钉形搅拌桩（精选七篇）
钉形搅拌桩 篇1
关键词：钉形搅拌桩,承载力,桩土应力比,桩顶沉降
1 引言
随着水泥土搅拌桩复合地基在我国建设项目中的应用越来越广泛, 对其相关的研究也越来越深入[1,2,3,4], 同时也出现了很多新的桩型。钉形水泥土双向搅拌桩是一种新型的水泥土搅拌桩, 属于变截面桩的一种 (见图1) , 是对现行水泥土搅拌桩成桩机械的动力传动系统、钻杆以及钻头进行改进, 使其具有双向旋喷、变径和复搅等特点, 提高水泥土搅拌均匀性, 确保成桩质量[5,6]。采用水泥土搅拌桩加固软土地基的优点是能较好的发挥地基土体和增强体体两部分承担荷载的潜能, 达到提高地基承载力和减小地基沉降的目的[7,8]。在设计时, 普通水泥土搅拌桩的单桩承载力标准值 (Rkd) , 一般根据《建筑地基处理技术规范》 (JGJ79-91) , 按 (1) (2) 计算, 取二者中的较小值, 并宜采用载荷试验确定。
式中各符号的意义及取值见规范[1]。从以上两式中可看出, Rkd与桩身水泥土的强度、桩周土及桩端土的物理力学性能、桩的几何尺寸等因素有关;而对fcu, k有影响的参数是龄期、水泥掺入比、土性等。若在同一场区, 假设土层分布基本均匀, 施工质量相同, 那么, 可以说Rkd仅与龄期有关。而对于钉形搅拌桩承载力特性的试验研究还比较少, 尤其是在广州深厚软土中, 钉形搅拌桩的应用和研究还很少, 对其承载力特性的研究还处于很初始的阶段。本文以广州番禺区某城市干道为研究对象, 通过现场钉形搅拌桩的载荷试验, 对深厚软土下钉形搅拌桩承载特性进行分析研究。
2 工程概况
表中: (1) 是淤泥; (2) 是粉质粘土; (3) 是含淤泥中砂; (4) 淤泥质土
2.1 试验场地地层条件
广州番禺区某城市干道位于珠江三角洲南部, 地处珠江口, 属珠江三角洲冲积平原。此地基土工程地质特性较差, 表现为含水量高、空隙比大、压缩性大、灵敏度高、抗剪强度低和承载力低。场地的地层条件如下:
⑴素填土、耕土:深灰色, 饱和, 流塑, 局部含少量粉砂, 大部分堆积时间大于5年, 层厚0～0.5m。
⑵淤泥:灰色, 湿, 可塑, 粘性好, 由粘粒和粉粒组成, 局部含少量粉砂, 层厚0.4～5.6m。
⑶粉质粘土:灰色, 湿, 可塑, 粘性好, 由粘粒和粉粒组成, 层厚5.6～8.5m。
⑷含淤泥质中砂:浅灰色, 灰色, 饱和, 松散-稍密, 分选性较好, 局部含少量粘粒, 局部夹粉砂薄层, 层厚8.5～14.6m。
⑸淤泥质土:深灰色, 饱和, 流塑状, 层厚14.6m以下。
2.2 试验场地地基处理方案
该路基采用钉形水泥土双向搅拌桩进行加固, 桩长度为15m, 扩大头直径φ1.0m, 长3m;变截面下桩直径φ0.6m, 长12m.采用正方形布置, 间距为2.2m×2.2m, 桩体龄期为32天。水泥搅拌桩的施工技术参数为:水泥类型为P.O42.5水泥, φ1.0m扩大头水泥掺量为168kg/m, φ0.6m下部桩体水泥掺量为79.2kg/m, 钻进速度0.5～0.6m/min, 提升速度0.7～0.8m/min, 内钻杆速度≥50r/min, 外钻杆速度≥70r/min, 钻进时喷浆压力0.25～0.4Mpa, 水灰浆比重1.7g/cm3, 水灰比0.58。
3 实验方法及仪器的埋设
本试验目的是分析研究钉形搅拌桩在深厚软土中的承载特性。按广东省标准建筑地基基础监测规范[10] (DBJ15-60-2008) , 对试验段龄期为30天的钉形搅拌桩进行单桩载荷试验, 桩顶上铺设10.0cm的砂垫层, 载荷板为圆形 (D=1.0m) 。并在桩顶埋设3个土压力盒 (见图1) , 分析桩顶的应力变化情况。土压力盒为金码高科技实业有限公司生产的JMZX-50xxA, 量程为2MPa, 灵敏度为0.001mPa。
4 试验结果及分析
采用对单桩进行分级加载, 总共加载12级, 每级载荷为21kN, 通过对试验数据进行整理, 绘制出桩顶应力-位移曲线 (图2) 。
分析桩顶应力-沉降变化曲线可知, 该变化曲线大致分为三个阶段, 当荷载较小时, 随着桩顶应力的增大, 沉降s变化很小, 几乎为零, 曲线几乎与X轴重合, 为静载试验的预压阶段;随着荷载的增大, 桩顶沉降也逐渐增大, 但增加幅度不大, 大致呈线性关系;随着荷载的进一步加大, 桩顶应力达到1.7MPa左右, 随着应力的增加, 沉降瞬时增大, 且增加的幅度很大, 总体表现为桩顶应力-沉降变化曲线斜率急剧增大, 接近90度。
分析图3单桩静载荷P-S曲线可知:当载荷小于40kN时, 沉降较小, 曲线斜率几乎为零, 为静载荷试验的预压阶段;在载荷大于40kN, 小于150kN时, 随着载荷的增大, 桩顶位移也逐渐增大, 呈现出线性关系;随着载荷在150kN与180kN之间, 载荷逐渐增大, 而位移增幅很小, 曲线接近于平行。当载荷进一步增大时, 位移增大幅度急剧增大, 曲线变陡。
分析载荷-桩顶应力曲线 (图4) 可知:该曲线大致可以分为两部分, 随着荷载的增大, 桩顶的应力也逐渐增大, 呈线性上升趋势;第二部分, 当荷载增加到80KN左右, 应力不在增大, 而是基本保持在1.6MPa左右, 曲线接近水平。
综合分析图2和图4可知:荷载在小于80kN时, 桩顶应力随这载荷的增加而增加, 桩间土承受的载荷较小, 桩土应力比较大。但是当载荷超过80kN后, 随着载荷的增大, 桩顶的应力增大幅度几乎接近零, 同时桩顶的位移迅速增大, 说明桩体的沉降幅度增大, 同时桩间土承受的载荷越来越大, 桩土应力比逐渐减小。
结合分析图2和图3可以看出:在载荷小于80kN时, 施加的载荷主要由桩体承担, 桩间土的承担载荷较少, 桩土应力比逐渐增大;载荷在80kN至180kN之间时, 桩间土承担载荷越来越多, 桩土应力比逐渐较小, 桩顶沉降呈线性增加;载荷大于180kN后, 桩顶沉降迅速增大, 桩土应变比又缓慢增加。
5 结论
⑴对于龄期为30天的广州地区的钉形水泥土搅拌桩, 其承载力位移曲线大致复合复合传统搅拌桩的载荷曲线特点。
