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资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。第五章深层搅拌法第一节概述深层搅拌法是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂,经过特制的深层搅拌机械,在地层深处,边钻进边喷射固化剂,经钻头旋转搅拌,使喷入土层中的固化剂与土体充分拌合在一起,形成抗压强度比天然土体强度高,并具有整体性和抗水性的桩柱体。搅拌桩柱体和桩周围土体可构成复合地基,也可相割搭接排成一列,形成连续墙体,还可相割搭接成多排墙。在水利水电工程中,深层搅拌法主要用于在水工建筑物地基中形成复合地基、在堤坝及其地基中形成连续的防渗墙。深层搅拌形成的桩体的直径一般为200mm～800mm,形成的连续墙的厚度一般为120mm～300mm。加固深度一般大于5.0m,国内最大加固深度已达27m,国外最大加固深度可达60m。1发展历史深层搅拌法分为石灰系搅拌法和水泥系搅拌法。石灰系搅拌法于1967年由瑞典人提出,1974年将石灰粉体喷射搅拌桩用于路基和深基坑边坡支护。同期,日本于1967年开始研制石灰搅拌施工机械,1974年开始在软土地基加固工程中应用。中国于1983年初开始进行粉体喷射搅拌法加固软土的试验研究,并于1984年7月在广东省用于加固软土地基。水泥系深层搅拌法于20世纪50年代初始于美国,1974年日本开发研制成功水泥搅拌固化法(CMC),
1资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。用于加固堆场地基,深度达32m。近年来研制出各种深层搅拌机械,用于防波堤、码头岸壁及高速公路高填方下的深厚软土地基加固工程。中国于1977年10月开始进行水泥系搅拌法的室内试验和机械研制工作,于1978年末制造出第一台深层搅拌桩机及其配套设备,1980年首次在上海应用并获得成功。水利工程中的应用始于1995年,最初主要是闸基、泵站地基用深层搅拌桩构成复合地基,1996年用于沂沭河拦河坝坝基防渗,效果较好,当时为单头深层搅拌桩。为了降低造价,提高工效,水利部淮委基础公司于1997年创造了多头小直径深层搅拌截渗技术,而后由北京振冲江河截渗公司编写:刘保平、刘勇、万隆审稿:研制出不同规格的多头深层搅拌施工设备。这一技术进步推动了深层搅拌法在水利工程中的应用。当前深层搅拌法已广泛用于中国大江大河大湖的堤坝防渗工程,仅上半年,应用在长江堤防上的截渗墙面积就达98万m2。2深层搅拌的分类(1)按使用水泥的不同物理状态,分为浆体和粉体深层搅拌桩两类。中国以水泥浆体深层搅拌桩应用较广,粉体深层搅拌桩宜用于含水量大于3０％的土体。(2)按深层搅拌机械具有的搅拌头数,分为单头、双头和多头深层搅拌桩。当前国内一机最多有六头,国外已有一机8头。
2资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。(3)根据桩体内是否有加筋材料,分为加筋和非加筋桩。加筋材料一般采用毛竹、钢筋或轻型角钢等,以增强其劲性。日本的SMW工法在深层搅拌桩中插入H型钢。本章主要叙述以水泥浆为固化剂的非加筋深层搅拌桩和防渗墙的施工,在施工中使用单头、双头和多头搅拌桩机。3加固原理3.1水泥土的固化机理土体中喷入水泥浆再经搅拌拌和后,水泥和土有以下物理化学反应:(1)水泥的水解和水化反应;(2)离子交换与团粒化反应;(3)硬凝反应;(4)碳酸化反应。水化反应减少了软土中的含水量,增加颗粒之间的粘结力;离子交换与团粒化作用能够形成坚固的联合体;硬凝反应又能增加水泥土的强度和足够的水稳定性;碳酸化反应还能进一步提高水泥土的强度。在水泥土浆被搅拌达到流态的情况下,若保持孔口微微翻浆,则可形成密实的水泥土桩,而且水泥土浆在自重作用下可渗透填充被加固土体周围一定距离土层中的裂隙,在土层中形成大于搅拌桩径的影响区。3.2物理力学特性3.2.1无侧限抗压强度一般来说,水泥土的无侧限抗压强度在０.3～4.0ＭＰa之间,比天然软土强度提高数十倍到数百倍,在砂层可高达５.０ＭＰa以上的,它受许多因素影响。
3资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。(1)土质。一般地说,初始性质较好的土,加固后强度增量较大,初始性质较差的土,加固后强度增量较小。水泥土的强度与土的含砂量有关,当含砂量为40%～60%时,加固土强度达最大值。在加固软粘土时,若在固化剂中掺加适量的细砂,既可提高加固土的强度,又可节约水泥用量。(2)龄期。水泥土的抗压强度随其加固龄期而增长。中国《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-91)规定,取90d龄期试块的无侧限抗压强度为加固土强度标准值。一般情况下,7d、28d、90d的水泥土强度之间有如下近似关系:qu(28d)≈1.49qu(7d);qu(90d)≈1.97qu(7d);qu(90d)≈1.32qu(28d)。(3)水泥掺入比。水泥掺入比一般指水泥掺入重量与被加固土天然湿容重的比(％)。在实际应用中,当水泥掺入比小于７％时,加固效果往往不能满足工程要求,而当掺入比大于１５％时,加固费用偏高。因此,中国《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-91)规定水泥的掺入比以７％～１５％为宜。对含水率大于１００％的土及孔隙率较大的杂填土,常采用较高的水泥掺入比。3.2.2抗剪强度水泥土的抗剪强度随抗压强度提高而增大。一般地说,当无侧限抗压强度qu＝0.5～4.0Mpa时,其粘聚力c＝0.1～1.1Mpa,内摩擦角j约在200～300之间,抗剪强度相当于(0.2～0.3)qu。3.2.3变形特性水泥土的变形模量与无侧限抗压强度qu有关。国内的研究认为:当qu＝
4资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。0.5～4.0Mpa时,Ε＝(100～150)qu;日本未松(1983)的试验结果是:当qu<1.5Mpa时,Ε50＝(75～200)qu;当qu>1.5Mpa时,Ε50＝(200～1000)qu;上述式中Ε50指水泥土加固50天后的变形模量。3.2.4渗透系数水泥土的渗透系数k随着加固龄期的增加和水泥掺入比的增加而减小,对于k>10-5cm/s的软土用10 ％的水泥加固一个月之后,一般地说,k值可减小到10-6cm/s以下,当水泥掺入比由10％增加至20％时,k值可进一步减小至10-7cm/s以下。4适用范围4.1适用土质深层搅拌法适合于加固淤泥、淤泥质土和含水量较高而地基承载力小于140kPa的粘性土、粉质粘土、粉土、砂土等软土地基。当土中含高岭石、多水高岭石、蒙脱石等矿物时,可取得最佳加固效果;土中含伊里石、氯化物和水铝英石等矿物时,或土的原始抗剪强度小于20kPa～30kPa时,加固效果较差。当用于泥炭土或土中有机质含量较高,酸碱度较低(pH值<７)及地下水有侵蚀性时,宜经过试验确定其适用性。当地表杂填土厚度大且含直径大于１００mm的石块或其它障碍物时,应将其清除后,再进行深层搅拌。4.2适用工程深层搅拌法由于对地基具有加固、支承、支挡、止水等多种功能,
