水泥土搅拌桩地基施工工艺标准

1   总则

1.1适用范围

    水泥土搅拌法分为深层搅拌法（以下简称湿法）和粉体喷搅法（以下简称干法）。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、黏性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。

1.2编制参考标准及规范

1．中华人民共和国国家标准《建筑地基基础工程施工质量标准》（GB50300-2001）；

2．中华人民共和国国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）；

3．中华人民共和国行业标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）。

2   术语

1．水泥土搅拌桩地基：利用水泥作为固化剂，通过搅拌机械将其与地基土强制搅拌，硬化后构成的地基。水泥土搅拌法形成的水泥土加固体，可作为竖向承载的复合地基；基坑工程围护挡墙、被动区加固、防渗帷幕；大体积水泥稳定土等。加固体形状可分为柱状、壁状、格栅状或块状等。

2．深层搅拌法：使用水泥浆作为固化剂的水泥土搅拌法。很容易称湿法。

3．粉体搅拌法：使用干水泥粉作为固化剂的水泥土搅拌法。简称干法。

3   基本规定

3.1水泥土搅拌法用于处理泥炭土、有机质土、塑性指数IP大于25的黏土、地下水具有腐蚀性时以及无工程经验的地区，必须通过现场试验确定其适用性。

3.2 当地基土天然含水量小于30%（黄土含水量小于25%）、大于70%或地下水的pH值小于4时不宜采用干法。冬期施工时，应注意负温度对处理效果的影响。

3.3 确定 处理方案前应收集拟处理区域内详尽的岩土工程资料。尤其是填土层的厚度和组成；软土层的分布范围、分层情况；地下水位及pH值；土的含水量、塑性指数和有机质含量等。

3.4设计前应进行拟处理土的室内配比试验。针对现场拟处理的最弱层软土的性质，选择合适的固化剂、外掺剂及其掺量等。

3.5对竖向承载的水泥土强度宜取90d    龄期试块的立方体抗压强度平均值；对承受水平荷载的水泥土强度宜取28d龄期试块的立方体抗压强度平均值。

4   施工准备

4.1 技术准备

1．设计

（1）水泥土搅拌法的设计，主要是确定搅拌桩的置换率和长度。竖向承载搅拌桩的长度应根据上部结构对承载力和变形的要求确定，并宜穿透软弱土层到达承载力相对较高的土层；为提高抗滑稳定性而设置的搅拌桩，其桩长应超过危险滑弧以下2m。

湿法的加固深度不宜大于20m，干法不宜大于15m。水泥土搅拌桩的桩径不应小于500mm。

（2）竖向承载水泥土搅拌桩复合地基的承载力特征值应通过现场单桩或多桩复合地基荷载试验确定。

（3）单桩竖向承载力特征值应通过现场试验确定。初步设计时可按式（4.1-1）估算。并应同时满足式（4.1-2）的要求，应使由桩身材料强度确定的单桩承载力大于（或等于）由桩周土和桩端土的抗力所提供的单桩承载力：   

                  n

 Ra = up∑qsili + αqpAp                （4.1-1）

i=1

          Ra =ηfcuAp                           （4.1-2）

式中fcu——与搅拌桩桩身水泥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）在标准养护条件下90d龄期的立方体抗压强度平均值（kpa）；

η——桩身强度折减系数，干法可取0.20~0.30；湿法可取0.25~0.33.；

up——桩的周长（m）；

qsi——桩周第i层土的的侧阻力特征值。对淤泥可取4~7 kpa；对淤泥质土可取6~12 kpa；对软塑状态的黏性土可取10~15 kpa；对可塑状态的黏性土可以取12~18 kpa。

li——桩长范围内第I层土的厚度（m）；

qp——桩端地基土未经修正的承载力特征值（kpa），可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）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，承载力高时取低值。

（4）归并向承载搅拌桩复合地基应在基础和桩之间设置褥垫层。褥垫层厚度可取200~300mm。其材料可选用中砂、粗砂、级配砂石等，最大粒径不宜大于20mm。

（5）竖向承载搅拌复合地基中的桩长超过10m时，可采用变掺量设计。在全桩水泥掺量不变的前提下，桩身上部三分之一桩长范围内可适当增加水泥掺量及搅拌次数；桩身下部三分之一桩长范围内可适当减少水泥掺量。

（6）竖向承载搅拌桩的平面布置可根据上部结构特点及对地基承载力和变形的要求，采用柱状、壁状、格栅状或块状等加固形式。桩可只在基础平面范围内布置，基础下的桩数不宜少于3根。柱状加固可采用正方形、等边三角形等布桩形式。

（7）当搅拌桩处理范围以下存在软弱下卧层时，应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）的有关规定进行下卧层承载力验算。

