水泥土搅拌法复合地基施工及检测技术.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流水泥土搅拌法复合地基施工及检测技术.精品文档.水泥土搅拌法复合地基施工及检测技术目 录1.水泥土搅拌法概述12.水泥土搅拌法复合地基32.1单桩竖向承载力32.2复合地基承载力42.3设计参数选取52.4软弱下卧层强度82.5复合地基变形92.6设计思路与步骤122.7达成铁路水泥土搅拌桩设计133.水泥土搅拌法施工技术143.1施工机械设备及其主要性能143.2施工工艺技术213.3施工技术组织243.4施工注意事项263.4现场施工274.施工质量检验技术304.1施工期间的质量检验304.2工程竣工后的质量检验314.3测试工点的钻孔取

2、芯检验情况425.结论与建议52参考文献53水泥土搅拌法处理软土地基施工及检测技术1.水泥土搅拌法概述二次大战后美国首先开发出用水泥浆就地搅拌的桩，称为Mixed-in-Place Pile（简称MIP法），即从不断回转的、中空轴的端部向周围已被搅松的土中喷出水泥浆，经叶片的搅拌而形成水泥土桩，直径为3040cm，桩长1012m。1953年日本清水建设株式会社引进这种施工方法，1967年日本港湾研究所土工部参照MIP工法研制出石灰搅拌机械。1974年由于大型软土地基加固工程的需要，日本港湾技术研究所、川崎钢铁厂和不动建设株式会社合作成功地研制了水泥搅拌工法，正式命名为CMC法，用于加固钢铁厂矿

3、石堆场大型工程，加固深度已能达到32m。接着日本各大施工企业不断开发出类似的方法，如竹中工务店的深层水泥搅拌法（DCM法），清水建设株式会社的深层水泥搅拌法（DMIC法），东亚建设工业（株）的深层水泥固结法（DCCM法）等。这些方法所用的材料不外乎两种，即水泥和石灰。送料都是通过轴管或专门的送料管，胶结材料有浆状或粉状。1977年日本九州大学吉田信夫提出一种浆材从叶片中喷出的方法，初步试验效果较好，认为这种喷浆法能充分搅拌。但后来因浆液中有颗粒造成喷浆口堵塞而带来施工困难而未能推广。因而深层搅拌法成为日本软土地基加固方法中应用得最多的一种方法，到1995年为止，日本采用深层搅拌法加固海底软土的

4、工程量已达1640万m3，加固陆上软土800万m3。该项技术在日本目前主要用于海边的工程，因此港湾所是重点发展这项技术的单位，加固深度已能达60m。原苏联在1970年也研究成功一种淤泥水泥桩，用于港湾建设工程中。淤泥土的含水量虽高达100%120%，但掺入10%15%的水泥以后，半年龄期强度可达3MPa。成本分析表明，采用这种淤泥水泥土桩比钢筋混凝土桩的造价要低40%。瑞典在1967年也提出类似的加固法，1971年首先制成石灰搅拌桩，并于1972年用于斯德哥尔摩城郊的Hudding路堤的软基加固，接着用于深层基坑支护的加固，加固深度均能达到15m，目前在瑞典广泛使用。1977年10月由冶金部建

5、筑研究总院和交通部水运规划设计院联合研制。首先做室内试验和机械研制，1978年底由江阴振冲器厂试制成我国第一台STB1型双头搅拌机，该机专门在双轴中间设一输浆管输浆，这台设备是陆上型的，1979年在天津新港试机和试验施桩工艺，接着1980年初于上海宝山钢铁厂卷管设备的软基加固中应用，1980年11月由冶金部基建局组织专家进行鉴定，在会上通过了“饱和软黏土深层搅拌加固技术”，从而开发出深层搅拌法加固软土技术并广泛应用于各类工程。从1984年开始国内已能批量生产SJB型 成套深层搅拌机械，并组建了专门的施工公司，取得了良好的技术经济效果。与以往钢筋混凝土桩基相比，节省了大量的钢材，降低了造价，缩短

6、了工期。1980年初天津市机械施工公司与交通部一航局科研所等单位合作，利用日本进口螺旋钻孔机械进行改装，制成单搅拌轴、翼片喷浆型深层搅拌机，1981年在天津造纸厂蒸煮锅改造扩建工程中首次应用并获得成功。1983年浙江大学土木系联合当地施工单位，制造出DSJ型单轴喷浆陆上型水泥深层搅拌机。1987年交通部第一航务工程局在天津新港东突堤南侧码头接岸结构的软基处理工程中引入日本工务店的DCM工法。1992年12月我国第一台深层搅拌船组在烟台港西港池二期工程中进行工程试点获得成功，从而结束了我国没有海上深层搅拌施工船的历史。另外，从1991年以来各地的机械制造厂又因地制宜制造出了双搅拌轴、翼片喷浆型和