⑵广州地区钉形搅拌桩桩顶的应力随载荷的增加, 而不断增大, 但当增加到一定程度后, 桩顶应力基本保持不变, 而桩顶位移迅速增大, 这对分析广州地区钉形搅拌桩载荷传递的力学特性具有很重要的指导作用。
⑶龄期为30天的广州地区钉形水泥土搅拌桩, 载荷大于80kN后, 桩间土开始承担一定的载荷, 且有增加的趋势, 桩土应力比逐渐变小, 桩顶沉降呈线性增加。
参考文献
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水泥搅拌桩 篇2
水泥搅拌桩按材料喷射状态可分为湿法和干法两种。湿法以水泥浆为主，搅拌均匀，易于复搅，水泥土硬化时间较长；干法以水泥干粉为主，水泥土硬化时间较短，能提高桩间的强度。但搅拌均匀性欠佳，很难全程复搅。
水泥搅拌桩施工工艺流程
1、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。
2、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。
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。
3、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；f钻进速度、提升速度；g浆液流量；h每米喷浆量和外掺剂用量；i复搅深度。4 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.水泥搅拌桩是我国在20世纪年代发展起来的地基处理新技术，它是通过特制的深层搅拌机械在地层深部就地将软土和水泥强制拌和，使软土硬结而提高地基强度。这种方法适用于软弱地基的处理，对于淤泥质土、粉质粘土及饱和性土等软土地基的处理效果显著，处理后可以很快投入使用，施工速度快；在施工中无噪音、无振动，对环境无污染；投资省。
2、水泥搅拌桩施工
水泥搅拌桩施工的准备工作是：
A、用重Ⅱ型超前动力触探确定符合设计要求的桩底高程；
B、对桩机性能做全面的检查；
C、合理选好后台供浆位置，避免供浆线路过长；
D、施工场地事先予以平整；地表过软时，采取防止桩机失稳的措施；
E、测量施工平台的高程，放好桩位。
深层搅拌桩机施工工序是：将桩机移到指定桩位进行对中、校正；在集料斗按设计配合比扳指水泥浆；启动主机，使搅拌机钻杆边喷浆边旋转下沉；当下沉到设计深度后，喷浆反转提升桩顶位置；再次将搅拌机钻杆边喷浆边旋转沉入桩底；桩机下沉到桩底后喷浆搅拌提升到桩顶；移机，施工下一搅拌桩。
3、施工监理控制
水泥搅拌桩施工质量的优劣直接关系到地基加固的成效，从而进一步关系到上部主体结构的稳定性，这对该供水系统工程能否正常运行是至关重要的。因此，对搅拌桩施工质量必须作到事前控制、事中控制和事后检测，进行严格监理控制。
3.1、施工前监控
认真审核施工单位的施工组织设计。根据设计图纸和要求、工程地质资料、JGJ79-90《建筑低级处理技术规范》、YBJ225-91《软土地基深层搅拌桩加固技术规范》的有关要求，仔细审核施工单位呈报的施工组织设计，确定施工方案的可行性。
仔细检查进场设备的完好性和上岗人员的上岗证。主要检查桩管长度、桩机功率、桩管提升速率、电脑记录仪、深度测定器及配套设备等。以上条件均须满足本工地施工工艺要求。管理人员及机长必须具有相应的技术职称和上岗证。
3.2、施工过程监控及工程验收
有效地监控水泥搅拌桩施工，是确保工程质量达到设计要求的关键。因此，在现场施工中我们采取了以下监控措施。
3.2.1、确定技术参数和施工工艺，做好试验桩，选好水泥掺量的多少往往直接影响水泥搅拌桩的质量和单价。水泥掺量由现场试验结果确定。试验桩方案包括室内取土试验和成桩试验，在各试验点现场，按照不同的水泥掺入量及搅喷次数施工试验桩，在成桩7天后采取轻便触探法，根据触探击数判断桩身强度，并进行抽芯，观察搅拌和喷浆的均匀程度，判定各种水泥掺量及施工工艺的施工效果。
按照设计要求、地质实际情况和机械设备性能进行工艺试验桩，确定不同土层的水泥用量、水灰比、进尺速度及搅喷次数等技术参数及施工工艺。
3.2.2、桩位及桩高程的控制
A、桩位。施工前由施工单位在桩中心插桩位标，由测量监理校核。要求桩位偏差不大于5cm。
B、桩顶、桩底高程。要求桩底高程超高10~20cm，装订高程超高10cm。
C、桩深垂直度。每根桩施工时，根据导向架的吊锤偏移用米尺测定搅拌轴垂直度，间接测定桩身垂直度。要求桩身垂直度偏差不超过1.5%。
3.2.3、水泥掺量及浆液控制
A、桩身水泥掺量。水泥掺量是水泥搅拌桩质量的主要影响因素之一，施工时一定要确保每根桩的水泥掺量。应根据由实验桩所定的水泥掺量，检查每根桩的水泥用量。
B、水泥标号。根据设计要求选用水泥。经场后水泥必须检验合格后方可使用。
C、浆液。通过特制的制浆桶水的体积核选定的水灰比，确定每次制浆加入的水泥量。制备好的浆液不得离析、不得停置时间过长，超过2小时的浆液不再使用。
D、水泥浆液搅拌均匀性。贮浆池内浆液应均匀，输送时应确保其连续，喷浆搅拌时，若输浆管道堵塞或爆裂，应及时组织处理，时间过长应换浆。
3.2.4、搅拌和喷浆时间控制
喷浆时的提升速度也是影响搅拌桩质量的主要因素之一，施工时严格控制提升速度不大于0.8m/min。下沉速度可根据地层的不同分别选用搅拌机的1
（0.45m/min）、2（0.8m/min）、3（1.47m/min）挡。搅拌时不允许出现搅拌桩头未到桩顶浆液已拌完的现象。一旦因故停浆，为防止断桩和缺浆，搅拌机应下沉停浆点以下0.5m，待恢复供浆后再喷浆提升。
3.2.5、工程验收
水泥搅拌桩单元工程在按设计图纸要求完成施工后，按以下程序进行验收。
3.2.5.1、施工过程中的质量检验
监理随时检查施工记录，并对照施工工艺对水泥搅拌桩进行质量评定。对于不合格的工程桩，应根据位置、数量等具体情况，分别采取补桩或加强附近工程桩等措施。
3.2.5.2、水泥搅拌桩单元工程检测
A、由监理选顶检测桩位，检测工作须通知监理后才能进行。
