水泥搅拌桩施工工艺标准.docx
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水泥搅拌桩施工工艺标准
水泥搅拌桩施工工艺标准
Soil-cementmixedpilefoundationconstructiontechnologystandards
水泥搅拌桩施工工艺标准
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。
1.引言
水泥搅拌桩作为基础工程，其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。
在水泥搅拌桩施工过程中，因为单桩的工程量比较小，施工时间短，而通常一个单元内的搅拌桩桩与桩之间的施工是连续性的，施工强度高，因此要控制好每一根桩的质量有一定的难度。
为使桩身质量得到进一步的保证，特制定本工艺标准。
2.适用范围
本标准适用于工业与民用建筑及市政交通工程采用水泥搅拌桩的加固地基的工程，也适用于水泥土桩墙支护工程。
3.引用标准
2.1《建筑桩基础技术规范》GB50007-2002
2.2《地基处理技术规范》JGJ79-2002
2.3《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002
2.4《地基基础设计规范》DGJ08-11-1999
4.术语和定义
3.1水泥搅拌桩（soil-cementmixedpilefoundation）：
利用水泥做固化剂，通过搅拌机械将其与地基土强制性搅拌，硬化后构成的地基。
3.2注浆地基（groutingfoundation）：
将配置好的化学浆液或水泥浆液，通过导管注入土体孔隙中，与土体结合，发生物化反应，从而提高土体强度，减小其压缩性和渗透性。
3.3高压喷射注浆地基（jetgroutingfoundation）：
利用钻机带有喷嘴的注浆管钻至土层的预定位置或先钻孔后将注浆管放至预定位置，以高压使浆液或水从喷嘴中射出，边旋转喷射的浆液，使土体与浆液搅拌混合形成一固结体。
施工采用单独喷出水泥浆的工艺，称为单管法；施工采用同时喷出高压空气与水泥浆的工艺，称为二管法；施工采用同时喷出高压水、高压空气及水泥浆的工艺，称为三管法。
5.一般规定
4.1地基基础工程施工前，必须具备完整的地质勘察资料及工程附近管线、建筑物、构筑物和其他公共设施的构造情况，必要时应作施工勘察和调查以确保工程质量及临近建筑的安全。
地基与基础工程的施工，均与地下土层接触，地质资料极为重要。
基础工程的施工又影响临近房屋和其他公共设施，对这些设施的结构状况的掌握，有利于基础工程施工的安全和质量，同时又可使这些设施得到保护。
近几年由于地质资料不详或对临近建筑物和设施没有充分重视而造成的基础工程质量事故或临近建筑物、公共设施的破坏事故，屡有发生，施工前掌握必要的资料，做到心中有数是有必要的。
4.2施工单位必须具备相应专业资质，并建立完善的质量管理体系和质量检验制度。
地基基础工程，专业性较强，没有足够的施工经验，应付不了复杂的地质情况，多变的环境条件，较高的专业标准。
为此，必须强调施工企业的资质。
对重要的、复杂的地基基础工程应有相应资质的施工单位。
资质指企业的信誉，人员的素质，设备的性能及施工实绩。
4.3从事地基基础工程检测及见证试验的单位，必须具备省级以上（含省、自治区、直辖市）建设行政主观部门颁发的资质证书和计量行政主观部门颁发的计量人证合格证书。
基础工程为隐蔽工程，工程检测与质量见证试验的结果具有重要的影响，必须有权威性。
只有具有一定资质水平的单位才保证其结果的可靠与准确。
4.4施工过程中出现异常情况时，应停止施工，由监理或者建设单位组织勘察、设计、施工等有关单位共同分析情况，解决问题，消除隐患，并应形成文件资料。
地基基础工程大量都是地下工程，虽有勘探资料，但常有与地质资料不符或没有掌握到的情况发生，致使工程不能顺利进行。
为避免不必要的重大事故或损失，遇到施工异常情况出现应停止施工，待妥善解决后再恢复施工。
6.施工准备
5.1技术准备
5.1.1熟悉施工图纸及设计说明和其他设计文件。
5.1.2施工方案审核、批准已经完成。
5.1.3根据施工技术交底、安全交底进行各项施工准备。
5.1.4施工前应检查水泥及外掺剂的质量、桩位、搅拌机工作性能，各种计量设备（主要是水泥流量计及其他计量设备）完好程度。
5.1.5放线前对各控制点进行复核后，按设计图纸放线，准确定出各搅拌桩的位置；测量施工平台的高程，放好桩位；搅拌桩桩位应采用竹片或板条进行现场定位，点白灰定位，移动钻机要准确对孔，对孔误差不得大于50mm，并报监理复核。
根据需要改动原设计位置的，需取得设计、监理等的同意后，方可执行。
5.2材料准备
5.2.1水泥：
采用新鲜水泥，出厂日期不得超过三个月。
水泥搅拌桩应采用合格的425号普通硅酸盐袋装水泥以便于计量。
水灰比一般为0.45～0.55，水泥掺灰量拟为12~15﹪（水泥重量为被加固土体重量的15﹪）。
5.2.2外加剂：
所采用外加剂须具备合格证和质保书，满足设计各项参数要求。
5.3主要机具
机具设备包括：
