水泥搅拌桩的设计计算（精选七篇）
水泥搅拌桩的设计计算 篇1
1 水泥搅拌桩设计计算
水泥搅拌桩的常规设计步骤:首先根据场地工程地质条件确定单桩竖向承载力,再根据复合地基承载力的要求,确定置换率、桩数,然后布桩,最后进行必要的验算。计算内容为复合地基承载力的验算、下卧层的强度验算、地基的沉降变形验算三个部分。
1.1 确定单桩竖向承载力特征值
我国规范[1]规定:单桩竖向承载力特征值应通过现场单桩载荷试验确定。也可按式(1)估算,并应同时满足式(2)的要求,应使由式(2)桩身材料强度确定的单桩承载力不小于由桩周土和桩端土的抗力所提供的单桩承载力,即两者取小值。
Ra=ηfcuAp (2)
其中,Ra为单桩竖向承载力特征值,kN;fcu为与搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块(边长为70.7 mm或50 mm立方体)在标准养护条件下,90 d龄期的立方体无侧限抗压强度平均值,kPa;η为桩身强度折减系数,干法可取0.20～0.30,湿法3.2 钢筋笼安装可取0.25～0.33;Ap为桩的截面积,m2;up为桩的周长,m;n为桩长范围内所划分的土层数;qsi为桩周第i层土的侧阻力特征值,对淤泥可取4 kPa～7 kPa,对淤泥质土可取6 kPa～12 kPa,对软塑性状态的粘性土可取10 kPa～15 kPa,对可塑状态的粘性土可取12 kPa～18 kPa;li为桩长范围内第i层土的厚度,m;a为桩端天然地基土的承载力折减系数,可取0.4～0.6;qp为桩端地基土未经修正的承载力特征值,kPa。
1.2 确定复合地基承载力
水泥搅拌桩复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定,也可按式(3)计算:
其中,fsp,k为搅拌桩复合地基承载力特征值,kPa;m为面积置换率;β为桩间土承载力折减系数,根据规范,当桩端土为软土时,可取0.5～1.0,当桩端土为硬土时,可取0.1～0.4,当不考虑桩间土作用时,β=0;fs,k为桩间天然地基土承载力特征值,kPa。
1.3 确定桩数并布桩
水泥搅拌桩桩数由式(4)计算确定:
其中,n为桩数;A为上部结构基础底面积,m2。
水泥搅拌桩的布置应根据基础类型确定,一般采用正方形或等边三角形布桩,由面积置换率算出桩间距,一般在基础范围内布桩,条件许可时宜在基础外缘加两排护桩。
1.4 下卧层地基强度验算
当设计的搅拌桩置换率较大(一般m>20%),且不是单排桩时,应将搅拌群桩和桩间土视为一个假想实体基础,用式(5)进行下卧层地基强度验算:
其中,Rb为假想的实体基础底面平均竖向压力设计值,kPa;A为上部结构基础底面积,m2;G为假想实体基础自重,kN;As为假想实体基础的侧表面积,m2;
1.5 沉降计算
当搅拌桩复合地基承受上部基础传来的荷载时,产生的沉降S包括桩土复合层本身的压缩变形S1和下卧层的沉降S2,即S=S1+S2。
P0=Rb-γpL;E0=mEp+(1-m)Es。
其中,P为桩土复合层顶面的平均压力,kPa;P0为桩土复合层底面的附加压力,kPa;γp为桩土复合体的平均重度;L为桩长;E0为桩土复合体的变形模量,kPa;Ep为桩身水泥土的变形模量,kPa,可取(100～200)fcu;Es为桩间土的变形模量,kPa。
桩端下未加固土层的沉降量S2可按现行地基规范中的分层总合法进行计算:
其中,ΔPsi为桩端下未加固土层第i层复合土体上附加应力增量,kPa;Hi为桩端下未加固土层第i层复合土层的厚度,m;Esi为桩端下未加固土层第i层复合土体的压缩模量,kPa。
1.6 设计步骤
1)根据地层结构进行地基变形计算,由建筑物对变形量的要求确定加固深度,即选择施工桩长。2)根据土质条件、固化剂掺量、室内配比试验资料和现场工程经验选择桩身强度和水泥掺入比及有关施工参数。在无室内配比试验资料时,桩身无侧限抗压强度,fcu值可选用1.0 MPa～1.6 MPa作为估算(当水泥掺入比为12%～15%,一般粘性土时)。3)根据桩身强度的大小及桩的断面尺寸,由式(2)计算单桩承载力。4)按上述步骤求得的单桩承载力和由式(1)计算得到地基土对桩提供的承载力,计算确定有效桩长。5)根据单桩承载力、有效桩长和上部结构所要求达到的复合地基承载力fsp值,用式(4)和式(5)计算桩土面积置换率m和桩数计算值n。6)根据桩土面积置换率和基础形式进行布桩,搅拌桩可仅限于在基础平面范围内布置。7)计算复合地基变形,若不满足上部建筑物容许值要求时,调整桩长再进行计算。
2 结语
水泥搅拌桩复合地基承载力很大程度上取决于桩身质量。因此,对施工机具、成桩工艺、质量检验等都提出较高的要求,应严格执行有关规范及规程,确保工程质量安全可靠。工程实践表明,采用水泥搅拌桩处理后的软弱地基承载力有较大增加,工后沉降小,这对于沉降要求比较高的软土地基处理是十分有效的,所以利用深层搅拌加固软土是一种值得推广的方法。
摘要：阐述了水泥搅拌桩的加固原理,介绍了水泥搅拌桩的设计步骤,并对如何确定单桩竖向承载力特征值、复合地基承载力、桩数、下卧层地基强度验算以及沉降计算进行了探讨,指出水泥搅拌桩具有施工工期短、无振动、加固费用低等优点,值得推广使用。
关键词：水泥搅拌桩,承载力,强度,地基设计,特征
参考文献
[1]JTJ 017-96,公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].
[2]叶书麟.地基处理工程实例应用手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.
[3]JGJ 79-2002,建筑地基处理技术规范[S].
[4]徐至钧,曹名葆.水泥土搅拌法处理地基[M].北京:机械工业出版社,2004.