7、变轴距的双轴搅拌机。2.水泥土搅拌法复合地基承受垂直荷载的深层搅拌水泥土桩，一般应使土对桩的支承力与桩身强度所确定的承载力相近，并使后者略大于前者最为经济。因此搅拌桩的设计主要是确定桩长和选择水泥掺入比（即掺加的水泥重量与被加固的软土重量之比）。搅拌单桩的设计步骤一般可分为三种情况：(1)当拟加固场地的土质条件、施工机械因素等限制搅拌桩打设深度时，应先确定桩长，根据桩长计算单桩容许承载力；然后再确定桩身强度，并根据水泥土室内强度试验资料，选择相应于所需桩身强度的水泥掺入比。(2)当搅拌加固的深度不受限制时，可根据室内强度试验资料选择水泥掺入比，确定桩身强度；再根据选定的强度，计算单桩承载力；然

8、后再求桩长。(3)直接根据上部结构对地基的要求，先选定单桩承载力，即可求得桩长和桩身强度；然后再根据室内强度试验资料选择相应于要求的桩身强度的水泥掺入比。2.1单桩竖向承载力单桩竖向承载特征值应通过现场单桩载荷试验确定，也可按式（2-1)估算，并应同时满足式（2-2)的要求，应使由式（2-2)桩身材强度确定的单桩承载力大于（或等于）由桩周土和桩端土的抗力所提供的单桩承载力。 （2-1) （2-2)式中: fcu-与搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内加固土试块（边长为70.7mm的立方体，也可采用边长为50mm的立方体），在标准养护条件下，90d龄期的立方体无侧限抗压强度平均值(kPa)；桩身强度折

9、减系数，干法可取0.200.30，湿法可取0.250.33；up桩的周长(m)；n桩长范围内所划分的土层数；qsi桩周第i层土的侧阻力特征值，对淤泥可取47kPa，对淤泥质土可取612kPa，对软塑性状态的粘性土可取1015kPa，对可塑状态的粘性土可以取1218kPa；li桩长范围内第i层土的厚度(m)；qp桩端地基土未经修正的承载力特征值(kPa)，可按现行国家标准建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)的有关规定确定；a桩端天然地基土的承载力折减系数，可取0.40.6，承载力高时取低值。2.2复合地基承载力加固后搅拌桩复合地基承载力特征值应通过现场复合地基载荷试验确定，也可按下式

10、计算： （2-3)或根据设计要求的单桩竖向承载力特征值Ra和复合地基承载力特征值fsp,k计算搅拌桩的置换率m和总桩数计算值n： （2-4) （2-5)式中:fsp,k复合地基承载力特征值(kPa)；m 面积置换率；Ap 桩的截面积(m2)；fs,k桩间天然地基上承载力特征值(kPa)；桩间土承载力折减系数，当桩端土为软土时，可取胜0.51.0；当桩端土为硬土时，可取0.10.4；当不考虑桩间软土的作用时，可取零；Ra单桩竖向承载力特征值，见式（2-1)和式（2-2)；A 地基加固的面积(m2)。根据求得的总桩数计算值n，进行搅拌桩的平面布置。桩的平面布置可根据上部结构特点及对地基承载力和变形

11、要求，采用柱状布置时要考虑充分发挥桩的摩擦阻力和便于施工为原则。2.3设计参数选取(1)无侧限抗压强度fcu值90d龄期的水泥土抗压强度fcu值与采集地点的原状土性质、水泥品种和标号及其掺入比有关，通常由室内的配合比试验予以确定。经验表明，选用425#普通硅酸盐水泥，掺入比为12%15%时，fcu值大致在1.02.0MPa。(2)桩身强度折减速系数式（2-2)中的桩身强度折减系数是一个与工程经验以及拟建工程性质密切相关的参数。工程经验包括对施工队伍素质、施工质量、室内强度试验与实际加固强度比值及实际工程加固效果等情况。拟建工程性质包括工程地质条件、上部结构对地基的要求及工程的重要性等。目前在设

