基坑工程 水泥土重力式挡墙施工

基坑工程水泥土重力式挡墙施工
水泥土重力式挡墙是用于加固软黏土地基的一种围护方法。

它是利用水泥材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和水泥强制搅拌形成连续搭接的水泥土柱状加固体，利用水泥和软土之间所产生的一系列物理化学反应,使软土硬结成具有整体性、稳定性和一定强度的挡土、防渗墙，从而提高地基强度和增大变形模量。

1施工机械与设施
水泥土重力式挡墙施工机械种类繁多。

按机械传动方式可分为转盘式和动力头式；按喷射方式可分为中心管喷浆和叶片喷浆方式；按搅拌轴数量可分为单轴、二轴和三轴深层水泥土搅拌机。

水泥土搅拌机的配套设备有灰浆搅拌机、灰浆泵、冷却水泵、输浆胶管等，其型号、规格、性能等应与搅拌机匹配。

2施工准备
1材料和设备准备
(1)重力式水泥土墙可采用不同品种的水泥，如普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、火山灰水泥及其他品种的水泥，也可选择不同强度等级的水泥，要求水泥新鲜无结块。

(2)重力式水泥土墙所用砂子为中砂或粗砂，要求含泥量小于5%,搅拌用水不得影响水泥土的凝结与硬化，水泥土搅拌用水中的物质含量限值可参
照素混凝土的要求。

(3)采用二轴水泥土搅拌机时，水泥掺量通常为12%s14%;采用三轴水泥土搅拌机时，水泥掺量通常为20%左右；采用高压喷射注浆法时，水泥掺量通常为25%~30%左右。

水泥掺量以每立方加固体所拌和的水泥重量与土重之比计算。

为改善水泥土性能或提高早期强度，宜加入粉煤灰、木质素磺酸钙、碳酸钠、氯化钙、三乙醇胺等外掺剂。

木质素磺酸钙减水剂的掺量一般为0∙2%s0.5%,碳酸钠为0.2%〜0.4%,氯化钙为2%~5%,三乙醇胺为0.05%~0.2%°水泥浆液的水灰比TS为0.50-0.60。

(4)施工前应确定搅拌机械灰浆泵输送量、灰浆输送管到达搅拌机喷口的时间和起吊设备提升速度等施工工艺参数。

施工机械应配备电脑记录仪及打印设备，以便了解和控制水泥浆用量及喷浆均匀程度。

施工机械必须具备良好及稳定的性能,所有机具开机之前应进行检修、调试，检查机器运行和输料管畅通情况，经验收合格后方可开机。

2 .场地准备
重力式水泥土墙施工前应熟悉地质资料、施工图纸等；施工前场地应先整平，应清除施打范围内的障碍物，以防止施工受阻或成桩偏斜;对影响施工机械运行的松软或不平整场地应进行适当处理，防止机架倾斜，并有排水措施；根据测量放出平面布桩图，用小木桩或竹片定位并做出醒目标志;应设置测量基准线、水准基点,并妥加保护。

3 .试桩
试桩的目的是根据实际情况确定施工方法，寻求最佳搅拌次数，确定水灰比、泵送时间及压力、搅拌机提升及下钻速度、复搅深度等参数，以指导下一步水泥土搅拌桩大规模施工。

