水泥土墙施工文档格式.docx
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为改善水泥土的性能或提高早期强度，宜加入外掺剂，常用的外掺剂有粉煤灰、木质素磺酸钙、碳酸钠、氯化钙、三乙醇胺等。
各种外掺剂对水泥土强度有着不同的影响，掺入合适的外掺剂，既可节约水泥用量，又可改善水泥土的性质，同时也利用一些工业废料，减少对环境的影响。
表6-84为常用外掺剂的作用及其掺量，可供参考
水泥土外掺剂及掺量表6-84
外掺剂
作用
掺量①（%）
粉煤灰
早强、填充
50~80
木质素磺酸钙
减水、可泵、早强
0.2~0.5
碳酸钠
早强
氯化钙
2~5
三乙醇胺
0.05~0.2
石膏
缓频、早凝
2
水玻璃
①外掺剂掺量系外掺剂用量与水泥用量之比。
除上述外掺剂外，将生石灰粉与水泥混合使用或掺入适量（如相当于水泥重量的2%）的石膏，对提高水泥土的强度也有显著作用。
此外，将几种外掺剂按不同配方掺入水泥，对水泥土强度提高也有不同作用。
为有效的确定水泥土的配合比，可进行水泥土的室内配合比试验，测定各龄期的无侧限抗压强度，以了解最合适的水泥品种与配合比，以及水泥土的强度增长规律。
2．水泥土的物理力学性质
（1）重度
水泥土的重度与水泥掺入比及搅拌工艺有关，水泥掺入比大，水泥土的重度也相应较大，当水泥掺入比在8%~20%之间，采用湿法施工的水泥土重度比原状土增加约2%~4%。
（2）含水量
水泥土的含水量一般比原状土降低7%~15%。
水泥掺量越大或土层天然含水量越高，则经水泥搅拌后其含水量降低幅度越大。
（3）抗渗性
水泥土具有较好的抗渗性能，其渗透系数k一般在10-7~10-8cm/s，抗渗等级可达到0.2~0.4MPa级。
水泥土的抗渗性能也随水泥掺入比提高而提高。
在相同水泥掺入比的情况下，其抗渗性能随龄期增加而提高。
（4）无侧限抗压强度
水泥土的无侧限抗压强度qu在0.3~4.0MPa之间，比原状土提高几十倍乃至几百倍。
影响水泥土无侧限抗压强度的主要因素有：
水泥掺量、水泥强度等级、龄期、外掺剂、土质及土的含水量。
水泥掺入比aw在10%~15%之间，水泥土的抗压强度随其相应的水泥掺入比的增加而增大，且具有较好的相关性，经回归分析，可得到两者呈幂函数关系，其关系式为：
（6-112）
式中qu1——水泥掺入比aw1的水泥土抗压强度；
qu2——水泥掺入比aw2的水泥土抗压强度。
水泥强度等级直接影响水泥土的强度，水泥强度等级提高10级，水泥土强度fcu约增大20%~30%。
如要求达到相同强度，水泥强度等级提高10级可降低水泥掺入比2%~3%。
水泥土强度随龄期的增长而提高。
由于水泥土的物理化学反应过程与混凝土的硬化机理不同，在水泥加固土中，由于水泥掺量很小，水泥的水解和水化反映是在具有一定活性的土中进行，其强度增长过程比混凝土缓慢得多。
它在早期（7~14d）强度增长并不明显，而在28d以后仍有明显增加，并可持续增长至120d，以后增长趋势才成缓慢趋势。
因此，我国《建筑地基处理技术规范》JGJ79-91规定将90d龄期试块的无侧限抗压强度为水泥土的强度标准值。
但在基坑支护结构中，往往由于工期的关系，水泥土养护不可能达到90d，故仍以28d强度作为设计依据，因此在设计中应考虑这一因素。
由抗压强度试验得知，在其他条件相同时，不同龄期的水泥土抗压强度与时间关系大致呈线性关系，其关系式如下：
qu7＝（0.47~0.63）qu28；
qu14＝（0.62~0.80）qu28；
qu60＝（1.15~1.46）qu28；
qu90＝（1.43~1.80）qu28；
qu90＝（1.73~2.82）qu7；
qu90＝（2.37~3.73）qu14；
（6-113）
式中qu7、qu14……qu90分别表示7d、14d……90d龄期的水泥土无侧限抗压强度。