5资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。用途十分广泛,例如:加固软土地基,以形成复合地基而支承水工建筑物、结构物基础;作为泵站、水闸等的深基坑和地下管道沟槽开挖的围护结构,同时还可作为止水帷幕;当在搅拌桩中插入型钢作为围护结构时,开挖深度可加大;稳定边坡、河岸、桥台或高填方路堤,作为堤坝防渗墙等。另外,由于搅拌桩施工时无震动、无噪音、无污染、一般不引起土体隆起或侧面挤出,故对环境的适应性强。第二节施工机具当前国内常见的深层搅拌桩机分动力头式及转盘式两大类。转盘式深层搅拌桩机多采用大口径转盘,配置步履式底盘,主机安装在底盘上,安有链轮、链条加压装置。其主要优点是:重心低、比较稳定,钻进及提升速度易于控制。动力头式深层搅拌桩机可采用液压马达或机械式电动机——减速器。这类搅拌桩机主电机悬吊在架子上,重心高,必须配有足够重量的底盘,另一方面,由于主电机与搅拌钻具连成一体,重量较大,因此能够不必配置加压装置。1动力头式深层搅拌桩机国内已经开发出动力头式单头和双头深层搅拌桩机,主要用于施工复合地基中的水泥土桩。1．1单头深层搅拌桩机1.1.1主要机具组成及作用(1)动力头。由电动机、减速器组成,主要为搅拌提供动力;
6资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。(2)滑轮组。主要由卷扬机、顶部滑轮组组成,使搅拌装置下沉或上提;(3)搅拌轴。由法兰及优质无缝钢管制成,其上端与减速器输出轴相连,下端与搅拌头相接,以传递扭矩;(4)搅拌钻头。采用带硬质合金齿的二叶片式搅拌头,搅拌叶片直径500mm～700mm;为防止施工时软土涌入输浆管,在输浆口设置单向球阀;当搅拌下沉时,球受水或土的上托力作用而堵住输浆管口;提管时,它被水泥浆推开,起到单向阀门的作用;(5)钻架。由钻塔、付腿、起落挑杆组成,起支承和起落搅拌装置的作用。(6)底车架。由底盘、轨道、枕木组成,起行走的作用。(7)操作系统。由操作台、配电箱组成,是主机的操作系统。(8)制浆系统。由挤压泵、集料斗、灰浆搅拌机、输浆管组成,主要作用是为主机提供水泥浆;1.1.2机械示意图DJB-14D型深层搅拌桩机配套机械示意图见图5-2-1。单头深层搅拌装置示意图见图5-2-2。
7资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。图5-2-1单头深层搅拌桩机配套机械示意图1-顶部滑轮组;2-动力头;3-钻塔;4-搅拌轴;5-搅拌钻头;6-枕木;7-底盘;8-起落挑杆;9-轨道;10-挤压泵;11-集料斗;12-灰浆搅拌机;13-操作台;14-配电箱;15-卷扬机;16-付腿;
8资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。图5-2-2动力头式单头深层搅拌装置示意图1-电缆接头;2-进浆口;3-电动机;4-搅拌轴;5-搅拌头。1.1.3主要技术参数主要技术参数见表5-2-1。表5-2-1单头深层搅拌机械技术参数表机型GZB－600DJB－14D搅拌轴数量(根)11
9资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。搅拌装置搅拌叶片外径(mm)600500搅拌轴转数(r/min)5060电机功率(kW)2×301×22起吊设备提升能力(kN)15050提升高度(m)1419.5提升速度(m/min)0.6～1.00.95～1.20接地压力(kPa)6040制浆系统灰浆拌制台数×容量(L)2×5002×200灰浆泵量(L/min)281(AP-15-B)33(UBJ2)灰浆泵工作压力(kPa)14001500生一次加固桩面积(m2)0.2830.196产能力最大加固深度(m)15.019.0效率(m/台班)60100总重量(t)1241.2双头深层搅拌桩机1.2.1机具组成和作用双头深层搅拌桩机是在动力头式单头深层搅拌桩机基础上改进而成,其搅拌装置比单头搅拌桩机多了一个搅拌轴,能够一次施工两根桩。其它组成和作用同动力头式单头深层搅拌桩机。1.2.2机械示意图双头深层搅拌桩机配套机械示意图见图5-2-1。SJB-1型双头深层搅拌桩机的搅拌装置见图5-2-3。1.2.3主要技术参数主要技术参数见表5-2-2。
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11资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。图5-2-3双轴深层搅拌桩机搅拌装置图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-中心管;9-搅拌轴;10-横向系板;11-球形阀;12-搅拌头。表5-2-2双头深层搅拌机械技术参数表机型SJB－30SJB－40SJB－1搅拌装置搅拌轴数量(根)222搅拌叶片外径(mm)700700700～800搅拌轴转数(r/min)434346电机功率(kW)2×302×402×30起吊设备提升能力(kN)>100>100>100提升高度(m)>14>14>14提升速度(m/min)0.2～1.00.2～1.00.2～1.0接地压力(kPa)606060制浆系统灰浆拌制台数×容量(L)2×2002×2002×200HB6-3灰浆泵量(L/min)505050灰浆泵工作压力(kPa)150015001500生一次加固桩面积(m2)0.710.710.71～0.88产能力最大加固深度(m)12.018.015.0效率(m/台班)40～5040～5040～50重量(不包括起吊设备)(t)4.54.74.52转盘式深层搅拌桩机国内已经开发出转盘式单头和多头(三头、四头、五头和六头)深层搅拌桩机。单头深层搅拌桩机主要用于施工复合地基中的水泥土桩,
12资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。多头深层搅拌桩机主要用于施工水泥土防渗墙。2.1转盘式单头深层搅拌桩机2.1.1机具组成和作用(1)步履机构。由支承底盘,上、下底架及滑枕组成。上底架装有4只伸缩支腿,能够横向拉伸,扩大底面积,增加整机稳定性。上、下底架之间能够纵向移动,横向步履与下底架相连,能够左右相对滑动。桩机经过滑枕及上、下底架之间的相互运动实现整机移位。(2)动力机构。主要指主电动机,功率37kW或45kW。(3)传动机构。由变速箱、蜗杆箱、传输带、链轮、链条等组成。它是桩机运行过程的动力传送系统,实现钻头的正反方向转动。(4)操作机构。是操作指令发送机构,在操作台上,由液压操纵台、主机操纵台、离合器和操纵手柄等组成,经过它实现制桩过程。(5)机架。安装有异向加减压机构,由上下链轮、同步轴、链条、钻具组成。经过链条输入动力,实现钻具上下起落。(6)钻进机构。它包括钻杆和钻头,可经过空心钻杆向土层中喷浆。钻头为叶片式,经过起落钻杆进行钻孔,一般成孔直径为500mm。2.1.2机械示意图图5-2-4是GPP型转盘式深层搅拌桩机示意。2.1.3主要技术参数主要技术参数数见表5-2-3。
13资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。表5-2-3单头深层搅拌机械技术参数表机型GPP－5PH－5APH－5B搅拌装置搅拌轴规格(mm)108×108108×108114×114搅拌叶片外径(mm)500500500搅拌轴转数(r/min)(正)(反)28、50、9228、50、927、12、21、35、408.5、14、25、40、607、12、21、35、408.5、14、25、40、60最大扭矩(kN．m)8.61822电机功率(kW)303745起吊设备提升能力(kN)78.478.478.4提升高度(m)1415.520速度(m/min)(下沉正)(提升反)0.48、0.8、1.470.48、0.8、1.470.2、0.4、0.6、1、1.50.2、0.3、0.5、1、1.20.2、0.4、0.6、1、1.50.2、0.3、0.5、1、1.2接地压力(kPa)343130制浆系统灰浆拌制台数×容量(L)2×2002×2002×200HB6-3灰浆泵量(L/min)505050灰浆泵工作压力(kPa)150015001500生一次加固桩面积(m2)0.1960.1960.196产能力最大加固深度(m)12.514.518.0效率(m/台班)100～150100～150100～150重量(t)9.29.512.5