12、计中一般取=0.350.5。(3)桩端地基土承载力折减系数式（2-1)中桩端地基承载力折减系数取值与施工时桩端施工质量及桩端土质等条件有关。当桩较短且桩端为较硬土层时取高值。如果桩底施工质量不好，水泥土桩没能真正支承在硬土层上，桩端地基承载力不能发挥，且由于机械搅拌破坏了桩端土的天然结构时，=0。反之，当桩底质量可靠时，则通常取=5。(4)考虑承载力的临界（有效）桩长和桩长设计值的确定桩长的选择是水泥土搅拌桩复合地基设计中重要问题之一。比较公式（2-1)和式（2-2)可见，当桩身强度大于式（2-2)中所给出的强度值时，相同桩长的承载力相近，而不同桩长的承载力有明显不同。此时桩的承载力主要由地基

13、土的支承力来控制，即由式（2-1)来计算确定，增加桩长可提高单桩承载力。当桩身强度低于式（2-2)所给出的值时，则承载力受桩身强度的控制。通常而言，短桩承载力受侧桩、桩端土的阻力所控制，而对较长的桩，往往受桩身材料强度的控制。考虑承载力的临界有效桩长lc由于搅拌桩的桩身强度一般是有一定限度的，所以在荷载作用下，桩体的变形、轴力和侧摩擦阻力主要集中在深度0lc这部分桩体上，对大于lc的那部分桩体。它的变形、轴力和侧摩阻力发挥较小。因此，从搅拌桩的承载力角度来说，存在着一个临界有效桩长lc。当桩长超过此长度时，单桩的竖向承载力就不会再因此而有所提高。桩长还得要通过地基变形计算予以确定对软土地基，水

14、泥土搅拌桩复合地基的设计，除了满足地基承载力的要求外，还要解决和控制地基的变形问题。因此，上述以地基土对桩的支承力和以桩身强度确定单桩承载力相同为原则所定出的桩长，还不一定能控制地基变形值在许可范围，尚需进行地基的变形计算，以最终确定设计桩长。从地基土的竖向应力分布图2-1和表2-1可见，地基内的竖向应力z随着深度而逐渐减小，荷载分布面积越宽，则向下传递荷载的深度也就越深，也即是竖向应力随深度的减小程度越不明显。因此在深厚的软土地基中，片筏整板基础下选用的设计桩长，要比相同载荷、条形基础下的桩要长，方可达到减小地基变形的目的。由此说明，在选定设计桩长时要考虑荷载分布面积大小的因素。工程实践表明

15、，当软土层较厚时，从减小地基变形量方面考虑，桩就得设计得长些，原则上，桩应穿透软土层到达下卧强度较高的土层为好。表2-1 方形均布荷载P0中心线下，不同深度Z处竖向应力z值深度z处的应力比值z/p0610203040荷载宽度B2m0.050.02-20m0.890.70.340.180.11图2-1 地基土附加应力等值线图a)等z线（条形荷载） b) 等z线（方形形荷载）c)等x线（条形荷载） d) 等xz线（条形荷载）(5)桩间土承载力折减系数桩间土承载力折减系数是反映桩土共同作用的一个参数。如=1时，则表示桩与土共同承受荷载，由此得出与柔性桩复合地基相同的计算公式；如=0，则表示桩间土不承

16、受荷载，由此得出与一般刚性桩桩基相似的计算公式。从水泥土和天然土的应力-应变关系曲线图2-2可见，在发生与水泥土极限应力值(fcup)相对应的应变值(sp)时，天然地基土所能提供的应力值却远小于其极限应力值(fcus)。所以，考虑水泥土桩复合地基的变形协调，引入折减系数无疑是必要的。它的取值与桩间土和桩端土的性质、搅拌桩的桩身强度和承载力、养护龄期等因素有关。桩间土较好、桩端土较弱、桩身强度较低、养护龄期较短，则值取高值；反之，则取低值。图2-2 水泥土和天然地基土的应力应变关系基础刚度不同也会影响桩间土承载力的发挥。在工业与民用建筑中，水泥土桩顶一般都有刚性的混凝土承台，由于桩间土的变形模量

