软土地基深层水泥搅拌桩施工技术

软土地基深层水泥搅拌桩施工技术　三航宁波分公司　余振刚　的一椭计参　计参数及要求、施工控制质量检验等控制环节　、　、效　～　本文介绍了深层水泥搅拌桩施工。　川销　休　云　泥搅拌桩施工工艺流程、工艺耀设　ｆ关键词Ｊ软土地基　深层水泥搅拌桩　工技术　１　Ｔ程概况　宁波港北仑五期集装箱码头１０号号泊位设计ＩＩ　为１０万吨级集装箱码头兼靠　１５万吨集装箱船采用宽平台结构平台　、３　范围以外采用塑料排水板处理，其余均　工程设　采用深层水泥搅拌桩处理软土地基。，，及接，１１２．５ｍ和１２６ｍ码头分码头平台前平台、　，、一水位＋３・８２ｍ，设计低水位＋０５２ｍ，场地　岸结构位于滩涂区该区域原泥面标　．，雩件苎，　・０ｍ　＋２・５ｍ。为创造滩涂区的陆上施工　孥成拿，码头后平台与陆域堆场通过接岸结　在码头后平台后沿与接岸结构挡墙间　体，接岸结构采用混凝土Ｌ型挡墙　，篓构。码头平台标高＋７．Ｏｍ（吴淞零点，下　方场地使用标高＋６８４ｍ。整个工程接　结构分东西两部分东侧４４０ｍ、西侧１２　，　．计了斜坡式围堤作为临时围堰。，围堰顶标　．鬲＋４．Ｏｒｅ。具体结构见图ｌ本文仅介绍西仞ｆ　水泥搅拌桩的施工工艺及方法　，料排水板加真孥岸结构及后方场地软土地基采用　空预压，西侧接岸结构　集装箱堆场和接岸结构区域上部软土层　．　质粘土要．４．￣１５ｍ，自上而下主要由①２层淤泥质粉　、②层淤泥质粉质粘土及③ｌ层　篓　含　土碎　碎。　砾石粉质　及⑨层　质较粘差土麓的、④２２层ａ层含粉粘质性粘土土碎　豢　）石、⑤（零ｌ星层分粘布土有、⑧性ｌ　　括糕　需　以　！　较高拌，桩力进学　表１　土层序号　土层名称　软土层的物理力学指标　含水量（Ｉ）　ｆ％　天然重度　（ｋＮ／ｍ。）　无侧限抗压强度　摩擦角　（ｋＰａ）　（。）　标贯击数　①ｌ　①２　粉质粘土　淤泥质粉质粘土　３１－４　４０．５　ｌ９．１　ｌ８．１　１８．６　１８．６　１．０　②　③１　③２　④ｌａ　淤泥质粉质粘土　淤泥质粘土　粉质粘土　含粘性土碎石　４４．３　４７．Ｏ　２８．１　２０．５　１７．７　１７．６　１９．８　２０．３　１５．２　２７．８　１４．０　１５．２　２７．８　ｌ２．０　１．３　２．４　３　为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械　在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，　￣５００ｍｍ，间距＠１０００ｍｍ，正方形布置。水泥　搅拌桩７ｄ后检测的单轴抗压强度为０．９ＭＰａ，　２８ｄ的单轴抗压强度为１．５ＭＰａ。工程共　１１３８２根计１６７６２ｍ。。桩顶标高以实际泥面　使软土硬结从而提高地基强度。软基处理平　面及断面见图２及图３。　水泥搅拌桩主要设计参数：搅拌桩直径　抬高５０ｃｍ控制，桩底标高穿透②层淤泥质　单位：ｍ　图２搅拌桩位置及平面布置　图３软基处理断面图　一３０一　港工技术与管理２０１０年第４期　粘土层。桩长在５～１５ｍ之间。　２施工参数及设备选择　根据此配比，将２００ｋｇ水泥和１６５ｋｇ水　再加上适量的外加剂进行搅拌，测得该浆液　体积为０．２４７ｍ。。　由２００／０．２４７＝ｌ４厂Ｖ　为达到设计要求软土处理后的物理力学　指标，事先进行了水泥土的配合比试验。通过　试拌．确定水泥采用５２５号普通硅酸盐水泥，　掺入量为湿土容重的１５％。具体配比是：水泥　可得设计喷浆流量Ｖ　０．０１７３ｍ０＝１７．３Ｌ／ｍｉｎ　搅拌机叶片对加固区加固深度每米土体　的搅拌切土次数不少于４００次，施工工艺采　用“四喷四搅”，提升速度为ｌｍ／ｍｉｎ，确定转　机转数为４００／（４ｘ２）＝５０ｒ／ｍｉｎ。　根据以上分析．设备选用ＧＺＢ～６００型　掺量为湿土容重的１５％，外掺石膏粉、木质磺　酸钙，掺人量分别为水泥用量的２％和０．２％，　浆液水灰比０．８２５。　（１）每米搅拌桩水泥用量　水泥掺人量为湿土容重的ｌ５％，每米湿　陆上深层搅拌机。技术参数如表２。由表２　知，该设备能满足施工要求。　３施工工艺流程　土容重为１９ｋＮ／ｍ。，则每米搅拌桩水泥用量　为：３．１４￣（０．