深层搅拌水泥土桩的设计与应用 篇2
深层搅拌水泥土桩是利用水泥系材料为固化剂, 通过特制的水泥搅拌机械, 在地基深处就地将原位土和固化剂 (浆液或粉碎) 强制搅拌, 形成水泥土圆柱桩体。由于固化剂和其它掺合料与土之间产生一系列物理化学反应, 使圆柱桩体具有一定强度, 桩周土得到部分改善, 组成具有整体性, 水稳定性和一定强度的复合地基。其适应于处理淤泥, 淤泥质土, 粉土和含水量较高且地基承载力标准值不大于120kPa的粘性土等地基。在我国应用10余年来, 大量用于8层左右的多层建筑物地基处理以及深基开挖中的支挡防渗工程, 因其应用范围广, 价格低, 机型轻便的搅拌机械, 在软土地基加固中取得了显著的社会经济效益。
2 受力机理
水泥与土搅拌要产生一系列物理化学反应, 这些物理化学反应与砼的硬化机理不同, 砼的硬化主要是在粗填充料中进行水解和水化作用, 凝结速度较快, 而在水泥土中, 水泥掺量少, 且水泥的水解和水化反应是在土中进行, 所以硬化速度缓慢而且复杂, 加固土的强度增长也较缓慢。桩体强度一般较低, 无侧限抗压强度fcu一般在0.55MPa左右, 桩在受荷初期, 桩体上部产生垂直应力和弹性变形, 随着荷载增加, 垂直应力和弹性变形逐步增加并向桩体下部有限范围内传递, 同时因桩土之间的相对位移, 桩土之间自上而下逐步建立摩阻力, 最后发生破坏, 复合地基的破坏模式有四种:刺入破坏, 鼓胀破坏, 整体剪切破坏, 滑动破坏。在荷载作用下, 复合地基发生何种模式的破坏, 影响因素很多, 对不同的桩型有不同的破坏模式, 对同一桩型, 当桩体强度不同时, 也会有不同的破坏模式, 对水泥土桩, 当水泥掺入量较小时 (aw=5%) 易发生鼓胀破坏, 当aw为15%左右, 易发生整体剪切破坏, 当aw为25%左右时易发生刺入破坏。
3 设计与应用
水泥土搅拌桩的地基加固设计内容包括布桩形式, 单桩竖向承载力及复合地基承载力标准值的确定, 下卧层验算及沉降变形验算。
(1) 布桩形式:
根据地基土性质及上部建筑对变形的要求进行选择, 可采用柱状、壁状、格栅状、块状等。一般柱状应用较多。
(2) 单桩竖向承载力标准值的计算:
水泥土搅拌桩的单桩竖向承载力取决于桩体强度和地基土的情况, 一般应使土对桩的支承力与桩体强度所确定的承载力相近, 并使后者略大于前者最为经济, 其标准值应通过现场单桩载荷试验确定, 如无试验资料, 也可按下列二式计算, 并取较小值:
Rkd～=fcuk·Ap
Rkd =qsupl+Apqp
式中:Rkd——单桩竖向承载力标准值;
fcuk——与搅拌桩桩体加固土配比相同的室内加固土试块抗压强度平均值;
Ap——强度折减系数;
qs——桩周土的平均磨擦力;
up——桩周长;
l——桩长;
qp——桩端天然地基土的承载力标准值;
Ap——桩的截面积。
(3) 水泥土搅拌桩复合地基的计算:
水泥土搅拌桩复合地基承载力标准值应通过现场复合地基载荷试验确定, 也可按下式计算:
fspk=m (Rkd/Ap) +β (1-m) fsk
式中:fspk——复合地基承载力标准值;
m——面积量换率;
β——桩间土承载力折减系数;
fsk——桩间天然地基土承载力标准值。
(4) 下卧层强度验算:
当搅拌桩加固区以下存在软弱下卧层时, 应对软弱下卧层进行强度验算。一般将搅拌桩与桩间土视为一复合体, 用应力扩散法按下列公式计算:
Pz+Pcz≤fz;
对条形基础
Pz=bP1/ (b+2ztgθ) ;
对矩形基础
Pz=bLp1/ (b+2ztgθ) (L+2ztgθ) 。
式中:Pcz——软弱下卧层顶面处土的自重应力;
Pz——软弱下卧层顶面处土的附加应力设计值;
b——矩形 (条形) 基础底边的宽度;
L——矩形基础底边的长度;
P1——基础底面处附加应力值, 可取P1=fspk;
Z——基础底面至软弱下卧层顶面的距离;
θ——应力扩散角。
(5) 沉降变形验算:
对沉降要求较高的建筑物, 除进行强度验算外, 还应对地基进行沉降验算, 水泥土搅拌桩复合地基变形S的计算, 包括水泥土搅拌桩群体的压缩变形SI和桩端下未加固土层的压缩变形S2之和, S2的计算一般用分层总和法求, 对于S1的计算一般有以下三种:第一, 复合摸量法, 将复合地基加固区增强体连同地基土看作一个整体, 采用置换率加权模量作为复合模量, 复合模量也可根据试验而定, 并以此作为参数用分层总和法求S1。第二, 应力修正法 (或沉降折减法) , 根据桩土模量比求出桩土各自分担的荷载, 忽略增强体的存在, 用弹性理论求土中应力, 用分层总和法求出加固区土体的变形作为S1, 或求出基底的复合地基的沉降量及沉降折减系数, 二者之积即为S1。第三, 桩身压缩量法:假定桩体不会产生刺入变形, 通过模量比求出桩承担的荷载, 假定桩侧摩阻力的分布形式, 则可通过材料力学中求压杆变形的积分法求出桩体的压缩量, 并以此作为S1。
4 优化设计措施
在水泥搅拌桩的设计中, 存在最优置换率, 最优桩身强度及有效桩长。以上三个参数的控制, 对达到安全经济的设计效果起重要作用, 应具体情况具体分析。例如, 对于存在下卧软弱层的, 应控制桩的强度, 采用高置换率, 较短桩形式, 可以取得较好的加固效果;而对于加固软土中夹有硬层的地基, 则应在可能的情况下使桩端达到相对硬层, 且有较大的桩体强度, 再选择合理的置换率, 这样也会取得较好地加固效果。通过控制置换率来控制桩土应力比, 使桩土变形协调, 达到满足强度的要求下对沉降进行控制。根据水泥土搅拌桩的受力机理, 桩体最大应力在桩顶下 (3—5) d处, 且桩土间的摩阻力传递范围有限, 这就可以通过调整不同深度的固化剂掺入或部分桩长采用复搅工艺, 以使桩体强度沿桩长的变化符合桩体应力的分布。一般来说, 对于干法施工, 水泥掺入量45～50kg/m, 对于湿法施工, 水泥掺入比10%～15%, 可以在总用料不变的情况下, 在桩顶以下2～3m处加大固化料的掺入量 (比) , 以优化桩体强度。所谓有效桩长 (或临界桩长) , 是指当桩长达到一定长度时, 再增加桩长, 桩的承载力不再提高, 仅能减少下卧层的沉降, 有效桩长除与荷载、土质、基础宽度等有关外, 桩的类型和桩径为主要因素, 对于水泥土桩, 国内最长作至18m, 在郑州地区, 笔者结合实践, 认为单桩头, 有效桩长为7m左右, 双桩长为10m左右。对于沉降要求不很严格的工程, 桩长应尽量控制在有效桩长以内, 而对于沉降要求很严格的重要工程, 结合具体地质情况, 采取有效桩长控制强度, 整个桩长控制沉降的措施来实现优化设计。
5 水泥土搅拌桩质量检测问题的看法
