粉体喷射搅拌法@深层搅拌桩

一、 施工准备

（一）.材料

1、粉体搅拌法目前主要使用的固化剂为石灰粉、水泥以及石膏及矿渣等，也可使用粉煤灰作掺和料。

2、粉体生石灰桩技术要求

      1）石灰应该是细磨的，在搅拌过程中，为防止桩体中石灰聚集，石灰最大粒径应小于2mm。

      2）石灰应尽量选取纯净无杂质的，石灰中氧化钙和氧化镁含量至少应为8.5%，其中氧化钙含量最好不低于80%。

      3）石灰的储存期，不宜超过三个月。

      4）石灰的液性指数不低于70%。

3、石灰桩法（包括块灰灌入法、粉灰搅拌法）常用掺合料是粉煤灰，也可掺入火山灰、钢渣或黏土、采用掺合料后可防止石灰桩软心。

4、石灰加掺合料比例通常为15%-30%，加大掺合料比例，使桩身强度提高较大，粉体材料为生石灰粉掺入3%，半水石膏适用于地基酸性反应。

5、掺粉煤灰必然引起减少桩身吸水效果，对不追求石灰吸水胀发作用可增大粉煤灰掺量，最高掺量达80%-90%。

6、 掺入30%细磨石灰粉，提高流塑状轻亚黏土地基的加固效果。

（二）作业条件

1、工作场地表层硬壳很薄时，需先铺填砂、砾石垫层，以便机械在场内顺利移动和施钻，如场内桩位有障碍物，例如木桩、石块等应排除。

2、机械设备配置：钻机、粉体发送器、空气压缩机、搅拌钻头等。

3、根据地质资料，通过原位测试及室内试验取得地基土、灰土物理力学及化学指标，选取最佳含灰量，作为设计掺灰量，决定设置搅拌范围，选择桩长、截面及根数。

二、 操作工艺

（一）粉体喷射搅拌法是在软土地基中输入粉柱体加固材料，通过和原位地基土强制搅拌混合，使地基土和加固材料发生化学反应，在稳定地基土的同时，提高强度的方法。

1、 施工原理：由压缩空气输送的加固材料通过搅拌叶片旋转产生的空隙部位喷出，并随着搅拌叶片的旋转和原位地基土搅拌均匀混合一起，和加固材料分离后的空气，就沿着搅拌轴，由轴与土的缝隙处排出地面。

2、 固结原理：粉体喷射搅拌法使用的固化剂，主要有石灰、水泥，还有石膏及矿渣，可使用粉煤灰作为掺合料。

通过固结反应而形成稳定的石灰粉体，在软土中加入生石灰，生石灰和土中的水分发生化学反应成熟石灰，水分被吸收，起到了胶结作用，并产生热量，柱体消化而产生体积膨胀1-2倍，促进周围土体的固结。

拌入石灰后软土物理性能起了变化，加灰后软土液性指数随含水量增加呈线性递减，含水量小于50%的土加灰后，液性指数从原来流态进入半固态或固态，在稳定压力下压缩量随石灰粉含量增加而递减，压缩量减小达1/3，提高石灰柱体的强度。拌入石灰后增加软黏土的渗透性，石灰柱在不同类型软土中起到排水作用。

