前　　言

双向水泥土搅拌桩施工技术是我公司通过多年现场施工实践，与东南大学合作发明的一项施工新方法；它是利用水泥或水泥砂浆作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，使土体与固化剂发生物理化学反应，形成具有整体性、水稳定性和较高强度的水泥土加固体。并且由于同心双轴内外钻杆同时正反向转动，可以充分搅拌土体及阻断泥浆上冒通道，有效改善复合地基的承载特性，充分发挥地基土体与增强体两部分的承担荷载的潜能。

本工艺主要适用于处理正常固结的淤泥、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和砂土等地基。

本手册的内容包括双向水泥土搅拌桩施工机械、材料要求、人员织组、现场常见问题处理、质量检查验收与常用表格等几个方面。

 

 

 

 

一、施工机械

    双向水泥土搅拌桩的施工机械是在常规水泥土搅拌桩施工机械的基础上配上专用的箱体与多功能钻头，其具体技术参数见下表：

设备名称	技术参数及要求
箱 体	DM-3型
钻 杆	外径Φ127，内径Φ89
搅拌钻头	厚度25～40mm的钢板制作，叶片宽度80～100mm
灰浆泵	泵量50L/min，泵压1500Kpa
灰浆搅拌机	容积为0.5m3的灰浆搅拌机
电焊机	220V,50KW
电脑记录仪	能自动记录施工过程并打印成桩资料
计量装置	包括深度计、流量计、电流表、电压表、压力表等送计量部门进行标定。
动力设备	满足工程需要的发电机组或市电

 

二、材料要求：

1.水泥

宜选择信誉好、质量稳定的大型水泥厂家生产的符合设计要求的普通硅酸盐类水泥，施工时所用水泥应与配合比设计时所用水泥品牌、标号一致。并按规定的频率抽样送检。严禁使用受潮、结块、变质的劣质水泥。

 

三、人员组织

施工现场成立项目管理部，实行项目经理负责制，施工人员分为项目部与施工班组两部分，各部分组织结构图如下：

 

 

四、现场施工

1、开工前准备

在双向水泥土搅拌桩施工以前，施工单位要充分作好一切施工场地的准备工作，具体包括如下几个方面：

⑴、进出场地的道路通畅，路基承载力应允许运输车辆通行（要考虑12m长的半挂拖车通行）。

⑵、施工场地已平整，地上、地下障碍物已清除（包括大块石、树根、垃圾、线路、排水沟等），场地要满足桩机的移位需求。

⑶、有低洼、沟塘的施工地段已排水回填，压实度要达到80%以上，回填材料不得用杂土，不得有直径大于8cm的石块。

⑷、查阅场地勘测资料，对施工地段的土质情况要充分了解，对地下有无管线及需解决的问题应书面上报监理及业主认可。

⑸、如遇下列两种土层：砂性土N_63。5≥12时施工因难，当N_63。5≥18时无法施工；粘性土W≤23%时则不适用，当I_P≥25时要考虑到粘土可能糊住钻头。对于这两种土层要考虑其它措施。

⑹、根据设计要求，对现场进行测量放线，定出桩位，并撒上白灰或定入木桩。

（7）、准备好施工所需要的水泥等材料，并经检验合格。

2、工艺性试桩

为了更科学的指导施工，严格控制双向水泥土搅拌桩施工质量，在正式施工前，必须进行现场工艺性试桩,其目的是：

a. 检验室内试验所确定的配合比、水灰比是否合适；同时合理选择喷浆口的位置及大小（供参考的喷嘴口的位置在叶片的2∕3处，喷浆口大小按现场测定）；

b.掌握下钻、提升的困难程度。

c.确定钻头进入硬土层电流变化情况。

d.确定水泥浆液密度。

e.确定合适的输浆泵的输浆量。

f.掌握水泥浆到达喷浆口的时间、搅拌机提升、下沉、复搅提升速度等参数。

g. 验证钻头叶片的角度设置；

h. 验证成桩的均匀度及桩径大小。

一般情况下，同一场地试桩根数不少于3根，根据工艺性试桩检测结果编写施工组织设计，报总监及业主审查后方可开工。

3、施工工艺

双向水泥土搅拌桩采用二搅一喷施工工艺，具体施工顺序如下图所示：

a) 桩机定位：放线、定位，安装打桩机，移至指定桩位并对中；

b) 切土下沉：启动搅拌机，使搅拌机沿导向架向下切土，同时开启灰浆泵向土体喷水泥浆，两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，直至设计深度，在桩底持续喷浆搅拌不少于10秒；

c) 提升搅拌：关闭灰浆泵,提升搅拌机，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，直至地表或桩顶以上50cm；

d) 桩顶处理: 桩顶1.0～1.5m的范围内进行二次喷浆搅拌,并人工修整。

 

五、质量控制

为了保证施工质量，施工单位要根据工艺性试桩确定的各种操作技术参数制定施工要点，具体要求如下：

1. 为保证水泥土搅拌桩的垂直度，首先保证起吊设备的平整度和导向架的垂直度，控制水泥土搅拌桩的垂直度偏差≤1.5％，桩位偏差≤5cm。

2. 严格控制钻机下钻深度、浆喷高程及停浆面，确保喷浆长度和水泥浆液喷入量达到设计要求。如因意外原因断浆，必须以最早的时间（3h以内）补喷，重叠复喷50cm以上，超过3h按照规定重新补打一根桩。确保全桩水泥用量不得少于试桩时确定的水泥用量，每米用浆量误差不得大于5％。

