CN111455989A - 一种深层淤泥双向搅拌桩施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种双向搅拌桩施工工法，特别是一种深层淤泥双向搅拌桩施工工法，包括如下步骤，S1，测量放样，定出桩位；S2，施工准备；S3，试桩，确定双向搅拌桩各项可行性指标；若原定施工工艺和水泥土配合比满足要求时，试桩完毕，若不能满足要求，调整施工工艺参数和水泥土配合比，直至达到要求；S4，成桩，采用深层搅拌机进行双向搅拌桩施工，在施工过程中，对桩长、桩径，水泥掺入量及成桩后的桩体强度进行检测，并根据出现的偏差进行即时调整，保证了桩体的垂直度、进而保证了搅拌均匀度和桩体强度。

Description

一种深层淤泥双向搅拌桩施工工法

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种双向搅拌桩施工工法，特别是一种深层淤泥双向搅拌桩施工工法。

背景技术

随着高速公路的快速发展，软基工程越来越多，软土地基处理的质量好坏，直接影响整个工程的施工质量。

双向搅拌桩施工工法是利用水泥作为固结材料，通过使用双向搅拌桩机等设备对深层的地基软土、淤泥质土进行反复的搅拌使其和水泥浆充分结合发生固结反应，而对软土或淤泥质土地基进行加固的一种方法。通过这种方法，基础得到了硬化，由于双轴同心内外两根钻杆同时反向旋转，能充分均匀搅拌土体，堵塞泥浆通道，使水泥浆和土体充分结合，从而大大提高了基础的承载能力并降低了地基的不均匀沉降。

中国专利CN105926598B公开一种双向水泥搅拌桩施工工法，该工法包括1）施工准备；2)测量放线；3）搅拌桩定位；4）预搅下沉；5）制备水泥浆；6）提升搅拌喷浆；7）重复提升搅拌喷浆；8）清洗；9）移位。通过上述步骤实现双向搅拌桩的施工。但是在对厚度较大的深层淤泥进行加固处理时，直接应用上述双向搅拌桩施工工法，存在强度不足的问题；使用增加水泥用量的方式又增加施工成本。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术中在对厚度较大的深层淤泥进行用双向搅拌桩施工时，存在的桩强度不足的问题，提供一种深层淤泥双向搅拌桩施工工法，该方法通过在施工过程中，对桩长、桩径，水泥掺入量以及成桩后的桩体强度进行检测，避免了在对厚度较大的深层淤泥进行双向搅拌桩施工时，桩强度不足的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种深层淤泥双向搅拌桩施工工法，包括如下步骤，

S1，施工准备，测量放样，定出桩位；

S2，平整场地；

S3，试桩，确定双向搅拌桩各项可行性指标；若原定施工工艺和水泥土配合比满足要求时，试桩完毕，若不能满足要求，调整施工工艺参数和水泥土配合比，直至达到要求；

S4，成桩，采用深层搅拌机进行双向搅拌桩施工，在施工过程中，对桩长、桩径，水泥掺入量及成桩后的桩体强度进行检测，并根据出现的偏差进行即时调整；

施工全程中，控制搅拌机导轨的垂直度。

具体方式如下：桩长的检测上主要是监测搅拌机的下沉深度，确保搅拌机下沉到设计深度，在到达设计深度后，停留一段时间，再进行搅拌机提升操作，避免搅拌机下沉不到位的情况。桩径的检测，主要是在每个桩进行下沉操作前，对搅拌头的直径进行测量，保证桩径符合设计要求。水泥掺入量的控制是指，在灌浆过程中，记录水泥掺入量。在压浆过程中时刻观察水泥浆输送泵是否堵塞，确保不断桩和桩体的均匀性。施工中的固化剂应严格按预定比例混合，并应采取防离析措施。水泥浆到达水泥浆出口时，喷淋搅拌30次，充分搅拌水泥浆和桩端土后，搅拌头应提高。