外掺剂对水泥土强度亦有影响，不同的外掺剂及不同的配方与其影响程度各异。
土质与土的含水量对水泥土强度影响也很大。
一般地说，初始性质较好的土加固后强度增加较大，初始性质较差的土加固后强度增加较小。
如土中含砂量较大，则水泥土强度可显著提高。
土的天然含水量较小则加固后强度较高，而天然含水量较大则加固后强度较低。
试验表明如土的含水量从157%降低到47%，在水泥掺入比为10%的情况下，28d无侧限抗压强度可从0.26MPa增加到2.32MPa。
（5）抗拉强度σt
水泥土抗拉强度与抗压强度有一定关系，一般情况下，σt在（0.15~0.25）qu之间。
（6）抗剪强度
水泥土抗剪强度随抗压强度增加而提高，但随着抗压强度增大，抗剪强度增幅减小。
当水泥土qu＝0.5~4MPa时，其粘聚力c在0.1~1.1MPa之间，即约为qu的20%~30%。
其摩擦角φ在20°
~30°
之间。
（7）变形特性
水泥土与未加固土典型的应力应变关系的比较如图6-105。
该图表明，水泥土的强度虽较未加固土增加很多，但其破坏应变量εf却急剧减小。
因此设计时对未加固土的抗剪强度不宜考虑最大值，而应考虑相对于桩体破坏应变量的适当值。
同时，水泥土抗压强度越大，其破坏应变量越小。
图6-105水泥土的变形特性
试验表明，水泥土的变形模量与无侧限抗压强度有一定关系，当qu＝0.5~4.0MPa时，其50d后的变形模量E50＝（120~150）qu。
3．施工工艺选择
水泥土墙施工工艺可采用下述三种方法：
（1）喷浆式深层搅拌（湿法）；
（2）喷粉式深层搅拌（干法）；
（3）高压喷射注浆法（也称高压旋喷法）。
在水泥土墙中采用湿法工艺施工时注浆量较易控制，成桩质量较为稳定，桩体均匀性好。
迄今为止，绝大部分水泥土墙都采用湿法工艺，无论在设计与施工方面都积累了丰富的经验，故一般应优先考虑湿法施工工艺。
干法施工工艺虽然水泥土强度较高，但其喷粉量不易控制，搅拌难以均匀，桩身强度离散较大，出现事故的概率较高，目前已很少应用。
水泥土桩也可采用高压喷射注浆成桩工艺，它采用高压水、气切削土体并将水泥与土搅拌形成水泥土桩。
该工艺施工简便，喷射注浆施工时，只需在土层中钻一个50~300mm的小孔，便可在土中喷射成直径0.4~2mm的加固水泥土桩。
因而能在狭窄施工区域或贴近已有基础施工，但该工艺水泥用量大，造价高，一般当场地受到限制，湿法机械无法施工时，或一些特殊场合下可选用高压喷射注浆成桩工艺。
深层搅拌机单位时间内水泥浆液喷出量Q（t/min）取决于钻头直径、水泥掺入比及搅拌轴提升速度，其关系如下：
（6-114）
式中D——钻头直径（m）；
γ——土的重度（kN/m3）；
aw——水泥掺入比（%）；
v——搅拌轴提升速度（m/min）。
当喷浆为定值时，土体中任意一点经搅拌叶搅拌的次数越多，则加固效果好，搅拌次数t与搅拌轴的叶片、转速和提升速度的关系如下：
（6-115）
式中h——两搅拌轴叶片之间的距离；
Σz——搅拌轴叶片总数；
n——搅拌轴转速（r/min）；
4．深层搅拌水泥土墙（湿法）施工
（1）施工机械
深层搅拌桩机是用于湿法施工的水泥土桩机，它的组成由深层搅拌机、机架及配套机械等组成（图6-106）。
图6-106SJB型深层搅拌桩机机组
1-深层搅拌桩；
2-塔架式机架；
3-灰浆拌制机；
4-集料斗；
5-灰浆泵；
6-贮水池；
7-冷却水泵；
8-道轨；
9-导向管；
10-电缆；
11-输浆管；
12-水管
深层搅拌机搅拌头及注浆方式是影响成桩质量的两个关键因素。
搅拌头（叶）有螺旋叶片式、杆式、环形等。
注浆方式则有中心管注浆、单轴底部注浆及叶片注浆等。
我国生产的深层搅拌机主要有两种型号即SJB型双搅拌头中心注浆式及GZB-600型单钻头叶片注浆式（图6-108）。
1）SJB型深层搅拌机
