水泥深層攪拌樁工法

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1、水泥深層攪拌樁技術(shù)的特點(diǎn)
    1.1適用范圍廣。水泥深層攪拌樁技術(shù)適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土、粉土等軟土地基，目前在粉砂土地基中最大施工深度達(dá)19米。
    1.2處理可靠，滲透系數(shù)小。采用雙排梅花型的布置形式，處理更加可靠，水泥土28天齡期的抗?jié)B系數(shù)小于a*10-7cm/s。
    1.3施工機(jī)具簡單。所用的施工機(jī)具比較簡單，目前市場上有生產(chǎn)。
    1.4充分利用軟土。由于利用深層攪拌機(jī)就地將土體和水泥固化劑強(qiáng)制進(jìn)行攪拌，充分的利用軟土，避免了大量挖掘和棄土。
    1.5對周圍環(huán)境無污染。在加固過程中對周圍土體無擾動，施工時無振動、無噪間，對周圍環(huán)境無污染。
    1.6節(jié)約資金。與目前常用的混凝土地下連續(xù)墻、地下噴漿等防滲技術(shù)相比，處理費(fèi)用低廉。
    2、水泥深層攪拌樁技術(shù)原理與基本性能。
    2.1深基坑開挖以后，地下水形成一定的水位差，使地水由高處向低處滲流，在滲流的作用下，基坑底部出現(xiàn)滲透不穩(wěn)定時，往往會發(fā)生基底隆起或產(chǎn)生流砂。在飽和軟粘土中會產(chǎn)生流土，在礫石土層中則由于其中的細(xì)顆粒流走而產(chǎn)生管涌現(xiàn)象。這些滲透不穩(wěn)定現(xiàn)象的出現(xiàn)，會危及基坑的安全。
    2.2水泥土攪拌樁工藝是采用深攪樁機(jī)械鉆進(jìn)、噴水泥漿并強(qiáng)制與土攪拌而形成柱狀固體，通過水泥水解、水化反應(yīng)所生成的水泥水化物與土顆粒發(fā)生離子交換、團(tuán)粒化作用、碳酸化反應(yīng)以及硬凝反應(yīng)等一系列物理?xiàng)?Х從Γ?緯刪哂幸歡ㄇ慷群退?榷ǖ乃?嗉庸掏痢?
    2.3水泥深層攪拌樁技術(shù)是采用水泥土攪拌樁工藝，通過嚴(yán)格控制單制單樁的樁位、樁位、垂直度，臨樁的搭接時間、搭接質(zhì)量，以及相臨施工段的搭接，形成連接的水泥加固墻體，滲透系數(shù)很小，應(yīng)用于深基坑的防滲維護(hù)。
    2.4水泥土的強(qiáng)度及滲透系數(shù)取決于被處理土的性質(zhì)和加固所使用的水泥品種、標(biāo)號、摻入量等。水泥土的抗壓強(qiáng)度隨著水泥摻入量的增加而增大，滲透系數(shù)隨著水泥摻入量的增加而減小。工程常用的水泥摻入比為7%~15%，其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值宜取試塊90天齡期的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，一般可達(dá)500~3000Kpa。28天齡期的滲透系數(shù)一般小于a*10-7cm/s。
    3、設(shè)計要點(diǎn)
3.1技術(shù)指標(biāo)
    抗?jié)B系數(shù)及抗壓強(qiáng)度
    3.1.1根據(jù)資料：水泥摻入量7~15%，水灰比0.8~2.0的水泥土的28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度一般可達(dá)0.5~3.0MPa，彈性模量一般在10-4MPa，滲透破壞比降不小于200。
    3.1.2為了符合現(xiàn)場的實(shí)際情況，必須取樣進(jìn)行加固土的配合比試驗(yàn)。
    3.1.3另外考慮試驗(yàn)室與現(xiàn)場施工的差異，現(xiàn)場施工配合比建議加大摻量1~2%。