一般每个标段试桩不少于5根，且待试桩成功后方可进行水泥土搅拌桩的正式施工。

可在7d后直接开挖取出，或至少14d后取芯,以检验水泥搅拌桩的均匀程度和水泥土强度。

3施工工艺
重力式水泥土墙施工工艺可采用三种方法：喷浆式深层搅拌（湿法）、喷粉式深层搅拌（干法）、高压喷射注浆法（也称高压旋喷法）。

湿法施工注浆量容易控制，成桩质量好，目前绝大部分重力式水泥土墙施工中都采用湿法工艺。

干法施工工艺虽然水泥土强度较高，但其喷粉量不易控制，搅拌难以均匀导致桩体均匀性差，桩身强度离散较大，目前使用较少。

高压喷射注浆法是采用高压水、气切削土体并将水泥与土搅拌形成重力式水泥土墙。

高压旋喷法施工简便，施工时只需在土层中钻一个50~300mm的小孔便可在土中喷射成直径0.4~2m的水泥土桩。

该法可在狭窄施工区域或邻近已有基础区域施工,但该工艺水泥用量大，造价高，T殳当施工场地受到限制，湿法机械施工困难时选用。

3.1 二轴水泥土墙工程(湿法)施工工艺
1 .工艺温呈
二轴水泥土墙工程施工工艺可采用〃二次喷浆、三次搅拌〃工艺，主要依据水泥掺入比及土质情况而定。

二轴水泥土墙施工顺序如图9-26z
一般的施工工艺流程如图9-27o
(1)定位
水泥土搅拌桩机开行到达指定桩位(安装、调试)就位。

当地面起伏不平时应注意调整机架的垂直度。

(2)预搅下沉
待搅拌机的冷却水循环及相关设备运行正常后，启动搅拌机电机。

放松
桩机钢丝绳，使搅拌机沿导向架旋转搅拌切土下沉，下沉速度控制在＜
1.Om∕min,可由电气装置的电流监测表控制。

如遇硬黏土等下沉速度太
慢，可以输浆系统适当补给清水以利钻进。

(3)制备水泥浆
水泥土搅拌机预搅下沉到一定深度后，即开始按设计及试验确定的配合比拌制水泥浆，压浆前将水泥浆倾倒入集料斗中。

制浆时，水泥浆拌合时间不得少于5sIOmin,制备好的水泥浆不得离析、沉淀,水泥浆在倒入储浆池时，应加筛过滤以免结块。

水泥浆存储时间不得超过2h,否则应予以废弃。

(4)提升喷浆搅拌
水泥土搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基土中，且边喷浆边搅拌、同时按上述确定的提升速度提升搅拌机,直至到达设计桩顶标高。

搅拌提升速度一般应控制在0.5m∕min以内，确保喷浆量，以满足桩身强度达到设计要求。

在水泥土搅拌桩成桩过程中，如遇到故障停止喷浆
时，应在12h内采取补浆措施，补浆重叠长度不小于1.Om o
(5)重复下沉、提升搅拌
为使已喷入土中的水泥浆与土充分搅拌均匀，再次沉钻进行复搅,复搅下沉速度控制在0.5~0.8m∕min,复搅提升速度控制在0.
5m∕min以内。

当水泥掺量较大或因土质较密在提升时不能将应喷入土中的水泥浆全部喷完时，可在重复下沉、提升搅拌时予以补喷，但此时仍应注意喷浆的均匀性。

由于过少的水泥浆很难做到沿全桩均匀分布，第二次喷浆量不宜过少，可控制在单桩总喷浆量的40%左右。

(6)第三次搅拌
停浆，进行第三次搅拌，钻头搅拌下沉，钻头搅拌提升至地面停机。

第三次搅拌下沉速度控制在1m∕min以内，提升搅拌速度控制在O.5m∕min以内。

(7)移位
桩机移位至新的桩位,进行下一根桩的施工。

移位转向时要注意桩机的稳定。

相邻桩施工时间间隔保持在16h内,若超过16h,在搭接部位采取加桩防渗措施。

(8)清洗
当施工告一段落后，应及时进行清洗。

向已排空的集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管道中的残留水泥浆，同时将黏附于搅拌头上的
土清洗干净。

2 .二轴水泥土墙施工要点
(1)水泥浆液应按预定配合比拌制，每根桩所需水泥浆液一次单独拌制完成；制备好的泥浆不得离析，停置时间不得超过2h,否则予以废弃，浆液倒入时应加筛过滤，以免浆内结块，损坏泵体。