SJB型深层搅拌机由电机、减速器、搅拌轴、搅拌头、中心管、输浆管、单向球阀，横向系板等组成（图6-107）。
其技术参数如表6-85所示。
SJB系列深层搅拌机技术参数表6-85
技术参数
SJB-1
SJB-30
SJB-37
SJB-40
SJBF-45
SJBD-60
电机功率（kW）
2×
26
30
37
40
45
额定电流（A）
55
60
72
75
85
搅拌轴转数（r/min）
46
43
42
35
额定扭矩（N·
m）
6000
6400
8500
15000
搅拌轴数量（根）
1
搅拌头距离（mm）
515
530
／
搅拌头直径（mm）
700~800
700
760
800~1000
一次处理面积（m2）
0.71~0.88
0.71
0.85
0.5~0.8
加固深度（m）
10
10~12
15~20
18~25
20~28
主机外形尺寸（mm）
950×
440
×
1150
482
1617
1165×
740
1750
480
1737
主机质量（t）
3.0
2.25
2.5
2.45
电机冷却方式
水冷却
风冷却
图6-107SJB-1型深层搅拌机
1-输浆管；
2-外壳；
3-出水口；
4-进水口；
5-电动机；
6-导向滑块；
7-减速器；
8-搅拌轴；
9-中心管；
10-横向系杆；
11-球形阀；
12-搅拌头
图6-108GZB-600型深层搅拌机
1-电缆接头；
2-进浆口；
3-电动机；
4-搅拌轴；
5-搅拌头
深层搅拌桩机常用的机架有三种形式：
塔架式（图6-109）、桅杆式（图6-110）及步履式。
前两种构造简便、易于加工，在我国应用较多，但其搭设及行走较困难。
桅杆式机架可靠近建筑等附近进行施工，净操作面较小。
步履式的机械化程度高，塔架高度大，钻进深度大，但机械费用较高。
见图6-111。
SJB型深层搅拌机的配套设备有灰浆搅拌机、灰浆泵、冷却水泵、输浆胶管等。
图6-109ZTD塔架式机架
1-底盘；
2-塔架；
3-纵向行走装置；
4-横向行走装置；
5-操作室；
6-深层搅拌机；
7-道轨
图6-110桅杆式机架
2-立柱；
3-斜撑；
4-滚管；
5-电机；
7-导杆
图6-111步履式机架
1-履带；
2-起重杆；
3-机身；
4-立柱；
5-导向杆；
6-液压支撑杆；
7-深层搅拌机；
8-横梁
2）GZB-600型深层搅拌机
该机动力采用2台30kW型电机，各自连接1台2K-H行齿轮减速器。
该机采用单轴叶片喷浆方式，搅拌轴与输浆管为同心内外管，搅拌轴外径势129，内管为输浆管，直径φ76。
搅拌轴外设若干层辅助搅拌叶，其底部与搅拌头通过法兰连接。
水泥浆通过中心输浆内管以搅拌头从搅拌头喷浆叶片的喷口中注入土中。
其机组示意图如图6-112所示。
其技术性能如表6-86所示。
GZB-600型深层搅拌机技术性能表6-86
深层搅拌机
固化剂制备系统
灰浆拌制机台数×
容量（L）
500
搅拌叶片外径（mm）
600
泵输送量（L/min）
281
50
泵送压力（kPa）
1400
30×
集料斗容量（L）
180
起吊设备
提升力（kN）
150
技术指标
一次加固面积（m2）
0.28
提升速度（m/min）
0.6~1.0
最大加固深度（m）
10~15
提升高度（m）
14
加固效率（m/台班）
接地压力（kPa）
质量（t）
12
图6-112GZB-600型深层搅拌桩机机组
2-步履式机架；
3-流量计；
4-控制柜；
5-灰浆拌制及泵送机组；
6-输浆管；
7-电缆
（2）水泥土墙施工工艺
搅拌桩成桩工艺可采用“一次喷浆、二次搅拌”或“二次喷浆、三次搅拌”工艺，主要依据水泥掺入比及土质情况而定。
一般水泥掺量较小，土质较松时，可用前者，反之可用后者。
一般的施工工艺流程如图6-113示。
图6-113深层搅拌桩施工流程
（a）定位；
（b）预搅下沉；
（c）提升喷浆搅拌；
