深层水泥搅拌法CDM加固软土地基施工规程.docx
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深层水泥搅拌法CDM加固软土地基施工规程
深层水泥搅拌法（CDM）加固软土地基施工规程
1.主题内容与适用范围
本规程阐述了深层水泥搅拌法（CDM）加固软土地基的施工方法、所用船机设备、施工工艺、施工技术要求和措施、质量标准和检测。
本规程适用于高桩码头接岸结构岸坡软基加固施工，防波（沙）堤、护岸、围堰、跨海大桥的桥墩基础、海上人工岛和陆上已有建筑附近加固软土地基的施工，亦可参照执行。
2.引用标准
JTJ291-98高桩码头设计与施工规范
JTJ250-98港口工程地基规范
3.施工方法
采用深层搅拌处理机，将水泥浆等材料，注入地基土中，并与地基土就地强制搅拌形成“水泥土”，依靠水泥的硬化及其与土粒的化学反应而使地基得到加固。
4.船机设备
4.1水上CDM施工设备
表4.1
水上CDM施工设备
船体系统
长m
宽m
型深m
搅拌架高m
发电机组KW
作业条件（有效波高）m
搅拌船
42
14
3.2
32.78
485
≤0.5
制浆船
33
12
2.7
120
≤0.5
深层搅拌处理机
加固面积m2
加固深度m
搅拌能力m3/h
驱动方法
功率kw
转速rpm
单轴扭矩KN.m
重量t
2.172
水面以下25m
20～0
电动
90x2
25.4/50.8
17.3/34.5
47
定位系统
定位手段
水上有效测距范围
系统定位精度
定位时间
平面偏差
垂直度偏差
微波测距
30m~2.5km
±5cm
1%
5min
制输浆系统
水泥筒仓
灰浆搅拌机
搅拌储浆罐
输浆泵
45tX3
1m3
2m3+3m3
400L/minX2台
注：
以烟台港工程为例，我国第一代CDM搅拌船。
4.2陆上CDM施工设备
表4.2
陆上CDM施工设备
序号
设备名称
数量
主要功能
1.
DSJ-55-1搅拌机
1台
单轴、搅拌头Ф700mm，55kw，59rpm/min
2.
灰浆泵
1台
4kw，最大输浆能力为3m3/h
3.
灰浆搅拌机
1台
4kw
4.
离心水泵
1台
4kw
5.
发电机
1台
150kw
注：
以天津港南疆煤码头中引桥桥台基础为例。
5.CDM施工工艺流程图
CDM施工工艺流程图
注：
“（）”为陆上CDM施工。
6.施工技术要求和措施
6.1材料
6.1.1.CDM加固软土地基所用材料，一般是由水泥、外加剂和搅拌用水搅拌而成的水泥浆。
6.1.2.水泥可选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥，当有条件时宜选用缓凝水泥，必要时可采用其它品种水泥。
水泥均应符合现行国家标准。
6.1.3宜选用回转窑水泥，当施工工地附近回转水泥不能满足供应要求时可选用立窑水泥，但在使用前应进行性能检查并各项指标合格，使用中应加强质量控制。
6.1.4开工前应使用拟用品种水泥与工程所在位置取的各层土搅拌进行室内实验，以验证拟用水泥品种对工程土质的匹配性并进行经济技术比较。
水泥掺入比宜为7~15%。
当工程量较小或工程所在位置附近有工程实例时，可借鉴先前工程的实验报告。
6.1.5当使用非缓凝型水泥时，水泥浆中宜掺入缓凝型减水剂的品种及用量应通过试验确定。
外加剂的使用应保证水泥浆的流动性。
外加剂宜用早强、缓凝和减水的材料，并应避免污染环境。
6.1.6外加剂应质量稳定，并附有质量检验证书、主要特性及成分、储存时间及使用有效期、适宜的掺量、注意事项、出厂日期等技术文件。
6.1.7搅拌用水可采用工程所在地的海水或淡水，使用前应对搅拌用水进行有机物含量、PH值、混浊度、水温等物理化学分析，查明对水泥搅拌体的侵蚀性，用以指导施工参数的调整。
6.2施工设备选择
