌机械,在地基深处将软土和固化剂强制搅拌,利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。加固深度通常超过5m,干法加固深度不宜超过15m,湿法加固深度不宜超过20m。用回转的搅拌叶片将压入软土内的水泥浆与周围软土强制拌和形成泥加固体。


原理


水泥加固土的基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应过程, 它与混凝土硬化机理不同,由于水泥掺量少,水泥是在具有一定活性 介质--土的围绕下进行反应,硬化速度较慢,且作用复杂,水泥水解 和水化生成各种水化合物后,有的又发生离子交换和团粒化作用以及 凝硬反应,使水泥土体强度大大提高。


施工方法


1)桩机定位、对中、调平


放好搅拌桩桩位后,移动搅拌桩机到达指定桩位,对中,调平(用水准仪调平)。


2)调整导向架垂直度


采用经纬仪或吊线锤双向控制导向架垂直度。按设计及规范要求,垂直度小于1.0%桩长。


3)预先拌制浆液


深层搅拌机预搅下沉同时,后台拌制水泥浆液,待压浆前将浆液放入集料斗中。选用水泥标号425#普通硅酸水泥拌制浆液,水灰比控制在0.45~0.50范围,按照设计要求每米深层搅拌桩水泥用量不少于50Kg。


4)搅拌下沉


启动深层搅拌桩机转盘,待搅拌头转速正常后,方可使钻杆沿导向架边下沉边搅拌,下沉速度可通过档位调控,工作电流不应大于额定值。


5)喷浆搅拌提升


下沉到达设计深度后,开启灰浆泵,通过管路送浆至搅拌头出浆口,出浆后启动搅拌桩机及拉紧链条装置,按设计确定的提升速度(0.50~0.8m/min)边喷浆搅拌边提升钻杆,使浆液和土体充分拌和。


6)重复搅拌下沉


搅拌钻头提升至桩顶以上500mm高后,关闭灰浆泵,重复搅拌下沉至设计深度,下沉速度按设计要求进行。


7)喷浆重复搅拌提升


下沉到达设计深度后,喷浆重复搅拌提升,一直提升至地面。


8)桩机移位


施工完一根桩后,移动桩机至下一根桩位,重复以上步骤进行下一根桩的施工。


施工标准


水泥土搅拌桩湿法监理实施细则为了更好的对工程质量进行有效的控制,充分发挥监理的监督和管理的作用,特制定水泥土搅拌桩湿法监理实施细则。


1、总则


工程监理改建工程项目中,大部分软土地基处理采用湿喷桩进行加固处理。湿喷桩是利用水泥或水泥系材料为固化剂,通过特制的深层搅拌机械,在地基深处就地将原位土和固化剂强制搅拌,形成水泥土圆柱体。由于固化剂和土之间产生一系列物理化学反应,使圆柱桩体具有一定的强度,桩体周围的土得到部分改善,组成具有整体性、水稳性和一定强度的复合地基,从而提高地基承载力,减少地基不均匀沉降,达到加固地基的目的。


2、施工前的监理实施细则


湿喷桩施工的场地,事先回填整平到设计高程,清除杂物,查明施工段落上空和地下有无管线。若有,承包人应提前向监理组和指挥部汇报,以便及时妥善解决。


2.1 机械设备监理实施细则


2.1.1湿喷桩机必须采用专用湿喷桩机,严禁采用粉喷桩机改装。钻头应为双十字钻头,严禁使用利用自重下沉和无档位直接利用卷扬机进行提升的钻机。输送管长度一般不大于60m,摆放平顺,管道最大长度不得大于80m,接头最多不超过两个。机械动力应大于45kw以上,钻头叶片三层,每层两片,上下间距为30cm 水平刀片与水平夹角为30℃,每片叶片宽10cm:钻头的直径磨损不得大于2cm


2.1.2每台湿喷桩必须配备能够自动记录、打印处理深度,单位长度水泥浆用量,复搅深度、水泥浆比重的电脑记录装置,即能打印每根桩施工过程中钻头每次下钻深度及提高高度的全过程记录和水泥浆浆量、水泥浆用量曲线图和水泥浆比重,所有数据必须实时打印。


2.1.3所有的电流表、电压表合和电脑计量装置以及泥浆泵压力表等装置必须经过计量部门的标定认可,关键设备上计量部门的签封应完整,每台设备必须经监理人员现场试桩后由驻地监理组统一发放进场设备准许证方可使用。