供浆必须连续，搅拌均匀。

一旦因故停浆，为防止断桩和缺浆，应使搅拌钻头下沉至停浆面以下1orU 待恢复供浆后再喷浆提升。

如因故停机超过3h,应先拆卸输浆管路，清洗后备用，以防止浆液结硬堵管。

泵送水泥浆前管路应保持湿润，以便输浆。

应定期拆卸清洗浆泵，注意保持齿轮减速箱内润滑油的清洗。

(2)搅拌头提升速度不宜大于O.5m∕min,且最后一次提升搅拌宜采用慢速提升，当喷浆口到达桩顶标高时宜停止提升，搅拌数秒，以确保桩头均匀密实。

水泥浆下沉时不宜冲水，当遇到较硬黏土层下沉太慢时，可适当冲水，但应考虑冲水成桩对桩身质量的影响。

为保证水泥浆沿全桩长均匀分布，控制好喷浆速率与提升(下沉)速度的关系是十分重要的。

(3)水泥土墙应连续搭接施工，相邻桩施工的时间间隔一般不应超过12h,如因故停歇时间超过12h,应对最后一根桩先进行空钻留出棒头，以待下一批桩搭接。

如间隔时间太长，超过24h与下一根桩无法搭接时,应采取局部补桩或在后面桩体施工中增加水泥掺量及注浆等措施。

前后排桩施工应错位成踏步式，以便发生停歇时，前后施工桩体成错位搭接形式，有利墙体稳定及止水效果。

3 .三轴水泥土墙工程(湿法)施工工艺
三轴水泥土墙工程施工工艺流程
(1)测量放线
根据坐标基准点，按图放出桩位,设立临时控制桩，做好测量复核单，提请验收。

(2)开挖导沟及定位型钢放置
按基坑围护边线开挖沟槽，沟槽开挖及定位型钢放置示意图如图
9-29所示。

在沟槽两侧打入若干槽钢作为固定支点，垂直方向放置两根工字钢与支点焊接,再在平行沟槽方向放置两根工字钢与下面工字钢焊接作为定位型钢。

(3)三轴搅拌桩孔位及桩机定位
根据三轴搅拌桩中心间距尺寸在平行工字钢表面画线定位。

桩机就位，移动前，移动结束后检查定位情况并及时纠正。

桩机应平稳平正，并用经纬仪观测以控制钻机垂直度。

三轴水泥搅拌桩桩位定位偏差应小于20mm。

(4)水泥土搅拌桩成桩施工
三轴水泥土墙施工按图9-30所示顺序施工,
采用套接一孔的工艺，保证墙体的连续性和接头的施工质量，这种施工顺序一般适用于N值小于50的地基土。

三轴水泥搅拌桩的搭接以及施工设备的垂直度补救是依靠重复套钻来保证的，以达到止水的作用。

三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均应注入水泥浆液，同时严
格控制下沉和提升速度，下沉速度不大于1m/min提升速度不大于
2m∕min,在桩底部分重复搅拌注浆。

搅拌时间一下沉、提升关系图如图9-31所示。

开机前应按事先确定的配合比进行水泥浆液的拌制，注浆压力根据实际施工状况确定。

水泥土搅拌桩施工时，不得冲水下沉，相邻两桩施工间隔不得超过12h o
三轴水泥土搅拌桩应采用套接一孔施工，施工过程如图9-32所
为保证搅拌桩质量，对土质较差或者周边环境较复杂的工程，搅拌桩底部采用复搅施工。

2 .三轴水泥土搅拌重力式挡墙施工方式
(1)跳槽式双孔全套打复搅式连接方式
跳槽式双孔全套打复搅式连接是常规情况下采用的连续方式，-般适用于N值50以下的土层。

施工时先施工第一单元，然后施工第二单元。

第三单元的A轴及C轴分别插入到第一单元的C轴孔及第二单元的A轴孔中，完成套接施工。

依次类推，施工第四单元和套接的第五单元，形成连续的水泥土搅拌墙体，如图9-33(a)所示。

(2)单侧挤压式连接方式
单侧挤压式连接方式适用于N值50以下的土层，一般在施工受限制时采用，如在搅拌墙体转角处或施工间断的情况下。

施工顺序如图9-33(b)所示,
先施工第一单元，第二单元的A轴插入第一单元的C轴中，边孔套接施工，依次类推施工完成水泥土搅墙体。

(3)先行钻孔套打方式
先行钻孔套打方式适用于N值50以上的非常密实的土层，以及N值50以下但混有直径IOOmm以上的卵石块的砂卵砾石层或软岩。

施工时，用装备有大功率减速机的螺旋钻机，先行施工如图9-33(C)
9-33(d)
所示a1、a2s a3等孔，局部疏松和捣碎地层，然后用三轴水泥土搅拌机用跳槽式双孔全套打复搅式连接方式或单侧挤压式连接方式施工完成水泥土搅拌墙体。

3 .三轴水泥土墙施工要点
(1)应严格控制接头施工质量，桩体搭接长度满足设计要求，以达到隔水作用。

一般情况下搅拌桩施工必须连续不间断地进行，如因特殊原因造成搅拌桩不能连续施工,时间超过24h的,必须在其接头处外侧采取补做搅拌桩或旋喷桩的技术措施，以保证隔水效果。

(2)三轴搅拌机就位后，主轴正转喷浆搅拌下沉，反转喷浆复搅提升，完成一组搅拌桩的施工。

对于不易匀速钻进下沉的地层，可增加搅拌次数,完成一组搅拌桩的施工,下沉和提升速度应严格控制，在桩底部分可适当持续搅拌注浆，并尽可能做到匀速下沉和匀速提升,使水泥浆和原地基土充分搅拌。