14资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。图5-2-4转盘式单头深层搅拌桩机示意图1-支承底盘;2-滑枕;3-钻头;4-转盘;5-A字门;6-立架;7-钻杆;8-高压软管;9-水龙;10-单排链条;11-斜撑杆;12-深度计;13-立架支承油缸;14-蜗杆箱;15-液压油箱;16-变速箱;17-液压操纵台;18-主机操纵台;19-摩擦式离合器和手柄;20-牙嵌离合器手柄;21-主电动机;22-主电气柜;23-立架倒下支承架。2.2转盘式BJS型多头深层搅拌桩机BJS型多头深层搅拌桩机为三钻头小直径深层搅拌桩机,钻头直径为200mm～450mm。主要用于江河堤坝截渗工程和其它水利水电防渗工程。
15资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。2.2.1机具组成和作用(1)水龙头。水泥浆经水龙头进入钻杆;(2)立架。支承钻杆上下作业;(3)钻杆。用于钻进和浆液通道;(4)转盘。带动钻杆转动;(5)推进链条。带动钻杆同步上下运动;(6)上下车架。上车架支承主机上的所有部件;下车架:经过液压装置可使上下底架之间作前后左右的相对运动;(7)滑枕及滚轮。滑枕经过液压装置可使上下底架左右运动;滚轮可使上下底盘滚动;(8)高压输浆管。输送水泥浆;(9)支腿。由支腿油缸及鞋盘组成。经过操作油缸保持主机水平;鞋盘用于支承主机;(10)钻头。起钻进搅拌作用;(11)横梁。连接水龙头及钻杆,与它们同步上下运动;(12)传动系统。电机、离合器、联轴节、减速箱、传动轴使转盘运动;(13)操作台。发送操作指令。2.2.2机械示意图主机示意图见图5-2-5。
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17资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。图5-2-5BJS型多头小直径深层搅拌桩机示意图1-水龙头;2-立架;3-钻杆;4-主变速箱;5-稳定杆;6-离合操纵;7-操作台;8-上车架;9-下车架;10-电动机;11-支腿;12-电控柜;2.2.3主要技术参数主要技术参数见表5-2-4。表5-2-4BJS型深层搅拌机械技术参数表机型BJS-12.5BBJS-15BBJS-18B搅拌装置搅拌轴规格(mm)108×108114×114120×120搅拌轴数量(个)333搅拌叶片外径(mm)200～300200～400200～450搅拌轴转数(r/min)(正反)20、34、59、9520、34、59、9520、34、59、95最大扭矩(kN．m)182125电机功率(kW)455560起吊设备提升能力(kN)105115155提升高度(m)141720升降速度(m/min)0.32～1.550.32～1.550.32～1.55接地压力(kPa)404040制浆机容量(L)300300300
18资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。制浆系统储浆罐容量(L)800800800BW150灰浆泵量(L/min)11～5011～5011～50灰浆泵工作压力(kPa)1000～1000～1000～生产能力加固一单元墙长(m)1.351.351.35最大加固深度(m)12.51518.0效率(m2/台班)100～150100～150100～150重量(t)14.816.519.52.3转盘式ZCJ型多头深层搅拌桩机ZCJ型多头深层搅拌桩机一机有3～6头,一个工艺流程可形成一个单元防渗墙。钻杆间中心距为30cm,钻杆之间带有连锁装置,解决了BJS型桩机在较大施工深度时可能产生的搭接错位问题。2.3.1机具组成和作用(1)水龙头。水泥浆经水龙头进入钻杆;(2)滑板。沿着桅杆两侧的滑道带动钻杆上升、下降;(3)立柱。提升机构的支撑点,两侧为滑板组的滑道;(4)钻杆。用于钻进和浆液通道;(5)液压马达。升降钢丝绳组;(6)深度仪标尺。每格间距0.1m,钻杆上升、下降,升降度量仪自动积累;(7)支腿油缸。桩机的四只支腿伸缩;(8)上下车架。上底盘支承主机上的所有部件;下底盘:经过液压装置可使上下底架之间作前后左右的相对运动;(9)钻杆连锁器。钻杆之间的约束装置,作业时能保证墙体搭接,防止桩位之间分叉;
19资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。(10)钻头。分左旋和右旋钻头,起钻进搅拌作用;(11)操作台。电器系统、液压系统的操作手柄均布在操作台上,可发送操作指令;(12)垂直度及深度显示器。反映桩机的水平情况,桩机工作时的钻深,并有桩机倾斜时安全保护报警功能;(13)测斜仪。监测桩机塔架的垂直度。2.3.2机械设备示意图机械设备示意图见图5-2-6。2.3.3机械设备主要技术参数机械设备主要技术参数见表5-2-5。
20资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。表5-2-5ZCJ型深层搅拌机械技术参数表机型ZCJ-17ZCJ-22ZCJ-25搅拌装置搅拌轴规格(mm)114×114114×114120×120搅拌轴数量(个)643～5搅拌叶片外径(mm)300～420300～420300～450搅拌轴转数(r/min)(正反)404024、44、71最大扭矩(kN．m)182144电机功率(kW)2×452×552×55起吊设备提升能力(kN)150200200提升高度(m)192428升降速度(m/min)0.0～1.20.0～1.20.3～1.5接地压力(kPa)404067制浆系统制浆机容量(L)300400400储浆罐容量(L)800100012002×BW150灰浆泵量(L/min)22～10022～10022～100灰浆泵工作压力(kPa)1000～1000～1000～生产能力加固一单元墙长(m)1.81.20.96～1.6最大加固深度(m)172225效率(m2/台班)150～250120～200150～200重量(t)303339
21资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。图5-2-6ZCJ型深层搅拌桩机示意图
22资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。1-水龙头;2-滑板;3-立柱;4-钻杆;5-电机;6-液压马达;7-支腿;8-上车架;9-下车架;10-连锁器;11-钻头;12-滑枕;13-配电柜;14-操作台;15-稳定杆;16-测斜仪。3其它深层搅拌施工机械近年来中国又从日本引进了ＳＭＷ工法(soilmixingwall第一个字母)。该工法是利用装有三轴搅拌钻头的ＳＭＷ钻机,在地层中连续建造水泥土墙,并在墙内插入芯材(一般为H型钢),形成抗弯能力强、刚性大、防渗性能好的挡土墙的工法。ＳＭＷ工法是由日本创造,设备配有较先进的质量检测系统,其钻头直径为550mm~850mm,最大施工深度可达65m,设备造价及成墙造价均很高。图5-2-7是中国从日本引进的ＳＭＷ工法三轴深层搅拌桩机的外貌、轮廊尺寸钻杆形状。该工法在中国上海、广州及南京等地已用于地铁挡土防渗墙,水利工程尚未应用。机械设备主要技术参数见表5-2-6。表5-2-6机械设备主要技术参数见表机型JZL－90A搅拌装置搅拌轴直径(mm)120搅拌轴数量(个)3搅拌叶片外径(mm)550～850搅拌轴转数(r/min)40最大扭矩(kN．m)18电机功率(kW)2×45提升能力(t)40