（d）重复下沉搅拌；
（e）重复提升搅拌；
（f）成桩结束
1）就位
深层搅拌桩机开行达到指定桩位、对中。
当地面起伏不平时应注意调整机架的垂直度。
2）预搅下沉
深层搅拌机运转正常后，启动搅拌机电机。
放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架切土搅拌下沉，下沉速度控制在0.8m/min左右，可由电机的电流监测表控制。
工作电流不应大于10A。
如遇硬粘土等下沉速度太慢，可以输浆系统适当补给清水以利钻进。
3）制备水泥浆
深层搅拌机预搅下沉到一定深度后，开始拌制水泥浆，待压浆时倾入集料斗中。
4）提升喷浆搅拌
深层搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵浆水泥浆压入地基土中，此后边喷浆、边旋转、边提升深层搅拌机，直至设计桩顶标高。
此时应注意喷浆速率与提升速度相协调，以确保水泥浆沿桩长均匀分布，并使提升至桩顶后集料斗中的水泥浆正好排空。
搅拌提升速度一般应控制在0.5m/min。
5）沉钻复搅
再次沉钻进行复搅，复搅下沉速度可控制在0.5~0.8m/min。
如果水泥掺入比较大或因土质较密在提升时不能将应喷入土中的水泥浆全部喷完时，可在重复下沉搅拌时予以补喷，即采用“二次喷浆、三次搅拌”工艺，但此时仍应注意喷浆的均匀性。
第二次喷浆量不宜过少，可控制在单桩总喷浆量的30%~40%，由于过少的水泥浆很难做到沿全桩均匀分布。
6）重复提升搅拌
边旋转、边提升，重复搅拌至桩顶标高，并将钻头提出地面，以便移机施工新的桩体。
此至，完成一根桩的施工。
7）移位
开行深层搅拌桩机（履带式机架也可进行转向、变幅等作业）至新的桩位，重复1）~6）步骤，进行下一根桩的施工。
8）清洗
当一施工段成桩完成后，应即时进行清洗。
清洗时向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，将全部管道中的残存水泥浆，冲洗干净并浆附于搅拌头上的土清洗干净。
（3）水泥土墙施工要点
1）正确使用深层搅拌机
①当搅拌机的入土切削和提升搅拌负荷太大、电动机工作电流超过额定时，应降低提升或下降速度或适当补给清水。
万一发生卡钻、停转现象，应立即切断钻机电源将搅拌机强制提出地面重新启动，不得在土中启动。
②电网电压低于350V时，应暂停施工以保护电机。
③对水冷型主机在整个施工过程中冷却循环水不能中断，应经常检查进水、出水温度，温差不能过大。
④塔架式或桅杆式机架行走时必须保持路基平整，行走稳定。
2）开挖样槽
由于水泥土墙是由水泥土桩密排（格栅型）布置的，桩的密度很大，施工中会出现较大涌土现象，即在施工桩位处土体涌出高于原地面，一般会高出1/8~1/15桩长。
这为桩顶标高控制及后期混凝土面板施工带来麻烦。
因此在水泥土墙施工前应先在成桩施工范围开挖一定深度的样槽，样槽宽度可比水泥土墙宽b增加300~500mm，深度应根据土的密度等确定，一般可取桩长的1/10。
3）清除障碍
施工前应清除搅拌桩施打范围内的一切障碍，如旧建筑基础、树根、枯井等，以防止施工受阻或成桩偏斜。
当清除障碍范围较大或深度较深时，应做好覆土压实，防止机架倾斜。
清障工作可与样槽开挖同时进行。
4）机架垂直度控制
机架垂直度是决定成桩垂直度的关键。
因此必须严格控制，垂直度偏差应控制在1%以内。
5）工艺试桩
在施工前应作为工艺试桩。
通过试桩，熟悉施工区的土质状况，确定施工工艺参数，如钻进深度、灰浆配合比、喷浆下沉及提升速度、喷浆速率、喷浆压力及钻进状况等。
6）成桩施工
①控制下沉及提升速度
一般预搅下沉的速度应控制在0.8m/min，喷浆提升速度不宜大于0.5m/min，重复搅拌升降可控制在0.5~0.8m/min。
②严格控制喷浆速率与喷浆提升（或下沉）速度的关系