深层搅拌机、起重机、水泥制配系统、导向设备及提升速度量测设备等。
深层搅拌机及与之配套的起吊设备。
5.4作业条件
5.4.1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；地表过软时，采取防止桩机失稳的措施。
查清地下管线的位置及确定架空电线的位置高度，做好临时截、排水设施，作好施工准备，以及供水供电线路、机械设备施工线路、机械设备放置位置、运输通道等。
5.4.2试桩：
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。
必须待试桩成功后方可进行水泥搅拌桩的正式施工。
试桩检验应取地基原状土作室内配比实验和现场工艺性成桩实验，要求水泥搅拌桩的抗压设计强度为2500KPa。
5.4.3应保证起吊设备的平整度和导向架的垂直度。
7.材料和质量要点
6.1材料关键要求
6.1.1水泥使用前，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。
所需材料应提前进场，水泥及外加剂必须有出厂合格证，水泥必须送试验室检验合格后方能使用。
6.1.2施工使用的固化剂和外掺剂必须通过加固土室内试验检验方能使用。
固化剂浆液应严格按照预定的配比拌制。
准备好的浆液不得离析，泵送必须连续，拌制浆液的罐数、固化剂与外掺量的用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录。
6.1.3水泥浆不得离析。
制备好的水泥浆不得有离析现象，停置时间不得超过规定时间。
若停置时间过长，不得使用。
6.1.4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。
6.2质量关键要求
6.1.1保证垂直度：
设备就位后，必须平整，确保施工过程中不发生倾斜、移动。
要注意保证机架和钻杆的垂直度，其垂直度偏差不得大于1.5%。
施工中采用吊锤观测钻杆的两个方向垂直度和用平水尺测量机架的调平情况，如发现偏差过大，及时调整；
6.1.2钻杆提升速度不得超过0.5m/min。
水泥土搅拌桩施工过程中，为确保搅拌充分，桩体重量均匀，搅拌机头提速不宜过快，否则会使搅拌桩体局部水泥量不足或水泥不能均匀地拌和在土中，导致桩体强度不一，因此规定了机头提升速度。
6.1.3水泥土搅拌桩对水泥压入量要求较高，必须在施工机械上配置注量控制仪表，以保证一定的水泥用量。
6.1.4水泥搅拌桩的抗压设计强度为2500KPa，水泥搅拌桩施工完毕后，复合地基承载力应达到120KPa以上。
8.施工工艺过程
7.1施工工艺流程图
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0.5m→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。
7.2施工步骤
a）搅拌桩机：
深层搅拌桩机及相应的辅助设备（灰浆泵、灰浆搅拌机等）。
b）制备水泥浆：
按设计确定的配合比拌制水泥浆，待压浆前将水泥浆倒入集料斗。
c）预搅下沉：
待搅拌机的冷却水循环正常后，启动搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导架搅拌切土下沉，下沉的速度可由电机的电流监测表控制（一般为0.38~0.75m/min），工作电流不应大于40A。
搅拌机下沉时开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷边旋转。
搅拌机预搅下沉时，不宜冲水；当遇到较硬土层下沉太慢时，方可适量冲水，但应考虑冲水成桩对桩身强度的影响。
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。
d）提升喷浆搅拌，搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷边旋转，同时严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机（一般为0.3~0.5m/min）。
成桩要控制搅拌机的提升速度和次数，使连续均匀，以控制注浆量，保证搅拌均匀，同时泵送必须连续。
e）重复上、下搅拌，搅拌机提升至设计加固深度的顶面标高时，集料斗中的水泥浆应正好排空，为使软土和水泥浆搅拌均匀，再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计加固深度后再将搅拌机提升出地面。
这样便完成一根柱状加固体，外形呈现“8”字形。
f）清洗，向集料斗注入适量热水，开启灰浆泵、清洗全部管线中的残存水泥浆，直到基本干净，并将粘附在搅拌头上的杂物清洗干净。
g）移位，重复上述a）-f）步骤，再进行下一根桩的施工。
一根接一跟搭接，即成壁状加固体，几个壁状加固体连成一片，即成块状。
9.质量标准和技术性能要求
8.1质量检验
8.1.1施工过程中应随时检查施工记录，并对每根桩进行质量评定。
对于不合格的桩应根据其位置和数量等具体情况，分别采取补桩或者加强邻桩等措施。
