《水泥土攪拌樁加固旋挖成孔軟弱孔壁施工工法》是陝西建工集團機械施工有限公司完成的建築類施工工法，完成人是李存良、劉睿、賈新發、緱百強與趙文英。適用於旋挖鑽孔樁施工時地層上中部夾有軟弱土層時的孔壁加固。
《水泥土攪拌樁加固旋挖成孔軟弱孔壁施工工法》其主要的工法特點是：鑽孔樁施工前，先採用水泥土攪拌樁對樁孔周邊地基土進行預處理，提高地基土抗剪強度，解決了傳統旋挖鑽孔施工方法無法在軟流塑層成孔的難題，提高了成孔的速度和質量；提高了灌注樁承載力，綜合效益顯著。
2011年9月，《水泥土攪拌樁加固旋挖成孔軟弱孔壁施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009-2010年度國家二級工法。
基本介紹
- 中文名：水泥土攪拌樁加固旋挖成孔軟弱孔壁施工工法
- 完成單位：陝西建工集團機械施工有限公司
- 完成人：李存良、劉睿、賈新發、緱百強與趙文英
- 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）
- 工法編號：GJEJGF006-2010
- 套用實例：陝西日報社太乙路住宅小區地基處理工程
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,機具設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,經濟效益,技術效益,社會效益,環境效益,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
旋挖成孔灌注樁近年在建築工程中得到了廣泛套用，但在施工過程中也遇到了一些問題，如擬施工地層上部土質軟弱，造成孔壁坍塌、成孔困難、混凝土灌注充盈係數偏大等，因此必須採取相應的固壁措施才能保證順利成孔。陝西建工集團機械施工有限公司在總結工程實踐基礎上形成了《水泥土攪拌樁加固旋挖成孔軟弱孔壁施工工法》。
工法特點
《水泥土攪拌樁加固旋挖成孔軟弱孔壁施工工法》的工法特點是：
1.鑽孔樁施工前，先採用水泥土攪拌樁對樁孔周邊地基土進行預處理，提高地基土抗剪強度，解決了傳統旋挖鑽孔施工方法無法在軟流塑層成孔的難題，提高了成孔的速度和質量。
2.水泥土攪拌樁成樁速度快，對周圍土層擾動小、振動小、污染少，適合在市區內使用。
3.提高了灌注樁承載力，綜合效益顯著。
操作原理
適用範圍
《水泥土攪拌樁加固旋挖成孔軟弱孔壁施工工法》適用於旋挖鑽孔樁施工時地層上中部夾有軟弱土層時的孔壁加固。
工藝原理
《水泥土攪拌樁加固旋挖成孔軟弱孔壁施工工法》在擬成孔的樁孔周圍，設定水泥土攪拌樁，以水泥作為固化劑的主劑，通過特製的深層攪拌機械，將固化劑和地基土強制攪拌，使樁孔周邊軟土硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的環狀固體，使旋挖鑽孔灌注樁施工可順利進行。
計及樁平面布置參數
沿混凝土灌注樁樁周均勻布設ф500毫米水泥土攪拌樁，水泥土攪拌樁與灌注樁施工平面布置示意圖見下圖，水泥土攪拌樁與灌注樁平面布置參數見下表。
水泥土攪拌樁與灌注樁施工平面布置示意圖
施工參數
水泥土攪拌樁樁身水泥摻量為7%-12%，樁長以處理至軟流塑層以下1米處為宜。
室內水泥土抗壓強度檢測，試塊尺寸70.7毫米x70.7毫米x70.7毫米，P.032.5水泥摻量為10%，7d平均抗壓強度為500千帕，施工現場折減後取400千帕。
灌注樁樁徑R（毫米） | 600 | 700 | 800 |
樁中心距離L（毫米） | 500 | 550 | 600 |