水泥土搅拌桩的检测大多数采用已有的基桩测试手段 (如静载、动测等) 或者采用工程勘察中的一些测试技术 (如静探、钻探取芯等) 。笔者结合实践经验谈一点看法, 正确与否请同行指正。一、复合地基承载力静载试验宜采取多桩试验和单桩试验相结合, 应根据具体工程具体确定, 一律采用单桩静载试验是不恰当的。复合地基静载荷试验是依据具体工程置换率, 将一根桩及其所承担的处理面积作为试验对象, 根据一定时间沉降与荷载之间的关系提供试验对象的容许承载力。对于单桩试验, 压板面积一般为1m×1m, 甚至小于1m×1m, 资料显示压板的影响深度大于3D (D载体力板的等代直径) , 而基础的影响深度独立基础为3倍基础宽度, 条基为6倍条基宽度, 当基础较大时, 桩较长时两者影响深度是否相当。
是否能真实反映复合地基的承载力状况, 持怀疑态度。基础较大, 桩体强度较高, 较长时, 宜作群桩的复合地基载荷试验, 这样更接近于实际受力情况。二、对载荷试验结果的评估, 实际工程中, 一般情况下测桩加荷至设计荷载的2倍即终止加荷, 而报告中根据Q-S曲线拟合 (S/b取值) 后载荷试验结果会大于设计值, 而根据地基处理技术规范附录一复合地基载荷试验要点中规定, 取最终加荷值的二分之一可作为设计值, 按Q-S曲线 (S/b取值) 也是可作为设计值, 这两个值的差异较大势必会给设计人员带来不便, 如何确定还需大量工程实践来进行分析。现阶段笔者认为对于设计部门宜明确设计值应为加荷的1/2, 给检测部门一个取值的依据。而对于检测部门应考虑到加荷仅为设计值的2倍, 没达到极限荷载, 而由曲线拟合出极限荷载, 其结果非实验直接数据, 可靠度多大?测桩部门若取加载值的1/2做为设计值的最小值, 曲线拟合出的结果作最大值, 给出载荷试验结果为一区间或大于某一值, 供设计部门参考。这样, 在实际工程中, 测桩部门和设计部门相结合, 具体工程具体分析, 确定出一个既保证安全又不浪费的载荷结果。
参考文献
[1]叶观宝.地基加固新技术[M].北京:机械工业出版社, 1999.
[2]阎明礼.地基处理技术[M].北京:中国环境科学出版社, 1996.
水泥土搅拌桩的设计与施工及检测 篇3
1 工程地质条件
站址场地地形比较平坦开阔,地貌上属于冲积平原,第四系地层以冲积成因为主,部分为淤积和残积成因,下伏基岩为泥岩。主要岩土层有:①素填土,③淤泥质土,④含淤泥粉砂,⑥砾砂,残积的⑧-2黏土,⑨-2强风化泥岩,⑨-3中等风化,⑨-4微风化泥岩;少量分布或零星分布的岩土层为:②⑦黏土,⑤粉质黏土,残积的⑧-1黏土,⑨-1全风化。素填土、淤泥质土、含淤泥粉砂共同组成了场地上部以及中上部的软弱地层,总厚度一般为8 m～12 m,承载力低,压缩性大,而且含淤泥粉砂层有严重液化的趋势。
2 地基处理方案选择
根据本工程的实际情况,建(构)筑物要求复合地基承载力特征值不小于150 kPa。基底土层为淤泥质土:饱和、流塑;层深4.7 m～8 m,原始标贯击数1击～2击;承载力fak=45 kPa～60 kPa,地基必须进行处理,拟采用水泥搅拌桩。
3 搅拌桩的设计
水泥土搅拌桩设计主要参数为:1)桩径:600 mm。2)有效桩长:平均8 m～10 m。水泥品种:标号为32.5普通硅酸盐水泥。3)布置与间距:水泥土搅拌桩间距为1 100 mm×1 100 mm。4)每米桩体的水泥用量:每米100 kg水泥,水泥掺入比20%。5)桩端持力层:进入黏土层(残积)不小于1.0 m、进入中砂层不小于0.5 m、进入中粗砂层1.0 m。
设计计算:复合地基承载力特征值:
桩土面积置换率
单桩竖向承载力特征值Ra≥170 kN;
复合地基承载力特征值fspk≥150 kPa。
1)施工工艺:湿法、复喷复搅。2)空孔深度:按设计桩顶标高控制,实际成桩应高出设计标高300 mm～500 mm。3)搅拌桩桩身水泥土90 d抗压强度不小于2.0 MPa,28 d抗压强度不小于1.5 MPa。
4 经济指标
由搅拌桩水泥含量、施工机械费用、人工费用、施工管理费用估计,综合单价:实桩为55.00元/m、空桩为18.00元/m。平均桩长约10 m,计算每平方米地基处理费用为55×10/(1.1×1.1)=454.5元/m2,每吨承载力造价约37元。
5 施工质量控制
5.1 工程质量管理措施
1)清理场地,将石块及其他杂物清理干净,按设计要求,与监理一起定出具体的施工范围及桩位,桩位偏差要求小于20 mm。2)桩机到位,桩机对中误差不大于5 cm,钻搅钻具垂直度偏差小于1%。3)配制水泥浆:每米桩长水泥用量为100 kg,严格按1∶0.5水灰比配制,搅拌时间应大于3 min。4)转动机及浆泵,并以正转向匀速钻进,搅拌,喷浆施工,喷浆施工时不得将慢速提升改为快速提升;若第一次提喷不到位时,第二次搅拌应下沉到底。5)重复搅拌,应特别注意桩头的施工质量,喷搅至桩机设计标高下1 m时,宜用慢速,至桩顶时停止提升,搅拌数秒,以保证桩头均匀密实,并继续慢速提升超喷0.5 m,确保桩头段的质量。6)每根桩成桩过程应一气呵成,不得在喷浆过程中间歇中断。7)为保证桩端施工质量,当搅拌机下沉到设计深度时,应喷浆搅拌30 s,使水泥浆与桩端土充分搅拌后开始提升。8)施工前应确定每根搅拌桩的灰浆泵输浆量、灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间和提升速度等施工参数,宜用灰浆泵控制输浆速度,使注浆出口压力保持在0.4 MPa～0.6 MPa,并应使搅拌提升速度与输浆速度同步。9)成桩过程中或完成后若发现水泥浆掺入量小于设计要求掺入量,在复搅时补充喷浆搅拌,并作为第二次喷浆。10)为了判别施工成桩质量,在7 d后可组织人力进行现场开挖基槽、直接检查桩体。
5.2 质量薄弱环节及质量通病采取的技术措施
1)送浆阻塞。原因分析:水泥质量有问题;堆放过程中水泥受潮结块。预防措施和处理方法:严格控制水泥质量;改善现场临时仓库的防雨防潮条件。2)浆量不足。原因分析:输浆管有弯折、外压、漏浆或爆管情况;输浆管道过长,沿程压力损失增大。预防措施和处理方法:及时检查、理顺浆管,清除外压,发现漏浆点应进行补漏,严重时可停机换管;缩短输送管道长度。当场地条件不具备时,可适当调整泥浆泵压力。3)进尺受阻。原因分析:地下存在尚未清除的孤石、旧基础、树根及其他障碍物等;土质太硬,中间存在硬壳层。预防措施和处理方法:及时停机移位,排除障碍物后重新复位开机;若土质太硬改用慢挡钻进,并沿钻杆向土壤中浇少量水,减少部分阻力;当障碍物较深又难以清除时,应及时与设计及有关方联系,结合实地情况共同协商处理措施。4)喷浆搅拌不均匀。原因分析:提升速度不均匀;灰浆泵转速不稳定;水泥浆搅拌不均匀;未进行复搅;送浆操作工不熟练。预防措施和处理方法:控制搅拌提升速度0.5 m/min～0.8 m/min;调整灰浆泵转速;制备水泥浆时应充分搅拌;严格进行二次复搅;采用熟练送浆操作工。