(3)注浆泵流量控制应与三轴搅拌机下沉(提升)速度相匹配。

-般下沉时喷浆量控制在每幅桩总浆量的70%S80%提升时喷浆量控制在20%~30%,确保每幅桩体的用量。

提升搅拌时喷浆对可能产生的水泥土体空隙进行充填，对于饱和疏松的土体具有特别意义。

施工时如因故停浆,应在恢复压浆前,先将搅拌机提升或下沉0∙5m后注浆搅拌施工。

(4)正常情况下搅拌机搅拌翼(含钻头)下沉喷浆、搅拌和提升喷浆、搅拌各一次，桩体范围做到水泥搅拌均匀，桩体垂直度偏差不得大于1/200,桩位偏差不大于20mm,浆液水灰比一般为1.5s2。

在满足施工的前提下，浆液水灰比可以恰当降低。

(5)三轴水泥土搅拌桩施工前应对施工区域地下障碍物进行探
测，如有障碍物应对其清理及回填素土，分层夯实后方可进行三轴水泥土
搅拌桩施工，并应适当提高水泥掺量。

(6)近开挖面一排水泥土桩宜采用套接一孔法施工，以确保防渗可靠
性。

其余桩体可以采用搭接法施工，搭接厚度不小于200mmo
(7)三轴水泥土搅拌桩作为隔断场地内浅部潜水层或深部承压水层时，
或在砂性土中进行搅拌桩施工时，施工应采取有效措施确保隔水帷幕的质
量。

(8)采用三轴水泥土搅拌桩施工时,在墙顶标高深度以上的土层被扰动
区应采用低掺量水泥回掺加固。

(9)三轴水泥土搅拌桩施工过程，搅拌头的直径应定期检查，其磨损量不应大于IOmm,水泥土搅拌桩的施工直径应符合设计要求。

可以选用普通叶片与螺旋叶片交互配置的搅拌翼或在螺旋叶片上开孔，添加外掺剂等辅
助方法施工，以避免较硬土层发生三轴搅拌翼大量包泥〃糊钻〃，影响施
工质量。

4质量控制
4.1重力式水泥土墙的质量检验
重力式水泥土墙的质量检验应分成桩施工期、开挖前和开挖期三个阶段进行。

1 .成桩施工期质量检验
检验内容主要包括机械性能、材料质量、配合比试验，以及逐根检查桩位、桩长、桩顶标高、桩架垂直度、桩身水泥掺量、上提喷浆速度、外掺剂掺量、水灰比、搅拌和喷浆起止时间、喷浆量的均匀、搭接桩施工间歇时间等。

2 .基坑开挖前质量检验
宜在重力式水泥土墙压顶混凝土浇筑之前进行。

检验内容包括桩身强度、
桩的数量。

可采用钻取桩芯的方法检验桩长和桩身强度，也可采用制作水泥土试块方法。

试块制作应采用立方体试模，宜每个机械台班抽查2根桩，每根桩不应少于2个取样点。

每个取样点制作3件水泥土试块。

试块应在水下养护并测定28d龄期的无侧限抗压强度。

钻取桩芯宜采用直径10钻头，在开挖前或水泥土搅拌桩龄期达到28d 后连续钻取全桩长范围内的桩芯，桩芯应呈硬塑状态并无明显的夹泥、夹砂断层。

芯样应立即密封并及时进行强度试验。

单根取芯数量不少于3组，每组3件试块。

第一次取芯不合格应加倍取芯,取芯应随机进行。

钻取桩芯得到的试块强度，宜根据钻芯过程中芯样的损伤情况乘以1.2~13的系数。

钻孔取芯完成后的空隙应及时注浆填充。

3 .基坑开挖期质量检验
主要是通过外观检验开挖面桩体的质量，并查验墙体和坑底渗漏水情况。

4 .2质量检验标准
水泥土搅拌桩的质量检验标准如表9-8所示。

水泥土搅拌桩质量检验标准表9-8
项序检查项目允许偏差或允检查方法
许值
主控1水泥及外掺设计要求查产品合格证书或抽
项目剂质量样送检
2水泥用量参数指标查看流量计
3水灰比设计及施工工按规定办法
乙要求
4桩体强度设计要求按规定办法
5地基承载力设计要求按规定办法
一般1搅拌提升速≤0.5m∕min量机头上升距离及时项目度间
2桩底标Iw)±IOOmm测机头深度
3桩顶标图+IOOmm x一
50mm 水准仪（上端500mm 不计入）
4桩位偏差≤50mm用钢尺量
5桩径<0.04D o用钢尺量，D为桩径6垂直度≤1%经纬仪
7搭接≥200mm用钢尺量
8搭接桩施工<16h施工记录
间歇时间。