每根灌注樁周邊攪拌樁數量（根） | 7 | 7 | 8 |
攪拌樁之間的夾角a（°） | 51.43 | 51.43 | 45 |
攪拌樁與灌注樁搭接長度D（毫米） | 50 | 50 | 50 |
攪拌樁之間搭接長度d（毫米） | 66.12 | 22.73 | 40.78 |
室內試驗與現場固化施工同時進行，保證在鑽孔樁成孔時水泥土攪拌樁固化滿足7d以上且現場水泥土抗壓強度400千帕以上。
施工工藝
《水泥土攪拌樁加固旋挖成孔軟弱孔壁施工工法》施工工藝流程見下圖：
施工工藝流程
- 操作要點
施工準備
1. 技術準備
1）收集現場的工程地質和水文地質資料，結合現場情況編制詳細的施工組織設計或施工方案。
2）對現場人員進行圖紙和施工方案交底，專業工種應進行短期培訓。特殊工種人員必須持證上崗。
2. 物資準備
水泥、水等原材料進場並經檢驗質量合格。
3. 施工設施準備
1）主要施工機械：深層攪拌機、旋挖鑽機、供粉泵、泥漿泵等。
2）水泥土攪拌法（乾法）施工機械必須配置經國家計量部門確認的具有能瞬時檢測並記錄出粉量的粉體計量裝置及攪拌深度自動記錄儀。
4. 作業條件準備
1） 現場搭建臨設，具備作業環境。
2） 現場已完成三通一平。
3） 各種機械已組裝並試運轉完畢。
4） 測量控制網已建立。
測量放線
要準確地施放擬施工的混凝土灌注樁樁位，樁位測放偏差小於20毫米，以保證其周圍水泥土攪拌樁樁位偏差小於30毫米。
水泥土攪拌樁機械就位
移動深層攪拌機到指定位置，對準樁位，對位偏差不得大於30毫米，並應使攪拌機保持水平，導向架垂直度偏差V1%。
水泥土攪拌樁下沉攪拌
深層攪拌機啟動前，應仔細檢查攪拌機械、供粉泵、送氣（粉）管路、接頭閥門的密封性、可靠性，送氣（粉）管路的長度不宜大於60米。啟動攪拌機電機，用卷揚機將攪拌機下放，使攪拌機沿導向架攪拌切土下沉，為了使土體充分破碎，應控制攪拌機的電流、電壓和下沉速度。
噴粉攪拌提升
深層攪拌頭下沉到設計樁底以上1.5米時，應即開啟噴粉機提前進行噴粉作業，噴粉過程中一般以0.5米/分鐘的速度勻速提升，水泥摻量為7%-12%。成樁過程中因故停止噴粉，應將攪拌頭下沉至停灰面以下1米處，待恢復噴粉時再噴粉攪拌提升。
水泥土攪拌樁成樁
深層攪拌機提升至設計加固深度的頂面標高時，為使軟土和水泥攪拌均勻，可再次將攪拌機頭旋轉沉入土中，重複作業至成樁。每根灌注樁周圍的攪拌樁施工經檢查驗收後移位進行下一根樁的施工。
鑽機就位
在已經過水泥土攪拌樁預處理7天以上的地面重新測放灌注樁樁位。鑽機就位時，必須保持鑽機平穩、不傾斜，就位誤差小於10毫米，為控制鑽孔深度，應對每根樁位地面測設標高，以作為施工控制的依據。
旋挖鑽機成孔
鑽孔開始時應輕壓慢鑽，經前期水泥土攪拌樁處理後的地層強度較大，應控制鑽進速度，並在鑽進的過程中隨時觀察成孔的垂直度，以保證成孔的質量。成孔後除按鑽桿控制深度外還套用測繩測量孔深，以確保孔深滿足要求。
水泥土攪拌樁施工注意事項
1. 水泥土攪拌樁水泥用量要嚴格控制在7%-12%以內，既要保證有一定的強度又不能過高。
2. 加固深度一定要穿過軟弱土層1米以上。
3. 每根灌注樁周圍的攪拌樁施工時應連續緊鄰施工。
勞動力組織情況
《水泥土攪拌樁加固旋挖成孔軟弱孔壁施工工法》勞動力組織情況見下表：
序號 | 工種 | 人數 | 職責 |
1 | 管理人員 | 2 | 綜合生產 |
2 | 技術質量管理人員 | 2 | 質量、技術 |
3 | 施工員 | 1 | 生產 |
4 | 安全、環保員 | 1 | 安全、環保 |