通过在施工过程中，对桩长、桩径，水泥掺入量进行检测，保证施工过程中各项参数符合设计要求，保证了成桩的桩体强度。通过在成桩后的桩体强度进行检测，确定桩体强度符合设计要求。由于淤泥易塌陷的特点，桩体的垂直度需要加强控制，导轨的垂直度直接影响桩的垂直度，在桩垂直的情况下，控制其他参数符合设计要求，才能够保证桩体强度。

作为本发明的优选方案，步骤S1中，定桩位时，采用全站仪和铁丝锤双向控制导轨的垂直度。

采用全站仪和铁丝锤控制导轨的垂直度，使得导轨在初始状态下即处于垂直状态，进而保证施工时的垂直度。

作为本发明的优选方案，步骤S2具体为平整施工现场、清除地表和地下浅层坚硬杂物，然后碾压并夯实。保证打桩机不沉陷和倾斜，方便打桩机水平移动和垂直定位。

作为本发明的优选方案，步骤S4中，在成桩过程中，采用全站仪和铁丝锤监测导轨的垂直度。

由于淤泥层较厚，在成桩的过程中，随时监测导轨的垂直度，避免在成桩过程中桩体出现倾斜。

作为本发明的优选方案，步骤S3中，所述可行性指标包括桩体强度、桩体直径、钻进深度、钻进和提升速度。

作为本发明的优选方案，步骤S3中，试桩数量≥10根。

作为本发明的优选方案，步骤S4中，成桩前，利用钢尺测量叶片旋转最大直径的方式检测桩径，确保成桩过程中桩径≥设计值。

作为本发明的优选方案，采用钻芯取样或测量钻杆下沉深度的方式检查桩长，检查频率100%。

作为本发明的优选方案，水泥浆掺入量不小于实验配比值或设计值，采用施工记录检查，每盘水泥检查一次。

作为本发明的优选方案，所述双向搅拌桩施工包括如下步骤：

a、钻机定位，

钻机安装调试、检查转速、空压设备、钻杆长度、钻头直径，并连接好输浆管路，将钻机移到预定位置；钻杆端对准桩位中心；

b、制备水泥浆，

水泥浆液按设计配合比拌和，搅拌时间不少于5min，不出现离析、沉淀，停置时间不超过2h；灌入浆液时应加筛过滤；

c、预搅下沉，待搅拌机及相关设备运行正常后，启动搅拌电机，使搅拌机旋转切土下沉。钻进速度控制在0.4-0.7m/min；在拌机下沉时，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷边旋转；

d、提升喷浆搅拌，

搅拌机下沉到达到设计要求后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷边旋转；提升喷浆过程中的喷浆量应达到设计要求，并以50-60r/min的转速和v=0.7-0.8m³/min的速度，边提升边注浆，直至设计桩长；控制搅拌机的提升速度和转速，使连续均匀，以控制注浆量，保证搅拌均匀，同时泵送连续，喷浆压力应不小于0.4MPa；

e、复喷复搅，

当钻头提升至距离原地面50cm左右时，再重新边喷浆边搅拌至桩底，在桩底搅拌、连续喷浆1-2min，搅拌头自桩底反转，边喷浆边旋转，并以50-60r/min的转速搅拌轴转速和v=0.7-0.8m/min的速度提升搅拌机，最后搅拌提升至地面；

f、重复搅拌

以50-60r/min的转速，再进行一次下沉搅拌和一次上升搅拌，并做好施工记录。

在完成两次灌浆和两下沉和上升搅拌后，再进行一次下沉搅拌和一次上升搅拌，使得水泥浆与淤泥的混合更为充分，水泥浆扩散的半径更大，进而保证了桩体的强度。通过下沉速度、搅拌速度以及喷浆量和喷浆压力的控制，使得整个施工过程平稳，避免导轨发生倾斜，能够充分保证导轨的垂直度。水泥浆能够与淤泥充分混合，在控制各项参数后，使得桩体强度符合设计要求。

g、机具移位

钻机移位，重复以上步骤，进行下根桩的施工。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明的深层淤泥双向搅拌施工工法，通过在施工过程中，对桩长、桩径，水泥掺入量即成桩后的桩体强度进行检测，并根据出现的偏差进行即时调整，使得桩体强度满足设计要求。