B、水泥搅拌桩单元工程施工完成后，应抽取该批桩数的2%进行成桩质量检验。一般在成桩后7天内使用轻便触探器钻取桩身土样，观察搅拌均匀程度，根据合同和有关规范要求采用触探击数（N10）用对比法判断桩身强度。桩身击数不小于35击/30cm，检验深度一般在设计桩顶高程以下，不超过4.0cm。如因空桩较长，采用轻便触探进行检测，结果未必精确，起不到检测效果。可采用以下几种方法进行检测：a.按单元总根数的2%进行坑探，挖深到建基面以下1m，检查桩身完整性、连续性及搅拌均匀程度；b.对0.5%的搅拌桩进行抽芯检测；c.个别地基相对较差的地段，进行单桩及复合地基承载力试验。
C、承包商应按图纸或合同要求采用静荷载法试验检测单桩或复合桩地基承载力。符合地基承载力应符合设计规定。
D、经触探检测对桩身强度有怀疑的工程桩，按监理部指令取桩体中原状加固土土样，直接测定桩身强度。
E、场地工程地质情况复杂或施工中有问题的桩，按监理部指令应用荷载试验方法检验工程桩的承载力。理部指令取桩体中原状加固土土样，直接测定桩身强度。
E、场地工程地质情况复杂或施工中有问题的桩，按监理部指令应用荷载试验方法检验工程桩的承载力。
F、对搅拌桩相邻搭接要求严格的地段，应在成桩养护到一定龄期时，选取
取数根桩体进行开挖，检查其外观质量。
3.2.5.3、水泥搅拌桩单元工程验收
A、水泥搅拌桩单元工程施工完成后，施工单位应在自检合格的基础商申请单元工程验收。该验收位联合验收，参加验收的单位包括施工、设计、监理、业主，监理单位为组织单位。、B、施工单位应为单元工程验收准备好施工布孔图、施工原始记录、搅拌桩检测资料、单元工程隐蔽验收签证、单元工程质量评定表等资料，验收前搅拌桩基础
要清理桩顶高程以下0.5m的桩间土，露出完整的桩头。验收人员现场察看认可后，在单元工程隐蔽验收签证单上签字，验收通过。
3.2.5.4、水泥搅拌桩单元工程质量评定
按照《水利水电工程水泥搅拌桩基础单元工程质量评定表》，由承包人自评、监理部认定，单元工程评定。
CFG桩是复合地基处理技术发展所出现的一种加固桩,CFG桩是在碎石桩体中掺加适量石屑,粉煤灰和水泥加水拌和,制成一种粘结强度较高的桩体,称之为水泥粉煤灰碎石桩(Cement.Fly-ash.Gravel pirle).简称CFG桩
简单地说是素混凝土桩。
而水泥搅拌桩是单纯的搅拌水泥来达到加固地基的作用。所以两者还不一样。但作用都是一样的。
水泥土搅拌桩不需要做小应变。你以前见到做小应变的是刚性桩或半刚性桩，如混凝土搅拌桩、预制桩或CFG桩等。因为小应变是应用地震波传播速度变化情况来判定桩身质量和完整性的，所以对于柔性桩其检验效果不理想，通常采用静载荷试验和动力触探来检测。
按土的平均重度1.8t每方换算的，10%么就是每方土中掺入0.18t水泥，20%就是每方土中掺入0.36t水泥，楼上的怎么那么精确啊，小数点后那么多，佩服 水泥搅拌桩检测，如果是工程桩，就要检测承载力。
钉形搅拌桩 篇3
关键词：钉形水泥,双向搅拌桩,软基处理技术
1 工程地质和水文概况
本工程坐落在某市, 在经由某河段时, 河岸地表上有一层较为厚重的淤泥质粉质粘土, 其软土厚度在九米到十二米之间, 并且此土层中还夹杂着一定含量的细碎沙石, 整体河岸的承载能力在60千帕至80千帕, 从道路施工角度看其工程地质条件较差, 地基软土较厚导致路基承载力低, 需对路基进行加固处理。
2 加固机理
钉形水泥土双向搅拌桩对现行水泥土搅拌桩成桩机械的动力传动系统、钻杆以及钻头进行改进, 采用同心双轴钻杆, 在内钻杆上设置正向旋转叶片并设置喷浆口, 在外钻杆上安装反向旋转叶片, 通过外杆上叶片反向旋转过程中的压浆作用和正反向旋转叶片同时双向搅拌水泥土的作用。
与其他搅拌桩相比, 其显著的优势是可以将水泥浆的运动范围限制在两组叶片当中以杜绝水泥浆向上反出气泡, 从而使得装体内的水泥浆的分布非常均匀并且也有利于搅拌以保证了水泥桩能够均匀地沉降, 进而保证成型后水泥桩的质量良好。此外, 双向搅拌桩还可以对搅拌叶片根据实际需要进行设置, 最常用的方法是能够让叶片自由伸缩在地面下方做成扩大头, 形成如同钉子一般的钉形搅拌桩。
3 钉形水泥土双向搅拌桩施工技术
3.1 施工前准备工作
在钉形水泥土双向搅拌桩施工之前, 首先要将水泥桩的整体上的位置进行详细的布局, 采用正三角形布置, 间距1.8米, 过渡段间距采用2.0米。然后, 根据实际需要确定各个施工参数以及施工所用的工具。
3.2 具体施工工艺
(1) 首先将主要设备钉形双向搅拌机固定到适宜的位置上, 具体做法是将该设备固定到需要制定桩的地方并且调整设备保证设备作业主线和桩位的中心线在同一直线上, 如果施工作业的地方的地表土质比较松软导致设备不能在施工场地上作业, 就要先用适当的土料建筑一个有相应承载能力的平台, 然后在将设备投放到指定的施工地点。⑵对设备进行相关的设定, 具体做法是将作业状态调整到双向搅拌桩施工作业下, 接着对搅拌叶进行展开, 展开的幅度调整到最大值;机械向地表土壤行进的过程中要随着导向架的轨道逐步深入;在叶轮开始作业进行强制性的切土时将送浆泵调整到工作状态, 然后经由下面固定连接在叶片上的喷嘴向土壤中浇筑水泥浆液, 在水泥浆旋转到半圈的时候通过上面的也轮组进行旋转性的搅拌, 最终使得水泥浆和土壤相互接触并融合最终粘合在一起, 从而达到固化的效果。在上下两组片同一时间的正向、反向旋转切割和搅拌操作下能够保证搅拌机可以正常向下行进并沉淀, 最终完成扩大头端的“搅喷拌”工作任务。⑶在扩大头底面位置处, 通过反旋转外钻杆, 调整搅拌桩机叶轮工作半径, 搅拌叶片调整为桩下部直径, 搅拌桩机沿导向架再次向下触土, 叶轮被带动反向旋转强制切土, 调整喷浆速度和喷浆量, 向土体中旋喷水泥浆。⑷搅拌机提升、关闭送浆泵, 搅拌叶片保持下部桩成旋转方向, 两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土, 直至扩大头与下部桩体的交界处, 保持送浆泵关闭状态, 改变外钻杆的旋转方向, 将外钻杆搅拌叶片打开到扩大头端桩体直径搅拌桩机提升, 两组叶片同时旋转搅拌水泥土, 直到内钻杆下面的一组叶片位于大桩桩顶。⑸将以上四个作业步骤重新操作一遍以完成一个根桩的全部操作过程。⑹终止搅拌机等各项设备的运行, 准备对下一根桩进行施工。