（二）粉体搅拌法工艺要求

1、略

2、略

3、室内试验：在现场取回土样与加固料均匀搅拌后制备灰土试件，具体按下面原则选择：

      1）当含水量为天然地基土含水量，养护龄期为7天，28天和90天。

      2）当含水量高于天然地基土含水量，含灰量可取10-15%。

      3）当含水量低于天然地基土含水量，含灰量可取6-10%。

（三）粉体喷射搅拌法施工工艺

粉体喷射搅拌法是以机械强制搅拌土粉混合体，使灰土混合形成加固柱体。

（四）粉体搅拌加固形成

1、制成柱状

2、连续搭接布置成壁状

3、连续纵、横网向搭接成块状。

（五）分体搅拌桩的排列和间距

1、根据结构要求的承载力，初步选定间距，从而定出加固范围内搅拌桩的数量以及每平方米内搅拌桩所占的面积。

2、搅拌桩的排列一般呈等边三角形，也可四方形布置，桩径为0.5-1.5m，桩距约1m。

（六）粉体搅拌法施工顺序

1、桩体对位

2、下钻

3、钻进

4、提升

5、提升结束

三、质量标准

（一）保证项目

使用材料的各种指标，包括含灰量、灰液性指数和外加剂品种掺量，必须符合设计要求。

检验方法：材料出厂证明、合格证、试验报告及施工日志。

（二）基本项目

1、桩径、深度及灰土质量，必须符合设计要求。

检验方法：一般成桩后开挖桩体，测量桩身直径、桩体连续均匀程度，要求黏结牢固，无孔洞、不松散、无裂隙、桩质坚硬、灰体强度高。在开挖出来的桩体中切取100×100×100MM立方体，在正常养护下进行强度、压缩试验。

2 经养护后进行载荷试验，试验桩体强度，要符合设计要求。

检验方法：采用十字型钢排架、钢筋砼地锚，用千斤顶加载或用重物加载法。

（三）允许偏差

    检查数量：桩数5%

1、空压机的压力不需要很高，风量不宜过大。

2、钻机及桅秆安装在载体上，在地面上进行操作，要满足耐压力要求。

3、石灰（生）使用前一般用水熟化，是碳化作用产生放惹反应，可用下式表示：

CaO+H2O→Ca（OH）2+65.31K/mol

生石灰加水后放出热量形成蒸汽，同时体积膨胀增大，体积增大是由于比重减少（生比重3：1，熟比重2：1）和质地变为疏松的粉末状所致。

石灰有次特性，在施工现场要设置石灰池，石灰粉要遮盖，一防止飞粉污染，二防止遇雨水产生化学反应，溅伤皮肤及眼睛，施工人员要配戴防护眼镜。

4、钻头提升距地面30-50CM应停止喷粉，以防溢出地面。

深层搅拌法

深层搅拌法适用于饱和软黏土、淤泥质亚黏土、新吹填土、沼泽地带炭土、沉积粉土等土层的建筑物基础加固，深层搅拌掺水泥格栅式挡墙作为深基坑支护，隔水帷幕，以及道路，港口基础的软土地基加固，土的承载力可由90Kpa提高到248Kpa。

一、施工准备

（一）材料

1、深层搅拌法加固软黏土，宜选用525#以上普硅水泥作为固化剂，水泥掺量根据加固强度，一般为加固土重的7%-15%，每一立方米掺加水泥量约为110-160Kg用公式表示为：掺入比（%）=水泥重/被加固的软土重×100%。

2、改善水泥土性质和桩（墙）体强度，可选用木质素磺酸钙、石膏、氯化钠、氯化钙、硫酸钠等外加剂，还可掺入不同比例的粉煤灰。

3、深层搅拌以水泥作为固化剂，其配合比为水泥：砂=1：1-1：2，为增加水泥砂浆和易性能，利于泵送，宜加入减水剂（木质素磺酸钙），掺入量为水泥用量的0.2%-0.25%，并加入硫酸钠，掺入量为水泥用量的1%，以及加入石膏，掺入量为水泥用量的2%，水灰比为0.41-0.50，水泥浆稠度为1-14CM，能起到速凝早强作用。

（二）作业条件

1、依据地质勘察资料进行室内配合比试验，结合设计要求，选择最佳水泥加固掺入比，确定搅拌工艺。

2、依据设计图纸，编制施工方案，做好现场平面布置，安排施工进度，布置水泥浆制备的灰浆池，有条件时将水泥浆制备系统安装在流动挂车上，便于流动供应，采用泵送浇筑时，泵送距离小于50米为宜。