6.2.1水上CDM施工设备选择
6.2.1.1水上CDM施工使用的船舶类型和规格，应根据水深、加固范围、地形、气象、海洋条件及工期等施工条件进行选择。
6.2.1.2水上CDM施工应采用专用作业船组进行，一般由船体系统、制浆系统、定位系统、处理机操作系统及水泥供应系统等组成，另根据现场情况配有拖轮或起锚艇、交通艇。
搅拌船的最大加固深度、搅拌机功率和作业效率应满足工程条件。
在风力6级以下，浪高0.5m以内时，应能昼夜连续作业。
6.2.1.3搅拌船应有自动定位系统，以确定搅拌桩的平面位置，定位允许偏差为±5cm。
搅拌船应有自动平衡调控系统，在施工作业中对作业船进行纵倾和横倾调平，以保证搅拌桩的垂直度，垂直度允许偏差为±1%。
搅拌船宜设自动记录仪，对施工作业过程中主要施工参数逐桩自动记录。
6.2.2陆上CDM设备选择
6.2.2.1陆上CDM使用的机种，基本上是由贯入长度决定的，但亦应考虑土质、施工等条件进行选择。
6.2.2.2陆上CDM施工机械一般由深层搅拌处理机（含施工控制仪器），发电机组、灰浆搅拌设备、水泥筒仓、潜水泵、灰浆泵等组成。
CDM处理机导架长、功率和作业效率应满足工程条件。
在6级风以下能昼夜连续作业。
6.2.2.3陆上CDM处理机应有平面定位设施，以确定搅拌桩平面位置，平面位置允许误差±1cm，应有调平装置，以保证搅拌桩的垂直度，垂直度允许误差为0.5%。
6.2.2.4陆上CDM施工机组，应设有施工管理系统、施工管理仪表等，以便及时掌握搅拌桩成型过程中的施工情况、自动以数字方式逐桩打印输出施工记录、及时判断处理机升降速度、吐浆量和搅拌轴转数是否满足规定标准值。
6.3典型施工
6.3.1在正式开工前，应在靠近正式工程处进行试验性的搅拌处理，以检验选用施工设备的性能和室内配合比试验的适用性，确定正式施工作业的技术参数。
6.3.2典型施工地点的地质情况应充分反应正式工程的地质情况，典型施工位置应有1~2个有完整的且具有代表性的钻孔资料，以便对典型施工结果进行对应分析。
6.3.3.典型施工要确定的施工参数有水泥浆的配合比、输将量、加固土的强度及深度、均匀性、着底性、处理机贯入提升速度、搅拌轴转速、扭矩、相邻搅拌桩的接合性、到达设计地层时的设备控制标准（通常选用对着底反映灵敏的对应处理机扭矩的电流值作为指标）、设备的适用性等，并通过钻孔取样的方法和对应钻孔柱状图及经济分析予以确定正式施工参数。
6.3.4搅拌体的搅拌程度以搅拌头在每米范围内的切土次数来反映，一般情况下，每米土范围内的切土次数不应少于400次。
当采用贯入输浆法时，切土次数可以下式计算：
T=ΣM·[
+
]（6.3.4）
式中：
T——切土次数（次/m）
ΣM——搅拌翼的总叶片数
Nd——贯入时搅拌轴转速（r/min）
Nu——提升时搅拌轴转速（r/min）
Vd——搅拌翼下降速度（m/min）
Vu——搅拌翼提升速度（m/min）
6.3.5吐浆方法有三种，即贯入送浆法、提升送浆法和贯入提升都送浆的方法，本规程适用贯入送浆法吐出水泥浆。
6.4深层搅拌机的定位及移位
6.4.1在施工前应根据工程平面图、断面图、技术规格书等确定CDM施工桩位、桩位之间搭接量及施工顺序。
6.4.2施工前根据工程平面图、CDM桩位图、施工顺序堪测基线控制点，布设施工基线。
施工基线及施工水准点测量精度应符合《水运工程测量规范》（JTJ203-94）的有关要求，验收合格后方可使用，并加以保护和定期复核。
6.4.3施工中应合理安排搅拌桩的施工顺序，使搅拌桩之间，特别是在主受力方向上搭接可靠。
当所用水泥为非缓凝水泥，因故使施工被迫中断，时间超过24h时，新搅拌桩与前日搅拌桩可相切施工。
搅拌桩之间的搭接宽度不应小于搅拌桩直径的1/6并符合设计要求。
6.4.4搅拌船定位
6.4.4.1搅拌船可根据实际情况用以下几种方法定位：