6 检测结果
1)静载试验。该部位静载试验35根,含单桩复合地基静载试验24点;单桩竖向抗压静载试验11根桩,共35点。试验结果全部达到设计要求。2)钻芯法试验。钻芯法检测34根桩,每根桩均钻1孔,共钻34孔;在每个钻孔的上、下部各截取代表性芯样一组,共取水泥土芯样68组进行单轴无侧限抗压强度试验;桩身水泥土搅拌均匀,胶结好,芯样呈柱状。抽检水泥土芯样抗压强度:最低1.58 MPa;最高5.06 MPa;平均3.02 MPa。3)检测结果。本工程静载试验,11根单桩竖向静载试验竖向承载力特征值均满足170 kN的设计要求;单桩复合地基静载试验24点在压板影响的范围内复合地基承载力特征值均满足150 kPa的设计要求。
抽芯检测34根桩:桩身水泥土连续、结构完整,水泥搅拌均匀,胶结好,抽芯检测实际桩长比施工记录桩长长或基本一致,桩身水泥土强度均满足设计要求(不小于1 500 kPa),桩端支承于粉质黏土或粗砂。
7 结语
根据检测结果,本工程地基处理达到设计要求,设计计算与检测结果基本相符,由于工期紧,设计施工前未先做试验,从抽芯结果看,设计每延米水泥用量偏大,桩水泥土强度普遍超过设计强度的30%,类似工程可以适当降低水泥用量,节约造价。值得注意的是如果工期允许最好先做处理试验,以确定水泥用量及相关参数。本工程施工过程质量控制取得良好的效果,施工参数的经验值供类似工程施工借鉴。
参考文献
[1]JGJ79-2002,建筑地基处理技术规范[S].
[2]涂帆,常方强.BP神经网络预测水泥搅拌桩单桩承载力[J].华侨大学学报(自然科学版),2007,28(1):68-70.
[3]梁晨.水泥搅拌桩的设计计算[J].城市道桥与防洪,2007(6):124-127.
[4]孙月飞.水泥深层搅拌桩的施工技术[J].铁道建设,2001(2):21-23.
[5]黄大治,陈龙珠.旁孔透射波法检测水泥搅拌桩的三维有限元分析[J].上海交通大学学报,2007,41(6):960-964.
水泥土搅拌桩的施工 篇4
本人认为, 在施工过程中常见问题主要有:1.水泥与土混合搅拌不均匀而导致局部水泥量少或无水泥;2.由于深层搅拌桩施工提升或下沉速度过快;3.水灰比没有严格按照设计要求进行配比;4.桩长没有达到设计的深度;5.由于固结速度较慢, 上部施工截桩头时用力过猛, 易使浅部桩身断裂等。
2 试桩
深层搅拌水泥桩是处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土等, 属于隐蔽工程。因地制宜, 通过试桩, 了解当地的地质情况。深层水泥土搅拌桩施工是借用搅拌机头将水泥浆和软土强制拌和而达到处理地基的目的, 随着搅拌次数越多, 拌和越均匀, 它的强度也越高。但是搅拌次数越多, 施工时间也越长, 工效也越低, 同时增加成本。因此, 试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数、确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数, 以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。
每个标段的试桩以不少于5根为宜, 且必须对试桩做好现场的原始记录, 按规定的时间进行检验, 合格后方可进行水泥搅拌桩的大规模施工, 否则不可进行大规模施工。
3 施工准备
(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, 并保证施工机械有充足的施工场地。
(2) 对原材料 (水泥) 进行送检, 在施工单位进场的水泥进行随机抽取送检, 检验合格后方可投入施工。
(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。
(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。
(5) 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。
4 施工过程控制
(1) 监理部应按施工单位施工计划, 对施工全过程进行旁站监理, 并要求对施工机械进行编号, 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, 以防止送浆管堵塞。
(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、水泥浆拌制的次数、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, 便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46.25kg、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慢速搅拌操作, 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) 施工中发现喷浆量不足, 应要
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。
(11) 现场施工人员认真填写施工原始记录, 记录内容应包括: (1) 施工桩号、施工日期、天气情况; (2) 喷浆深度、停浆标高; (3) 灰浆泵压力、管道压力; (4) 钻机转速; (5) 钻进速度、提升速度; (6) 浆液流量; (7) 每米喷浆量和外掺剂用量; (8) 复搅深度。
5 因地制宜选择打桩顺序
根据施工的地形特点, 合理选择打桩顺序。对于海堤软弱地基加固需要特别注意的是海堤靠海侧, 由于地势较海堤较低, 形成落差, 存在土压力差, 在打桩时, 由于大量的水泥浆灌入, 堤身体积膨胀, 从而引起海堤开裂、塌陷。为此, 可以采取抛石的办法, 对海堤靠海侧进行加压;同时, 采取纵向单排打桩顺序前进, 然后再返回打第二排, 这样可以防止在施工过程中引起堤身开裂。对于海边淤泥土含水量特别大 (95%左右) , 呈油性状态, 受压易流动等特性, 很难与水泥浆结合成桩, 建议对海堤地基采用喷粉成桩进行地基加固处理, 效果比较理想。