2.1.4对检查合格的机组进行编号、挂牌,要表明钻机的编号、机长、质检员、技术员等相关内容。


2.1.5施工前丈量钻杆的长度,并标上显著的标志,以便掌握钻杆钻入深度、复搅深度、保证设计桩长


2.2 进场材料的监理实施细则


2.2.1水泥采用普通硅酸盐水泥PO42.5,应对厂家进行考察、了解。材料应符合设计要求与技术规范的标准,供应量应能满足施工进度要求。外掺剂为生石膏粉,参考掺入量为2%(占水泥重量),生石膏粉中SO4含量不小于40%,0.08mm方孔筛筛余小于15%,该石膏粉与水按1:O.5混合后,在密闭条件下48小时不产生凝结


2.2.2建立进场水泥批次、数量、出厂日期、检验批复文件的编号、现场存放地点以及相应所使用的施工路段的原材料台帐制度,要求现场监理签字确认


2.2.3进场水泥要按规范要求存放和保管,要防潮、防雨,对受潮、结块的严禁使用


2.2.4建立各桩机的施工记录台帐,并随时检查及时签证,其统计数据用以对实际用量进行总量核对。


2.3 测量放样监理实施细则


根据事前经监理组批准的桩位布置图,准确放样,并用木桩或竹签标示桩位,杜绝边施工边放样,桩位必须经监理组测量工程师认可。


2.4 现场工艺性试桩监理实施细则


2.4.1为确定各种技术参数,按首件工程认可制要求进行工艺性试桩,施工参数包括输浆走浆的时间、停浆时间、搅拌轴下钻提钻的速度(档位)电流值以及到达硬质层时电流突变的位置等;各项技术参数参考值如下:


下钻速度,参考值V=0.5-1.0m/min;提钻速度,参考值V=0.5-0.8m/min; 搅拌速度,参考值V=30-50r/min ;喷浆时管道压力,参考值0.2-0.6MPa。


2.4.2试桩时必须在监理人员的监督下进行,试桩成功后承包人必须对试桩进行总结,并对质量进行综合评价,监理组对其施工工艺提出复评意见,总监提出终评意见,并形成首件工程总结报告,并将取得的施工工艺参数挂牌标明在施工现场以便执行检查。


3、施工操作监理实施细则


3.1 施工场地要求整平到整平高程,必须清除地面以下的一切障碍物(包括石块、树根、垃圾等),对水塘地段应排水清淤,清淤后再回填粘性土(不得回填杂土)至整平高程


3.2 钻孔前准确测放轴线和桩位,并用竹签或木桩标定,桩位布置与设计图误差不得大于5cm。


3. 3严格控制钻孔下钻深度,喷浆高程及停浆面,确保桩长和喷浆量达到规定要求,水泥损耗不得大于1%。


3.4 为确保搅拌桩的垂直度,应注意起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度,一般应使垂直度偏差不超过1.5%。


4、施工过程控制监理实施细则


4.1对承包人自检体系、质保措施的监理实施细则


4.1.1检查施工工艺流程是否满足设计图纸和施工规范的要求,特别是注意打设深度和水泥用量的控制方法是否满足设计要求


4.1.2检查承包人的自检体系,必须保证每台桩机、任何施工时间都至少有一名自检员在场,做好施工质量控制和施工记录


4.1.3检查承包人的质量保证措施的落实,包括对进场材料的检查制度,保证现场施工质量控制,施工记录真实、及时、规范的制度,以及配合现场监理人员实施旁站监理的制度


4.2对承包人施工工艺的监理实施细则


4.2.1定位


桩机到达指定桩位后对中,当地面起伏不平时,应调整桩机身,使设备保持水平搅拌轴呈竖直状态防止桩体倾斜;


4.2.2 搅拌下沉


下钻时,喷浆口到达地面线电脑开始计数,此时操作人员应通知质检人员和现场监理,对起点进行确认。确认后即可下钻,搅拌轴下沉过程中速度可由电流表的电流控制,工作电流不应大于额定的电流值,在正常工作时的电流值几乎为定值,当电流值突变时说明已钻到硬质层,再继续下钻50cm作为最后的桩长;


4.2.3 浆液的制备与输送。


按要求配置水泥浆,严格控制水泥浆的比重,对每盘浆体进行抽检,检测合格的水泥浆方可泵送,压力控制在0.4~0.6Mpa;水泥浆拌和时间不得少于3分钟,制备好的水泥浆不得离析、沉淀,水泥浆存放时间不得大于2小时,否则应予废弃。已制备好的水泥浆在倒入浆池时,应加筛过滤,以免浆内结块。


4.2.4 喷浆搅拌提升。


搅拌轴下钻到设计深度后,开启灰浆泵,按先前确定的速度(档位)均匀的边喷浆边提升;为了保证桩的完整性,应严格控制喷浆停浆时间,开钻后要连续作业,严禁在尚未喷浆的情况下进行提钻作业。为了保证桩体浆体的均匀性,湿喷桩下钻时不宜喷浆。