3. 水泥浆必须按预定的配比进行拌制，保证每根桩所需的浆液一次单独拌制完成，使用前过筛并在3h内用完。浆液储量不少于一根桩的用量，否则不得进行下一根桩的施工；施工时输浆管路保持潮湿，以利于输浆。

4. 双向水泥土搅拌桩在地面以下2m范围内应进行二次喷浆搅拌。

5. 对输浆管经常检查，不得泄漏和堵塞，管道长度不得大于60m。定期检查钻头，保持钻头直径误差在-1cm~+3cm之间。

6. 合理安排桩位施工顺序，以利于整体的成桩质量和软基处理效果。

7. 成桩资料应在施工现场打印，每根水泥土搅拌桩施工完成后，应立即打印成桩资料，严禁补打资料。

 

六、注意事项及常见问题的解决

双向水泥土搅拌桩的施工与常规水泥土搅拌桩的施工在水泥掺入量、场地要求、地质适用范围等许多方面是一致的，但在桩身受力、搅拌均匀、施工工艺流程等方面存在一定的差别。现将有关钉型与双向水泥泥土搅拌桩施工中注意事项及常见问题作一说明。

1、注意事项

1）、搅拌的均匀性

搅拌的均匀性是影响桩身质量的一个重要因素。它主要指两个方面：一是机械在桩身任意一点的搅拌次数；二是固化剂在任意点的掺入量。

实践经验表明，任意一点的搅拌次数N在20次为最佳搅拌次数。单程次数可以通过公式：

N=(h cosα+b)(n₁+n₂)z/2v

求得，式中：N——桩身任意点的搅拌次数；

h——叶片的宽度；

α——叶片与钻杆的角度（锐角）

b——叶片的厚度

n₁——内钻管的转速

n₂——外钻管的转速

z——钻头上叶片总数

v——钻杆提升或下降速度

固化剂在桩身任意一点的掺入量除应满足设计的要求外，还应依据地质条件调整每一段的掺入量，以保证桩身强度和桩体受力的一致性（此项工作根据试桩的上下两部分强度进行分析确定）。调整的原则是：桩身上部浆量多、下部少；土层好的少、差的多；含水量高的多、低的少。

2）、桩顶部位的处理

搅拌桩施工完毕，桩的顶部0.3～0.5m范围内，因上覆土压力较小，使土层变成蜂窝状，应对桩顶进行如理，处理的方法有两种：一是将桩顶质量较差的部分人工挖除；二是在桩顶1.0～1.5m的范围内进行二次喷浆搅拌,并人工修整。

2、常见问题及处理方法

双向搅拌桩施工中常见问题及处理方法见下表

常见问题	发生原因	处理方法
下沉困难、电流值高、电机跳闸	电流偏低	调高电压
	土质硬、阻力大	适量冲水或浆液稀释
	遇大块石等障碍物	挖除障碍物
下沉困难、电流正常	土质粘性大，箱体自重小	增加自重或提高转速
土体与钻头同步旋转	灰土浓度大	重新设定水灰比
	搅拌叶片角度设置不适当	调整钻头上叶片角度
输浆管堵塞、桩到设计长度灰桶内有剩余或不够	输送管内有水泥块	管道用水冲冼
	灰浆泵输出量偏小或偏大	调整灰浆泵输出量
	投料量不准确	重新计数投料量
事故桩	机械故障及电路故障	24小时内，钻杆提高0.5M
		24小时以上，重新补桩

 

七、质量自检标准

    双向搅拌桩施工中质量自检主要包括以下几个方面：

1、固化剂要求

质检员在固化剂进场时，要检查材料的三证是否齐全；在配制时，有没有严格按设计的配合比拌制，泵送过程中有没有离析现象，如停置时间过长，要用搅拌机进行不停的搅动。

2、桩垂直度要求

桩机移到位时，要注意桩机的平整度及导向架与地面的垂直度，主要依靠水平尺进行实测，允许偏差在1.5%以内。

3、桩位的准确度要求

测量放桩位时，做好标记。标记和设计允许偏差不得大于2cm，成桩桩位不得超过5cm。

4、材料用量要求

     根据流量计反映的一根桩的用量，是否和理论计算值有偏差。

5、钻杆的钻速要求

根据成桩资料反映的成桩时间，来估算钻杆的转速与理论参数比较，允许偏差在0.5m/min以内。

6、桩的直径要求

桩体施工完成后用钢卷尺进行丈量，允许偏差在2cm以内。

八、质量检测

施工质量检测方法主要有浅部开挖、轻便触探、桩身取芯、载荷试验等。

a、浅部开挖

成桩7天后，采用浅部开挖桩头，目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径，作好记录，检查频率为0.1%。且不少于3根。

b、轻便触探

成桩后3，可用轻型动力触探（N10）检查每米桩身的均匀性，检验数量为施工总桩数为0.1%，且不少于3根，由于每次落锤能量较小，连续触探一般不大于4m。触探杆宜用铝合金材料，可不考虑杆长的修正。

c、桩身取芯

成桩28天后可进行取芯试验，现场进行标准贯入试验，结合室内试验检验桩身强度。取芯时，应注意取芯的工艺，应采用双管单动取样器钻取芯样，为保证试块尺寸，钻孔直径不小于108mm。检验桩数为总桩数的0.5%，且不少于3根。

d、载荷试验

竖向承载水泥土搅拌桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验和单桩载荷试验，对大型的工程可选用2根以上的群桩进行复合地基试验。试验规程见《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）。载荷试验必须在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在成桩28天后进行，检验数量为总桩数的0.1%-0.2%，且每项单体工程不应小于3点。