23资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。起吊设备提升高度(m)28升降速度(m/min)0.0～2.5接地压力(kPa)40生产能力加固一单元墙长(m)1.5～1.8最大加固深度(m)30效率(m2/台班)100～150重量(t)50
24资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。图5-2-7ＳＭＷ工法三轴深层搅拌桩机1-减速机;2-多轴装置;3-连结装置;4-搅拌轴;5-限位装置;6-螺旋钻头;第三节施工准备1施工技术资料1．1施工前应收集的资料(1)地质条件。地基分层、土的物理力学指标、软土分布范围和厚度变化情况、地下障碍物等;(2)土质分析。从土的主要成份和有机质含量,判断水泥加固地基土效果。可在加固的土样中加入氢氧化钠溶液,抽出浸后液体观察土样,其颜色越深,则加固效果越差;(3)水质。对拟加固场地地下水的酸碱度(pH值)、硫酸盐含量、侵蚀性二氧化碳等指标进行分析,以判断对水泥侵蚀性影响;
25资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。(4)其它资料。工程建设项目文件、设计文件、施工平面布置图、相关的结构设计图等。1．2水泥土配合比室内试验(1)试验项目。水泥浆液性能试验的项目为:密度、粘度、稳定性、初凝时间。水泥土凝固体的力学性能试验项目为:抗压强度、渗透系数、渗透破坏比降。浆液性能试验按常规的方法进行。当前中国尚无水泥土的规范性的试验方法,因此对水泥土的力学性能试验,常借助混凝土的试验方法进行。(2)水泥掺入量。水泥掺入量可按式5-3-1计算。(5-3-1)式中αww——水泥掺入比;r——天然土体的湿容重,t/m3;v——平均加固(搅拌)lm3土所需要的水泥掺入量,t。水泥掺入量决定了水泥土的破坏比降、抗压强度、变形模量,对渗透系数也有较大影响。土层中水泥掺入量取决于天然土体性质(孔隙率、土层类别、含水量等)和施工机械的性能。一般来说,工程实践经验表明:在粘性土中可取8%～12%(土层中有孔洞或极松散的土体除外);砂性土中可取10%～18%,最大可达20%。
26资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。(3)水泥浆的水灰比。水泥浆的水灰比与被加固土体的含水量、性能、机械的搅拌能力和输浆情况等有关。试验表明,水泥土的性能不但取决于水泥掺入量,还取决于被加固土体的可搅拌性,即使水泥掺入量大,但未搅拌均匀,水泥土力学指标也不理想。因此水泥土搅拌均匀十分重要,而水灰比对水泥土的均匀性起着主要作用。在水利水电工程复合地基加固中,一般取水灰比0.5～1.2,防渗工程中一般取1.0～2.0。室内试验时可参考以往工程经验确定,实际施工时可根据设计要求的水泥掺入比,经现场试桩确定。(4)外掺剂。一般情况下施工不需要外掺剂。若设计作出规定,施工单位应根据规定采用外掺剂的品种和掺入比。若设计未作出规定,而工程施工需要,施工单位可根据土的颗粒组成、pH值,有机质含量,液限和塑限,现场施工条件(例如水泥浆制备后送至灰浆泵的距离远近等)以及气温高低等情况作适当考虑。(5)试块制备。在工程场地内选定若干钻孔,连续取原状土样,封装于双层厚塑料袋内,以供拌制试块。试块制作方法:先按预定配合比称量土、水泥、外掺剂和水,用手工拌和10min至均匀,将拌和物(即加固土)装入试模(尺寸70.7mm×70.7mm×70.7mm)一半体积,放在振动台上振动1min,再装满另一半振动1min,至装满将表面刮平,用塑料布覆盖即成。试块经1d～2d可拆模,然后将其置于温度为20℃±2℃、湿度大于90%的养护室养护。试块的数量由所需养护龄期和固化剂(水泥)的掺入比决定。养护龄期一般分为7d、28d和90d三期,
27资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。固化剂的掺入比可根据土的天然含水量和以往工程经验,确定几个档次。然后,按不同的养护期和不同掺入比进行排列组合,确定试块数量。(6)资料分析及配合比的确定。不同龄期的试块分别进行力学性能试验后,将试验结果绘成图表,再经分析对比,选定最佳的水泥土配合比,作为工艺试验和施工的主要依据。1.3施工组织设计施工组织设计内容:(1)工程概况;(2)施工准备(材料供应、供电、供水);(3)施工布置;(4)施工设备(设备型号和数量、技术性能、台时生产率等);(5)施工方法(水泥的掺入比、水泥土配合比、水泥浆的制备、施工工艺措施等);(6)质量检查措施和质量管理体系;(7)安全文明生产和事故处理;(8)工程进度计划;(9)组织管理体系;(10)其它。2施工现场准备工作2.1场地平整与布置
28资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。在机械设备进场前应平整场地。当场地表层较硬需注水预搅施工时,应在四周开挖排水沟,并设集水井,其位置以不影响深层搅拌桩机施工为原则。排水沟和集水井应经常清除沉淀杂物,保持水流畅通。当场地过软不利于深层搅拌桩机行走或移动时,应铺设粗砂或细石垫层。灰浆制备工作棚位置宜使灰浆的水平泵送距离控制在50m以内。2.2施工备料深层搅拌用的固化剂主要材料为水泥,应按设计要求选用水泥的品种和强度等级,并在使用水泥前按每批次取样检验。一般应做水泥强度(３d、7d)、水泥体积的安定性等试验。水利水电工程常见等级32.5普通硅酸盐水泥。搅拌水泥浆液所用的水应符合水工混凝土拌合用水的标准。2.3机械安装及调试(1)机具组装。包括深层搅拌桩机等机械的组装和就位;水泥浆液制备系统安装;管线连接,用压力胶管连接灰浆泵出口与深层搅拌桩机的输浆管进口。(2)试运转。机械在试运转时应注意下列事项:1)电压应保持在额定工作电压范围内,电机工作电流不得超过额定值;2)调整搅拌轴旋转速度;3)输送浆液管路和供水水路通畅;4)各种仪表应能正确显示,检测数据准确。2.4施工放样(1)准确定出各搅拌桩桩位中心,打木桩作出标记。
29资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。(2)水泥土防渗墙施工时,从零点桩号开始,沿施工前进方向每50m拉线放样一次,用拉线标定施工方向,并用定位标尺标定桩位。3工艺试验在工程大面积施工开始前,应进行深层搅拌工艺试验。工艺试验的目的是验证并确定设计提出的施工技术参数和要求。它们包括:(1)搅拌桩机钻进深度,桩底标高,桩顶水泥浆停浆面标高;(2)水泥浆液的水灰比,外掺剂的配方;(3)搅拌桩机的转速和提升速度;(4)浆泵的压力;(5)输浆量及每米输浆量变化,水泥浆经浆管到达喷浆口的时间;(6)是否需要冲水或注水下沉,是否需要复搅复喷及其部位、深度等等。第四节深层搅拌施工1复合地基深层搅拌桩深层搅拌桩主要用于建筑物的地基加固,在水工建筑物中,如泵站、水闸、坝基等。一般来说,桩径为500～800mm,加固深度为5～18m,复合地基承载力可提高1～2倍。可根据需要把桩排成梅花形、正方形、条形、箱形等多种形式,可不受置换率的限制。1.1工艺流程