2、本发明的深层淤泥双向搅拌施工工法，通过在定桩位和成桩的全过程中，均用全站仪和铁丝锤监控导轨的垂直度。保证了桩体的垂直度、进而保证了搅拌均匀度和桩体强度。

附图说明

图1是本发明的深层淤泥双向搅拌施工工法的流程图。

图2是本发明的深层淤泥双向搅拌施工工法的施工过程图。

图标：a-钻机定位；c-预搅下沉；d-提升喷浆搅拌；e-复喷复搅；f-重复搅拌。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

在某高速改扩建工程中，地点位于位于安徽省滁州市全椒县，，桩号为K543+500-K543+650段深层软基路段，淤泥质土平均厚度达4m，且埋深较深。根据K543+500～K543+650段软土段主要土层性质和分布特征，地质条件及填土荷载等情况，经分析计算，本软基路段采用双向搅拌桩结合预压的处理方案。地基处理要求如下：

设计桩径为900mm，总桩长14152.4m；一般路堤段双向搅拌桩桩间距1.8m,采用正三角形布置、中间加密区桩间距1.5m，采用正三角形布置。处理路基里程桩号K543+500～K543+650，总长度150m。

主要机具设备表如下：

表1 主要机具设备表

一种深层淤泥双向搅拌桩施工工法，如图1所示，包括如下步骤，

S1，施工准备，测量放样，定出桩位；

测量放样定出桩位，同时，导轨的垂直度由全站仪或铁丝锤双向控制。垂直度的偏差小于1%。

S2，施工准备；

平整施工现场、清除地表和地下浅层坚硬杂物，然后碾压并夯实，从而保证打桩机不沉陷，方便打桩机的水平移动和垂直定位。

S3，试桩，确定双向搅拌桩各项可行性指标；若原定施工工艺和水泥土配合比满足要求时，试桩完毕，若不能满足要求，调整施工工艺参数和水泥土配合比，直至达到要求；

按照实验室试验确定的比例制备水泥浆，要确保制备的水泥浆浆体均匀，无离析现象，水体采用饮用水。选用全椒海螺牌PO32.5水泥，水泥掺入剂量为15%，其中：W/C=0.50，水泥浆密度为1740kg/m3，每立方水泥土材料用量：水泥：湿土：水=169.7kg：1760kg：84kg，质量配合比为:m(水泥)：m（土）：m(水)=1:10.48:0.5

搅拌桩室内配比试验中，以90天龄期的无侧限抗压强度为标准强度，要求试件无侧限抗压强度：7天龄期强度qu≧0.8Mpa,28天龄期强度qu≧1.6Mpa,90天龄期强度qu≧2.4Mpa。

试桩的目的是为了得出双向搅拌桩各项可行性指标，如桩体强度、桩体直径、钻进深度、钻进和提升速度等，为下一步水泥搅拌桩的大规模施工提供数据依据和经验指导。成桩试验中在确认原定施工工艺和水泥土配合比满足各项要求时，试桩完毕，否则继续进行试验，直至达到要求。工艺试验桩要达到下列要求：

1）试验桩数≥10根。

2）满足试验要求的水泥浆掺入量和工艺要求的各种参数。

3）采用2次喷浆4次搅拌的施工工艺，即先下沉搅拌一次，然后喷浆提升搅拌，再下沉搅拌搅拌一次，最后喷浆提升搅拌，从而保证桩体的均匀性和连续性。

4）掌握施工现场土质条件下钻进速度和钻头抬升速度以及钻进的困难程度等情况，来制定对应的技术措施。

S4，成桩，采用深层搅拌机进行双向搅拌桩施工，在施工过程中，对桩长、桩径，水泥掺入量及成桩后的桩体强度进行检测，并根据出现的偏差进行即时调整。

具体施工步骤如图2中所示，包括以下步骤：

a、钻机定位

钻机安装调试、检查转速、空压设备、钻杆长度、钻头直径等，并连接好输浆管路，将钻机移到指定位置；钻杆端必须对准桩位中心。

b、制备水泥浆

水泥浆液应按设计配合比拌和时间不得少于5min，不得离析、沉淀，停置时间不得超过2h；灌入浆液时应加筛过滤。

c、预搅下沉

待搅拌机及相关设备运行正常后，启动搅拌电机，使搅拌机旋转切土下沉。钻进速度一般控制在0.4-0.7m/min。拌机下沉时，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷边旋转。