4.2.5 重复搅拌


搅拌轴提升至设计顶标高时,关闭灰浆泵,集料斗中的水泥浆应正好用完。为使软土和水泥浆搅拌更加均匀,必须再次将搅拌轴边旋转边沉入土中至设计深度后,再将搅拌轴提升出地面;


4.2.6 清理移位


在喷浆结束搅拌轴提出地面后将粘附在搅拌头上的泥土清洗干净,然后移位。当被加固的土质很差,搅拌机一次喷浆不能满足设计要求时,常采用两次喷浆在复搅时补足浆量,然后进行下一根桩的施工;


4.2.7 填写施工记录


施工记录可反映每根桩施工全过程的真实情况,应按照规范规定的内容填写,凡是需要了解的施工问题,都应从施工记录上找到答案。


4.3 施工现场管理监理实施细则


湿喷桩属隐蔽工程,其质量控制应贯穿于施工全过程,故施工过程中,经理部质检员及技术人员要参与各环节的管理,工程监理实行全过程旁站。现场监理人员做好现场监理记录,并检查承包人施工管理人员和施工质检人员是否能跟班管理和及时处理问题,若未能落实质保措施,要责令整改直至下达停止该施工队伍的施工。


4.3.1 为保证桩端施工质量,当浆体到达喷浆口后,应喷浆30s,再均匀搅拌提升,距离地面一米时减慢提升速度,距离地面25cm的位置停止喷浆但应注意停留几秒钟的时间,保证桩头施工质量;


4.3.2 严格控制下钻深度、喷浆高程及停浆面,确保桩长和喷浆量达到规定要求。


4.3.2 湿喷桩要穿透软土层到达强度相对较高的持力层,并深入土层50cm,持力层深度除根据地质资料外,还应根据钻进电流表的读数来确定,当钻杆钻进时电流表的读数明显上升,说明已进入硬土层,如能持续50cm以上,则说明已进入持力层。如实际桩长与设计桩长不符时,应遵循以下原则:


a、 如达到设计桩长软土层仍未穿透时,应继续钻进,直至深入持力层50cm为止


b、 如未达到设计桩长在已探明已钻至硬土层的情况下,至少应深入持力层50cm


c、 凡是施工桩长与设计桩长不符时,分析原因及时汇报,经现场工程监理签任,经工程监理组报总监认可;如出现大面积桩长不符时,应立即停止施工,报指挥部及设计院进行设计变更。


4.3.3 复搅必须达到全桩长


4.3.4 对输浆管要经常检查,不得漏浆,其直径以49~53mm为宜


4.3.5 进场施工的每台钻机都必须试桩,以确认每台钻机的工艺,性能达不到要求的必须清除出场。


4.3.6 水泥浆从拌和机倒入储浆桶时,需过滤、清除杂物。储浆桶容量要适当,既不会造成浆体不足而断桩,又能避免多余浆体留在桶内造成浪费;


4.3.7 施工时因故停浆,要及时记录中断深度,如停机超过3h,为防止浆体结硬堵管,应尽快对输浆管路进行清洗;在12h内采取补喷处理措施,必须将搅拌轴下沉至停浆点以下1.0m,等恢复供浆再喷浆提升。并将补喷情况填报于施工记录内,超过12h的应采取补桩措施


4.3.8 采用湿喷桩处理的小型构造物路段,承包人施工前需将原地面整平至整平高程,整平高程应高于基础底标高50cm,带施工结束后,需经检测达到良好以上才能挖至桩顶标高,然后施工构造物基础。开挖基孔时,基底标高以上50cm,用人工开挖,以防断桩;


4.4 质量检查及验收监理实施细则


4.4.1 质量检查的监理实施细则


a.施工过程中必须随时检查喷浆量、桩长、复搅长度以及是否进入持力层及施工过程中有无异常现象,记录处理方法以及措施。


b.湿喷桩成桩七天后,由承包人(现场监理、驻地监理组、业主质检人员到场)进行开挖自检,观察桩体成型情况及搅拌均匀程度,测量成桩直径,并如实做好记录,并采用轻便触探仪检查桩的质量,根据击数用对比法判定桩身强度,抽检频率2%,如发现凝体不良现象等情况,应及时报废补桩。


c.成桩28天后由现场监理工程师(驻地监理组及指挥部质检人员到场地随机指定,要桩体上部桩顶以下0.5cm,1.0cm,1.5cm)截取整段桩体并分成三段进行桩的无侧限抗压强试验,28天的无侧限抗压强度≥1.0Mpa并推算90天的无侧限抗压强,无侧限抗压强度≥1.2Mpa


d.在以上检查合格的前提下,由指挥部指定的检测单位组织进行全身的钻芯及标贯试验,抽查频率为2‰,主要检查:是否贯穿软土层桩身的长度,喷浆量是否达到设计要求,桩身成型情况,水泥土搅拌均匀程度、桩身的强度。抽查中如出现实际施工长度与设计长度不符的桩,并以此数据作为计量的一个依据。