30资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。工艺流程:搅拌桩机就位→钻进喷浆到孔底→提升喷浆搅拌→重复钻进搅拌→重复提升复搅→成桩完毕,如图5-5-1所示。工艺流程说明如下:(1)设备安装就位;(2)搅拌桩机纵向移动,调平主机,钻头对准孔位;(3)启动搅拌桩机,钻头正向旋转,实施钻进作业;为了防止堵塞钻头上的喷射口,钻进过程中适当喷浆,同时可减小负载扭矩,确保顺利钻进;(4)喷浆搅拌。在启动搅拌桩机向下旋转钻进的同时,开动灰浆泵,连续喷入水泥浆液。钻进速度、旋转速度、喷浆压力、喷浆量应根据工艺试验时确定的参数操作。钻进喷浆成桩到设计桩长或层位后,原地喷浆半分钟,再反转匀速提升;(5)提升喷浆搅拌。搅拌头自桩底反转匀速搅拌提升直到地面,并喷浆;(7)重复钻进搅拌。若设计要求复搅,则按上述(4)操作要求进行;(8)重复搅拌提升。若设计要求复搅,按上述(5)操作步骤进行;(9)当钻头提升至高出设计桩顶30cm时,停止喷浆,形成水泥土桩柱,将钻头提出地面;(10)成桩完成。开动浆泵,清洗管路中残存的水泥浆,移机至另一桩施工。1.2施工参数施工参数可参见表5-4-1。
31资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。图5-4-1用动力头式深层搅拌桩机施工搅拌桩流程图a-桩机就位;b-喷浆钻进搅拌;c-喷浆提升搅拌;d-重复喷浆钻进搅拌;e-重复喷浆提升搅拌;f-成桩完毕。表5-4-1 复合地基施工参数参考表项目参数备注水灰比0.5～1.2土层天然含水量多取小值,否则取大值。供浆压力(Mpa)0.3～1.0根据供浆量及施工深度确定。供浆量(l/min)20～50与提升搅拌速度协调。钻进速度(m/min)0.3～0.8根据地层情况确定。提升速度(m/min)0.6～1.0与搅拌速度及供浆量协调。搅拌轴转速(r/min)30～60与提升速度协调。垂直度偏差(%)<1.0指施工时机架垂直度偏差。桩位对中偏差(m)<0.01指施工时桩机对中的偏差。1.3施工中注意的事项在复合地基深层搅拌施工中应注意以下事项:
32资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。(1)拌制好的水泥浆液不得发生离析,存放时间不应过长。当气温在10℃以下时,不宜超过5h;当气温在10℃以上时,不宜超过3h;浆液存放时间超过有效时间时,应按废浆处理;存放时应控制浆体温度在5℃～40℃范围内。(2)搅拌中遇有硬土层,搅拌钻进困难时,应启动加压装置加压,或边输入浆液边搅拌钻进成桩,也可采用冲水下沉搅拌。采用后者钻进时,喷浆前应将输浆管内的水排尽。(3)搅拌桩机喷浆时应连续供浆,因故停浆时,须立即通知操作者。为防止断桩,应将搅拌桩机下沉至停浆位置以下0.5m(如采用下沉搅拌送浆工艺时则应提升0.5m),待恢复供浆时再喷浆施工。因故停机超过３h,应拆卸输浆管,彻底清洗管路。(4)当喷浆口被提升到桩顶设计标高时,停止提升,搅拌数秒,以保证桩头均匀密实。(5)施工时,停浆面应高出桩顶设计标高0.3m,开挖时再将超出桩顶标高部分凿除。(6)桩与桩搭接的间隔时间不应大于24h。间隔时间太长,搭接质量无保证时,应采取局部补桩或注浆措施。(7)技术要求。单桩喷浆量少于设计用量的重量不大于8%,导向架与地面垂直度偏离不应超过0.5%,桩位偏差不得大于10cm。(8)应做好每一根桩的施工记录。深度记录误差应不大于5cm
33资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。,时间记录误差不大于5s。1.4施工中常见的问题和处理方法施工中常见的问题和处理方法见表5-4-2。表5-4-2 施工中常见问题和处理方法常见问题发生原因处理方法预搅下沉困难,电流值大,开关跳闸电压偏低调高电压土质硬,阻力太大适量冲水或加稀浆下沉遇大石块、树根等障碍物挖除障碍物,或移桩位搅拌桩机下不到预定深度,但电流不大土质粘性大、或遇密实砂砾石等地层,搅拌机自重不够增加搅拌机自重或开动加压装置喷浆未到设计桩顶面(或底部桩端)标高,储浆罐浆液已排空投料不准确新标定输浆量灰浆泵磨损漏浆检修灰浆泵使其不漏浆灰浆泵输浆量偏大调整灰浆泵输浆量喷浆到设计位置储浆罐剩浆液过多拌浆加水过量调整拌浆用水量输浆管路部分阻塞清洗输浆管路输浆管堵塞爆裂输浆管内有水泥结块拆洗输浆管喷浆口球阀间隙太小调整喷浆口球阀间隙搅拌钻头和混合土同步旋转灰浆浓度过大调整浆液水灰比搅拌叶片角度不适宜调整叶片角度或更换钻头2深层搅拌防渗墙深层搅拌防渗墙主要用于江河、湖泊、堤防及病险库的防渗加固中。其特点是:墙体连续性要求较高,而且墙体较长,少则几百米,多则达数公里。当前使用的设备有BJS型三头深层搅拌桩机和ZCJ型4～6头深层搅拌桩机。BJS型深层搅拌桩机最大深度可达18m,成墙有效厚度12cm～30cm。ZCJ型深层搅拌桩机最大成墙深度可达25m,成墙有效厚度为18cm～33cm。一般来说,深层搅拌防渗墙渗透系数小于i×10-6cm/s(134资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。2.1成墙工艺(1)工艺流程深层搅拌防渗墙的工艺流程是:桩机就位、调平;启动主机,经过主机的传动装置,带动主机上的钻杆转动,钻头搅拌,并以一定的推动力把钻头向土层推进至设计深度;提升搅拌到孔口。在钻进和提升的同时,用水泥浆泵将水泥浆由高压输浆管输进钻杆,经钻头喷入土体,使水泥浆和原土充分拌和完成一个流程的施工。纵向移动搅拌桩机,重复上述过程,最后形成一道水泥土防渗墙。施工工艺流程图见图5-4-2。图5-4-2施工工艺流程图(2)成墙施工方法
35资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。根据施工机械的不同,有以下成墙施工方法:1)BJS型深层搅拌桩机施工方法BJS型深层搅拌桩机按设计要求的桩直径不同,在施工过程可分三次成墙和两次成墙。图5-4-3是三次成墙施工顺序示意图。其施工方法是:先完成A序三根桩的施工,然后完成B序,最后完成C序,即完成一个单元墙的施工。这种施工方法适用于施工钻头直径200mm～300mm,桩深不超过15m的防渗墙。图5-4-4是两次成墙施工顺序示意图。其施工方法是先后完成A、B两序,即完成一个单元墙的施工。该成墙方法适用于施工钻头直径320mm～450mm,桩深不超过18m的防渗墙。图5-4-3三次成墙施工顺序示意图
36资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。图5-4-4二次成墙施工顺序示意图2)ZCJ型深层搅拌桩机施工方法ZCJ型深层搅拌桩机,一机具有3～6个钻头,可根据钻进阻力的大小选择钻头数,钻头中心距30cm,钻头间带有刚性连锁装置,一个工艺流程可形成一个单元。ZCJ型六头深层搅拌桩机成墙方法见图5-4-5。该施工方法适用于钻头直径350mm～450mm,最大施工深度可达25m。搭接方法为套孔。图5-4-5一次成墙施工顺序示意图最小成墙厚度可按式5-4-1计算:
37资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。(5-4-1)式中h——最小成墙墙厚,mm;d——钻头直径,mm;s——桩间距,mm。图5-4-3三次成墙施工顺序示意图中A、B、C分别表示三次成墙钻头的位置,间距是由BJS型桩机三轴间距离决定,三轴间距为450mm,三次成墙即150mm;图5-4-4二次成墙施工顺序示意图中A、B分别表示二次成墙钻头的位置,间距是由BJS型深层搅拌桩机三轴间距离决定,三轴间距离为450mm,二次成墙即225mm;图5-4-5一次成墙施工顺序示意图中1、2、3、4、5、6为多头钻钻头位置,其间距由ZCJ型深层搅拌桩机钻头中心距决定,钻头中心距为300mm。(3)施工参数施工参数可参见表5-4-3。表5-4-3 防渗墙施工参数参考表项目参数备注水灰比1.0～2.0土层天然含水量多取小值,否则取大值。供浆压力(Mpa)0.3～1.0根据供浆量及施工深度确定。供浆量(l/min)10～60与提升搅拌速度及每米需要浆量协调。钻进速度(m/min)0.3～0.8根据地层情况确定。提升速度(m/min)0.6～1.2与搅拌速度及供浆量协调。搅拌轴转速(r/min)30～60与提升速度协调。