3、清理现场地下、地面及空中障碍物，以利施工安全。

4、测量放线，定出每一个桩位。

5、机械设备配置：深层搅拌机、起重机及导向、量测、固化剂制备等系统。

6、劳动组织：每台深层搅拌机械组由12人组成。

7、如施工现场表土坚硬，需要注水搅拌时，现场四周设排水沟及集水井。

二、操作工艺

（一）深层搅拌法水泥土固化原理及操作工艺

1、利用水泥系作为固化剂通过特殊的深层搅拌机在地基深处就地将软黏土与水泥浆强制拌和后，首先发生水泥分解，水化反应生成水化物，然后水化物胶结与颗粒发生粒子交换，因粒化作用，以及硬凝反应，形成具有一定强度和稳定性水泥加固土，从而提高地基承载力及改变地基土物理力学性能，达到加固软土地基效果。

2、深层搅拌两台电动机分别通过减速器，搅拌轴使搅拌头切削软土，并经中心管向地基土中压入固化剂，强制拌和成水泥土。

（二）深层搅拌法施工工艺特点

根据上部结构的要求，可布置成柱状、壁状和块状三种加固形式。柱（桩）状加固形式：每间隔一定的距离打设一根 搅拌桩。壁状加固形式：将相邻搅拌桩部分重叠搭接而成。块状加固形式：纵横两个方向的相邻桩搭接而成。

（三）深层搅拌桩施工工艺

1、定位对中

2、预搅下沉

3、制备固化剂浆液

4、喷浆搅拌提升

5、重复搅拌

6、移位

（四）壁状加固施工工艺流程

按柱状加固工艺，将相邻两桩纵向相垂搭接成行施工，相邻两桩搭距按设计需要确定。形状如“8”字型。

（五）块状加固施工工艺流程

按深层搅拌施工工艺将相邻的桩纵横搭接施工，即组成块状加固体，两行桩之间搭接距可按设计需要确定。

三、质量标准

（一）保证项目

深层搅拌桩使用的水泥品种、标号、水泥浆的水灰比，水泥加固土的掺入比和外加剂的品种掺量，必须符合设计要求。

检验方法：检查出厂证明、合格证试验报告及施工记录。

（二）基本项目

1、深层搅拌桩的深度、断面尺寸、搭接情况整体稳定和墙体、桩身强度必须符合设计要求。

检验方法：

1）一般成桩后两周内用钻机取样检验，开挖检查断面尺寸，观察桩身搭接情况及搅拌均匀程度，桩身不能有渗水现象。

2）搅拌桩质量检验，使用轻便触探，根据触探击数判断各段水泥浆强度。

2、现场载荷试验：用此法进行工程加固效果检验，因为搅拌桩的质量与成桩工艺、施工技术密切相关，用现场载荷试验所得到的承载力完全符合实际情况。

3、定期进行沉降观测，对正式采用深层搅拌加固地基的工程，定期进行沉降观测、侧向位移观测，是直观检查加固效果的理想方法。

（二）允许偏差

     深层搅拌桩的质量允许偏差和检验方法应符合下表的要求。检查数量，按墙（柱）体数量抽查5%。

四、施工注意事项

（一）避免工程质量通病

1、深层搅拌机应基本保持垂直，要注意平整度和导向架垂直度。

2、深层搅拌叶下沉到一定深度后，即开始按设计配合比拌制水泥浆。

3、水泥浆不能离析，水泥浆要严格按照设计的配合比配置，水泥要过筛，为防止水泥浆离析，可在灰浆机中不断搅动，待压浆前才浆水泥浆倒入料斗中。

4、要根据加固强度和均匀性预搅，软土应完全预搅切碎，以利于水泥浆均匀搅拌：

1）压浆阶段不允许发生断浆现象，输浆管不能发生堵塞。

2）严格按设计确定数据，控制喷浆、搅拌和提升速度。

3）控制重复搅拌时的下沉和提升速度，以保证加固范围每一深度内，得到充分搅拌。

5、在成桩过程中，凡是由于电压过低或其它原因造成停机，使成桩工艺中断的，为防止断桩，在搅拌机重新启动后，将深层搅拌叶下沉半米后再继续成桩。

6、相邻两桩施工间隔时间不得超过12小时（桩状）。

7、确保壁状加固体的连续性，按设计要求桩体要搭接一定长度时，原则上每一施工段要连续施工，相邻桩体施工间隔时间不得超过24小时（壁状）。

8、考虑到搅拌桩与上部结构的基础或承台接触部分受力较大，因此通常还可以对桩顶板-1.5M范围内再增加一次输浆，以提高其强度。

9、在搅拌桩施工中，根据摩擦型搅拌受力特点，可采用变掺量的施工工艺，即用不同的提升速度和注浆速度来满足水泥浆的掺入比要求。在定量泵条件下，在软土中掺入不同水泥浆量，只有改变提升速度，通过提升速度检测仪检测。