4 注意事项
(1) 钉形水泥土双向搅拌桩桩距偏差±50mm, 垂直度偏差不大于1%。
(2) 如果施工已经进行而结果发生喷浆量不充足, 一定要在该水泥桩附近补钉一根水泥桩, 此处注意补钉的水泥桩的各项指标要与正常设计指标持平。
(3) 如果施工作业的对象是直径比较大的钉形水泥桩, 为了保证其水泥桩过度段沉降均匀质量良好, 要在扩大头下方一到二米内降低搅拌机下沉速度和提升速度以便于保证在该桩段内能够有足量的水泥浆液和相应的搅拌量。
(4) 严格按照设计要求配制浆液, 水泥浆水灰比0.5~0.6, 地基含水量高者取小值。钉形水泥土搅拌扩大头桩径1.0m, 长3m;下部桩径50cm, 进入持力层不小于0.5m;重度控制在1.73g/cm3, 扩大头部分搅拌桩水泥渗入量参考值为220kg/m, 下部搅拌桩水泥渗入量参考值为55kg/m。
(5) 对于水泥浆的浇筑一定要做到连贯有序, 并且要保证水泥浆和土质的混合要非常均匀。如果发生意外事件导致必须停工处理而导致的水泥浆停送, 要把搅拌机的钻头调整到停送水泥浆前一米的位置上, 等到水泥浆的供应正常以后再继续进行施工。如果水泥浆的停送时间再三小时以上, 必须将输浆管道清洗后再继续施工以免水泥浆液硬化导致输浆管管不通畅而无法正常作业。
(6) 水泥桩的作业战线比较长且工作量非常大, 所以一定要注意全桩的水泥浆灌注要保持均匀且避免出现水泥夹心的现象。此外, 还要注意通过各个环节的操作衔接来保证输浆管道通畅以避免断浆状况的发生, 当管道堵塞状况已然发生必须及时终止动力泵工作进行处理, 并且要保证再开工时搅拌钻要向下深入一米之后才能正常工作以避免断桩状况出现。
5 工程质量检验
5.1 质量检验
⑴在检查时间上, 由于成桩需要用较长的时间, 所以其质量检查要在浇筑水泥桩的整个过程中不间断地进行, 并且做好各个检查阶段的记录。在检查数量上, 要对每一根水泥桩进行全程检查。检查的核心内容是作业搅拌机提升和下沉的速度、内部和外部钻杆的钻速以及水泥浆的用量等等, 此外水泥桩的实际长度和钉制单桩的时间也是考察的重点内容之一。
⑵关于桩身的检查要在不同时间进行不同程度的检查, 成桩七天后要应用浅部开挖的方法对桩体的成形状况进行检查, 主要检验其搅拌的均匀性以及水泥桩的直径, 该项检查的数量要在三根以上, 并且保证检查的覆盖率要保证在千分之一;成桩28天以后要根据相关的行业标准进行取芯实验, 其试验内容主要是无侧限压强度和抗压强度实验, 该项检查的数量要在三根以上, 并且保证检查的覆盖率要保证在千分之一;压强的平均值要大于0.8兆帕且最小值要大于0.5兆帕。此处需要注意, 在质检的过程中扩大头部分最好在较小直径桩外面进行取芯, 经由对芯样的实验结果对水泥桩的长度、桩头的强度以及均匀性进行全面的测评。
⑶关于水泥桩承载能力的检验, 运用复合地基静载试验以及单桩载荷试验来进行, 该项目中的参考标准是复合地基承载力120k Pa, 单桩承载力标准值250k N。复合地基承载力试验必须在桩身强度满足荷载试验条件, 并在搅拌桩完成28d后进行, 该项检查的数量要在三根以上, 并且保证检查的覆盖率要保证在千分之一到千分之二。
6 结语
综上所述, 钉形水泥土双向搅拌桩的加固机理要比一般的搅拌桩有诸多的优势, 同时其施工工艺和质量检验中也有较多的技术要求和注意事项。通过实践经验表明, 该搅拌桩在软基处理技术方面有重要的作用, 所以关于该技术的深入研究对于本行业的发展方面有深远的意义。在该技术的加固原理上可以总结出科学技术和原理在施工技术与施工作业设备的改进中有非常大的影响, 所以相关的科研工作者要将专业的基础技术知识与实际工作相结合以加大研究力度和成效, 从而促进市政行业的长远发展。
参考文献
深层搅拌桩承包协议 篇4
一、单机定员：
工作人员定为六~~八人（主机人员四人）。
二、工作内容：
1.定位、机器移位。
2.钻进、喷料、上料、纸袋清理、水泥场地清理水泥验收、临建设施的搭棚等。
3.包括四喷四搅、做试块、定桩位。
4.机械设备的进退畅设备维修等。
三、技术要求
1.桩底标高、桩顶标高及桩长。
2.复搅深度、水泥掺量。
3.严格按照甲方提供的技术要求及图纸施工，保证施工质量，未达到技术要求的及时返工纠正。
4.做好施工范围内的具体工作，作好施工原始记录，并在当日交于甲方验收签字。
5.管理好现场的水泥、材料、机具，禁止浪费材料。
四、承包方法及奖罚制度
1.承包方法：按总延米每米两圆（￥2.00）计。
2.施工期间造成的停电、停水、台风等因素影响连续三天以上按待工结算（待工工资为20元/日）。
3.每个工地进、退场三日内为承包工作日，做好机械保养、维修、清理机械表面的水泥浆等。三日后按待工计算。
4.按甲方结算总延米承包工程量。完工后及时找甲方签证结算，拿到工程款后支付工资的80%，留20%为质量保证金，三个月内无质量事故结算付清。
5.超水泥用量或管理不善造成的桩质量不合格或漏桩等经济损失应赔偿，赔偿按工程量的10%计。
6.机械操作不当、保养不当，指各润滑部件及变速箱、转盘缺油等，所造成的零部件损坏、工具、材料丢失等应赔偿。
7.施工期间做饭、杂工人员一人，工资及生活费按每月六百元（￥600.00）计，完工后不再计发。
8.防火、防盗及进入工地内必须遵守的安全条例，否则后果自负。
承包人： 委托人：
日期：年月日
钉形搅拌桩 篇5
本项目所处区域为佛山市南海区, 基本为东西走向, 位于珠江三角洲冲积平原, 地面标高在-0.118~0.88m之间, 地势较平坦, 北面以荒地为主, 有少量的种植地, 南面以苗圃为主。应业主单位及设计单位要求, 在本工程中划150m作为试验段, 进行钉形水泥土双向搅拌桩施工。
2 地质条件分析