38资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。垂直度偏差(%)<0.3指施工时机架垂直度偏差。桩位对中偏差(m)<0.02指施工时桩机对中的偏差。2.2施工要点(1)主机调平1)施工前应检查主机上的水平测控装置,确保主机机架处于铅垂状态;2)经过四个支腿油缸调平。应重点检查施工过程中,支腿是否存在下陷或油缸泄压现象,若有此现象应及时调平。(2)输浆1)尽量保证输浆均匀,应根据地层吃浆变化调整输浆量,总输浆量应不少于设计要求;2)输浆量应有专门的装置计量,如流量仪等;3)输浆应有一定的压力,但也不宜过大,一般输浆压力为0.3MPa～1.0MPa;(3)提升和下降速度1)为保证不偏孔,开始入土时不宜用高速钻进,一般钻速度不应大于0.8m/min;土层较硬时,速度不大于0.6m/min;2)提升速度和输浆量应密切配合。提升速度快,输浆量应大。二者关系可按设计水泥掺入量来确定。(4)桩的定位精度定位是影响桩与桩之间的搭接尺寸的因素之一。主机调平后,在施工中也可能因振动产生整机滑移,造成桩位偏差。为了减少累计误差,
39资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。每施工十个单元段应校核一次,并及时调整。(5)施工深度1)防渗墙的轴线往往较长,高程变化大。因此,应按水准点确定施工场地地面高程,并计算出各施工段(一般100m为一个施工段)的施工深度。2)施工前核定深度盘读数,读数允许误差应小于5cm。2.3防渗墙施工的注意事项(1)影响垂直度的因素1)主机本身的误差。施工前可用经纬仪检查桩架垂直度,若垂直度误差超过0.1%时,应对主机进行调整。2)操作过程的调平误差、支腿下陷误差。设备应安设测斜装置,若机架倾斜大于0.3%时应及时调平。3)地层中等障碍物导向,造成钻杆钻头移位。施工前开挖约0.5m深的导向沟,若有障碍物可挖除。当障碍物埋深大于2m时,可避开障碍物成墙。(2)输浆量和提升下降速度的协调1)施工前应先做试验了解地层软硬,适宜的下钻和提升速度,吃浆情况和浆量多少等。同一个施工段,吃浆过程和数量变化不会太大,但若遇有孔洞,或松散土层,吃浆会大大增加,应即时补浆,直至孔口微微翻浆;2)主机和输浆两操作手应密切配合,在操作时要有约定的信号;3)施工中,遇特殊情况作相应调整。(3)水灰比的影响
40资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。1)对水泥掺入量的影响:水灰比大意味着水泥浆中水的含量大,水泥的含量小,过多的水填充了土层中的孔隙。因此减少水灰比可提高土层中的水泥掺入量,提高水泥土的抗渗能力;2)对水泥土搅拌均匀程度的影响:在堤顶施工防渗墙时,由于堤身土含水量低,若水灰比过小,使得水泥浆和原土搅拌不均匀,甚至水泥浆和土分离,导致无法成墙,达不到截渗效果。3)多头小直径深层搅拌桩机,输浆管管径小,过稠的浆液容易堵塞管道。2.4防渗墙接头在施工过程中,因故停机时间超过24小时,墙体出现接头时,接头处理可采取图5-4-6中的任一形式。即按图示方式先施工防渗墙,再于墙体凝固一段时间后,用工程钻机钻孔至设计墙深,然后向钻孔中灌注水泥砂浆。(a)(b)
41资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。图5-4-6防渗墙的接头处理示意图1-接头;2-防渗墙。第五节工程质量检查及验收1工程质量检查在工程完工后对工程质量进行检查,包括施工过程检查和完工后检测,方法如下:1.1施工过程检查检查内容包括水泥规格及用量、外掺剂用量、水泥浆液密度、搅拌轴的提升速度及转速、成桩时间、成桩速度、钻头直径、桩架的垂直偏差、断桩处理情况及施工记录等。检查应做到每日一查,若发现问题应及时处理。1.2完工后质量检测(1)施工允许偏差。工程完工后,应对所施工的深层搅拌桩进行抽样检测,检测结果应满足施工允许偏差标准。深层搅拌施工允许偏差标准当前尚无水利水电工程规范规定。复合地基深层搅拌桩可依据中国现行《建筑地基处理技术规范》(JGJ79—91),见表5-5-1;防渗墙中的深层搅拌桩,可根据长江、黄河、淮河等流域防渗工程实践经验提供的参考标准见表5-5-2。表5-5-1 复合地基施工允许偏差标准表
42资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。项目标准备注桩径(%)±4.0桩径的大小桩位偏差(m)<0.05与设计桩位的差值。垂直度偏差(%)<1.5成桩后桩的倾斜。桩顶标高(m)>0.3大于设计墙顶标高。桩底标高(m)>设计深度墙底应超过设计深度。供浆量(%)±8.0每米供浆量与设计需要量的差值。抗压强度(Mpa)>设计要求90d龄期。表5-5-2 防渗墙施工允许偏差及技术标准表项目标准备注桩径(%)±4.0桩径的大小桩位偏差(m)<0.05与设计桩位的差值。垂直度偏差(%)<0.5成桩后桩的倾斜。墙顶标高(m)>0.3大于设计墙顶标高。墙底标高(m)<0.1墙底应超过设计深度。供浆量(%)±8.0每米供浆量与设计需要量的差值。渗透系数(cm/s)0.528d龄期。允许渗透比降>5028d龄期(2)检测方法1)深层搅拌复合地基的检测方法参照中国现行《建筑地基处理技术规范》(JGJ79—91),并结合水利工程特点提供如下参考方法:(a)成桩后7d,抽检取总桩数的2%进行轻便触探检验。若N10大于天然土的一倍以上,可认为桩身强度能满足设计要求。可利用轻便触探器的勺钻连续钻取桩身芯样,
43资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。以观察其连续性和均匀性。必要时也可利用标准贯入仪或静力触探仪进行检验;(b)经触探检验对桩身质量有怀疑的桩,在28d后用地质钻机(直径不小于108mm)钻取芯样,制成试件(50mm×50mm×50mm)进行无侧限抗压强度试验;(c)在地质条件复杂或重要工程中的桩,在成桩28d后,应进行搅拌桩的静载荷试验确定其承载力;(d)成桩后28d,可抽取总桩数的20%用小应变反射波法进行桩体完整性和桩体水泥土质量检查。需要指出的是反射波法用于深层搅拌桩检测精度不高,可用于定性评价桩的完整性。(e)水工建筑物在垂直及水平荷载共同作用下,有沿地基滑动趋势时,在成桩28d后尚应对深层搅拌复合地基进行水平荷载试验,确定其抗剪强度。2)深层搅拌防渗墙检测方法依据中国水利水电防渗工程实践,常见的方法归纳如下:(a)开挖检验。于成桩15d后,每200m开挖一处,开挖深度不小于2.0m,长度不小于2.0m,测量墙体中桩的垂直度偏差、桩位偏差、桩顶标高,观察桩与桩之间的搭接状态、搅拌的均匀度、渗透水情况、裂缝、缺损等情况。(b)取芯试验。成桩15d后,开挖或钻孔(墙厚大于400mm时)在防渗墙中取得水泥土芯样,室内养护到28d,作无侧限抗压强度和渗透试验,取得抗压强度、渗透系数和渗透破坏比降等指标。
44资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。(c)注水试验。在水泥土凝固前,于指定的防渗墙位置贴接加厚一个单元墙,待凝固28d后,在两墙中间钻孔,进行现场注水试验,试验孔布置方法见图5-5-1。试验点数不小于两点。本试验可直观地测得设计防渗墙最小厚度处的渗透系数。需要指出的是:由于防渗墙厚度较小,因此不宜直接在防渗墙上钻孔做注水试验。图5-5-1注水试验孔布置示意图1-工程防渗墙;2-注水试验孔;3-试验贴接防渗墙段。(d)无损检测。为探测桩体完整性、连续性以及判别是否存在墙体缺陷,可采用地质雷达检测等方法,沿中心线布测线,全程检测,并垂直墙体在地面每200m检测一横断面。由于该法检测深层搅拌墙精度不高,因此只适用于深度不大于10m的墙。