２５）。×ｌ×１９０００／１０￣１５％＝５６ｋｇ，采　用四喷四搅，则每次喷浆需喷水泥５６／４＝　１４ｋｇ／ｍ。　施工准备一测量放线一场地整平及碎石　清理一搅拌桩定位一制配水泥浆一喷浆搅拌　下沉一喷浆搅拌提升一重复喷浆搅拌下沉一　重复喷浆搅拌提升直至孔口一关闭搅拌机、　清洗一移至下一根桩，重复以上工序。　（２）水灰比　相关资料建议水灰比为０．５，实际情况　是该配比水泥浆浓度相当大，太稠，喷浆机无　法施工。根据试拌将水灰比控制在０．８２５比　较合适。　表２　搅拌轴转速　（ｒ／ｍｉｎ）　５０　ＧＺＢ－－６００型陆上深层搅拌机技术参数表　电机功率　（ｋＷ）　２ｘ３０　搅拌叶外径　（ｃｍ）　ｏ５０　提升高度／重量　（ｍ／ｋＮ）　＞２０／１５０　灰浆泵流量　（Ｌ／ｒａｍ）　１９　灰浆泵压力　（ｋＰａ）　１４００　４施工方法　盐水泥，水泥浆液的水灰比应控制在０．８２５　水泥搅拌桩的施工工艺为“四喷四搅”的　全桩长均匀喷浆，具体方法如下：　（１）测量放线及定位对中　采用全站仪极坐标法每隔３０ｍ测放搅　拌桩控制桩位，而后用５０ｍ钢尺测量具体桩　范围内：为改善水泥土加固体的性能和提高　早期强度。水泥土中掺加２％（水泥重量比）石　膏粉和Ｏ．２％的木质硫酸钙。为防止水泥浆离　析，应在灰浆拌制中不断搅动水泥浆，待注　浆前缓慢倾人集料箱中。　（３）下沉　位。用吊车悬吊搅拌机到达指定桩位，移机对　中．如地面不平时应调节丝杆使钻杆保持与　水平地面垂直。　（２）制备水泥浆　搅拌机在预搅下沉过程中开始拌制水泥　浆。根据设计要求，水泥采用５２５号普通硅酸　启动搅拌机电机，待搅拌头转速正常后，　使搅拌机沿导向架边搅拌边下沉边喷浆，注　浆压力保持在０．４～０．６ＭＰａ，流量保持在ｌ７～　１９Ｌ／ｍｉｎ，下沉至桩顶标高时，喷浆搅拌下沉　至设计孔底深度后。原地喷浆搅拌０．５ｍｉｎ。　一３】一　喷浆搅拌时钻头的下沉（或提升）速度不　大于１．Ｏｍ／ｍｉｎ，钻头每转一圈的提升（或下沉）　量以１．０—２．Ｏｃｍ控制；搅拌转数ｒ＝５０ｒ／ｍｉｎ　（４）搅拌提升　当达到设计深度提升喷浆，直至离地面　２５ｃｍ。　（５）重复搅拌喷浆下沉　搅拌机提升至设计顶面标高时，再边喷　浆边搅拌边下沉至设计深度。　（６）重复提升　搅拌钻头下沉至设计深度后，然后边搅　拌喷浆边提升至地面。水泥土强度与水泥土　搅拌均匀程度成正比．所以最后一次提升搅　拌宜采用慢速提升。　（７）检查喷浆量是否符合设计要求，若　喷浆量不足应再次重复搅拌和喷浆。　（８）移位　重复上述个步骤进行下一根桩的施工　５施工注意事项　（１）每天开机前，应先量测搅拌头刀片　直径是否达到￣５００ｍｍ，有磨损时应及时加　焊，防止桩径偏小。搅拌机搅拌叶片厚度应大　于２０ｍｍ。并应检查搅拌机的性能；电流表、　电压表、水泥流量计的准确度。　（２）钻机就位正确、平整、稳固，搅拌杆　垂直，确保其垂直度偏差不超过１％，桩位偏　差不大于５ｃｍ。　（３）为保证水泥渗入量满足设计要求，　土体应充分预搅，严格控制预搅下沉速度．以　破坏原状土的结构使之利于同水泥浆均匀搅　拌，搅拌机叶片对加固区加固深度每米土体　的搅拌切土次数不少于４００次。　（４）施工进程中应控制浆比０．８２５，配好　的浆液不得离析，并且预先筛除水泥中的结　块。为防止水泥浆发生离析，在灰浆拌制时应　不断搅动。浆比大小应根据具体施工时的气　温、水泥、设计水灰比等因素确定。　（５）压浆阶段不允许发生断浆现象，输　一３２一　浆管道不能发生堵塞，浇注桩必须注浆均匀．　不得有未注浆的夹心层。严格控制重复搅拌　时的下沉和提升速度，并应使搅拌提升速度　同步，确保每次土体与水泥充分拌和。施工时　如因故停浆，宜将搅拌机下沉至停浆点以下　０．５ｍ，待恢复供浆时再喷浆提升。若停机超　过３ｈ，为防止浆液硬结堵管，宜先拆卸输浆　管妥为清洗。　（６）当施工过程中遇到停电、机械故障　等原因中断喷浆时。应在１２ｈ内复搅复喷。保　证二次复搅复喷搭接长度不小于１．Ｏｍ。　（７）为满足设计要求的桩长，应对应地　质资料如实记录施工过程。　（８）搅拌机预搅下沉时，不宜冲水，当遇　到较硬土层下沉太慢时，可经批准确认后适　量冲水，但应考虑冲水成桩对桩身强度的影　响。　