确保水泥浆沿全桩长均匀分布，并保证在提升开始时同时注浆，在提升至桩顶时，该桩全部浆液喷注完毕，控制好喷浆速率与提升（下沉）速度的关系是十分重要的。
喷浆和搅拌提升速度的误差不得大于±
0.1m/min。
对水泥掺入比较大，或桩顶需加大掺量的桩的施工，可采用二次喷浆、三次搅拌工艺。
③防止断桩
施工中发生意外中断注浆或提升过快现象，应立即暂停施工，重新下钻至停浆面或少浆桩段以下0.5m的位置，重新注浆提升，保证桩身完整，防止断桩。
④邻桩施工
连续的水泥土墙中相邻桩施工的时间间隔一般不应超过24h。
因故停歇时间超过24h，应采取补桩或在后施工桩中增加水泥掺量（可增加20%~30%）及注浆等措施。
前后排桩施工应错位成踏步式，以便发生停歇时，前后施工桩体成错位搭接形式，有利墙体稳定及止水效果。
⑤钻头及搅拌叶检查
经常性、制度性地检查搅拌叶磨损情况，当发生过大磨损时，应及时更换或修补钻头，钻头直径偏差应不超过3%。
对叶片注浆式搅拌头，应经常检查注浆孔是否阻塞；
对中心注浆管的搅拌头应检查球阀工况，使其正常喷浆。
7）试块制作
一般情况每一台班应做一组试块（3块），试模尺寸为70.7mm×
70.7mm×
70.7mm,试块水泥土可在第二次提升后的搅拌叶边提取，按规定的养护条件进行养护。
8）成桩记录
施工过程中必须及时做好成桩记录，不得事后补记或事前先记，成桩记录应反映真实施工状况。
成桩记录主要内容包括：
水泥浆配合比、供浆状况、搅拌机下沉及提升时间、注浆时间、停浆时间等。
（4）质量检查
深层搅拌水泥土桩的质量检验标准如表6-87所示。
水泥土搅拌桩质量检验标准表6-87
项
序
检查项目
允许偏差或允许值
检查方法
单位
数值
主控项目
水泥及外掺剂质量
设计要求
查产品合格证书或抽样送检
水泥用量
参数指标
查看流量计
3
桩体强度
按规定办法
4
地基承载力
一般项目
机头提升速度
m/min
≤0.5
量机头上升距离及时间
桩底标高
mm
±
200
测机头深度
桩顶标高
＋100
－50
水准仪（最上部500mm不计入）
桩位偏差
＜50
用钢尺量
5
桩径
＜0.04D
用钢尺量，D为桩径
6
垂直度
%
≤1.5
经纬仪
7
搭接
＞200
水泥土桩应在施工后一周内进行开挖检查或采用钻孔取芯等手段检查成桩质量，若不符合设计要求，应及时调整施工工艺。
水泥土墙应在设计开挖龄期采用钻芯法检测墙身完整性，钻芯数量不宜少于总桩数的2%，且不少于5根；
并应根据设计要求取样进行单轴抗压强度试验。
（5）水泥土墙施工中常见问题及处理方法
水泥土墙施工中常见间题及处理方法见表6-88。
高压喷射注浆法施工中常见问题及处理方法见表6-89。
水泥土墙施工中常见问题及处理方法表6-88
常见问题
原因
处理方法
钻进困难
遇到地下障碍
设法排除
遇到密实的粘土层
适当注水钻进
遇到密实的粉砂层、细砂层
改进钻头、适当注水钻进
发生断浆
压浆泵故障
排除
管路阻塞
疏通
注浆不均匀
提升速度与注浆速度不协调
对现场土层进行工艺试桩，改进工艺
桩顶缺浆
注浆过快或提升过慢
协调提升速度与注浆速度
浆液多余
注浆太慢或提升过快
样槽开挖太浅、太小
加深、加宽样槽
成桩速度过快
放慢施工速度
布桩过密
采用格栅式布置，减少密排桩
土层有局部软弱层或带状软弱层，注浆压力扩散
调整施工顺序，先施工水泥土墙外排桩，将基坑封闭，使压力向坑内扩散
高压喷射注浆法施工常见问题、预防措施及处理方法表6-89
固结体强度不匀、缩颈
喷射方法和机具与地质条件不符
根据设计要求和地质条件，选用合适的喷浆方法和机具
喷浆设备出现故障（管路堵塞、串、漏、卡钻）
喷浆时，先进行压水压浆压气试验，正常后方可喷射；
保证连续进行；
配装用筛过滤，调整压力
拔
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