（8）竖向承载搅拌桩复合地基的变形包括搅拌桩复合土层的平均压缩变形s1与桩端下未加固土层的压缩变形s2：

搅拌桩复合土层的压缩变形s1可按4.1-3、4.1-4计算：

s1 = （pz+pzl）l / 2Esp                   （4.1-3）

Esp = mEp+（1-m）Es                      （4.1-4）

式中pz  ——搅拌桩复合土层顶面的附加压力值（kpa）；

pzl  ——搅拌桩复合土层底面的附加压力值（kpa）；

Esp——搅拌桩复合土层的压缩模量（kpa）；

Ep  ——搅拌桩的压缩模量，可取（100~120）fcu（kpa）。对桩较短或桩身强度较低者可取低值，反之可取高值；

Es——桩间土的压缩模量（kpa）。

桩端以下未加固土层的压缩变形s2可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）的有关规定进行计算。

2．深层搅拌机定位时，必须经过技术复核确保定位准确，必要时请监人员进行轴线定位验收。

3．施工前应标定搅拌机械的灰浆输送量、灰浆输送管到达搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工工艺参数，并根据设计通过试验确定搅拌桩材料的配合比。

4.2 材料要求

1．水泥：采用强度等级为32.5的普通硅酸盐水泥，要求无结块。

2．砂子：用中砂或粗砂，含泥量小于5%。

3．外加剂：塑化剂采用木质素磺酸钙，促凝剂采用硫酸钠、石膏，应有产品出厂合格证，掺量通过试验确定。

4.3主要机具

深层搅拌机，起重机，灰浆搅拌机，灰浆泵，冷却泵，机动翻斗车，导向架，集料斗，磅秤，提速测定仪，电气控制柜，铁锹，手推车等。常用深层搅拌机主要性能见下表。

 常用深层搅拌机技术性能              

型号

1．施工场地应先整平，清除桩位处地上、地下障碍物，场地低洼处用黏性土料回填夯实，不得用杂填土回填。

2．设备开机前应经检修、调试、检查桩机运行和输料管畅通情况。

3．开工前应检查水泥及外加剂的质量，桩位、搅拌机工作性能及各种计量设备完好程度（主要是水泥浆流量计和其他计量装置）。

5   材料和质量要求

5.1材料的关键要求

1．施工所用水泥，必须经强度试验和安定性试验合格后才能使用。

2．所用砂子必须严格控制含泥量。

3．外加剂：塑化剂采用木质素磺酸钙，促凝剂采用硫酸钠、石膏，应有产品出厂合格证，掺量通过试验确定。

5.2技术关键要求

1．固化剂宜选用强度等级为32.5及以上的普通硅酸盐水泥。水泥掺量除块状加固时可用被加固湿土质量的7%~12%外，其余宜为12%~20%。湿法的水泥浆水灰比可选用0.45~0.55。外掺剂可根据工程需要和土质条件选用具有早强、缓凝、减水以及节省水泥等作用的材料，但应避免污染环境。外掺剂掺入比例：（按水泥用量计）木质素磺钙木钙粉减水剂为0.2%~0.25%，硫酸钠为2%，石膏为1%。

2．施工中固化剂应严格按预定的配比拦制，并应有防离析措施。

3．应保证起吊设备的平整度和导向架的垂直度。成桩要控制搅拌机的提升速度和次数，使边疆均匀，以控制注浆量，保证搅拌均匀，同时泵送必须连续。

5.3质量关键要求

1．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。

2．泞层搅拌桩的泞度、截面尺寸、搭接情况、整体稳定和桩身强度必须符合设计要求，检验方法在成桩后7d内用轻便触探仪检查桩均匀程度和用对比法判断桩身强度。

3．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，试验所得承载力应符合设计要求。

6   施工工艺

6.1 工艺流程

    水泥土搅拌桩的施工程序为：地上（下）清障→深层搅拌机定位、调平→预搅下沉至设计加固深度→配制水泥浆（粉）→边喷浆（粉）边搅拌提升至预定的停浆（灰）面→重复搅拌下沉至设计加固深度→根据设计要求，喷浆（粉）或仅搅拌提升至预定的停浆（灰）面→关闭搅拌机、清洗→移至下一根桩。

6.2 操作工艺

1．施工时，先将深层搅拌机用钢丝绳吊挂在起重机上，用输浆胶管将储料罐砂浆泵与深层搅拌机接通，开通电动机，搅拌机叶片相向而转，借设备自重，以0.38~0.75m/min的速度沉至要求的加固深度；再以0.3~0.5m/min的均匀速度提起搅拌机，与此同时开动砂浆泵，将砂浆从深层搅拌机中心管不断压入土中，由搅拌叶片将水泥浆与深层处的软土搅拌，边搅拌边喷浆直到提至地面，即完成一次搅拌过程。用同法再一次重复搅拌下沉和重复搅拌喷浆上升，即完成一根柱状加固体，外形呈8字形（轮廓尺寸：纵向最大为1.3m，横向最大为0.8m），一根接一根搭接，搭接宽度根据设计要求确定，一般宜大于200mm，以增强其整体性，即成壁状加固，几个壁状回固体连成一片，即成块状。