d、提升喷浆搅拌

搅拌机下沉到达到设计要求，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷边旋转；提升喷浆过程中的喷浆量应达到设计要求，并按以50-60r/min的转速和v=0.7-0.8m/min的速度，边提升边注浆，直至设计桩长。成桩要控制搅拌机的提升速度和转速，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，喷浆压力应不小于0.4MPa。

e、复喷复搅

当钻头提升至距离原地面50cm左右时，再重新边喷浆边搅拌至桩底，在桩底搅拌、连续喷浆1-2min，搅拌头自桩底反转，边喷浆边旋转，并以50-60r/min的转速搅拌轴转速和v=0.7-0.8m/min的速度提升搅拌机，最后搅拌提升至地面。

f、重复搅拌

再进行一次下沉搅拌和一次上升搅拌，并做好施工记录。使得水泥浆和软土充分结合，在压浆过程中时刻观察水泥浆输送泵是否堵塞，确保不断桩和桩体的均匀性。

g、机具移位

钻机移位，重复以上步骤，进行下根桩的施工。

施工中的固化剂应严格按预定比例混合，并应采取防离析措施。水泥浆到达水泥浆出口时，喷淋搅拌30次，充分搅拌水泥浆和桩端土后，搅拌头应提高。

质量控制

执行标准或规范

《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2017；

《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》JTJ017-96；

《公路路基设计规范》JTGD30-2004。

关键部位、关键工序的质量要求

在成桩过程中桩径≥设计值，成桩前利用钢尺测量叶片旋转最大直径或成桩后尺量桩径，桩径尺量采用抽检方式，每排桩基检查一次。

桩长≥设计值，采用钻芯取样或测量钻杆下沉深度方式检查，每成桩一根检查一次，检查频率100%。

水泥浆掺入量不小于实验配比值或设计值，采用施工记录检查，每盘水泥检查一次。

注浆量控制，每台泵标定一次，宜采用相关仪器记录。

水泥质量须符合国家标准，采用抽检方式，每批次水泥检测一次。

根据施工文件进行桩位放样。成桩后单桩桩位偏差不得大于5cm。

在成桩28d后进行钻探取芯，抽检频率为总桩数的2%，取芯位置要控制在具有代表性的桩直径2/5处。取芯后对有代表性的芯体进行无侧限抗压强度试验。应将代表性芯样加工成Φ×h=50mm×100mm的圆柱体，进行无侧限抗压强度试验。强度应达到表7.2.7 芯样无侧限抗压强度标准评定表的要求。

表2 芯样无侧限抗压强度标准评定表

桩长范围（m）	0-5	5-15	15-25
				q<sub>u</sub>（MPa）	＞1.2	＞0.9	＞0.7

安全措施

严格执行国家及地方的有关安全生产的法律、法规等要求。充分做好施工前的准备、组织、安排工作，加强施工安全教育管理。

在施工过程中做到明确分工、责任到人。

所有施工人员必须做到有证上岗，并在上岗前进行安全教育培训。

搅拌机冷却循环水在作业过程中要时刻保持循环流通，派专人定时检查进水、回水温度，进、回水温差不应过高。

所有机械在施工前做好检查，确保安全可靠，施工过程中定期检查设备的完好率，以免造成机械损坏，影响施工。

进入现场的施工人员必须佩戴安全帽和反光背心，经专人指挥，协调作业。

在用电过程中，严格执行安全用电规程，所有电线必须架空，并配置配电箱，每次用电前检查线路，雨天减少用电，避免造成人员伤亡。

在有基坑或危险地段设置围栏或者警示牌，避免造成意外伤害。

非操作人员不得接近水泥搅拌桩机，避免造成不必要的伤害。

作业时的安全设施有缺陷或隐患，必须及时更换或维修，危机人身安全时要停止作业。

在晚间施工过程中必须要有足够的照明，采用LED照明灯，高处照明灯安装要牢固，避免在作业过程中因震动而摔落。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种深层淤泥双向搅拌桩施工工法，其特征在于，包括如下步骤，