摘要：近年来, 水泥土搅拌桩地基加固技术在处理淤泥、淤泥质土、粉土、粉质粘土等软弱地基应用十分广泛, 深受社会好评, 并得到了快速发展。它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搅拌桩, 具有经济、施工方便等优点。但施工质量控制相对比较难, 为此, 施工质量及能否达到预期的处理效果受到了大家的普遍关注。如何有效地控制水泥搅拌桩的施工工艺和成桩质量, 本人就施工现场的体会谈几点看法
水泥深层搅拌桩的施工 篇5
水泥深层搅拌桩是利用水泥作为固化剂, 通过深层搅拌机在地基深部, 就地将软土和水泥粉体或浆体强制拌合, 以提高软土地基的承载力。通常适用于加固深度较深较厚的淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高的软弱地基。水泥深层搅拌桩可分为干搅及湿搅两种, 干搅属于粉喷桩类型, 湿搅需先将水泥配制成水泥浆, 桩机施搅时采用的是水泥浆而非水泥粉等干料。水泥深层搅拌桩适用于处理软土路基, 处理效果显著, 处理后可很快投入使用。在施工过程中如何控制深层水泥搅拌桩成桩质量是一个关键问题, 本文从施工工艺方面重点论述。
1 工程概况
山西省太原—古交高速公路第S7标段长约2.6 km, 位于山西省中部地区, 项目区东端位于汾河冲积平原, 中部属吕梁山余脉石千峰山中低山区, 西端为汾河河谷。最高地面高程位于化客头乡赛西, 海拔1 385.00 m, 最低地面高程位于袁家庄, 海拔850.00 m, 相对高差515 m。整体地形呈东西低, 中间高。基岩冲沟走向以南东方向为主, 南北方向次之。路线自东向西跨越了三个不同类型的地貌单元, 山前洪积倾斜平原区、溶蚀剥蚀侵蚀中山区及山间峡谷区。由于部分工程处于汾河河谷地带, 地势较低, 含水量较高, 属于典型的软土地区路基, 故多处采用了水泥深层搅拌桩, 项目完工后, 经实践证明软基的处理效果良好。
2 施工准备
1) 标定各种计量仪器设备。a.现场使用的水泥等原材料送中心实验室或监理工程师指定的实验室进行配比试验, 并进行每延米喷粉量的理论计算。b.根据施工图绘制现场桩位布置图, 现场放样确定每根桩的具体位置并做好标记, 桩位误差不得大于5 cm。施工过程中经常进行桩位的复测, 确保准确性。c.对进场机械进行组装调试, 确保机具能满足工程施工要求。d.上述准备工作结束后提出书面开工申请, 经监理工程师同意后, 可进行现场试桩, 试桩得到认可后可全面开工。
2) 试桩。试桩的目的是为了确定水泥浆的水灰比、输出量、预搅下沉速度、喷粉搅拌提升速度、重复搅拌下沉、重复搅拌提升速度等施工参数, 用于指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。试桩一般不少于5根, 试桩检验可在5 d~7 d后在业主及监理工程师在场的情况下直接全程取芯, 检验水泥搅拌桩的各项参数, 将检测资料整理后报监理工程师, 得到认可后方可全面开工。
3 施工工艺流程
原地面整理→回填适合填料, 整平至桩顶面以上30 cm→施工放样→机架、机具就位→导向杆垂直度检查、调整、喷射口、管清理→开机送气, 下钻至设计深度→加大气压、喷灰→搅拌、提钻至桩顶上30 cm, 停止喷灰→复搅→提钻, 复搅至桩顶面→停钻, 移动机架, 机体移至下个桩位→打完后撤离现场→整理施工现场坑凹处→清除桩顶面30 cm至桩顶标高→路基常规填筑。
4 施工方法
1) 场地先平整, 清除桩位处理范围内的一切障碍物, 遇有低洼处先回填密实。2) 根据试桩情况确定水灰比、输出量、预搅下沉速度、提升速度等施工工艺技术参数。3) 施工放样, 采用全站仪按设计要求的桩位放样。4) 机具、机架就位, 机架为大型起重机, 机具为SJB-1深层搅拌机, 将深层搅拌机吊挂于机具起重机上, 砂浆泵、深层搅拌机用胶管连接并启动电动机, 借设备自重, 以0.38 m/min~0.75 m/min的速度沉至设计要求加固深度, 再以0.3 m/min~0.5 m/min的速度均匀提升搅拌机, 与此同时启动砂浆泵, 将砂浆从深层搅拌机的中心管压入软土中, 使水泥浆与软土搅拌, 边搅边喷浆直到提至地面, 即完成一次搅拌过程。用同样方法再一次重复搅拌喷浆上升, 即完成一根搅拌桩桩体。
5 质量验收
1) 检验的频率应为不少于已完成桩体数的2%。2) 成桩7 d后, 用轻便触探器钻取桩身加固土样, 观察搅拌均匀程度, 同时采用对比法判断桩身强度, 28 d后在桩体上部 (桩顶以下0.5 m, 1.0 m, 1.5 m) 应截取三段桩体进行现场桩身无侧限抗压强度试验, 检查频率为1‰~2‰。3) 检验项目及偏差见表1。
6 注意事项
1) 现场操作人员施工中应严格执行工艺试桩确定的各种技术参数, 以确保桩体质量。2) 详细记录搅拌机每次下沉或提升的时间, 桩体搅拌下沉至设计桩长时, 应稍作等待送粉再提升, 以防止桩底喷浆不够, 影响承载力。3) 搅拌机提升过程中, 管道压力不宜过大, 否则会出现钻孔淤泥向孔壁四周挤压成空洞, 影响桩体整体性。4) 施工中若发现桩体有质量问题时, 应在12 h内采取补喷措施, 重叠长度不小于1 m。补喷实施困难时应重新打设, 新桩距与报废桩的距离不能大于设计桩距的15%。5) 施工中应经常检查输浆管, 不得存在泄露和堵塞现象, 定期检查搅拌机的钻头, 磨耗量超过要求时应进行更换。
7 结语
水泥搅拌桩处理软土地基属于隐蔽工程, 施工技术参数必须严格执行, 通过施工技术参数的控制才能保证桩体的质量, 桩体的质量直接影响着软基处理的好坏, 直接影响着路基的承载力, 必须严格控制各施工环节, 保证处理工程质量。
摘要：结合工程实例, 对水泥深层搅拌桩的施工技术进行了探讨, 简单介绍了施工前的准备工作, 着重对施工工艺流程及其质量验收要求作了阐述, 同时总结了一些施工注意事项, 以确保施工质量。
关键词：水泥深层搅拌桩,施工,软土地基
参考文献
[1]阮善发, 丁建奇, 吴梅英, 等.公路软土地基处理中的深层搅拌桩施工[J].公路, 1997 (3) :23-24
[2]朱惠君.高速公路路基设计与施工[M].北京:人民交通出版社, 1998.
[3]陈浩, 陈建, 水利工程中粉喷桩施工的质量控制[J].科学与财富, 2012 (11) :36-37.
[4]金映磊.粉喷桩在码头场地软土地基处理中的应用[J].交通工程建设, 2012 (4) :35-36.