（二）主要安全技术措施

1、深层搅拌机冷却循环水在整个施工过程中不能中断，应经常检查进水和回水温度，回水温度不应过高。

2、深层搅拌机的入土切削和提升搅拌，负载荷太大及电机工作电流超过额定值时，应减慢提升速度或补给清水，一旦发生卡钻或停钻现象，应切断电源，将搅拌机强制提起之后，才能重启动电机。

3、深层搅拌机电网电压低于380V应暂停施工，以保护电机。

4、灰浆泵及输浆管路

1）泵送水泥浆前管路应保持湿润，以利输浆。

2）水泥浆内不得有硬结块，以免吸入泵内损坏缸体，每日完工后，需彻底清洗一次，喷浆搅拌施工过程中，如果发生故障停机超过半小时宜见拆卸管路，排除灰浆，妥为清洗。

3）灰浆泵应定期拆开清洗，注意保持齿轮减速器内润滑油清洁。

5、深层搅拌机械及起重设备，在地面土质松软环境下施工时，场地要铺填石块、碎石，平整压实，根据土层情况，铺垫枕木、钢板或特制路轨箱。

（三）产品保护

深层搅拌桩施工完成后，不允许在其附近随意堆放重物，防止桩体变形。

建筑地基处理技术规范（JGJ79-91）

第九章 深层搅拌桩

第一节一  般 规  定

第9.1.1条 深层搅拌法适于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高且地基承载力标准值不大于120KPa的粘性土等地基。当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时，宜通过试验确定其适用性，冬季施工时应注意负温对处理效果的影响。

第9.1.2条 工程地质勘察应查明填土层的厚度和组成，软土层的分布范围、含水量和有机质含量，地下水的侵蚀性质等。

第9.1.3条 深层搅拌设计前必须进行室内加固试验，针对现场地基土的性质，选择合适的固化剂及外掺剂，为设计提供各种配比的强度参数。加固土强度标准值宜取90d龄期试块的无侧限抗压强度。

第二节设  计

第9.2.1条 深层搅拌法处理软土的固化剂可选用水泥，也可选用其它有效的固化材料。固化剂的掺入量宜为被加固土重的7%～15%。外掺剂可根据工程需要选用具有早强、缓凝、减水、节约水泥等性能的材料，但应避免污染环境。

第9.2.2条 搅拌桩复合地基承载力标准值应通过现场复合地基荷载试验确定，也可按下式计算：

fsp,k=m·Rkd/Ap + β·(1-m)fs,k       (9.2.2-1)

式中 fsp,k —— 复合地基的承载力标准值；

m —— 面积置换率；

Ap—— 桩的截面积；

fs,k —— 桩间天然地基土承载力标准值；

β —— 桩间土承载力折减系数，当桩端土为软土时，可取0.5～1.0，

    当桩端土为硬土时，可取0.1～0.4，当不考虑桩间土的作用时，可取0；

Rkd —— 单桩竖向承载力标准值，应通过现场单桩荷载试验确定。

单桩竖向承载力标准值也可按下列二式计算，取其中较小值：

Rkd =ηfcu,kAp      (9.2.2-2)

Rkd=qsUpl + αApqp     (9.2.2-3)

式中  fcu,k —— 与搅拌桩身加固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）的无侧限抗压强度平均值；