45资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。在实际工作中,上述试验方法可根据实际情况选2~3种。2工程验收2.1工程验收应提供的资料施工单位在工程验收时应提供以下资料:(1)各种原材料检验资料,主要是水泥的检验;(2)工艺试验报告,主要包括:水泥掺入比、浆液水灰比等施工参数的确定及施工工艺流程等资料;(3)施工记录,主要包括:桩深、喷浆量、垂直度及施工过程的重大事故处理记录;(4)竣工图纸;(5)单元工程质量评定资料;(6)施工质量检验报告;(7)施工管理工作报告。2．2施工管理工作报告编制大纲(1)工程概况。(2)工程投标。投标过程,投标书编制原则等。(3)施工总布置、总进度和完成的主要工程量。(4)主要施工方法。(5)施工质量管理。(6)文明施工与安全生产。
46资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。(7)价款结算与财务管理。(8)经验与建议。(9)附件。附件一施工管理机构设置及主要工作人员情况表。附件二投标时计划投入的资源与施工实际投入资源情况表。附件三工程施工管理大事记。第六节工程实例1复合地基深层搅拌桩工程某工程位于淮河南堤,是城市排涝泵站工程,工程主付厂房、压力水箱、控制段、前池挡土墙及进水闸等地基采用了深层搅拌桩处理。1．1工程地质条件及存在问题建筑物基础以下约7m～8m依次为轻粉质壤土、中粉质壤土、轻砂壤土、粗砂灰壤土及粉细砂。主要持力层承载力标准值70kPa～90kPa,天然地基承载力不能满足建筑物承载力的要求,各土层部分物理力学指标见表5-6-1。1.2设计概况在需要加固的建筑物下,采用深层搅拌桩复合地基,解决地基承载力不足问题。要求桩底穿透轻粉质壤土、中粉质壤土进入轻砂壤土层,把砂壤土作为桩的持力层。有效桩长8.0m,桩径50cm。在整个基础底板范围内均匀,三角形布桩,置换率不小于20%,搅拌桩工程量约为1800m3
47资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。。要求复合地基承载力大于150kPa。选用等级32.5普通硅酸盐水泥经室内试验确定水泥掺入量为15%。经计算上述设计方案满足承载力要求。1．3搅拌桩施工搅拌桩施工采用了转盘式单头搅拌桩机。工艺流程为:桩机就位→带浆下钻松土→至孔底,喷浆搅拌5s～10s→喷浆提升搅拌→至设计顶高程以上0.3m停浆→下沉复搅→至停浆面以下4.0m→提升复搅→孔口。由于该土层含砂量高,含水量低。当水灰比采用0.5时,经过试桩发现,土体不易搅拌,水泥土搅拌不匀,易在桩体中心形成空洞。经重复试验确定水灰比为0.8。在这种土质条件下,水灰比增大对桩体强度的降低比搅拌不匀和存在空洞的影响小得多,事实上,降低了水泥土的离散性,提高了平均强度。另外为了增加水泥土搅拌的均匀性把钻头二层叶片增加到三层。增加了水泥土被搅拌的点数。表5-6-1各层部分物理力学指标土层名称含水量(%)湿密度(g.cm-3)孔隙比(e)压缩模量(Mpa)承载力(标准值)(kPa)轻粉质壤土26.01.950.71412.4070～90中粉质壤土29.61.930.8145.5080～100轻砂壤土23.92.070.63023.4080～100粗砂灰壤土16.92.010.54712.70120-～140粉细砂25.71.990.6736.51120～140搅拌头下钻速度选择0.8m/min,提升喷浆速度为0.8m/min,
48资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。复搅下钻和提升速度为1.5m/min。喷浆主要在第一次下钻提升和第二次提升中进行。第一次下钻时,应根据下沉速度调节喷浆量,避免过量返浆现象。1.4质量检测本工程采用了轻便触探法、小应变反射波法和单桩复合地基静载荷试验。(1)轻便触探。按照总桩数的2%,选取23根,于施工7d后进行轻便触探检查桩身强度,触探深度3m～4m。经与原状土N10击数比较,搅拌桩桩身N10击数均大于原状土一倍以上。(2)小应变反射波法。30d龄期时共随机选取230根搅拌桩进行检测。根据波速特征,对桩身质量作如下分类:(a)桩体结构完整,桩身均匀,波速较高;(b)桩体结构基本完整、桩身较均匀或局部有缺陷,但波速正常;(c)桩体结构损伤,有断裂面,桩体平均波速低;(d)结构破坏,缺浆断桩,桩身波速很低。经检验大多数水泥土搅拌桩属完整和基本完整桩,其中50%-60%为完整桩。完整桩和基本完整水泥土桩的波速最高值为2100m/s,最低为1170m/s。(3)单桩复合地基静载荷试验。施工后45d,在主厂房复合地基深层搅拌桩中,抽取了两组做单桩复合地基试验。按置换率制做承载板尺寸,用袋装砂加荷,测定两倍荷载下的变形。结果Q-S曲线呈”缓变形”,两倍荷载作用下,均未达到极限工作状态。用相对沉降法,确定承载力基本值,满足设计承载力要求。2深层搅拌水泥土防渗墙实例某工程位于江苏省徐州市微山湖湖西大堤上的郑集河～蔺家坝段,为Ⅱ
49资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。级水工建筑物,近期治理标准为防御50年一遇洪水。大堤设计防洪水位为上游36.59m,下游32.39m。防渗墙承受的最大水头为4.2m。2.1工程地质条件及存在问题经勘探和调查,该堤段存在如下地质问题:(1)堤基存在浅层砂层,砂层埋深不足1.0m,厚约1.0m,且厚薄不均,有透镜体分布,标贯击数仅3击,呈松散状,渗透系数K>10-3cm/s。堤内有运河,堤外有沟塘,已形成渗漏通道。(2)堤顶以下约2.5m是机械施工,碾压较为密实,属高压缩性粘土,强度较高。堤顶以下2.5m～6.0m系上世纪五十年代到六十年代人工填筑,冬季施工,冻土筑堤,无机械碾压。堤身土质不均匀,密实性很差,一些地方存在孔洞,经堤身注水试验,漏水十分严重。(3)多年来獾、老鼠等野生动物在堤身和堤基掏洞,已形成隐患。由此可见,该段堤坝需要用垂直防渗技术进行加固。2.2方案选择及设计(1)截渗方案比较。采用高喷灌浆、混凝土防渗墙,垂直铺塑,多头小直径深层搅拌桩防渗墙等截渗方案进行比较,见表5-6-2。多头小直径深层搅拌桩墙截渗技术有如下优点:A.可利用原堤坝土体,采用价格低廉的普通水泥构成墙体;B.成墙质量可靠,在低水头情况下截渗效果好,且具有一定的塑性,适应堤坝变形的能力强;
50资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。C.工效较高,造价较低;D.原位搅拌成墙使水泥土墙体与堤坝结合良好。综上所述多头小直径深层搅拌桩墙与高喷墙、砼截渗墙和垂直铺塑相比具有取材方便、成墙质量可靠、成本低、施工简便以及工效高等优点。表5-6-2各种垂直防渗技术方案比较项目多头小直径深层搅拌桩防渗墙垂直铺塑高喷灌浆混凝土防渗墙墙厚(mm)130～3000.3200～300220～600墙深(m)13～1510～15＜4014～30施工方法水泥浆和土原位搅拌成墙开槽,铺塑料薄膜钻孔,高压喷射水泥浆成墙开槽,浇混凝土成墙成墙效果厚度均匀连续接头难处理、槽体填土难密实厚度不均匀、不连续厚度均匀连续适用条件含砾小于50mm的任何土层砂性土中难固槽壁,堤防弯度大时无法施工含砾小于50mm的任何土层适应各类土层水泥用量(kg/m2)30～60塑料薄膜及粘土,不用水泥250～280100～280造价(元/㎡)70～9060～180250～400200～300对环境影响环境影响小、不污染环境,增加堤坝强度有泥浆污染,对坝体整体性有影响环境影响小、不污染环境,增加堤坝强度有泥浆污染,施工时对堤坝整体性有影响。(2)设计。本工程选用多头小直径深层搅拌桩防渗墙。堤坝加固目的:一是截断砂层地基中渗流;二是处理堤身孔洞裂隙,在堤身形成一条较密实的防渗墙。1)墙体位置。截渗墙布置于堤顶,距上游堤肩2.5m处,见图5-6-1。截渗墙全长8900m。