（９）搅拌机浆液提升的速度和次数必　须符合施工工艺要求，由专人记录搅拌机每　步下沉或提升的时间，深度记录误差不得大　于５０ｍｍ，时间记录误差不得大于５ｓ。　（１０）施工过程中随时检查施工记录，　并按施工工艺对每根桩进行质量评定，主要　是：水泥用量、水泥浆拌制数量、压泵过程中　有否断桩现象、喷浆搅拌提升时间和复搅次　数。　（１１）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。　６施工质量检测　６．１检验方法　（１）水泥搅拌桩成桩７ｄ后，采用浅部开　挖桩头，目测其均匀性，量测成桩直径，检查　量为总数的５％。也可在搅拌桩成桩后７ｄ内　用轻型触探器测试桩身强度沿深度变化、以　及用轻便触探器中附带的勺钻在搅拌桩身中　心钻孔，取出桩芯．观察搅拌均匀程度．是否　存在水泥浆“结核”或未被搅匀的土团。抽查　数量为总桩数的的２％。　（下转第４８页）　港工技术与管理２０１０年第４期　・经验交流・　准确理解钻孑Ｌ桩混凝土设计强度等级和　施工配制强度的规定　凡含钻孔桩的工程项目，设计人员都会　在施工图中明确该工程钻孑Ｌ桩混凝土的设计　用导管法等工艺浇筑水下｝昆凝土时，陆上拌　和的混凝土配制强度应比设计强度等级提高　４０％～５０％。这是因为水下混凝土一般不能振　捣，仅靠其自流、自密实。经过大量试验，水下　强度等级。该设计强度等级其实涵盖了三层　含义：　（１）混凝土试件采用边长为１５０ｍｍ的　立方体标准试件：　混凝土实体抗压强度仅为陆上空气中施工混　凝土的５０％一９０％。所以如果误以设计强度等　（２）混凝土试件应在（２０＋２）℃的温度和　相对湿度在９５％以上的潮湿空气中养护　２８ｄ；　级来作为混凝土施工配制强度．或者按陆上　施工条件．混凝土施工配制强度仅比设计强　度等级增加１．６４５叮，并进行配合比设计（或　据此进行外购混凝土委托），那么钻孔桩结构　实体混凝土抗压强度就肯定无法满足钻孔桩　（３）混凝土具有９５％的保证率（即构件　实体混凝土中有９５％混凝土满足设计强度等　级要求　。　设计强度等级的要求。在相关部门进行结构　实体检测和工程验收时．就会出现不合格情　施工中，为了保证混凝土结构实体能满　足设计强度等级要求，就必须根据施工的边　界条件（如陆上、水下等等）、混凝土施工管理　水平（一般以混凝土均方差　表示）来计算、　确定混凝土施工配制强度，如陆上：Ｒ配＝　｜殳＋　况。一则混凝土结构质量留下隐患，－－￣，ｊ善后　处理实属不易，施工单位声誉也会受到极大　影响。　当然．《港口工程灌注桩设计与施工规　范》、《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》　１．６４５ｏ－；水下：Ｒ配＝　设＋（０．４～０．５）Ｒ设等等。　然后，根据混凝土配制强度、水泥（含砂、石、　等有关施工规范对用于钻孔桩施工的水泥品　掺合料等）特性、混凝土施工和易性要求等等　来进一步进行混凝土配合比设计　最后再依　种、水泥强度等级、水泥用量、水灰比、混凝土　凝结时间等等都也作了详尽的要求和规定．在　计算、确定钻孔桩混凝土配制强度和进行混　凝土配合比设计时（含外购混凝土委托），都　应一并考虑为妥。　段树萍　据混凝土配合比、混凝土拌和机容量、砂石含　水量变化等等因素，计算确定当天混凝土拌　和施工的配料单，作为当Ｅｌ混凝土拌和施工　的依据。　《水运工程混凝土施工规范》明确规定：采　（上接第３２页）　实验，以测定桩身强度。钻孔取芯频率为：试　验区ｌ０％．规模施工区２％。　６．２检验结果　（２）水泥搅拌桩成桩２８ｄ后，用钻孔取　芯的方法检查桩体完整性、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　通过对已施工水泥搅拌桩的质量检测．　桩身均匀性与完整性均良好。桩尖穿过②层　（淤泥质粘土层），２８ｄ桩身强度平均值为　１．６５　ＭＰａ．满足设计要求。　港工技术与管理２０１０年第４期　做（３个一组）２８ｄ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　——４８——