根据本工程的地质详堪资料, 在钻孔所揭示的深度范围内, 地层结构上覆以冲积土为主, 厚度11.00~21.00m。上覆第四系与下覆第三系 (E) 红层呈不整合接触。基岩表面坡度变化较缓。场区内本次揭露的基岩属软质岩类。其岩土成因以冲积、沉积成因为主, 人工堆积次之。对其地基土层时代、成因和工程地质性质进行了综合分析表明, 拟建工程场区范围存在厚度较大的软土和软弱土, 特别是在淤泥质土 (淤泥) (Qal) 中存在天然含水量大、压缩性大的高压缩性软弱土, 呈可塑~软塑状态, 局部流塑状态, 压缩性高, 力学强度低。这种地基土承载力较低, 含水量高、压缩性大、土层性质复杂多变, 不能满足工程建设的要求, 甚至导致建筑物在建成后很久仍在沉降, 造成不稳定隐患。
3 基础处理方案的选择
目前, 国内在对深层软土基础的处理中, 桩基工程设计存在很多问题, 主要在于对“土”性的认识不够, 获取“土”性的手段不够, 大多仅局限于室内试验和原位测试实验, 导致获取的土质参数不符合实际。而且在施工过程当中, 设计不断变更, 对桩基沉降计算可靠性低, 对桩基设计随意性大。
常见的深层软土处理方法主要分为排水固结和复合地基处理。排水固结效果好, 造价低, 但需要施工工期长, 路基要有一定的时间进行预压, 鉴于本次工期紧张, 设计推荐采用复合地基处理软土。本项目软土深度较深, 对于这种大规模软土地基深层处理, 在满足规范要求和完工后沉降和稳定性的前提下, 还应充分考虑工程造价和工期要求。针对这种情况, 本工程路基软弱土地基大部分采用常规深层水泥搅拌桩施工, 在本工程中设150m作为试验段, 采用了先进的双向钉形水泥土搅拌桩 (以下简称钉形搅拌桩) 来处理软基。钉形双向水泥搅拌桩采用湿喷法, 双向搅拌, 正方形布置, 桩径为70cm, 扩大头桩径、深度均为1.0m。
钉形搅拌桩是通过对现有的常规水泥土搅拌桩成桩机械进行简单改造, 配上专用的动力设备及多功能钻头, 采用同心双轴钻杆, 在内钻杆上设置正向旋转叶片并设置喷浆口, 外钻杆上安装反向旋转叶片。通过外杆上叶片反向旋转过程中的压浆作用和正反向旋转叶片同时双向搅拌水泥土的作用, 阻断水泥浆上冒途径, 保证水泥浆在桩体中均匀分布和搅拌均匀, 确保成桩质量。
4 本项目钉形搅拌桩的应用
4.1 施工准备
⑴施工前应根据被加固土的性质及单桩承载力要求, 确定搅拌桩水泥掺入比。
⑵在大面积施工前必须先打3根的工艺试验桩, 以检验机具性能及施工工艺中的各项技术参数。试验桩的地质条件应具有代表性, 试验桩应与工程桩一致。
⑶掌握满足设计单桩喷浆量 (由水泥掺入量、水灰比计算) 的各种技术参数;检验桩身的无侧限抗压强度是否满足设计要求;检验复合地基承载力是否满足设计要求。
⑷根据设计要求和试桩资料选取专门的施工机械;应核实场地地基承载力是否满足机械施工要求, 如不满足应采取相应的工程措施;
⑸按照设计图表的要求进行施工放线、确定桩位, 并对场地进行大致平整;
⑹复搅深度及停浆高程应根据路基的底高程进行计算确定, 同时应考虑凿除50cm桩头的影响;
⑺搅拌机具运至现场后进行安装调试, 待转速、压力及计量设备正常后就位;
⑻根据试桩得到的最佳灰浆稠度、工作压力、钻进及提升速度等技术参数, 制定质量控制措施及施工组织设计 (包括打桩顺序) 。
4.2 确定施工参数
⑴柱径、间距及处理深度:桩径为70cm, 扩大头桩径、深度均为1.0m, 桩间距为2.0m, 处理深度为13.5m。
⑵水泥掺量:固结材料要求采用强度等级42.5MPa普通硅酸盐水泥, 设计水泥掺入量100kg/m, 扩大头设计水泥掺入量200kg/m。
⑶搅桩机械参数:下沉速度0.5~0.8m/min;提升速度0.7~1.0m/min;内钻杆转速≥50r/min;外钻杆转速≥70r/min;下沉时喷浆压力0.25~0.40MPa) , 双搅桩机叶片宽度80~100mm;叶片厚度25~40mm;叶片倾角10~20度。
4.3 钉形搅拌桩的施工工艺
⑴钉形搅拌桩的施工工艺流程如图1。
(1) 搅拌机就位:搅拌机到指定桩位并对中;
(2) 喷浆下沉:启动搅拌机, 是搅拌机沿导向架向下切土, 同时开启送浆泵向土体喷水泥浆, 两组叶片同时正、反向旋转 (外钻杆逆时针旋转, 内钻杆顺时针旋转) 切割、搅拌土体, 搅拌机持续下沉, 直到扩大头设计深度;
(3) 施工下部桩体:改变内外钻杆的旋转方向, 将搅拌叶片收缩到下部桩体直径;喷桩切土下沉, 两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体, 搅拌机持续下沉, 直到设计深度, 在桩端应就地持续喷浆搅拌10秒以上;
(4) 提升搅拌:搅拌机提升、关闭送浆泵, 两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土, 直至扩大头底面标高;
(5) 伸展叶片:改变内外钻杆的旋转方向, 将搅拌叶片伸展至扩大头径;提升搅拌, 提升钻杆, 两组叶片同时正反方向旋转搅拌水泥土, 直到地表设计或桩顶标高以上50cm;
(6) 切土下沉:搅拌机沿导向架向下切土, 同时开启送浆泵, 向土体喷水泥浆, 两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体, 搅拌机持续下沉, 直到扩大头设计深度;
(7) 提升搅拌:关闭送浆泵, 两组叶片同时正反方向旋转搅拌水泥土, 直到地表或设计桩顶标高以上50cm。
⑵成桩要求。
(1) 钉形搅拌桩属于非挤土桩, 一般情况下对施工顺序无特殊要求;若施工场地一侧靠近建 (构) 筑物, 应从靠近建 (构) 筑物一侧由近向远施工;若施工现场一侧靠近边坡, 应从靠近边坡一侧由近向远施工, 在边坡施工时应采取可靠的防护措施, 防止边坡失稳和机械安全。
(2) 桩位偏差不大于50cm, 桩径和扩大头高度不小于设计值。
(3) 桩长由设计和施工工艺参数控制, 施工至设计桩底附近应注意最后30s电流和进尺参数, 其值由工艺性试桩确定。
(4) 成桩过程中应控制水泥浆的比重, 并符合有关技术要求。
⑶水泥浆应连续供应, 如发生断浆现象, 必须复打, 复打重叠长度必须大于1.0m。浆液拌和均匀, 不得有结块;浆液不得离析或停滞时间过长, 超过2小时应停止使用。
5 成桩检测及质量控制
5.1 质量控制