17、远小桩的变形模量，桩间土的强度得不到充分的发挥。而在高速公路中，水泥土桩顶是刚度较低的砂垫层，在荷载作用下，桩必然要向垫刺入，致使桩间土的利用程度得到很大的提高。所以，在选取时要考虑基础刚度和桩间土强度发挥这个因素。确定值还应根据建筑物对沉降要求有所不同。当建筑物对沉降要求控制较严时，即使桩端是软土，值也应取小值，这样较为安全；当建筑物对沉降要求控制较低时，即使桩端为硬土，值也可取大值，这样较为经济。2.4软弱下卧层强度当搅拌处理范围以下存在软弱下卧层时，需进行下卧层承载力验算。将基础、桩端之间的桩体和土视为复合土层，其压缩系数、压缩模量取桩和桩间土的复合指标，按应力扩散法进行验算。软弱下卧层

18、的强度验算应按下式进行： （2-6)式中：pz软弱下卧层顶面处的附加压力值(kPa)； pcz-软弱下卧层顶面处，土的自重压力值(kPa)； fz-软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值(kPa)。对条基础和矩形基础，式（2-6)中的pz值可按下列公式简化计算图3：图2-3 应力扩散法计算图条形基础 （2-7)矩形基础 （2-8)式中： p0基底平均压力(kPa)； b矩形基础和条形基础底边的宽度(m)； l矩形基础底边的长度(m)； pc基础底面处土的自重压力(kPa)； h基础底面至软弱下卧层顶面（搅拌桩底面）的距离(m)； -地基压力扩散线与垂直线的夹角()，可按表2-2采用。表

19、2-2 地基压力扩散角值Esl/Es2h/b0.250.5362351025102030注：1、Es1为桩和桩间土复合土层的压缩模量，具体按式（1-11）计算；Es2为软弱下卧层土的压缩模量；2、h0.50b时，值不变，中间可插值。2.5复合地基变形水泥土搅拌桩复合地基变形s的计算，包括搅拌桩群体的压缩变形s1桩端下未加固土层的压缩变形s2二个部分，即s=s1+s2 （2-9)(1)搅拌桩加固体加缩变量s1的计算s1计算方法一般有以下三种：复合模量法 将复合地基加固区增强体连同地基土看作一个整体，采用置换率加权模量作为复合模量（复合模量也可根据试验而定），并以此作为计算参数，用单向压缩的分层总

20、和法求s1值： （2-10) （2-11)式中： pz搅拌桩复合土层顶面的附加压力值(kPa)； pzl搅拌桩复合土层底面的附加压力值(kPa)； Esp搅拌桩复合土层的压缩模量(kPa)； Ep搅拌桩桩体的压缩模量，可取(100200)fcu(kPa)，对较短的桩或桩身强度较低者可取低值，反之可取高值； Es桩间土的压缩模量(kPa)； l搅拌桩桩长。由于上层水泥土搅拌桩加固体的复合模量值较高，一般为1525MPa，所以，在上硬下软的双层地基中，附加应力随深度的变化曲线与均质弹性体内的分布情况有所不同。有限单元计算结果表明，双层地基中上部加固层起到了加速应力收敛的作用（图2-4）；在加固层与

21、非加固层界面处，应力(层间应力)减小40%，不考虑加固层对应力的收敛作用，即不注意应力分布的这种差异，显然会夸大下卧非加固层的变形。图2-4 双层地基（上硬下软）竖向应力随深度的变化工程实践中，复合加固体底面的附加压力pzl值可取用下卧层强度验算的应力扩散法(图2-2)中的pz值，用式（2-7)和式（2-8)计算。应力修正法根据桩土模量比求出桩土各自分担的荷载，忽略增强体的存在，用弹性理论求土中应力，用分层总和法求出加固区土体的变形作为s1。桩身压缩量法假定桩体不会产生刺入变形，通过模量比求出桩承担的荷载，再假定桩侧摩擦阻力的分布形式，则可通过材料力学求压杆变形积分法求出桩体的压缩量，并以此作

22、为s1。(2)搅拌桩桩端下未加固土层压缩变形量s2计算压缩变形s2的计算方法一般有以下三种，但是，它们最终都是按照单向压缩的分层总和法计算压缩变形s2。三种方法不同点仅在于计算地基内任一点竖向应力的方法不同。应力扩散法此法实际上是借用地基规范中验算下卧层承载力的方法，即将复合地基视为双层地基，通过一个应力扩散角简单地求得未加固区顶面附加压应力的数值，按弹性理论法求得整个下卧层的应力分布，再根据单向压缩的分层总和法求s2；参照建筑地基基础设计规范的计算公式，则s2表达式为： （2-12)式中： -沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验，无地区经验时，可采用0.71.3； pz水泥土搅拌桩桩