关于水泥搅拌桩的试验研究 篇6
1.1 试验主要目的
通过室内配合比试验确定可达设计强度要求的最佳配合比。大量工程实践表明，现场强度远小于室内强度，本试验计划通过现场载荷试验与桩身实测强度的平行试验，验证设计标准（28天无侧限设计抗压强度为1.2MPa，单桩设计承载力≥125KN）。
1.2 试验主要步骤及工程量
2 工程地质概况
2.1 地形地貌
本试验段处于华南褶皱系粤中坳陷和粤西隆起的交接部位，为珠江三角洲向粤北山区过渡地带，属于冲洪积平原与剥蚀丘陵地貌单元区，以剥蚀丘陵地貌为主，地形有一定的起伏，地势变化较大，丘陵间洼地则属于冲洪积小盆地，试验区（K30+180～K30+198）为冲洪积小盆地，上覆人工填土，其厚度不大。
2.2 地层结构
本试验地层主要由第四系填土层、冲洪积层组成，根据钻孔和静力触探资料，地基土自上而下可分为如下5层，具体分布情况详见图2-1，各软土层的物理力学性质指标详见表2-1，现场抽芯详见附图2-1～2-2:
(1)素填土：褐红色，松散，主要由人工回填而成，硬塑，层底埋深为1.00～1.30m，层底标高11.69～11.86m，层厚1.00～1.30m m，平均厚度1.15m，平均锥尖阻力为1.35MPa，平均侧摩阻力为106kPa;
(2)粉细砂：褐黄色，饱和，密实，以粉砂为主，含有少量植物根茎，层底埋深为2.30～4.60m，层底标高8.23～10.65m，层厚1.2～3.6 m，平均厚度2.78m，平均锥尖阻力1.36MPa，平均侧摩阻力为17.5kPa;
(3)腐木：灰黑色，饱和，夹有大量腐木，主要由少量淤泥及大量腐木组成，微臭，层底埋深为6.30～6.80m，层底标高6.65～7.00m，层厚1.4～4.0m m，平均厚度2.72m，平均锥尖阻力为0.37MPa，平均侧摩阻力为16.5kPa;
(4)淤泥质：灰黑色，饱和，夹有少量腐木，可塑层底埋深为9.00～10.00m，层底标高为2.63～3.95m,层厚2.7～4.0mm，平均厚度3.24m，液限为70.3%，塑限为31.3%，塑性指数为39，孔隙比为1.53，压缩模型为2.272MPa，其中粘粒含量为37.6%～62.9%，平均为49.6%，平均锥尖阻力为0.63MPa，平均侧摩阻力为11kPa;
(5)亚粘土：黄褐色，硬塑，湿，以粘粒和粉粒为主，层底埋深为11.40～12.80m，平均锥尖阻力2.665MPa，平均侧摩阻力为127.5kPa;
2.3 水文地质条件
场地内地下水主要为孔隙水，主要赋存于第(2)层的粉细砂中，根据《工程地质补充勘察报告》的成果，水样分析结果为阳离子毫克当量总计为8.67mg/L，阴离子为77.87mg/L，游离二氧化碳为108.68mg/L，侵蚀性二氧化碳为8.71mg/L，溶解性总固体为2.32 mg/L,PH值为6.9，据GB50021-21判断此水样对混凝土结构无腐蚀性。
3 室内试验
3.1 水泥浆密度的测定
在室内用天平称取一定量的水和水泥，混合搅拌，制成不同水灰比的水泥浆，测出不同水灰比的水泥浆的密度，作出水灰比与水泥浆密度的关系曲线。具体详见图3-1。
3.2室内配合比试验
水泥土配合比试验是软基处理中水泥搅拌桩设计和施工必不可少的重要环节，是控制水泥搅拌桩成本和施工质量的依据，每一工程正式施工前必须认真进行该项工作，常用的掺灰量有以下几种表示方法。
(1)掺灰重量百分比
(2)按“千克/每立方体积”计
工程名称：二广高速公路怀集至三水段第七合同段水泥搅拌桩试验段
(3)按“千克/每米桩长”计
本试验工程采用水泥等级为42.5R，设计水泥掺灰量为重量百分比，百分比为15%，依据《二广高速公路四会段水泥搅拌桩试桩方案讨论会会议纪要》的精神，水泥掺量应按14%、15%、16%、17%进行试配，为缩短试验工期，尽快开展搅拌桩施工。现场施工的掺灰量直接采用高于设计的掺灰，采用15%、16%、17%，通过抽芯试验、28天的无侧限抗压强度等试验成果，并结合室内配合比的试验成果，最终确定现场施工的最佳配合比。
3.2.1 试样的制备
在需要进行处理的软弱土地基内，用钻探方式采集试样土，采样后立即用塑料袋包装，以保证天然含水量不至于流失，尽量保持原始状态。
将施工场地现取的原状土及水泥运至试验室，经原材料试验后，先按规定的水灰比把水与水泥一起搅拌，搅拌均匀后然后再采用人工将浆液与原状土搅拌均匀，分别测试搅拌前原始土及搅拌后水泥土的含水量和湿密度，测试结果具体如表3-1所示。
搅匀后装模，标准试模为圆形，直径为5cm，高度为10cm，具体详见图3-2。采用振动击实，振动试模30～40下，最后将试样表面刮平，盖上塑料布，防止水分过速蒸发。过4～6小时拆模，拆模后放入养护箱进行养护，养护室温度20℃，湿度为80%，养护最后一天饱水24h。
3.2.2 无侧限抗压试验
室内水泥土的无侧限抗压强度采用YYW-2型应变控制式无侧限压缩仪进行测定。加载速率按《公路土工试验规程》（JTJ051-93）的要求，手轮转速为10s施转1周（0.2mm），转速为1.20mm/min。水泥土的破坏主要采取以下两条标准，一是应力突然减小，二是试件裂纹开始发生。
将不同掺灰量的试样，在龄期为7天、14天、28天和90天时进行水泥搅拌桩无侧限抗压试验。具体结果详见表3-2。
4 水泥搅拌桩的施工
本试验段采用两种施工工艺，分别为“两搅一喷”和“四搅四喷”，其中“两搅一喷”为设计工艺，并结合三种不同的掺灰量（15%、16%和17%）进行施工。按施工工艺和不同掺灰量进行组合分区施工，Ⅰ区为“四搅四喷”，掺灰量15%；Ⅱ区为“四搅四喷”，掺灰量16%；Ⅲ区为“四搅四喷”，掺灰量为17%；Ⅳ区为“二搅一喷”，掺灰量15%；Ⅴ区为“二搅一喷”，掺灰量16%；Ⅵ区为“二搅一喷”，掺灰量为17%。
4.1 搅拌桩施工方案简介
桩间距1.1m，桩径0.5m，正三角形布桩，水泥采用42.5R水泥，桩顶与地面齐平。根据补勘资料可得加固土层的平均湿密度为1.60g/cm3，依据掺灰量计算公式，可得不同掺灰量（15%、16%和17%）对应的水泥用量分别为47kg/m、50kg/m、63kg/m。本试验区通过控制搅拌桩施工的注浆压力和施工时间，喷浆量也就相对固定，采用改变水灰比的方法达到控制水泥用量的目的，不同掺灰量配浆时对应水灰比分别为0.45、0.47和0.50。
4.1.1 二搅一喷
“二搅一喷”施工工艺如下：
施工程序为：搅拌机就位->预搅下沉->制配水泥浆->喷浆搅拌、提升->重复搅拌下沉和提升->关闭搅拌机、清洗->移位。
在搅拌机冷却水循环正常后，进行预搅拌下沉，下沉采用4档，下沉速率为0.73m/min，沉至试桩确定深度时开始提升，提升时采用3档，提升速率为0.45m/min，提至地面为止，再重复下沉和提升。