⑴钉形搅拌桩质量控制应贯穿施工全过程, 应坚持全程的施工监理。在施工过程中随时检查施工记录和计量记录, 并对照规定的施工工艺对每根桩进行质量评定。检查重点是:水泥用量、桩长、内外钻杆转速、搅拌机提升和下沉速度、停浆处理方法和单桩施工时间等。
⑵施工准备阶段, 应对原材料质量、计量设备、搅拌叶片的伸展直径和机械性能进行检查。施工前应检查桩位放样偏差, 其允许偏差应控制在±50mm。
⑶施工过程中应检查机架的垂直度、机架底盘的水平度、水泥浆比重、搅拌桩提升和下沉速度以及钻机下沉最后30s的电流和钻进速度等。
⑷单桩施工结束后, 应对桩位偏差、桩径、单桩水泥用量以及单桩施工时间进行检查。其中桩位偏差不大于50mm, 桩径和单桩水泥用量不小于设计值, 单桩施工时间不小于由工艺试桩确定的时间值。
5.2 成桩检测
钉形搅拌桩必须由专门的检测单位进行质量检测, 检测结果如下:
⑴钉形水泥土双向搅拌桩28天标贯击数5m以上平均在34.3击, 5m以下平均在24.2击。
⑵钉形水泥土双向搅拌桩28天无侧限抗压强度5m以上平均值为2.24MPa (常规水泥搅拌桩平均值为1.46MPa) , 5m以下平均值为1.27MPa (常规水泥搅拌桩平均值为0.83MPa) ;
⑶施工结束后30天, 单桩复合地基载荷试验在最大加载值为330KPa时的累计沉降量为190~200mm (常规水泥搅拌桩平均值为220~250mm) 。
6 钉形搅拌桩的优点
6.1 施工质量对比
⑴双向水泥土搅拌桩机的正反向旋转叶片同时双向搅拌, 把水泥浆控制在2组叶片之间, 使水泥土充分搅拌均匀, 保证了成桩质量, 特别是水泥土搅拌桩深层桩体质量。
⑵大量工程实践表明, 常规水泥土搅拌桩施工中会出现冒浆现象, 大量水泥浆冒出地表, 严重影响桩身的水泥掺入量, 特别是下部桩体的水泥掺入量。大量工程桩水泥土芯样表明, 常规水泥土搅拌桩芯样出现水泥浆包裹土团的现象和成块的水泥凝固体。所有这些现象均表明传统水泥土搅拌桩普遍存在水泥土搅拌不均匀现象, 严重影响桩体成桩质量。
6.2 经济方面对比
双向水泥土搅拌桩单桩的材料费与现行水泥土搅拌桩相比没有发生任何变化;但双向水泥土搅拌桩的机械费用与现行水泥土搅拌桩相比, 虽增加了10%~15%, 但双向水泥土搅拌桩人工费减少约20%~30%, 且成桩质量有保证, 因而总造价基本不变。
7 结束语
通过上述对比分析可以看出, 双向水泥土搅拌桩机具有下列优点:
⑴利用常规设备改进, 易于推广。
⑵通过上层叶片的同时反向搅拌, 阻断浆液上冒途径, 不会出现冒浆现象。保证水泥土搅拌桩桩体中的水泥掺入量, 提高水泥浆分布均匀性。
⑶正反向旋转叶片同时双向搅拌, 把水泥浆控制在2组叶片之间, 使水泥土充分搅拌均匀, 保证了成桩质量, 特别是深层桩体质量。
⑷由于搅拌叶片的同时正反向旋转, 使其作用在被搅拌土体上的力能够自动平衡, 对土体的扰动较小, 有利于单桩施工质量和复合地基效果。
⑸由正反向叶片同时旋转、切割、搅拌水泥土体, 使工效提高一倍以上。与常规水泥土搅拌桩相比复合效果更佳, 从现有的工程实例看, 其综合经济效益比常规水泥土搅拌桩节省投资约25%, 并且随着处理软土深度的增加, 其经济效益和社会效益越明显。
参考文献
[1]《钉形水泥土双向搅拌桩施工技术及应用》建筑施工2007年第29卷第04期, 李仁民
钉形搅拌桩 篇6
随着我国高速公路建设步伐的加快,越来越多的公路需要进行软土路基的处理,而水泥搅拌桩作为一种可以明显提高软弱地基的承载力和减小沉降量的技术,具有施工简便、工期短、振动小等优点,在软基处理中得到了广泛的应用[1~4]。但在其应用过程中也发生了一些工程质量问题,造成对水泥搅拌桩的成桩质量及其处理软基的效果产生怀疑,部分地方对水泥搅拌桩技术持慎用、甚至限用的态度[5]。归纳起来,主要有以下两个方面的问题:(1)水泥浆沿桩体垂直分布不均匀。由于土压力、孔隙水压力、喷浆压力的相互作用,造成水泥浆沿钻杆上行,部分水泥浆冒出地面,影响水泥土搅拌桩桩体中的水泥掺入量,从而出现沿桩体深度的水泥含量逐渐减少,造成了水泥浆沿桩体的垂直分布不均。(2)搅拌不够均匀。水泥土搅拌桩的施工机械采用单向旋转搅拌叶片,难以把水泥固化剂和软土充分搅拌均匀,造成桩身水泥土中有大量的土块和水泥结块。(3)水泥土搅拌桩的有效桩长和有效处理深度大大减小,且桩体下部强度软低,有时会出现断、漏、错桩等情况,限制了水泥土搅拌桩的应用[6]。
针对普通水泥土搅拌桩在应用过程中出现的上述问题。本文介绍一种新型的钉形水泥土双向搅拌桩用于高速公路软基处理,并对其成桩原理、施工工艺、成桩后的试验结果与普通水泥土搅拌桩进行了比较。
2 钉形水泥土双向搅拌桩成桩原理及施工工艺
2.1 成桩原理
钉形水泥土双向搅拌桩的成桩机械是对现行水泥土搅拌桩成桩机械的动力传动系统、钻杆以及钻头进行改进,采用同心双轴钻杆,在内钻杆上设置正向旋转叶片并设置喷浆口,在外钻杆上安装反向旋转叶片,通过外杆上叶片反向旋转过程中的压浆作用和正反向旋转叶片同时双向搅拌水泥土的作用,阻断水泥浆上冒,把水泥浆控制在两组叶片之间,保证水泥浆在桩体中均匀分布和搅拌均匀,确保成桩质量;同时将搅拌叶片设置成可伸缩叶片(注:该叶片可以在地面以下的任意深度处伸缩),以方便施工水泥土搅拌桩的上、下不同截面的桩身。通过搅拌叶片的伸缩使桩身上部截面扩大而形成的类似钉子形状的水泥土搅拌桩[7],如图1所示;钉形水泥土双向搅拌桩成桩机械钻头如图2所示。
2.2 施工工艺
钉形水泥土双向搅拌桩的施工工艺具体操作步骤如下[8,9](见图3)。
（1)平整施工压实场地、定位、放线。
（2)搅拌机定位:起重机悬吊搅拌机到指定桩位并对中。
（3)切土下沉:启动搅拌机,使搅拌机沿导向架向下切土,同时开启送浆泵向土体喷水泥浆,两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体,搅拌机持续下沉,直到扩大头设计深度。
（4)收缩叶片:改变内、外钻杆的旋转方向,将搅拌叶片收缩到直径500mm;切土下沉,两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体,搅拌机持续下沉、喷浆,直到设计深度。