51资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。图5-6－1截渗墙体布置示意图2)墙深。采用封闭式防渗措施,墙底高程位于砂层以下不小于0.5m,设计墙深为8.0m。3)桩径及墙厚。本工程设计水头差为4.2m。工程试验表明:水泥土渗透破坏比降均不小于200,计算时取渗透允许比降为80,用式5-6-1计算需要的最小防渗墙厚度。ΔHδ=-———(5-6-1)[J]
52资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。式中:δ——最小防渗墙厚,m;⊿H——防渗墙两侧的水位差。不考虑浸润线的影响,假设截渗后水位差等于4.2m(偏保守);[J]——允许渗透比降。计算的最小墙厚为54mm。考虑到施工可能带来的垂直度偏差,选用桩径为220mm,搭接处最小理论厚度为160mm,桩间最大搭接70mm。计算结果表明,若施工造成的桩体倾斜度控制在0.4%以内,则完全可满足防渗墙厚的要求。4)设计指标。墙体的渗透系数小于i×10-6cm/s,1＜i＜10,渗透破坏比降大于200,室内无侧限抗压强度大于0.5MPa(28d龄期)。选用32.5普通硅酸盐水泥,经过试验,水泥掺入量应不小于12%。2.3施工(1)概况。1999年11月18日进场试验,施工10m长的试验墙,确定了水灰比及其它的施工参数。经15d后开挖检查墙体,1.5和2.0水灰比效果较好。桩与桩搭接良好,墙体完整,轮廊清晰,墙体密实性好。从墙体剖面来看,桩径最大可达235mm(钻头直径220mm),搭接处最小厚度为170mm。从墙体侧面测试桩体垂直度均小于0.3%。工程于12月20日开工,3月下旬完工,实际完成截渗墙面积7.10万m2。采用BJS－15B型多头小直径深层搅拌桩机,施工高峰时达6台套,施工期内寒冷的天气(零下10余度)造成钻杆及管路多次冻裂,使有效施工时间不足70d。实践证明当气温低于零度时不宜进行水泥土截渗墙施工。
53资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。(2)技术问题。工程中遇到的一些技术问题的处理如下:１)水灰比的确定。根据堤身土体含水量(平均不超过20%,最低不足10%),采用12%的水泥掺入量,1.0、1.5和2.0三种水灰比做了对比试验。试验结束10d时现场开挖取样发现,1.0水灰比的墙体夹泥现象严重,水泥土搅拌不均,成墙较差,因此未做室内试验。水灰比1.5、2.0取样试验结果(见表5-6-3)。表明,两种情况均能满足设计要求。但用1.5水灰比时,实际水泥掺入量高达20%,当用2.0水灰比时,实际水泥掺入量略大于12%,因此最后选定水灰比为2.0。表5-6-3水泥土性能试验结果试样编号水灰比渗透系数(cm/s)渗透破坏比降抗压强度(MPa)备注11.52.82×10-6＞2000.42粉质粘土21.51.34×10-6＞2001.98粉细砂32.08.56×10-6＞2000.40粉质粘土42.05.39×10-9＞2001.45粉细砂注:试验龄期为10天。２)接头处理。本施工段共有11道电线在使用中,其施工高度不够(BJS-15B型设备要求净空17m),若清除或采取临时措施损失较大。经比较采用洛阳铲开孔成槽,然后灌注水泥砂浆的办法进行造墙。需要指出的是本工程地下水位较低,而且是在堤顶开孔,洛阳铲才得以适用。３)喷浆量的控制。施工试验时,工艺流程结束后,
54资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。在孔位置处形成一个孔洞,深达3.0m,施工喷浆量已远大于设计要求。经分析造成这种现象的主要原因是:防渗墙所在位置的老堤,系人工填冻土筑堤,未经机械碾压,解冻后土层十分松散,甚至出现连通的孔洞,因此吃浆量很大。加上水泥土被搅拌成流态,在自重作用下,填充到下部孔隙,使上部形成孔洞。为了保证形成连续、密实的防渗墙,在施工过程中控制钻头提升速度,并加大喷浆量,以孔口微微翻浆使土层尽可能吃浆作为供浆控制标准。2.4效果检验效果检验主要包括开挖外观检查、取样室内试验、现场注水试验以及地质雷达检测等手段。检验情况如下:(１)开挖外观检查。整个工程分为44段,平均200m一段,每段均在施工结束15天后开挖检查,开挖深度最大达3.5m。经检查得知:截渗墙水泥土分布基本均匀;桩间搭接良好,未发现开叉现象,桩轮廓垂直度在0.4%以内,上部和下部搭接基本一致,桩与桩搭接处最小厚度均大于160mm。(２)室内试验。室内试验共取样9组。28d龄期试验结果表明:水泥土试块强度离散性较大,最大1.4MPa,最小0.7MPa,均大于0.5MPa,渗透破坏比降均大于200,渗透系数均小于1×10-6cm/s。(３)现场注水试验。施工时由监理随机指定,选两处贴接加厚一个单元墙(1.35m)待注水试验,现场注水试验选了两个试验点,共做了四组试验,试验深度为-2.8m～-7.00m(堤顶以下),水压力为0.05MPa～0.1MPa,试验得渗透系数为5.01×10-8cm/s～1.74×10-6cm/s,满足设计要求。
55资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。(４)地质雷达检测。为探测桩体完整性、连续性、以及判别墙体是否存在缺陷等,采用地质雷达检测。测试时,沿墙中心线布测线,全程检测,并垂直墙体在堤顶每200m检测一横断面。检测结果表明:墙体的连续性和完整性均较好,极少桩体垂直度较差,略偏离墙体轴线,但不影响墙体的连续性和完整性。成墙过程中,对周边坝体内疏松土体有明显改进,某些堤段改进范围可达2.0m。参考文献1水利水电工程施工组织设计手册(1卷),北京:中国水利水电出版社,199762水利水电技术(搅拌桩工程专辑),北京:中国水利水电出版社,1998第5期3建设部标准、建筑地基处理技术规范(JGJ79-91),北京:中国计划出版社,19924铁道部标准、粉体噴搅法加固软弱土层技术规范(TB10113-96),199625冶金部标准、软土地基深层搅拌加固技术规程(YBJ225-91),北京:冶金工业出版社,19906林宗元主编,岩土工程治理手册,辽宁:辽宁科学技术出版社,199397刘景政杨素春等编著,地基处理与实例分析,北京:
56资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。中国建筑工业出版社,199858史佩栋主编,实用桩基工程手册,北京:中国建筑工业出版社,199959程骁、张凤祥编著,土建注浆施工与效果检测,上海:同济大学出版社,1998110陈忠汉、程丽萍编著,深基坑工程,北京:中国机械工业出版社,19991011金问鲁主编,地基基础实用设计施工手册,北京:中国建筑工业出版社,19951112丛蔼森编著,地下连续墙的设计施工与应用,北京:水利电力出版社,213董哲仁主编,堤防除险加固实用技术,北京:水利电力出版社,19981114地基处理手册(第二版),北京:中国建筑工业出版社,815张俊芝主编,水利水电工程理论研究及技术应用,武汉:武汉工业大学出版社,416建设部标准、基桩低应变动力检测规程(JGJ/T93-95)