8.1.2在下列情况下，尚应进行取样，单桩载荷试验或开挖检验：
（1）经触探检验对桩身强度有怀疑的桩应钻取桩身芯样，制成试块并测定桩身强度；
（2）场地复杂或施工有问题的桩应进行单桩载荷试验，检验其承载力。
（3）对相邻桩搭接要求严格的工程，应在桩养护到一定龄期时选取数根桩体进行开挖，检查桩顶部分外观质量。
8.1.3进行强度检验时，对承重水泥土搅拌桩应取90d后的试件；对支护水泥土搅拌桩应取28d后的试件。
强度检验取90d的试样是根据水泥土的特性而定，如工程需要（如作为围护结构用的水泥土搅拌桩）可根据设计要求，以28d强度为准，由于水泥土搅拌桩施工的影响因素较多，故检查数量略多于一般桩基。
8.1.4基槽开挖后，应检验桩位、桩数与桩顶质量，如不符合规定要求，应采取有效补救措施。
8.1.5水泥土搅拌桩地基质量检验标准应符合表1的规定。
表1水泥土搅拌桩地基质量检验标准
项目
次序
检查项目
允许偏差或允许值
检查方法
单位
数值
主控项目
1
水泥及外渗剂质量
设计要求
查产品合格证书或抽样送检
2
水泥用量
参数指标
查看流量计
3
桩体强度
设计要求
按规定方法
4
地基承载力
设计要求
按规定方法
一般项目
1
机头提升速度
m/min
≤0.5
量机头上升距离及时间
2
桩底标高
mm
±200
测机头深度
3
桩顶标高
mm
＋100、－50
水准仪（最上部标500mm不计入）
4
桩位偏差
mm
＜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
mm
＞200
用钢尺量
条文说明：
本规范表1中桩体强度的检查方法，各地有其他成熟的方法，只要可靠都行。
如用轻便触探器检查均匀程度、用对比法判断桩身强度等，可参照国家现行行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ79。
8.1.6质量检验方法
（1）水泥搅拌桩成桩7天内可采用轻便触探法进行桩身质量检验。
检验搅拌均匀性：
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，观察其颜色是否一致，是否存在水泥浆富集的“结核”或未被搅匀的土团。
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。
触探试验：
根据现有的轻便触探击数（N10）与水泥土强度对比关系来看，当桩身1d龄期的击数N10大于15击时，桩身强度已能满足设计要求；或者7d龄期的击数N10大于30击时，桩身强度也能达到设计要求。
轻便触探的深度一般不超过4m。
检查数量为施工总桩数的1﹪，且不小于3根。
或者在成桩后3天内，根据小应变法检查桩长和每米桩身的均匀性。
（2）经载荷实验后对桩身质量有怀疑时，应在成桩28天后，用双管单动取样器钻孔取芯做抗压强度实验，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。
钻孔取芯频率为1％～1.5％。
钻孔取芯检验数量为该段施工桩数的0.2﹪，且不少于2根。
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。
其他未尽事项按《建筑地基处理规范》（JGJ79-2002）等相关规范、规定及图纸要求（含专用图）办理。
（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。
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。
（4）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采用单桩复合地基载荷实验或复合地基载荷实验。
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。
（5）外观鉴定。
在成桩7天后，采用浅部开挖桩头（深度宜超过停浆面以下0.5米），目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径，检查量为总桩数的2﹪。
鉴定项目包括：
A、桩体圆匀，无缩颈和回陷现象。
B、搅拌均匀，凝体无松散。
C、群桩桩顶齐，间距均匀。
（6）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。
8.2施工控制
8.2.1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。
8.2.2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。
8.2.3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。
8.2.4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。
8.2.5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.