（5)提升搅拌:关闭送浆泵、搅拌机提升,两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土至扩大头底面。
（6)伸展叶片:改变内外钻杆的旋转方向,将搅拌叶片伸展到直径1000mm;喷浆、提升搅拌至地表或设计桩顶标高以上50cm后,关闭送浆泵。将钻头提升出地表,观察叶片是否打开,如超出2个叶片未打开,则采用人工打开,在扩大头部位增加一次下沉、提升搅拌。
（7)切土下沉:搅拌机沿导向架向下切土,开启送浆泵,两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体,直到扩大头设计深度。
（8)提升搅拌:关闭送浆泵,两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土,直到地表或设计桩顶标高以上50cm,完成单桩施工。
3 钉形水泥土双向搅拌桩应用实例
某段建设中的高速公路软土路基设计采用钉形水泥土双向搅拌桩处理,场地工程地质条件如图4所示。其中,(1)层为耕植土,中密,为灰~灰褐色亚黏土,夹植物根茎,中等压缩性土,埋深约在0~2.0m;(2)层为淤泥质亚黏土:灰褐色,冲湖积相,软流塑,很湿~饱和,颗粒较细,黏性较大,下部略含贝壳碎片,埋深约在2.0~14.0m;(3)层为亚黏土:灰绿色,冲湖积相,可~硬塑,湿,颗粒较细,黏性较大,下部略含粉性,含贝壳、钙质铁等结核,多呈中密状,埋深约在14.0~16.0 m;(4)层为亚黏土:绿黄~黄色,上更新统冲湖积相,硬塑,稍湿,颗粒较细,黏性较大,含铁锰等结核,埋深在16.0m以下(未揭穿)。
钉形水泥土双向搅拌桩的布桩形式为正三角形,水泥固化剂采用32.5号普通硅酸盐水泥,水灰比控制在0.5,桩端穿过软土层进入硬持力层500mm。钉形水泥土双向搅拌桩桩长16.5m,桩径500mm,扩大头直径1 000mm,桩间距2.0m,扩大头深度4m。设计水泥用量:直径500mm部分水泥用量为65kg/m;扩大头部分260kg/m。成桩施工中,搅拌头的提升和下沉的速度不超过1.0m/min,浆泵的喷浆压力为0.4~0.5MPa。
在施工过程中,钉形水泥土双向搅拌桩施工中没有发生冒浆现象,地面隆起少量松散土体,土体中未发现有水泥浆存在,在地表结成大量的水泥块,同时地面隆起也比常规水泥搅拌桩小得多(见图5)。由此可以看出,钉形水泥土双向搅拌施工艺能够保证水泥土搅拌桩桩体中的水泥渗入量。
成桩28d后,采用钻孔取芯法结合标准贯入试验对桩身质量进行了检测,并和常规水泥土搅拌桩对比[10](见图6、图7)。结果表明,当桩身埋深小于5m时,钉形水泥土双向搅拌桩桩身无侧限抗压强度和标贯击数与常规水泥土搅拌桩相比,两者相差不大,前者甚至还略有降低;但当桩身埋深为5~20m时,钉形水泥土双向搅拌桩桩身质量迅速提高,其桩身无侧限抗压强度比常规水泥搅拌桩提高约10%~35%,标贯击数提高约15%~50%,且随着软土处理深度的增加,其效果越发明显,显示钉形水泥土双向搅拌桩在处理深层软土地基方
（1)与常规水泥土搅拌桩相比,钉形水泥土双向搅拌桩同样具有施工方便、操作简单的优点,施工机械在现有的水泥土
（2)钉形水泥土双向搅拌桩有效解决了传统水泥土搅拌桩由于施工过程中冒浆、搅拌不均匀引起的一系列桩身质量问题,能够保证水泥土搅拌桩桩体中的水泥掺入量,提高水泥浆分布的均匀性,桩身质量大大提高。
（3)由于钉形水泥土双向搅拌桩充分利用了复合地基中上部附加应力大,下部附加应力小的原理,桩间距比传统水泥土搅拌桩大,尤其下部水泥用量大大减少,有效的节约了工程造价,有着广泛的应用前景。
（4)钉形水泥土双向搅拌桩作为一种新型的地基加固方法,尚需结合大量的工程实践,对其加固机理及设计方法进行系统研究。
摘要：指出普通水泥土搅拌桩在软基处理中存在的常见问题,介绍了钉形水泥土双向搅拌桩的成桩原理和施工工艺。结合某具体工程实例,表明采用钉形水泥土双向搅拌桩技术处理软土地基后,桩身抗压强度提高约10%～35%,标准贯入击数提高约15%～50%,并且随着软土处理深度的增加,其效果越发明显。
关键词：水泥土搅拌桩,地基处理,桩身抗压强度,标准贯入击数
参考文献
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钉形搅拌桩 篇7
软土地基需根据其性质、厚度等, 主要采取塑料排水板、钉形水泥土双向搅拌桩、浅层换填等不同的方式进行处理。钉形水泥土双向搅拌桩其施工机械相对传统的水泥土搅拌桩施工机械在动力传动、钻头、钻杆做了改进, 具有就地搅拌均匀、扰动小、受力合理、工后沉降小、经济性强等优点, 在徐明高速, 这一新工艺得到了推广使用。下面重点针对钉形水泥土双向搅拌桩试桩方案做一个重点阐述和探讨。
2 试桩目的及相关数据
为了科学的指导施工, 获取地质条件的施工参数, 严格控制钉形水泥土双向搅拌桩的施工质量, 在施工前, 将根据设计要求进行现场工艺性试桩, 应确定以下一些性能:
A、试验所确定的配合比、水灰比是否合适;同时合理选择喷浆口的位置及大小 (供参考的喷嘴口的位置在叶片的2/3处, 喷浆口大小按现场测定) ;
B、掌握下钻、提升的困难程度, 确定下钻、提升速度;
C、掌握钻头进入硬土层电流变化情况;
D、确定水泥浆液密度;
E、确定合适的输浆泵的输浆量;
F、掌握水泥浆到达喷浆口的时间、搅拌机提升、下沉、复搅提升速度等参数。
G、验证钻头叶片的角度设置;
试桩的根数和地点根据施工设计图和设计相关要求确定, 试桩的施工技术参数应满足下表要求:
相钻进速度:≤1.5m/min;平均提升速度:0.8m/min～1.2m/min;搅拌速度:30r/min～50r/min;钻进时喷浆压力:0.2Mpa～0.4Mpa;叶片间距:250mm (若粘性土的Ip过大, 可适当增加间距) ;叶片宽度:20mm;叶片厚度, 30mm叶片倾角:12°;试桩浆液配比 (水泥掺量) :13%、13.5%、14%、14.5%。试桩数量为每种配比各3根。
3 钉形水泥土双向搅拌桩施工工艺
3.1 施工前准备工作