4.1.2 四搅四喷
“四搅四喷”的施工工艺如下：
施工程序为：钻机就位->制备水泥浆->喷浆下沉->喷浆提升->重复喷浆下沉和提升->关闭搅拌桩、清洗->移位。
搅拌桩下沉时采用5档，下沉速率为1.15m/min，提升采用4档，提升速率为0.73m/min，最后一次提升采用3档，提升速率为0.45m/min，转速不小于50转/min，桩长10m的搅拌桩单桩施工时间不应少48min。
4.2 搅拌桩施工质量控制
水泥搅拌桩施工质量与水泥的用量息息相关，水泥用量的多少直接关系到搅拌桩桩身强度的大小和成桩质量的好坏，而水泥用量可由喷浆量和水灰比进行计算得出，因此如何控制水泥搅拌桩施工质量就变为如何控制搅拌桩施工时的水灰比和喷浆量。各区每延米的喷浆量计算详见表4-1。
4.2.1 水灰比控制
水灰比为水与水泥的重量比。在施工过程中，按试桩确定的水灰比加入一定量的水，加入搅拌桶的水量可通过事先准备好的刻度杆（标明每包水泥的所需用水的刻度）进行量测，然后再加入相对应的水泥，每根桩所需的浆液分两次搅拌完成，现场设专人记录每根桩的水及水泥量。
现场人员可用泥浆比重计现场测定水泥浆的比重，将测出水泥浆的比重和事先室内试验室做出水泥浆比重与水灰比的关系曲线进行对比分析，得出现场水泥浆的水灰比。根据现场水灰比的计算值进行调整，使得现场配制水泥浆的水灰比可达到规定值，满足试验要求。
4.2.2 喷浆量控制
搅拌桩的喷浆量采用流量计（图4-3）进行控制，可以严格控制每米搅拌桩的喷浆量，确保单桩喷浆量必须≥设计喷浆量。施工完成后，对每小区水泥搅拌桩的喷浆量进行统计分析，统计分析结果详见表4-1。
表4-1显示：以上各区平均喷浆量相差不大，Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区（四搅四喷）喷浆量的标准差明显小于Ⅳ区、Ⅴ区和Ⅵ区（二搅一喷），这就直接反映出四搅四喷喷浆的均匀性好于二搅一喷的。
4.3 主要存在的问题
预搅拌下沉时，当遇到较硬土层时，可以换档降低下沉速率，避免下沉过快对施工机械的损害。
因地下存在腐木，搅拌头搅拌下沉时，搅拌头易被腐木纤维缠绕，缠得过多时，将搅拌头喷浆孔堵死，易造成堵管。
水灰比较小，水泥标号高，且为早强型水泥，经常出现塞管，发生堵管现象，建议适当增大水灰比，将水灰比上调至0.55，同时将单位桩长的喷浆量调整为44升。
5 搅拌桩质量检测
5.1 轻型动力触探分析结果
在搅拌桩施工成桩后第1～2天内，对一定数量的搅拌桩进行了轻型动力触探试验（N10），一般说来触探深度都小于4m，本工程因4～6 m中有腐木层，为在施工期间判断腐层与水泥的胶结情况，特增大触探深度，最大触探深度已达8m，基本上已穿透腐木层。另外还对原状土也进行了几次轻型动力触探试验，以此对搅拌桩桩身早期的强度进行对比分析。轻型动力触探的结果统计详见表5-1。
对1天龄期的轻型动力触探击数进行分类统计，其频率分布统计情况如图5-1所示。
从表5-1可得，桩长8m以内，1天龄期内轻便动力触探平均击数均大于25击，大于15击《高速公路软基施工指南》，从图5-1可得，1d龄期时N10大于15击的累计百分比为96.64%。多集中在20～50击之间，占累计百分比的75.17%。
5.2 无侧限抗压试验
龄期28天时，在每一试验区选取1～2根搅拌桩抽芯进行无侧限抗压试验。抽芯时发现水泥与腐木的胶结较好，形成水泥腐木土，密度较轻，强度比较强，腐质土和淤泥质土与水泥的胶结较差，取采双管冲水无法取样，不得以采用单管干钻取芯，大多数钻孔的取芯率大于90%，全桩取芯完毕后进行拍照，拍照后进行取芯样进行无侧限抗压试验，采取芯样的原则如下：(1)每一土层最少1个有代表性的试样进行无侧限抗压试验；(2)软土层尽量多取，要求每米取一个。
取芯后采用PVC管装样，并用塑料胶密封，要求标明取样深度，芯样质地的软硬，将取好的芯样送至工地室内试验室。对其中质地较软的（淤泥或淤泥质土与水泥搅拌形成的水泥土），直接开样进行室内无侧限抗压试验，无侧限抗压试验结果详见表5-2，将所得的结果与原位测试换算的结果进行比较分析。对少量在抽芯过程中发现少数不能成型的，无法进行无侧限抗压试验，可对采回的试样直接进行常规土工试验，并将试验结果与搅拌桩施工前的原状土的资料进行比较。
从表5-2可得水泥搅拌桩抽芯后取芯样进行无侧限抗压试验，试验结果显示，腐质土与水泥浆的胶结形成的水泥土的无侧限抗压强度均在100kPa左右。依据补勘资料水泥搅拌桩试验区内腐质土的十字板剪切强度（不排水抗剪强度）为13.8kPa，小值平均为17.2kPa，另外根据静力触探结果，腐质土的锥尖阻力为0.37MPa，依据《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》软土比贯入阻力为0.75MPa时，其不排水抗剪强度为35kPa，计算可得腐质土的不排水强度约为17.3kPa，再次得出腐质土的不排水抗剪强度，进一步得到验证。依据《工程地质手册》第一章室内无侧限抗压试验结果的应用可得无侧限抗压强度为不排水抗剪强度的2倍，从而可得原状土的无侧限强度为34.4kPa。综合上述分析可得：加固后土体（腐质土）的强度基本上得到成倍的提高，但无法达到设计要求1.2MPa。
5.3 标准贯入试验
标准贯入试验可大致反映出抽芯取样样品室内试验无侧限抗压强度大小，而且具有易操作、得出结果快，但对桩身的有一定的破坏作用，不宜大量采用。当施工工期比较紧张的时候，可以作为桩身质量抽检的一种快速检测方法。
由于这种原位测试检测标准目前还不是十分清楚，故在此试验过程中，分区选取7根进行标准贯入试验，试验结果如表5-3所示。
由《二广高速公路工程地质勘察报告》可知，本试验段进行地基处理前，原状淤泥（腐质土）的标准贯入击数仅为3～5击，采用水泥搅拌桩加固以后，土体的强度有所提高，标准贯入击数提高至5～33击，大多数均处于10击左右，加固后的土体强度得到成倍的提高。填筑土、粉细砂和亚粘土搅拌形成的水泥土的标准贯入击数较大，大多数均大于10击，有的甚至大于30击，加固后这部分土体的强度较大，可见搅拌桩对这部分土体的加固效果较好。
6 结论