4.4.2湿喷桩质量检验标准的监理实施细则


湿喷桩施工质量允许偏差符合下表要求,质量检验合格后监理工程师应填写湿喷桩现场质量检验报告单 表


检查项目 质量标准 检查方法和频率


桩位偏差(毫米) ≤50 抽查2%


深度偏差(毫米) ≤50 抽查2%


桩径(毫米) 不小于设计 抽查2%


桩长(毫米) 不小于设计 查施工记录


倾斜度(%) ≤1.5 查施工记录


单桩用浆量误差(%) <1 查施工记录


桩体无侧限抗压强度(Mpa)不小于设计 2‰


4.4.3 工程验收段落施工结束后,应对完成的湿喷桩进行检测。检测的内容:外观成型,桩距、桩径桩数。并报指挥部检测中心进行抽查。


5、试验的监理实施细则


5.1 水泥试验、外加剂试验、水泥土配合比试验


5.2 钻芯取样,检测频率为2‰


6、监理日记应记录内容的监理实施细则


施工日期、施工段落、桩距、桩径、桩长、水泥台账的记录等


7.湿喷桩施工及监理用表的监理实施细则


7.1中间检验申请单


7.2工程报验单


7.3浆体搅拌桩现场质量检验报告单


7.4湿喷桩成桩现场开挖目测情况记录表


7.5湿喷桩的强度质量检测结果汇总表


7.6湿喷桩施工原始记录


7.7水泥用量台账


7.8湿喷桩桩位平面图


7.9湿喷桩施工电脑记录资料


工艺流程


折叠施工准备

1.1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。


1.2水泥搅拌桩应采用合格等级强度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。


1.3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。


1.4水泥搅拌桩施工机械必须具备良好及稳定的性能,所有钻机开钻之前应由监理工程师和项目经理部组织检查验收合格后方可开钻。


折叠施工流程

2.1 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→重复搅拌下钻至设计深度→反循环提钻并喷水泥浆至地表→成桩结束→施工下一根桩。


2.2 桩位放样:根据桩位设计平面图进行测量放线,定出每一个桩位,误差要求小于钻机定位:依据放样点使钻机定位,钻头正对桩位中心。用经纬仪确定层向轨与搅拌轴垂直,调平底盘,保证桩机主轴倾斜度不大于1%。钻 进:启动钻机钻至设计深度,在钻进过程中同时启动喷浆泵,使水泥浆通过喷浆泵喷入被搅动的土中,使水泥和土进行充分拌合。在搅拌过程中,记录人应记读数表变化情况。重复搅拌和提升:采用二喷四搅工艺,待重复搅拌提升到桩体顶部时,关闭喷浆泵,停止搅拌,桩体完成,桩机移至下一桩位重复上述过程细碎机。


折叠施工控制

3.1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。


3.2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。


3.3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。


3.4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。


3.5水泥搅拌配合比:水灰比0.45~0.55、水泥掺量12%、每米掺灰量46.25kg、高效减水剂0.5%。


3.6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。


3.7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。


3.8 在搅拌桩施工过程中采用"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。


3.9 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。


3.10施工中发现喷浆量不足,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。


3.11 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;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。


折叠质量检查

4.1 轻便触探法 成桩7天可采用轻便能探法检验桩体质量。用轻便触探器所带勺钻,在桩体中心钻孔取样,观察颜色是否一致,检查小型土搅拌均匀程度、根据轻便触探击数与水泥土强度的关系,检查桩体强度能否达到设计要求,轻便能探法的深度一般不大于4m。


4.2 钻芯取样法

水泥生产工艺流程成桩完成,对竖向承载的水泥土在90天后、横向承载的水泥土在28天后,用钻芯取样的方法检查桩体完整性,搅拌均匀程度,桩体强度、桩体垂直度。钻芯取样频率为1%~1.5%。 水泥搅拌桩桩径(单轴)一般为500MM~550MM,最大为600MM,固化剂常用等级强度为32.5/42.5。


水泥掺量除块状加固时可用被加固湿土质量的7%~12%外,其余宜为12%~20%。


加固深度:湿法<20m,干法<15m。


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