5 | 司機 | 4 | 駕駛車輛 |
6 | 測量工 | 1 | 測量放線 |
7 | 記錄員 | 1 | 記錄 |
8 | 普工 | 10 | 配合 |
機具設備
《水泥土攪拌樁加固旋挖成孔軟弱孔壁施工工法》主要機具和設備見下表。
序號 | 機械名稱 | 出廠型號 | 備註 |
1 | 水泥土攪拌機 | 單攪拌頭 | 固化護壁 |
2 | 供粉泵 | / | 供水泥粉 |
3 | 旋挖鑽機 | SD10 | 成孔 |
4 | 起重機 | / | 垂直運輸 |
5 | 泥漿泵 | / | 成孔護壁 |
質量控制
《水泥土攪拌樁加固旋挖成孔軟弱孔壁施工工法》必須遵照執行下列標準、規範：
《建築地基基礎工程施工質量驗收規範》GB50202-2002；
《建築地基處理技術規範》JGJ79-2002；
《建築地基基礎工程施工工藝標準》DBJ/T61-29-2005。
- 檢驗標準
《水泥土攪拌樁加固旋挖成孔軟弱孔壁施工工法》檢驗標準如下：
1.水泥土攪拌樁質量檢驗標準見下表。
2.灌注樁成孔質量檢驗標準滿足下表。
水泥土攪拌樁質量標準 | ||||
項 | 序 | 檢查項目 | 允許偏差或允許值 | |
主控項目 | 1 | 水泥質量 | 設計要求 | |
2 | 水泥用量 | 參數要求 | ||
一般項目 | 1 | 機頭提升速度 | ≤0.5米/分鐘 | |
2 | 樁底標高 | ±200毫米 | ||
3 | 樁位偏差 | <50毫米 | ||
4 | 垂直度 | ≤1.5% | ||
灌注樁成孔質量檢驗標準 | ||||
項目 | 序號 | 檢查項目 | 允許偏差或允許值 | |
單位 | 數值 | |||
主控項目 | 1 | 樁位 | 毫米 | ±50 |
2 | 孔深 | 毫米 | +300 | |
一般 項目 | 1 | 垂直度 | <1% | |
2 | 樁徑 | 毫米 | ±50 | |
- 控制措施
《水泥土攪拌樁加固旋挖成孔軟弱孔壁施工工法》控制措施如下：
1.材質檢查：對所有使用的主要原材料，包括鋼筋、水泥、砂、石應做材質檢驗；各項指標必須符合規範要求，其中鋼筋、水泥應具有出廠合格證明和試驗報告。
2.水泥土攪拌樁滿足抗壓強度400千帕以上方可進行灌注樁成孔施工，水泥土攪拌樁水泥用量要嚴格控制在7%-12%以內，既要保證有一定的強度又不能過高。
安全措施
採用《水泥土攪拌樁加固旋挖成孔軟弱孔壁施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
1.深層攪拌樁機、旋挖鑽機等施工機械操作應嚴格遵守操作規程。
2.當遇到暴風雨天氣時，施工須格外注意，特別是當風速達到20米/秒時，應採取停鑽措施，將鑽頭或負荷放在地面，動力頭驅動器移到桅桿的下部。
3.避免鑽機起重機械在10。以上的斜坡上作業，不能在斜坡上旋轉機器、轉向，不宜在丁字方向上行駛，以防發生傾覆危險。鑽機上、下坡道如坡度超過允許範圍應拆開分別裝車通行。
4.未澆築的樁孔要採取跳板鋪蓋或圍欄等保護措施。
5.確認施工現場無電纜、光纜、地下管道等掩埋物，設備安裝距高壓線不得少於25米。
6.多台攪拌機、鑽機等在同一現場相鄰或相近作業，要有防止設備及人員傷害的措施。
7.機械設備在軟弱的地面上行走、鑽孔應採用鋼製路基箱。
環保措施
《水泥土攪拌樁加固旋挖成孔軟弱孔壁施工工法》環保措施如下：
1.施工時應儘量封閉施工現場，減少對周圍環境的影響。
2.易於引起粉塵的細料或鬆散材料運輸時套用帆布等遮蓋物覆蓋，以防粉塵污染。
3.降低施工噪聲，機械設備應配備適當的降噪裝置，以防噪聲污染。