考虑到受工期及路基季节性施工的影响, 尽快开始对软土地基进行处理, 尤其是搅拌桩的施工, 可边进行试桩, 边进行试验。
A、水泥土搅拌桩桩基施工前, 还需在施工现场搭建水泥浆拌浆施工平台, 并在平台附近搭建水泥库, 做好计量设备标定和拌浆工作人员的交底工作, 在开机钻进前按设计水泥浆参数进行浆液拌制。根据我公司多年的施工经验, 本次试桩水灰比控制在0.50～0.60, 试桩水泥浆掺灰量按照13%、13.5%、14%、14.5%。具体计算结果见附后所示。
B、试桩之前应对所涉及机械设备进行验收, 合格后方可使用;对于计量设备应按规定进行标定, 合格后方可投入使用;原材料 (水泥) 必须经检验合格后方可使用。
3.2 钉形双向搅拌水泥土搅拌施工
根据设计要求钉型双向搅拌桩施工的各项参数通过试桩来确定, 一般情况下, 钻进速度V<1.5m/min, 平均提升速度0.8m/min～1.2m/min, 搅拌速度R=30-50r/min, 钻进喷浆、复搅时管道压力0.2Mpa<P<0.4Mpa。具体施工步骤如下:
a、步骤一:钉形双向搅拌机桩机定位, 移动到指定桩位并对中;
b、步骤二:启动双向搅拌桩施工机械, 调整搅拌叶片完全展开至扩大头直径, 机械沿导向架向下触土, 下面一组叶轮旋转强制切土, 同时开启送浆泵, 通过固连在叶片上的喷嘴向土体中喷水泥浆, 促使固化材料就地黏附在旋转产生空隙的土中旋转到半周, 上面一组叶轮旋转搅拌, 把土与浆体固化材料搅拌混合一起, 保证喷浆均匀。这样两组叶片同时正反向旋转切割、搅拌土体, 搅拌桩机持续下沉完成扩大头端的“搅、喷、拌”过程。
c、在扩大头底面位置处, 通过反向旋转外钻杆, 调整搅拌机叶轮工作半径, 搅拌叶片调整为桩下部直径, 搅拌桩机沿导向架再次向下触土, 叶轮被带动反向旋转强制切土, 调整喷浆速度和喷浆量, 向土体中旋喷水泥浆。下面叶轮旋转切土并喷浆, 上面叶轮旋转搅拌保证喷浆均匀, 搅拌桩机持续下沉至根部桩底设计标高, 完成根部桩的“搅、喷、拌”过程。
d、步骤四:关闭送浆泵、准备桩机提升, 搅拌叶片保持下部桩成桩时的旋转方向, 两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土, 直到下部的外钻杆叶片位于扩大头端标高以下0.5m左右处, 开启送浆泵, 固连在叶片上的喷嘴向该处土体中复喷水泥浆, 逐步提升至扩大头端, 保证应力集中作用下变截面薄弱环节的安全。
e、步骤五:保持送浆泵开启状态, 改变外钻杆的旋转方向, 将外钻杆搅拌叶片打开到扩大头端桩体直径, 喷嘴复喷水泥浆, 搅拌桩机提升, 两组叶片同时旋转搅拌水泥土, 直到内钻杆下面的一组叶片位于大桩桩顶。
f、步骤六:关闭送浆泵、停止喷嘴喷浆, 保持叶片展开大桩直径状态, 搅拌桩机沿导向架再次向下触土, 上下两组叶轮旋转复搅到大桩桩底面保证喷浆均匀, 完成“复搅”过程。
g、步骤七:保持旋转方向, 在大桩桩底面处提升搅拌桩机的导向架, 再次提升“复搅”, 搅拌桩机提升至地表, 完成单桩施工。
h、步骤八:关闭搅拌机械移位至下一桩位。
4 双向水泥土搅拌桩质量控制措施
4.1 搅拌桩施工前, 应进行试桩工艺试验 (可利用工程桩) , 以掌握对该场地的成桩工艺及各项技术参数, 在确认原定施工工艺和水泥配合比可以满足设计要求时, 试桩完毕, 否则应将再试, 直至达到要求。成桩工艺试验应达到下列要求:
A、成桩工艺试验桩数量12根 (设计要求不少于10根) 满足要求。
B、满足设计要求的掺灰量和工艺要求的各项参数。
C、采用2喷4次搅拌的施工工艺, 以保证搅拌的均匀程度。
D、掌握各种土质条件下:钻进下沉、钻杆提升的速度及困难程度情况, 以确保合适的技术措施。
4.2 成桩后七天后采用浅部开挖观察桩体成型和搅拌均匀程度, 并可检验桩身直径, 作好记录, 检查频率为1‰。同时可采用轻便触探器钻取桩身加固土样, 观察搅拌均匀程度, 根据轻便触探击数用对比法判断桩身强度。成桩28天后在监理工程师指定桩体的不同部位 (桩头、桩身及桩底) 钻孔取芯, 为保证试块的尺寸, 钻孔直径不小于108mm, 检验桩数应随机抽取5‰, 且不少于3根, 对于扩大头部分宜在小直径桩外取芯, 通过芯样对桩长、扩大头长度、强度、均匀性等综合评价。
4.3 双向搅拌桩复合地基承载力检测应采用复合地基静载试验和单桩载荷试验。载荷试验必须在桩身强度满足荷载试验条件, 并宜在成桩28天后进行。检测数量为总桩数的1‰～2‰, 且每个单项工程不少于3点。复合地基承载力基本值根据置换率、地质条件、单桩承载力等计算, 一般应不小于150Kpa, 其他质量检测标准应符合以下规定:
a、桩径不小于设计值, 采用钢尺量测, 检查频率≥2%。
b、桩长不小于设计值或电流、钻进速度控制值, 采用钻芯取样结合施工记录检查, 检查频率100%。
c、扩大头高度不小于设计值, 采用钻芯取样结合施工记录检查, 检查频率0.5%。
d、水泥掺入量不小于设计值, 采用施工记录检查, 检查频率100%。
e、水灰比采用测水泥浆比重检测, 比重偏差小于5%, 每台班检测不小于1次。
f、喷浆量控制, 每台泵应标定一次, 宜采用相关仪器记录。水泥质量须符合国家标准, 采用送检方式, 每2000m3检测一次。
g、根据设计图纸进行桩位放样。桩位定位平面偏差<50mm。
h、为保证桩体的垂直度, 应将钻机平面调平以使钻杆导向对地面保持垂直。使其垂直度偏差<1%, 钻头直径磨损量小于1cm。
4.4 双向搅拌桩施工时可能发生的问题 (切土困难) 及解决措施
主要可能发生在扩大头部分原地面以下2m～3m部位, 分析原因主要可能有以下几个方面:
1) 地质条件显示在该部位存在含砂黏土层, 对搅拌头下搅产生阻力;
2) 搅拌头双层叶片使下搅阻力增大;
3) 电机功率不足。
5 小结
通过本次钉形水泥土双向搅拌桩试桩方案, 总结掌握了该工艺相关的工艺参数及质量控制参数, 这些参数得到了业主、设计、监理方认可, 也为大面积施工提供了指导。
参考文献
[1]软土地基搅拌桩加固法技术规范 (YBJ225-91)
[2]公路工程地质勘察规范 (JTJ064-98) 等相关规范规定