    3.2結(jié)構(gòu)布置
3.2.1墻體最小厚度
防滲墻厚度按下式計算取值：δ=ΔH/[J]
試中：δ棗最小防滲墻厚度（m）
ΔH棗防滲小頭差（m）
    [J]棗設(shè)計允許破壞坡降（一般取滲透破壞比降的1/2）
    墻厚的取值必須考慮施工可能造成的允許偏差，最小墻厚一般不宜小于300mm。
    3.2.2布置形式
    3.2.2.1現(xiàn)場必須進(jìn)行工藝試樁，以確定適宜的布置形式。首選方案采用雙頭深攪樁，以減少搭接接縫，加強(qiáng)防滲墻的整體性。布置圖如下（按樁徑70CM示意）：
    3.2.2.2如現(xiàn)場土質(zhì)復(fù)雜，或?yàn)榱诉m應(yīng)在深度的施工要求，可以減小鉆頭直徑或改為單頭深攪樁，為了保證墻體的防滲性能，建議按照雙排梅花型布置，布置圖如下（按樁徑60CM示意）：
    3.2.3樁長
    樁頂標(biāo)高根據(jù)現(xiàn)場條件確定，施工平臺必須布置在距地下水位以上大于50CM，樁底高程根據(jù)基坑邊坡的抗?jié)B安全計算確定。
    4、施工工藝
    4.1施工機(jī)械
設(shè)備名稱 型號規(guī)格 動力（KW） 數(shù)量（臺）
鉆機(jī) SJB 37 4
灰漿機(jī) HB6-3 2 4
拌漿機(jī) SJB-Ⅱ 2 4
高壓泵 L-200型 8 4
4.2施工工藝流程
水泥土攪拌樁施工時，水泥漿是通過鉆機(jī)空心鉆桿用壓力送至鉆頭處側(cè)向噴嘴噴入軟土中。噴嘴的運(yùn)動軌跡是由鉆桿的自轉(zhuǎn)和提升的直線運(yùn)動復(fù)合而成的螺旋線，噴出的水泥漿不可能與土充分拌合，必須進(jìn)行復(fù)攪。復(fù)攪次數(shù)的多少，直接關(guān)系到樁體強(qiáng)度，同時也影響到施工工效和工程造價。
    攪拌樁成樁工藝可采用“一次噴漿、二次攪拌”或“二次攪拌、三次噴漿”工藝，主要依據(jù)土質(zhì)情況及施工深度而定。一般土質(zhì)較軟，施工深度較小時，可用前者。反之可用后者。
    一般的施工工藝流程如下：
4.2.1就位
    深層攪拌機(jī)開行到達(dá)指定樁位、對中。當(dāng)?shù)孛嫫鸱黄綍r應(yīng)調(diào)整機(jī)架的垂直度。
4.2.2預(yù)攪下沉
    深層攪拌機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，啟動攪拌機(jī)電機(jī)，放松起重機(jī)鋼絲繩，使攪拌機(jī)沿導(dǎo)向架切土攪拌下沉，下沉速度控制在0.8m/min左右。
4.2.3制備水泥漿
    深層攪拌機(jī)預(yù)攪下層到一定濃度后，開始拌制水泥漿，待壓漿時傾入集料斗中。
4.2.4提升噴漿攪拌
    深層攪拌機(jī)下沉到達(dá)設(shè)計深度后，開啟灰漿泵將水泥漿壓入地基土中，此后邊噴漿，邊旋轉(zhuǎn)、邊提升深層攪拌機(jī)，直到設(shè)計樁頂標(biāo)高。此時應(yīng)注意噴漿速度與提升速度相協(xié)調(diào)，以確保水泥漿沿樁長均勻分布。攪拌提升速度一般應(yīng)控制在0.5m/min。
4.2.5沉鉆復(fù)攪
    再次沉鉆進(jìn)行復(fù)攪，復(fù)攪下沉速度可控制在在0.5m/min~0.8m/min。
    如果土質(zhì)較密或因樁長較長（12m以上）在提升時不能將應(yīng)噴入土中的水泥漿全部噴完時，可在重復(fù)下沉攪拌時予以補(bǔ)噴，即采用“二次攪拌、三次噴漿”工藝，但此時仍因注意噴漿的均勻性。第二次噴漿量不宜過少，可控制在單樁噴漿量的30%~40%，由于過少的水泥漿很難做到沿樁長均勻布。
4.2.6重復(fù)提升攪拌