23、端处的附加压力(kPa)； n未加固土层计算深度范围内所划分的土层数； Esi搅拌桩桩端下第i层土的压缩模量(MPa)，应取土的自重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力段计算；zi、zi-1 桩端至第i层土、第i-1层土底面一小距离(m)；i、i-1桩端到第i层土，第i-1层土底面范围内平均附加应力系数，可查建筑地基基础设计规范附录K，附加变应力等于或小于自重应力的10%处作为压缩层的计算深度。等效实体法：即是建筑地基基础设计规范附录R中群桩（刚性桩）沉降计算方方法。它假设加固体面四周受均布摩擦阻力，上部压力扣除摩擦阻力后即可得到未加固区顶面附加应力的数值；用弹性理论法求整个下卧层内的应力分

24、布，按单向压缩的分层总和法求s2，如图2-5所示。图2-5 等效实体深基础法Mindlin-Geddes方法按模量比将上部荷载分配给搅拌桩和土（解决桩土的分担比例）后，假定桩侧摩擦阻力的分布形式，按Mindlin基本解积分公式求出：)桩分担的荷载对未加固区形成的应力分布，并以矩阵形式记作为p；)按弹性理论法求得土分担的荷载引起未加固区的应力，记作为s；按叠加应力矩阵（z=p+s）和单向压缩的分层总和法求s2。应当提及的是，得到非加固区内的应力矩阵z的数值，除了与搅拌桩的桩数有关外，还与桩的排列布置形成有关。Mindlin应力积分公式可参见上海地基础设计规范（DGJ08-11-1999）附录F或

25、建筑地基基础设计规范附录R。2.6设计思路与步骤水泥土搅拌法复合地基的设计旨在使用比刚性桩基础更为经济的手段，充分挖掘和利用土的承载作用，使桩和地基土共同受力，以提高地基承载力和减少沉降为目的。在软土地基上建筑物的地基设计，除了满足地基承载力的要求外，还要解决和控制地基变形问题。工程实践表明，软土地基上的一些建筑物常由于沉降过大或沉降不均匀而影响其正常使用。所以，控制地基变形的设计思想，对软土基来说，更为重要。水泥搅拌桩是作为减少沉降的措施和构件来使用的，所以复合地基的设计，就是要将其变形控制在议定的容许范围内，并使强度和变形两者达到完全的统一。实践中，设计可采取如下的思路和步骤：(1)根据地

26、层结构进行地基变形计算，由建筑物对变形量的要求确定加固深度，即选择施工桩长。(2)根据土质条件、固化剂掺量、室内配比试验资料和现场工程经验选择桩身强度和水泥掺入比及有关施工参数。在无室内配比试验资料时，桩身无侧限抗强度fcu值可选用1.01.6MPa作为估算（当水泥掺入比为12%15%，一般粘性土时）。(3)根据桩身强度的大小及桩的断面尺寸，由于（1-2）计算单桩承载力。(4)按上述步骤求得的单桩承载力和由式（2-1)计算得到地基土结桩提供的承载力，计算确定有效桩长。(5)根据单桩承载力、有效桩长和上部结构所要求达到复合地基承载力fsp值，用式（2-4)和式（2-5)计算桩土面积置换率m和桩数

27、计算值n。(6)根据桩土面积置换率和基础形式进行布桩，搅拌桩可仅限于在基础平面范围内布置。(7)计算复合地基变形，若不满足上部建筑容许要求时，调整桩长再进行计算。2.7达成铁路水泥土搅拌桩设计根据上述设计原则，达成铁路水泥土搅拌桩如下设计：软土地基采用直径50cm水泥搅拌桩加固，水泥土搅拌桩三角形布置，桩间距1.1m，加固宽度为路堤坡脚外2m。加固深度打穿软土层。水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥。水泥土的设计等级fcu281.40MPa，水灰比为0.5。经试验确定质量比为：1:5.67:0.5:0.03（水泥:原状土:水:防腐剂）。选择浆液配合比的控制因素：1、水灰比0.450.5； 2、水泥