2．搅拌桩的桩身垂直偏差不得超过1%，桩位的偏差不得大于50mm，成桩直径和桩长不得小于设计值。当桩身强度及尺寸达不到设计要求时，可采用复喷的方法。搅拌次数以一次喷浆，一次搅拌或二次喷浆，三次搅拌为宜，且最后一次提升搅拌宜采用慢速提升。

3．施工时设计停浆面一般应高出基础底面标高0.5m，在基坑开挖时，应将高出的部分挖去。

4．施工时因故停喷浆，宜将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m，待恢复供浆时，再喷浆提升。若停机时间超过3h应清洗管路。

5．壁状加固时，桩与桩的搭接时间不应大于24h，如间歇时间过长，应采取钻孔留出榫头或局部补桩、注浆等措施。

6．每天加固完毕，应用水清洗贮料罐、砂浆泵、深层搅拌机及相应管道，以备再用。

7．搅拌桩施工完毕应养护14d以上才可开挖。基坑基底标高以上300mm，应采用人工开挖。

8．水泥土搅拌法施工步骤由于湿法和干法的施工设备不同而略有差异。以下各项：9~12为湿法，13~19为干法。

9．施工前应确定灰浆泵输浆量、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工艺性成桩试验确定施工工艺。

10．所使用的水泥都应过筛，制备好的浆液不得离析，泵送必须边拌制水泥浆液的罐数、水泥和外掺剂用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录；喷浆量及搅拌深度必须采用经国家计量部门认证的监测仪器进行自动记录。

11．搅拌机提升的速度和次数必须符合施工工艺的要求，并应有专人记录。

12．当水泥浆液到达到出浆口后应喷浆搅拌30s，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头。

13．喷粉施工前应仔细检查搅拌机械、供粉泵、送气（粉）管路、接头和阀门的密封性和可靠性。送气（粉）管道的长度不宜大于60m。

14．水泥土搅拌法（干法）喷粉施工机械必须配置经国家计量部门确认的具有能瞬时检测并记录出粉量的粉体计量装置及搅拌深度自动记录仪。

15．搅拌头每旋转一周，其提升高度不得超过16mm。

16．搅拌头的直径应定期复核检查，其磨耗量不得大于10mm。

17．当搅拌头到达设计桩底以上1.5m时，应即开启喷粉机提前进行喷粉作业。当搅拌头提升至地面下500mm时，喷粉机应停止喷粉。

18．成桩过程中因故停止喷粉，应将搅拌头下沉至停灰面以下1m处，待恢复喷粉时再喷粉搅拌提升。

19．需在地基土天然含水量小于30%土层中喷粉成桩时，就有机用地面注水搅拌工艺。

7   质量标准

7.1 水泥土搅拌桩地基质量检验标准必须符合下表的规定。

              水泥土搅拌桩地基质量检验标准             

7.3 水泥土搅拌桩的施工质量检验可采用以下方法：

1．成村7d后，采用浅部开挖桩头[深度宜超过停浆（灰）面下0.5m]，且测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径。检查数量为总桩数的5%。

2．成桩3d后，可用轻型触控（N10）检查每米桩身的均匀性。检查数量为总桩数的1%，且不少于3根。

7.4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。

7.5 载荷试验必须在桩身强度满足试验载荷条件时，并宜在成桩28d后进行。检查数量为总桩数的0.5%~1%，且每项单体工程不应少于3点。

    经触控和载荷试验检验后对桩身质量有怀疑时，应在桩28d后，用双管单动取样器钻取芯样作抗压强度检验，检验数量为总桩数的0.5%，且不少于3根。

7.6 对相邻桩搭接要求严格的工程，应在成桩15D后，选取数根桩进行开挖，检查搭接情况。

7.7 基槽开挖后，应检查桩位、桩数与桩顶质量，如不符合设计要求，应采取有效补强措施。

8. 成品保护

⑴　基础地面以上应预留0.7~1m厚土层，待施工结束后，将表层挤松的土挖除，或分层夯压密实后，立即进行下道工序施工。

⑵　雨期或冬期施工，应采取防雨防冻措施，防止水泥土受雨水淋湿或冻结。

9. 安全环保措施

⑴　施工机械、电气设备、仪表仪器等在确认完好后方准使用。并由专人负责使用。

⑵　深层搅拌机的入土切削和提升搅拌，当负荷太大及电机工作电流超过预定值时，应减慢升降速度或补给清水，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，才能启动电机。

⑶　施工场地内一切电源、电路的安装和拆除，应由持证电工负责，电器必须严格接地接零和设置漏电保护器，现场电线，电缆必须按规定架空，严禁拖地和乱拉、乱搭。

⑷　所有机器操作人员必须持证上岗。

⑸　施工场地必须做到无积水，深层搅拌机行进时必须顺畅。

⑹　水泥堆放必须有防雨、防潮措施，砂子要有专用堆场，不得污染。

10.  质量记录

⑴　原材料的质量合格证和质量鉴定文件；

⑵　施工记录及隐蔽工程验收文件；

⑶　检验试验及见证取样文件；

⑷　其他必须提供的文件和记录；