水泥土桩的施工工艺

一、水泥浆液搅拌法（CDM）法

如本章概况中所述，施工机械的种类繁多，不同传动原理的机械及不同搅拌翼的机械，水上和陆地施工的机械，均有不同的工艺流程和施工要求。

这里。仅简要介绍国外的施工机械性能。而着重介绍我国常用的单轴、双轴浆液搅拌拌的工艺。

（一）机械设备

1.国外典型机械设备性能如表3-10-9、3-10-10。

2.国内机械

国内的机械较为轻便，整机的重量一般在 10~15t。按机械传动方式可分为转盘式和动力头式。转盘式机械多用水文地质钻机（如红星 600型、1000型等）的转盘加以改制。其优点是传动设备装在底盘上，重心低，比较稳定，但不易组成多头搅拌机，且需增加加压装置。

动力头式深层搅拌机多见于国外，我国江阴振冲器厂生产此种传动方式的搅拌机，动力头采用油马达或由电动机和减速器组成。这类搅拌机动力头悬吊在机身架子上，重心较高，必须配置重量较大的底盘，但是动力头和搅拌钻具连为一体，重量较大，可不配加压装置，同时可以实现多轴搅拌。

按搅拌机头数，可分为单轴和双轴，我国尚未生产多于两轴的搅拌机。这些搅拌机有的可以粉浆两用，有的单轴和双轴通用。双轴搅拌机一次加固面积大，效率高，所需动力大;单轴机比较机动，在建筑物基础下布桩合理。能增大桩的侧表面积。提高桩的承载能力。

按喷浆方式不同分为中心管喷浆和叶片喷浆两种方式。叶片喷浆是将水泥浆从叶片上若干个小孔中喷出，使水泥浆与土体混合较均匀。对于大直径叶片和连续搅拌是适宜的，但因喷浆孔小，易被堵塞，只能使用纯水泥浆而不能使用其它掺合料，且加工制造较为复杂。中心管输浆方式中的水泥浆是从搅拌轴的中空轴内输出，当叶片直径小于lm时，并不影响搅拌均匀度，而且可以使用多种掺合料，甚至可以使用粗粒的工业废料。我国的多数搅拌机采用此种输浆方式。

我国常用的 CDM搅拌机主要性能列入表3-10-11。

（二）工艺流程

国外 CDM 法的工艺流程比较标准，每个工序均有科学的管理系统。以日本陆上工程为例，其工艺流程的制定及管理值得我们借鉴。图3-10-33及图3-10-34表示的是施工流程及流程曲线图。

图3-10-35为日本陆上工程 CDM法施工管理图、从图中可以看出日本的施工管理已实现了自动化。它是通过速度、深度传感器、浆液流量及压力传感器、钻杆钻速传感器将数据输人计算机处理，记录打印，同时由施工管理系统的装置显示出来，并可自动调整。先进的工艺流程及其管理系统确保了施工质量。

我国常用的浆液搅拌工艺流程见图3-10~36。它表示的是一次喷浆重复搅拌的工艺流程，它适用于加固土层较单一的情况。

1. 定位

深层搅拌机到达指定桩位，对中。当地面起伏不平时，应调整机身，使设备保持水平，搅拌轴呈铅直状态。

2.预搅下沉

启动搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉。下沉速度可由电机的电流监测表控制。工作电流不应大于额定值。如果下沉速度太慢，可从输浆系统补给清水以利钻进。

在深层搅拌机预搅下沉的同时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆，待压浆前将水泥浆倒入集料斗中。

3.喷浆搅拌提升

深层搅拌机下沉到达设计深度后。开启灰浆泵待浆液到达喷浆口，再按设计确定的提升速度，边喷浆，边提升。

4~5重复上、下搅拌深层搅拌机提升至设计顶面标准时。关闭灰浆泵、集料斗中的水泥浆应正好排空。为使软土和水泥浆搅拌均匀，可再次将搅拌机边旋转边沉人土中，至设计要求深度后再将搅拌机提升出地面。

6.完毕

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。并将粘附在搅拌头的泥土清洗干净。然后移位。

当被加固土土质很差，设计的固化材料掺入比很高，要求喷浆提升的速度甚慢。搅拌机一次喷浆提升不能满足喷浆量要求时，常采用"两次喷浆桩头复搅工艺"。由于两次喷浆搅拌已经均匀，且再次重复下沉很困难，故只复搅桩头下 3~4m。

当被加固土软硬交替或桩体设计为变强度时，可采用"变掺量复杂工艺"。即分段采用不同的喷浆提升速度与不同的喷浆次数。变掺量复杂工艺没有固定模式，施工中较难控制。目前有的搅拌机采用了变量泵。有利于此种工艺的实施。

我国的搅拌机大都采用定量泵输送水泥浆，而搅拌轴转速又是恒定的，因此，在施工工中为保证设计的掺入比，必须以泵送水泥浆量和搅拌轴提升速度的正确配合来实现。这种配合非联动操作，且水泥浆的喷出量又受许多因素的影响，要保证成桩质量。必须认真准备，细心操作。这种施工质量监控系统亟需加以改进和提高。

（三）施工要，点1.施工准备

（1）清除地下障碍，包括挖去表层土中的大石块及树根等杂物。2）完成固化材料掺合比的室内试验，确定设计掺合比。

（3）完成一至两根桩的现场工艺试验，确定可以满足设计要求的施工参数。（4）对于重要的工程，宜先做试桩，检测工作完成后，修正设计及施工参数。施工参数包括输浆量、走浆时间（灰浆自泵出至到达喷浆口的时间）、来浆时间（浆液从喷浆口喷出时的时间）、停浆时间（一根桩规定使用的浆液全部喷入土中的时间）、总喷浆时间（停浆时间与来浆时间的时间差）、搅拌轴提升速度等。同时要决定采用何种工步流程。

2.浆液的制备及输送

（1）固化材料必须合乎设计要求，水泥不过期。无结块。

（2）严格控制水灰比（0.45~0.5∶1），拌合时间不得少于3分钟。

（3）掺入合适的减水剂、塑化剂等，改善固化材料浆液的和易性。

（4）水泥浆从拌合机倒入贮浆桶时，需过滤，清除杂物。贮浆桶容量要适当，不会造成因浆液不足而断桩，又能避免多余浆液在桶内沉淀浪费材料。

（5）输浆泵压力约0.4~0.6MPa。

3.搅拌施工

（1）搅拌轴垂直度偏差不得超过1%。

（2）桩机对中误差不大于2cm。

（3）为了保证桩端施工质量，当浆液到达喷浆口后，应喷浆座底 30 秒，再均匀搅拌堤升。

（4）施工时因故停浆，宜将搅拌轴下沉至停浆点以下0.5m，等恢复供浆时再喷浆提升。若停机超过3h，为防止浆液结硬堵管，宜先拆卸输浆管路，妥为清洗。

（5）壁状加固时，桩与桩的搭接时间不应大于24小时。如间歇时间过长，应采取局部补桩或注浆措施。

（6）开挖基坑时，基底标高以上 300~500mm，宜用人工开挖，以防断桩。

（7）搅拌深度误差不得大于100mm，时间记录误差不得大于5s。（8）在硬土中必须冲水下沉时，注意水进人相邻软土层中所引起的问题。