η—— 强度折减系数，可取0.35～0.50；

qs—— 桩周土的平均摩擦力，对淤泥可取5～8KPa，对淤泥质土可取8～12KPa，对粘性土可取12～15KPa；

Up—— 桩周长；

l—— 桩长；

qp—— 桩端天然地基土的承载力标准值，可按国家标准

《建筑地基基础设计规范》GBJ7-第三章第二节的有关规定确定；

α —— 桩端天然地基土的承载力折减系数，可取0.4～0.6。

在设计时，可根据要求达到的地基承载力，按(9.2.2-1)式求得面积置换率m。

第9.2.3条 深层搅拌桩平面布置可根据上部建筑对变形的要求，采用柱状、壁状、格栅状、块状等处理形式。可只在基础范围内布桩。

柱状处理可采用正方形或等边三角形布桩形式，其桩数可按下式计算：

n=m·A/Ap (9.2.3)

式中  n —— 桩数;    A —— 基础底面积。

第9.2.4条 当搅拌桩处理范围以下存在软弱下卧层时，可按国家标准《建筑地基基础设计规范》GBJ7-的有关规定进行下卧层强度验算。

第9.2.5条 搅拌桩复合地基的变形包括复合土层的压缩变形和桩端以下未处理土层的压缩变形。其中复合土层的压缩变形值可根据上部荷载、桩长、桩身强度等按经验取10～30mm。桩端以下未处理土层的压缩变形值可按国家标准《建筑地基基础设计规范》GBJ7-的有关规定确定。

第9.2.6条 深层搅拌壁状处理用于地下挡土结构时，可按重力式挡土墙设计。为了加强其整体性，相邻桩搭接宽度宜大于100mm。

第三节施  工

第9.3.1条 深层搅拌法施工的场地应事先平整，清除桩位处地上、地下一切障碍物（包括大块石、树根和生活垃圾等）。场地低洼时应回填粘性土料，不得回填杂填土。

基础底面以上宜预留500mm厚的土层，搅拌桩施工到地面，开挖基坑时，应将上部质量较差桩段挖去。

第9.3.2条 深层搅拌施工可按下列步骤进行：

一、深层搅拌机械就位；

二、预搅下沉；

三、喷浆搅拌提升；

四、重复搅拌下沉；

五、重复搅拌提升直至孔口；

六、关闭搅拌机械。

第9.3.3条 施工前应标定深层搅拌机械的灰浆泵输浆量、灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工参数，并根据设计要求通过成桩试验，确定搅拌桩的配比和施工工艺。

第9.3.4条 施工使用的固化剂和外掺剂必须通过加固土室内试验方能使用。固化剂浆液应严格按预定的配比拌制。配备好的浆液不得离析，泵送必须连续，拌制浆液的罐数、固化剂与外掺剂的用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录。

第9.3.5条 应保证起吊设备的平整度和导向架的垂直度，搅拌桩的垂直度偏差不得超过1.5%，桩位偏差不得大于50mm。

第9.3.6条 搅拌机预搅下沉时不宜冲水，当遇到较硬土层下沉太慢时，方可适量冲水，但应考虑冲水成桩对桩身强度的影响。

第9.3.7条 搅拌机喷浆提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，应有专人记录搅拌机每米下沉或提升的时间，深度记录误差不得大于50mm，时间记录误差不得大于5s，施工中发现的问题及处理情况均应注明。

第四节质  量 检  验

第9.4.1条 施工过程中应随时检查施工记录，并对每根桩进行质量评定。对于不合格的桩应根据其位置和数量等具体情况，分别采取补桩或加强邻桩等措施。

第9.4.2条 搅拌桩应在成桩7d内用轻便触探器钻取桩身加固土样，观察搅拌均匀程度，同时根据轻便触探击数用对比法判断桩身强度。检验桩的数量应不少于已完成桩数的2%。

9.4.3条 在下列情况下尚应进行取样、单桩荷载试验或开挖检验：

一、经轻便触探对桩深强度有怀疑的桩应钻取桩身芯样，制成试块并测定桩身强度；

二、场地复杂或施工有问题的桩应进行单桩荷载试验，检验其承载力；

三、对相邻桩搭接要求严格的工程，应在桩养护到一定龄期时选取数根桩进行开挖，检查桩顶部分外观质量。

第9.4.4条 基槽开挖后，应检验桩位、桩数与桩顶质量，如不符合规定要求，应采取有效补救措施。