4.機械修理時防止油污污染環境。
5.施工期間在現場出口處應設洗車台，以防出場車輛帶泥對場外道路的污染。
6.工程完工後，將所有臨時設施拆除，拆除後產生的垃圾和材料應運到指定地點，恢復環境原貌，避免對環境造成污染。
效益分析
經濟效益
《水泥土攪拌樁加固旋挖成孔軟弱孔壁施工工法》的經濟效益是：陝西日報社太乙路經濟適用房小區3號樓樁基工程，採用了水泥土攪拌樁加固旋挖成孔孔壁施工工法後，縮短工程樁樁長、減少塌孔、縮短工期等項總計節約費用388687元。
技術效益
《水泥土攪拌樁加固旋挖成孔軟弱孔壁施工工法》的技術效益是：採用水泥土攪拌樁法固化樁周土體，提高了樁周土的摩阻力，成孔質量良好，成孔旋切無障礙，達到了預期目的。
社會效益
《水泥土攪拌樁加固旋挖成孔軟弱孔壁施工工法》的社會效益是：採用水泥土攪拌樁固化孔壁施工技術，使旋挖成孔工藝在遇到上部軟弱土層時能順利進行，水泥土攪拌樁固化孔壁的同時可以大幅度提高樁側阻力，樁長縮短，節約投資，縮短工期。工程套用實例中在地質條件複雜的情況下，施工質量和工期均滿足要求，得到建設單位的一致好評，為單位贏得了信譽，並為在該類工程施工提供了可以借鑑的經驗，取得了較好的社會效益。
環境效益
《水泥土攪拌樁加固旋挖成孔軟弱孔壁施工工法》的環境效益是：採用水泥土攪拌樁對原軟流塑性土加固，減少了混凝土的用量，節約了能源且對環境污染小。
註：施工費用以2009—2010年施工材料價格計算
套用實例
《水泥土攪拌樁加固旋挖成孔軟弱孔壁施工工法》套用實例如下：
陝西日報社太乙路住宅小區地基處理工程位於西安市環城南路東段1號，基礎採用鋼筋混凝土旋挖成孔灌注樁，試樁樁長40米，樁徑700毫米，試樁3根，錨樁12根，工程樁193根。樁身混凝土強度等級：試樁為C45，錨樁及工程樁為C35，單樁豎向極限承載力要求8000千牛。
該工程施工期為2007年3月15日-2007年5月30日。
試樁施工情況
試樁3組，按常規方法施工3根樁後發現成孔塌孔現象較為嚴重，混凝土實際充盈係數達1.46；且成孔時間長，完成1根樁的成孔時間為8-9小時。
在原3組試樁所剩餘12根試驗樁樁周加固處理7天后即開始進行旋挖成孔施工，鑽進過程基本正常，未出現塌孔現象，鑽進速度也趨於正常土層，完成1根樁的成孔時間由原來的8-9小時降至3小時，混凝土實際充盈係數由1.46改善為1.12-1.15，達到了正常水平，只用4天時間即完成了其餘12根試樁的施工。
試樁檢測情況：對試樁承載力進行檢測，結果顯示3組試驗樁承載力均達到了9300千牛，超過了設計要求，經設計院驗算後確定工程樁樁長縮短為38米，比原設計縮短2米，總計減少總樁長386米。
工程樁施工情況
開始工程樁的施工，25天即完成了193根7334米工程樁的施工任務。
經對工程樁的樁身完整性、樁的承載力進行了檢測，所有工程樁樁身完整、樁的承載力達到8000千牛的設計要求。
施工工期
試樁施工（含試樁加固處理）15天，試樁養護檢測35天，工程樁加固25天在試樁養護檢測期進行，不占用工期，工程樁施工25天，總工期75天，滿足契約工期要求。
採用《水泥土攪拌樁加固旋挖成孔軟弱孔壁施工工法》施工後，經現場檢測灌注樁單樁豎向極限承載力滿足設計要求8000千牛，該工程經建設方、設計單位及勘察單位等驗收後，達到設計質量要求。
榮譽表彰
2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2009-2010年度國家級工法的通知》建質[2011]154號，《水泥土攪拌樁加固旋挖成孔軟弱孔壁施工工法》被評定為2009-2010年度國家二級工法。