S1，施工准备，测量放样，定出桩位；

S2，平整场地；

S3，试桩，确定双向搅拌桩各项可行性指标；若原定施工工艺和水泥土配合比满足要求时，试桩完毕，若不能满足要求，调整施工工艺参数和水泥土配合比，直至达到要求；

S4，成桩，采用深层搅拌机进行双向搅拌桩施工，在施工过程中，对桩长、桩径，水泥掺入量及成桩后的桩体强度进行检测，并根据出现的偏差进行即时调整；

施工全程中，控制搅拌机导轨的垂直度。

2.根据权利要求1所述的深层淤泥双向搅拌桩施工工法，其特征在于，步骤S1中，定桩位时，采用全站仪和铁丝锤双向控制导轨的垂直度。

3.根据权利要求1所述的深层淤泥双向搅拌桩施工工法，其特征在于，步骤S2具体为平整施工现场、清除地表和地下浅层坚硬杂物，然后碾压并夯实。

4.根据权利要求1所述的深层淤泥双向搅拌桩施工工法，其特征在于，步骤S4中，在成桩过程中，采用全站仪和铁丝锤监测导轨的垂直度。

5.根据权利要求1所述的深层淤泥双向搅拌桩施工工法，其特征在于，步骤S3中，所述可行性指标包括桩体强度、桩体直径、钻进深度、钻进和提升速度。

6.根据权利要求1所述的深层淤泥双向搅拌桩施工工法，其特征在于，步骤S3中，试桩数量≥10根。

7.根据权利要求1所述的深层淤泥双向搅拌桩施工工法，其特征在于，步骤S4中，成桩前，利用钢尺测量叶片旋转最大直径的方式检测桩径，确保成桩过程中桩径≥设计值。

8.根据权利要求1所述的深层淤泥双向搅拌桩施工工法，其特征在于，采用钻芯取样或测量钻杆下沉深度的方式检查桩长，检查频率100%。

9.根据权利要求1所述的深层淤泥双向搅拌桩施工工法，其特征在于，水泥浆掺入量不小于实验配比值或设计值，采用施工记录检查，每盘水泥检查一次。

10.根据权利要求1-9任一所述的深层淤泥双向搅拌桩施工工法，其特征在于，所述双向搅拌桩施工包括如下步骤：

a、钻机定位，

钻机安装调试、检查转速、空压设备、钻杆长度、钻头直径，并连接好输浆管路，将钻机移到预定位置；钻杆端对准桩位中心；

b、制备水泥浆，

水泥浆液按设计配合比拌和，搅拌时间不少于5min，不出现离析、沉淀，停置时间不得超过2h；灌入浆液时应加筛过滤；

c、预搅下沉，待搅拌机及相关设备运行正常后，启动搅拌电机，使搅拌机旋转切土下沉；钻进速度控制在0.4-0.7m/min；拌机下沉时，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷边旋转；

d、提升喷浆搅拌，

搅拌机下沉到达到设计要求后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，边喷边旋转；提升喷浆过程中的喷浆量应达到设计要求，并以50-60r/min的转速和v=0.7-0.8m/min的速度，边提升边注浆，直至设计桩长；控制搅拌机的提升速度和转速，使连续均匀，以控制注浆量，保证搅拌均匀，同时泵送喷浆，喷浆压力不小于0.4MPa；

e、复喷复搅，

当钻头提升至距离原地面50cm左右时，再重新边喷浆边搅拌至桩底，在桩底搅拌、连续喷浆1-2min，搅拌头自桩底反转，边喷浆边旋转，并以50-60r/min的转速搅拌轴转速和v=0.7-0.8m/min的速度提升搅拌机，最后搅拌提升至地面；

f、重复搅拌，

以50-60r/min的转速，再进行一次下沉搅拌和一次上升搅拌，并做好施工记录。

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