    邊旋轉(zhuǎn)，邊提升、重復(fù)攪拌至樁頂標(biāo)高，并將鉆頭提出地面，以便移機(jī)施工新的樁體。至此，完成一根樁的施工。
4.2.7移位
    開行深層攪拌樁機(jī)至新的樁位，重復(fù)以上步驟，進(jìn)行下一根樁的施工。
4.2.8清洗
    當(dāng)一施工段成樁完成后，應(yīng)及時進(jìn)行清洗。
    深層攪拌樁機(jī)施工時，每臺班需11人左右，其人員配備如下：
崗位 班長 操作工 司泵工 拌漿工 供料工 機(jī)修工 電工 記錄
人員（人） 1 2 1 2 2 1 1 1
    4.4施工注意事項(xiàng)
    4.4.1對將要進(jìn)行深層攪拌法施工的場地事先硬加以平整。徹底清除地上、地下和空中的一切障礙。場地低洼時，應(yīng)回填粘性土料，不得加填雜填土。如果地表過軟時，應(yīng)采取防止施工機(jī)械失穩(wěn)的措施。
    4.4.2正式施工前，必須在施工現(xiàn)場進(jìn)行工藝試驗(yàn)以確定合理的施工技術(shù)參數(shù)：柱徑、布置形式、下沉速度、提升速度、噴漿壓力等。還應(yīng)掌握一根樁的設(shè)計用漿量是一次或兩次提升均勻噴完，來高速攪拌提升速度，使水泥漿沿樁水均勻分布。
    4.4.3施工中實(shí)際使用的固化劑和外加劑，要經(jīng)過加固土室內(nèi)試驗(yàn)的檢驗(yàn)事方能使用。固化劑漿液需嚴(yán)格按照預(yù)定的配合比拌制，制備好的漿液不得離析。漿液倒入集料理斗時應(yīng)加篩過濾，以免漿內(nèi)結(jié)塊損壞泵體。泵送漿液必須連續(xù)，一旦因幫停漿，要立即通知操作工，嚴(yán)防斷樁。
    4.4.4攪拌機(jī)預(yù)攪下沉?xí)r，應(yīng)盡量避免沖水，采用輸漿管沖水下沉的樁，噴漿提升前一定要漿輸入管內(nèi)的水排干凈。另外預(yù)攪下沉?xí)r，只能下沉切土，而不能噴漿或噴水，否則影響成樁質(zhì)量。
    4.4.5施工中如果提升困難，可以考慮采取將鉆頭下排葉片適當(dāng)減短，或者加大鉆桿的直徑等措施。
    5、質(zhì)量要求
5.1樁位控制
    嚴(yán)格進(jìn)行定位控制，要求樁位偏差小于1CM。
5.2垂直度控制
    每次開鉆之前，鉆機(jī)就位后，檢查鉆桿垂直度，垂直度偏差要求小于0.25%。
    5.3樁間搭接的控制
5.3.1樁徑
    每根樁開鉆前檢查鉆頭直徑，要求偏差小于5mm。
5.3.2搭接時間
    相臨樁成樁時間間隔要求控制在16小時以內(nèi)，以保證有效搭接。如超出16小時，采取補(bǔ)樁或增加水泥用量等措施進(jìn)行處理。
    5.4噴漿量的均勻性的控制
5.4.1噴漿量的噴漿是否均勻?qū)⒅苯佑绊懰嗤翑嚢铇兜馁|(zhì)量，因而是施工的關(guān)鍵。噴漿量、均勻性的控制，主要控制鉆機(jī)提升速度和噴漿壓力。
    嚴(yán)格按照前期工藝試驗(yàn)總結(jié)的技術(shù)參數(shù)，控制噴漿提升速度和噴漿壓力。
    6、加固質(zhì)量和效果的檢驗(yàn)
    水泥土攪拌樁的質(zhì)量可用開挖、取樣，鉆取巖芯等方法進(jìn)行。
    6.1開挖、取樣：開挖攪拌樁實(shí)體，觀察樁體直徑、外形及搭接情況，切割樁體截面，觀察攪拌均勻程度；鑿取一段樁體，加工成立方體試塊，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。
    6.2鉆取巖芯：一般在成樁72小時以后，使用鉆機(jī)，鉆取樁身加固土樣，觀察攪拌均勻程度。
6.3在防滲墻兩側(cè)2M，每20M距離對稱布置一口測壓井，定期測量井內(nèi)水位?？梢詸z驗(yàn)防滲的防滲效果，方便、直觀。以便出現(xiàn)異常情況確定問題的范圍，及時予以壓漿或補(bǔ)水處理。