28、用量不得小于被加固湿土重的15；3、28天抽芯无侧限抗压强度不得小于1.4Mpa；4、复合地基承载力不得小于180Kpa；5、地下有机质对桩身的腐蚀性。配合比确定：选取加固区具有代表性的土样，送试验室做试验，水泥采用P.O32.5水泥，依据以上5条控制因素确定水泥用量。针对第1点，水灰比0.450.5，按此水灰比拌和的浆液，稠度较大，在施工中容易造成管道和喷嘴堵塞，需要加入减水剂，调整水泥浆的稠度；针对第5条，地下有机质对水泥浆具有腐蚀性，导致水泥浆不能硬化凝固，成废桩。因此，综合第1和5条的控制因素，在配合比中加入防腐剂，同时兼备减水和防腐的功能。若经检测，地下水对桩身无腐蚀性，则可不加防腐

29、剂，仅加入减水剂。现场取土样，送试验室选择配合比，初步按土的湿容重及水灰比确定掺灰量，制作水泥土试件，进行7天抗压强度试验，然后推算28天强度值，比较设计值，再根据比较结果调节水泥掺量，从而确定配合比。配合比结果一般为：每米桩身水泥用量6070kg，防腐剂掺量为水泥用量的2。3.水泥土搅拌法施工技术水泥搅拌桩法主要有两种类型的施工方法，即湿法（水泥浆喷射搅拌法）和干法（水泥粉喷射搅拌法）。达成线现场采用湿法施工，这里详细介绍湿法的施工。3.1施工机械设备及其主要性能施工机械的类别目前，水泥浆喷射搅拌的施工机械种类繁多，有陆上和水上施工机械之分。按机械传动方式可分为转盘式和动力头式；按喷射方式又

30、有中心管喷和叶片喷浆方式等。转盘式机械多半是用地质钻机的转盘改制而成，它的优点是传动设备装在底盘上，重心低和比较稳定，但往往不易组成多轴的搅拌。浆液通过叶片上若干个小孔喷出，使水泥浆与土体混合均匀，对大直径叶片和连续搅拌是合适的，但因喷浆孔小而易被浆液堵塞，且加工制造较为复杂。中心输浆方式中的水泥浆是从两根搅拌轴之间的另一中心管输出，在叶片直径小于1m时，并不影响搅拌均匀度，而且它可适用多种固化剂，除纯水泥浆外，还可用水泥砂浆，甚至掺入工业废料等粗粒固化剂。不同形式的机械有它自身的优点和缺点。除了有陆上的水泥浆喷射搅拌机械之外，还有水上相应施工机械，我国交通部第一航务工程局1992年开发了第一

31、条水上搅拌船。在日本，海上的水泥浆喷射搅机械船发展很快，且有很多不同的门类。(1)SJB30型深层双轴搅机SJB30型（即原来的SJB1型）深层搅拌机是由冶金部建筑研究总院和交通部水运规划设计院合研制，并由江苏省江阴市江阴振冲器厂生产的双搅拌轴、中心管输浆的水泥搅拌专用机械（图3-1）。目前又生产出SJB40型搅拌机。(2)GZB600型深层单轴搅拌机该机是由天津机械施工公司利用进口钻机改装而成的单搅拌轴、叶片喷浆方式的搅拌机（图3-2a）。GZB600型深层搅拌机在搅拌头上分别设置搅叶片和喷浆叶片，两层叶片相距0.5m，成桩直径600mm。喷浆叶片上开有3个尺寸相同的喷浆口（图3-2b）。(

32、3)DJB14D型深层单轴搅拌机它是由浙江有色勘察研究院与浙江大学合作，在北京800型转盘钻机基础上改制而成（图3-3a）。其主机系统包括动力头、搅拌轴和搅拌头。搅拌头上端有一对搅拌叶片，下部为与搅拌叶片互成90，直径500mm的切削叶片，叶片的背后安有2个直径812mm喷嘴（图3-3b）。(4)GDP72型和GDPG72型深层双轴搅拌机械它是由上海探矿机械厂生产的。前一种是采用液压步履运行方式，后一种采用滚管运行方式，两者加固的最大深度为18m，成桩直径700mm，加固面积为0.71m2。(5)ZKD653型和ZKD853型深层三轴搅机械2002年，上海探矿机械厂为配合地下基坑支挡墙SMW(

33、Soil Mixing Wall)工作法而开发研制的专用机械（图3-4）。钻孔的最大深度（和钻也直径）分别为30m（650mm）和27m（850mm），在钻孔内可插入工字钢，以提高水泥土搅拌桩的抗弯刚度。以上提到的各种深层搅拌机械的技术参数如表3-1所示。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横向系数11球形阀 12搅拌头图3-1 SJB1型1电缆接头 2进浆口3电动机 4搅拌轴5搅拌头 6输浆管7上法兰 8、13搅拌轴9搅拌叶片 10搅拌叶片11输送管 12堵头14胶垫 15螺栓16螺母 17垫圈18下法兰 19上法兰20螺旋锥头图3-2 GZ