8.2.6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。
8.2.7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。
8.2.8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。
8.2.9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。
8.2.10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。
8.3质量保证措施
为保证施工质量，在施工中严格按设计要求和有关施工规范、规程进行。
从原材料进场开始至搅拌桩施工结束的每一道工序都严把质量关。
搅拌桩施工中尤其要抓好以下方面：
8.3.1施工前现场地面应予平整，必须清除地上地下一切障碍物。
8.3.2开机前必须调试，检查桩机运转和输料管畅通情况。
8.3.3施工时，设计停浆（灰）面应高出操作面标高0.5米，在开挖时应将该施工质量较差段挖去。
8.3.4桩机桩位必须对中，对中偏差不得大于5厘米；桩径不得小于设计值。
8.3.5严格按设计确定的参数控制喷浆量和搅拌提升速度。
为保证施工质量、提高工作效率和减少水泥浪费，应尽量连续工作。
输浆阶段必须保证足够的输浆压力，连续供浆。
一旦因故停浆，为防止断桩和缺浆，应将搅拌头下沉到停浆点0.5米以下，待恢复供浆后再喷浆搅拌；如停工40分钟以上，必须立即进行全面清洗，防止水泥在设备和管道中结块，影响施工；
8.3.6严格控制搅拌时的下沉和提升速度，以保证加固范围内每一深度得以充分搅拌；确保桩身强度和均匀性：
8.3.7深层搅拌施工中采用少量多次喷浆的方法，搅拌过程中均喷水泥浆；
8.3.8施工中，如因地下障碍物等原因使钻杆无法钻进时，应及时通知监理、设计人员，以便及时采取补桩措施，以保证施工质量；
8.3.9严格按照设计的水灰比配制浆液，配制好的浆液必须过滤；水灰比控制：
根据水泥用量计算每槽用水量，在储水罐上做好标志，在施工中严格做好计量工作。
制备好的浆液不得离析，泵送必须连续，拌制浆液的罐数固化剂和外加剂的用量以及泵送浆液时间等应有专人记录。
8.3.10施工记录必须详尽完善：
施工记录必须有专人负责，深度记录误差不得大于10cm，时间记录误差不得大于10秒钟。
施工中发生的问题和处理情况，均须如实记录，以便汇总分析；
8.3.11施工中应经常检查施工用电及机械情况，发现问题及时修理。
在制作水泥浆时可适当掺入外加剂。
8.3.12水泥搅拌桩施工，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。
8.3.13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。
10.成品保护
9.1水泥搅拌桩未达到规定强度不得在桩顶上大量堆载或让挖土机、推土机等大型设备在其上面行驶以防使桩产生断桩等质量问题。
9.2对搅拌桩取芯后留下的空间应采用同等强度的水泥砂浆及时回灌密实。
11.安全环保措施
10.1进入施工现场必须戴好安全帽，上塔必须系好安全带，严禁酒后操作和施工。
10.2电气设备必须全部接零接地，且设置漏电开关，需有专人负责和操作，并经常检查。
10.3立放塔架时，必须事前认真检查索具及连接部位的完好情况，发现问题及时认真处理，起落塔架时，应有专人负责指挥，严禁塔架起落范围内站人和放置设备。
10.4要有控制水泥灰尘飞扬的措施。
垃圾的处理必须符合国家、地方环境保护相关规定。
10.5在施工过程中应防止噪声污染，在施工噪声敏感区域宜选择低噪声设备，也可采取其他降低噪声的措施。
12.质量记录
11.1材料的合格证、性能检测报告，进场验收记录和复验报告。
11.2隐蔽工程验收记录。
11.3分项和单位工程检验记录。
11.4施工质量检验评定记录。
11.5施工现场检查记录。
11.6施工日记。
11.7其他相关的质量记录。
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