1）在船的前方和侧面用两台经纬仪交会的方法定位；
2）用经纬仪与光波测距仪定位；
3）用自动定位测量装置定位（用3套微波测距仪或3套光波测距仪或GPS定位）；
宜用自动定位测量装置定位，以保证施工的高效性、连续性和准确性。
6.4.4.2搅拌船宜用6根锚缆固定，放缆长度不宜小于100m，搅拌桩平面定位允许偏差±5cm。
6.4.5陆上搅拌处理机定位
6.4.5.1陆上搅拌处理机可根据实际情况用以下方法定位：
1）在处理机的前方和侧面用两台经纬仪交会方法定位；
2）用量尺拉线的方法先做标识桩（木桩）处理机对中标识桩定位。
宜用两台经纬仪交会方法定位，以提高桩正位率。
6.4.5.2当用经纬仪定位时，平面误差为±5cm；若沿搅拌桩轴线量尺拉线用木桩为标识桩时，其桩位布置与设计图误差不大于5cm，处理机对中标识桩时误差不大于1cm。
6.5施工操作及控制
6.5.1CDM施工作业正式进行前，测水深（地面）后，可对施工区域先行挖泥，加固体设计顶标高以上仅留0.5m～2.0m复盖层，留待CDM施工完成后连同隆起土一并挖除。
6.5.2在CDM施工作业前应加强对障碍物的调查，对表层障碍物应清除，在施工中发现深层有障碍物时应会同设计部门商讨解决。
6.5.3搅拌机搅拌头贯入作业穿越硬层困难时（一般情况下可处理N63.5≤20的土层），可采取输入润滑物和降低贯入速度等措施，以利穿越（采取措施后，可处理N63.5≤30的土层）。
6.5.4搅拌机作业时每搅拌处理4～6组搅拌桩宜将搅拌头提出水（陆）面，进行检查（量测叶片直径）和清理，施工中每搅拌作业10～12h宜将搅拌头提出水（陆）面清洗管路。
每组搅拌桩处理完后，将搅拌头提出泥面1m以上，方可移机。
6.6制浆系统及制浆流程
6.6.1制浆系统一般由水泥仓、水泥输送机、计量装置、水泥浆搅拌机、储浆罐、控制系统等组成。
水、水泥和外加剂的计量装置应按要求率定，其计量误差为±2%。
6.6.2储浆罐中应设缓慢搅拌装置，以防水泥浆中水泥沉淀，保证水泥浆的和易性和均匀性，在储浆罐的出口处应设过滤网，过滤水泥凝块。
6.6.3水泥浆的制备流程如图6.6.3所示
6.6.4水泥浆制备后，储存时间若超过2小时，应停止使用。
水泥浆中掺缓凝剂，储存时间不超过3小时。
6.7搅拌机处理作业过程及施工管理
6.7.1处理作业过程及所用时间，一般情况下各操作过程、施工速度或时间如下表6.7.1所示。
表6.7.1
项目
速度
V1
t1
1.0～2.0m/min
V2
t2
0.3～1.0m/min
V3
t3
0.5～1.0m/min
t5
送浆方式
贯入时送浆
提升时送浆
底部吐浆处理时间
1.5～2.0min
8.0min
V4
t4
0.5～1.0m/min
t6
5～10min
注：
1.上表所列参数以现场试验或典型施工最终确定；2.上表中：
V1——处理机在水中（陆上地面以上）升降速度；
t1——处理机在水中（陆上地面以上）升降时间；
V2——处理机在非加固段中升降速度；t2——处理机在非加固段中升降时间；
V3——处理机在加固段中贯入速度；t3——处理机在加固段中所用时间；
V4——处理机在加固段中提升速度；t4——处理机在加固段中提升所用时间；
t5——底部吐浆处理时间；t6——稳机定位及搅拌叶片检查时间。
6.7.2应对CDM施工全过程进行检控，其管理项目、管理内容及使用仪表如图6.7.2所示。
图6.7.2施工管理图
6.8隆起土的处理
6.8.1表层隆起土隆起量可按压入水泥浆量的70%进行估算。
6.8.2加固地基后，进行泥面测量，对高于设计基底标高以上的隆起土原则上应予以挖除，当隆起土的底部强度满足设计要求时，允许
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