34、B600型深层单轴搅拌机及叶片喷浆搅拌头a) GZB600型深层搅拌机 b) 叶片喷浆搅拌头1副腿 2卷扬机 3配电箱 4操作台5灰浆搅拌机 6集料斗 7挤压泵 8a轨道8b起落挑杆 9底盘 10枕木 11搅拌钻头12主动钻杆 13钻塔 14动力头 15顶部滑轮组16法兰盘 17搅拌叶片 18切削叶片 19喷嘴图3-3 DJB14D型深层单轴搅拌机配套机械和搅拌头a) DJB14D型深层单轴搅拌机配套机械 b) 搅拌头结构头1 动力头2 中间支承3 注浆管电线4 钻杆5 下部支承6 电气柜7 操作盘8 斜撑9 钻机用钢丝绳10立柱图3-4 ZKD853型深层三轴搅拌机（成孔直径850mm，钻孔

35、深27m）表3-1 深层搅拌机械技术数技术参数（一）水泥浆喷深层搅拌机类型SJB30SJB40GZB600DJB14D深层搅拌机搅拌轴数量/根2(129mm)2(129mm)1(129mm)1搅拌轴叶片外径/mm700700600500搅拌轴转速/(r/min)43435060电动功率/kW230240230222起吊设备提升能力/kN10010015050提升高度/m14141419.5提升速度/(m/min)0.21.00.21.00.61.00.951.20接地压力/kPa60606060固化剂制备系统灰浆拌制台数容量(L)2200220025002200灰浆泵量/(L/min)HB6-

36、350HB6-350AP-15-B281UBJ233灰浆泵工作压力/kPa1500150014001500集料斗容量/L400400180技术指标一次加固面积/m30.710.710.2830.196最大加固深度/m10121518101519.0效率/m台班-14050405060100总质量/t4.54.7124技术参数（二）水泥浆喷深层搅拌机类型GDP72GDPG72ZKD653ZKD853深层搅拌机搅拌轴数量/根23搅拌轴叶片外径/mm700650850搅拌轴转速/(r/min)4617.316.0电动功率/kW237245275起吊设备提升能力/kN150250提升高度/m2330提

37、升速度/(m/min)0.641.120.371.16杆中心距450mm杆中心距600mm接地压力/kPa38移动系统移动方式步履滚筒履带纵向行程/m1.25.5横向行程/m0.74.0技术指标一次加固面积/m20.710.871.50最大加固深度/m183027效率/m台班-1100120总质量/t163.2施工工艺技术(1)施工顺序搅拌桩施工前，先进行工艺性试桩，试验桩不少于2根，通过试验掌握针对该场地的成桩经验及各种操作技术参数；且于施工前现场取样做室内配方试验，确定固化剂最佳用量、水灰比和外加剂用量。施工过程中，详细记录施工过程并随时检查施工质量；成桩28天后取试件做无侧限抗压强度试验

38、。施工准备进行三通一平，把场地平整，排除积水，把水、电，料引入施工现场。测定桩基轴线，定位点和水准点，对桩位进行编号，以便按顺序进行施工。 搅拌机定位起重机悬吊搅拌机到达指定桩位，对中就位。当地面起伏不平时，采取措施使设备保持水平。制备水泥浆搅拌灰浆时，先加水，然后加水泥，最后加其它添加剂，每次灰浆搅拌时间不得少于2分钟，水泥浆从灰浆拌和机倒入集料斗时，过滤筛，把水泥硬块剔出。水泥浆通过内径为32的胶管送到深层搅拌机制钻杆内，最后射入搅拌叶的出浆口。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，使搅拌机导向架搅拌切土下沉并预搅，使软土完全搅拌切碎，以利于同水泥浆均匀搅拌

39、。 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土中，当水泥浆液到达喷浆口后喷浆搅拌30秒，水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始边喷浆、边反向旋转提升搅拌头，直至设计加固标高顶。按试验确定的提升速度提升搅拌机，其误差不得大于10cm/min。施工时保证水泥浆不离析和泵送连续，并设专人记录水泥浆液的罐数、水泥和外掺剂用量及泵送浆液的时间。第二次喷浆搅拌再将搅拌机边旋转搅拌沉入土中，至设计加固深度后边旋转边喷浆提升搅拌。搅拌机提升至设计加固的顶面标高时停止喷浆复搅2min。清洗施工完一根桩后，向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净，并将附在搅拌