室内配合比试验显示水泥土的强度较低，建议增大掺入量，将后续施工的搅拌桩的掺灰量提升至17%。建议在施工时采用水泥密度计快速测定水泥浆的水灰比，可指导操作人员迅速调整水泥浆的水灰比。可通过流量计测量单位桩长的喷浆量，根据喷浆量调节灰浆泵的压力从而达到控制单位桩长水泥浆的喷出量。因地下存在腐木，搅拌头搅拌下沉时，搅拌头易被腐木纤维缠绕，缠得过多时，将搅拌头喷浆孔堵死，易造成堵管。水灰比较小，水泥标号高，且为早强型水泥，经常出现塞管，发生堵管现象，建议适当增大水灰比，将水灰比上调至0.55，同时将单位桩长的喷浆量调整为44升，保持掺灰量不变。Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区（四搅四喷）喷浆量的标准差明显小于Ⅳ区、Ⅴ区和Ⅵ区（二搅一喷），这说明四搅四喷喷浆的均匀性要好于二搅一喷的，建议采用四搅四喷进行后续施工。可利用N10进行自检，检测搅拌桩早期强度的大小，对搅拌桩施工时浅层土体的成桩质量好坏做出大致的判断，可用于指导搅拌桩的施工。28天龄期时，水泥搅拌桩抽芯后取芯样进行无侧限抗压试验，结果显示，腐质土与水泥浆的胶结形成水泥土的无侧限抗压强度均在100kPa左右，现场的抽芯强度仅为室内配合比强度的40～50%左右，与原状土相比较，其强度已得到成倍增长，但无法达到设计要求1.2MPa。28天龄期时，对水泥搅拌桩进行标准贯入试验，试验结果显示腐质土与水泥浆胶结形成的水泥土的强度不高，标贯击数较低，加固后水泥土的标准贯入击数大多数在10击左右。28天龄期时，填筑土、粉细砂和亚粘土搅拌形成的水泥土的标准贯入击数较大，大多数均大于10击，有的甚至大于30击，加固后这部分土体的强度较大，可见搅拌桩对这部分土体的加固效果较好。
参考文献
[1]《二广高速公路怀集至三水段两阶段施工设计图工程地质勘察报告》中国公路工程咨询总公司(二00六年七月)
[2]《高速公路软基处理指南》龚晓南人民交通出版社(2005)
[3]《工程地质手册》第三版《工程地质手册》编写委员会中国建筑工业出版社
水泥深层搅拌桩的施工质量控制 篇7
深层水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的桩体,通过配有专用钻头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,使一定范围的软土硬结而提高整体地基的复合强度。如何根据不同地基成分做到有目的、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。
1试桩
1.1深层搅拌水泥桩适用于处理淤泥、淤泥质土、泥炭土和粉土。当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时,应通过试验确定其适用性。
1.2深层搅拌桩施工是藉搅拌头将水泥浆和软土强制拌和,搅拌次数越多,拌和越均匀,水泥土的强度也超高。但是搅拌次数越多,施工时间也越长,工效也越低。
1.3每个标段的试桩不少于5根,且必须待试桩成功后方可进行水泥搅拌桩的正式施工。
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(主要是大块石、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水泥搅拌桩可采用合格的P·032.5R或更高强度普通硅酸盐袋装水泥以便于计量。
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。
2.4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。
2.5施工前各种仪器仪表,必须进行标定,包括压力表、密度计等。
3施工控制
3.1项目经理部指派专人负责水泥搅拌桩的施工,开工前进行全面的技术交底工作,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,责任落实到人。
3.2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。
3.3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、右距离相等和机械上的表盘来进行双重控制,把桩机的垂直度控制在≤1.50%的范围内。
3.4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,一般情况下,试桩的下钻速度控制在0.8m/min的速率,提升的速度更要控制好,因为提升的时候,伴随着搅拌、喷浆的过程,提升速率更要控制好,一般为0.3～0.5m/min,为了使水泥与软基土搅拌得更均匀,“两喷四搅”是最常用的方法。
3.5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。
3.6水泥搅拌配合比:水灰比0.45～0.50、水泥掺量12%、每米掺灰量60kg、高效减水剂为石膏,掺量为0.5%。
3.7水泥搅拌桩施工采用二喷四搅工艺。
3.8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参照仪表上面的电流表读数判断是否已进入持力层,桩底必须进入持力层0.5m,然后在桩底部停留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。
3.9施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间。
4质量检验
4.1检验方法。
(1)水泥搅拌桩成桩7天可采用轻便触探法进行桩身质量检验。a.检验搅拌均匀性。b.静力触探试验。(2)水泥搅拌桩成桩28天后,用钻孔取芯的方法检查其完整性、桩土搅拌均匀程度及桩的施工长度。每根桩取出的芯样由监理工程师现场指定相对均匀部位,送实验室做(3个一组)28天龄期的无侧限抗压强度试验,留一组试件做三个月龄期的无侧限抗压实验,以测定桩身强度。(3)如果某段或某一桥头水泥搅拌桩取芯检测结果不合格率小于10%,则可认为该段水泥搅拌桩整体满足要求;如果不合格率大于10%小于20%时,则应在该段同等补桩;如果不合格率大于30%,则该段水泥搅拌桩为不合格。(4)对搅拌桩取芯后留下的空间应采用同等强度的水泥砂浆回灌密实。(5)在特大桥桥台或软土层深厚的地方,或对施工质量有怀疑时,可在成桩28天后,由监理工程师随机指定抽检单桩或复合地基承载力。随机抽查的桩数不宜少于桩数的0.2%,且不得少于3根。试验用最大载荷量为单桩或复合地基设计荷载的两倍。
4.2外观鉴定。
(1)桩体圆匀,无缩颈和回陷现象。(2)搅拌均匀,凝体无松散。（3)群桩桩顶齐,间距均匀。
5结语
【水泥搅拌桩的设计计算】相关文章：
水泥土搅拌桩的施工09-11
水泥搅拌桩的质量控制05-03
公路软基处理中水泥搅拌桩的应用探讨02-28
双头水泥搅拌桩工程量计算方法04-26
水泥搅拌法05-17
水泥搅拌桩监理细则08-25
水泥搅拌桩施工规范08-25
水泥搅拌桩施工规程08-25
水泥搅拌桩施工合同08-25