40、头的软土清洗干净。重复以上操作，进行下一根桩的施工。水泥搅拌桩施工艺如图3-5、图3-6。图3-5 喷浆型深层搅拌施工施工场地处理测量定位机械设备、材料就位水泥浆制备钻机下钻、搅拌提钻、搅拌二次下钻、搅拌二次提钻、搅拌钻机移位到下一点自然养护28天静载试验钻芯取样图3-6 水泥搅拌桩施工艺流程图(2)开挖效果对经过一个月自然养护后的柱状水泥土搅拌桩桩体进行开挖，观察搅拌加固效果。外形尺寸：只要是经过充分搅拌，就能使水泥土桩体的轮廓尺寸和搅拌头的叶片直径相当，上下尺寸基本一致。相对强度：经深层搅拌法加固后形成桩体的周围软土的状态与天然软土相一致，用铁锹轻挖即能掘起一大块。但掺入8%水泥深层搅拌桩

41、体却要脚用力踩铁锹才能掘下一块；而掺入12%水泥的搅拌桩体须用镐才能刨动。断面情况：单桩深层搅拌桩的横断面从整体而言基本均匀，但由于水泥浆的颜色和软土不同，所以在某些局部也能看到水泥富集的“结核区”。随着搅拌次数的增多，这些“结核”可大大减少，但相对的施工时间增长。根据开挖所见，确认以搅拌两次（即喷浆搅一次，再重复上下搅拌一次）的工艺为好。强度对比：从搅拌桩身切取试块进行强度试验，与同龄期、同水泥掺量的室内试块强度比较，前者约为后者的2/3或相近。3.3施工技术组织(1)施工准备1)依据工程地质勘察资料，进行室内配合比试验；结合设计要求，选择最佳水泥掺入比，确定搅拌施工工艺参数。2)依据设计图

42、纸，编制深层搅拌桩施工方案，做好现场平面布置，安排好打桩施工流程。布置水泥浆制备系统和泵送系统，且考虑泵送距离不宜大于100m。3)清理施工现场的地下、地面及空中障碍，以利安全施工。4)按设计要求，进行现场测量放线，定出每一个桩位，并打入小木桩。(2)场地布置拟建场地附近如已有建筑物且相距较近，施工现场较为狭窄时，要因地制宜搭设安装灰浆拌制操作棚，面积宜大于40m2。如果施工现场的表土较硬，需采用注水预搅施工时，现场四周应挖掘排水沟，并在沟的对角线上各挖一个集水井，其位置以不影响施工为原则。应经常清除井内沉淀物，保持沟内畅通。如施工现场为一很长的路段，可考虑将灰浆制备系统装在一辆拖车上，随主机

43、一起前进，以便流动供应水泥浆。(3)劳动组级织每台班深层搅拌机械由7人组成。班长：1名，负责深层搅拌施工指挥，协调各工序间的操作联系；司机：1名，按照班长发出的信号，正确操纵搅拌机的下沉、提升、喷浆、停浆等，观察和检查搅机运转情况，做好维修保养工作，负责输浆管路的清洗；记录：1名，依据设计要求，测定搅拌桩每延米的灌浆量；发现停浆时立即通知班长，采取补救措施，同时记录施工中的各种数据，复查桩位、水泥浆配比等；拌浆工：2名，按设计配合比制备水泥浆固化剂，并按照司泵工的指挥，将水泥浆倒入集料斗；供料工：1名，负责搬运水泥及外掺剂，负责散装水泥的过磅秤量，并装入临时备用的水泥袋；另外每台套机械应配备一名机修工和一名电工，保证整套机械和现场施工的正常进行。(4)深层搅拌安全施工措施对于采用潜水电机型的深层搅拌机的在陆上施工时，不允许中断冷却特循环水，应经常检查进水、回水的温度达到烫手程度时，应加大进水量。当发现搅拌机的入土切削和提升搅拌负荷太大及电机工作电流超过额定值时，应减慢升降速度或补给清水；发生卡转、停转现象时，应切断电源，并将搅拌机强制提升出地面，然后再重新启动电机。当电网电压低于350V时，应暂停施工，以保护电机。泵送水泥浆前，管路应保持湿润，以利输浆。水泥浆内不得夹有硬结块，以免吸入泵内损坏