深层搅拌水泥土桩挡墙施工

出处：按学科分类—工业技术 中国建材工业出版社《建筑工程施工实用技术手册》第589页（3873字）

深层搅拌水泥土桩挡墙，是采用水泥作为固化剂，利用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水泥土，利用水泥和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬化成整体性较好，具有防渗、挡土双重作用的挡墙。

深层搅拌水泥土桩挡墙，是一种良好的基坑支护结构，施工时的振动较轻、噪声较小、工期较短、无内支撑，它既可挡土又可防水，而且造价低廉。普通的深层搅拌水泥土桩挡墙，通常用于不太深的基坑作支护，如果采用加筋搅拌水泥土桩挡墙，则能承受较大的侧向压力，可以用于较深的基坑护壁。近年来，国内已广泛用于软土地基的基坑支护工程，多用于深度不超过7m的基坑。

(一)施工机具

深层搅拌水泥土桩挡墙的施工机具，主要包括深层搅拌机和施工中的配套机械。

1．深层搅拌机

深层搅拌机是深层搅拌水泥土桩施工的主要机械，在建筑工程中常用的搅拌机有中心管喷浆方式和叶片喷浆式。中心管喷浆方式的输浆方式中的水泥浆是从两根搅拌轴之间的另一根管子输出，不影响搅拌的均匀度，可适用于多种固化剂；叶片喷浆式是使水泥浆从叶片上的若干小孔喷出，使水泥浆与土体混合均匀，适用于大直径叶片和连续搅拌，但因喷浆孔较小易被堵塞，它只能使用纯水泥浆而不能采用其他固化剂。

图10－14所示为SJB－1型深层搅拌机，它采用双搅拌轴中心管输浆方式；图10－15是利用进口钻孔改装的GZB－600型深层搅拌机，它采用单轴搅拌、叶片喷浆方式。SJB－1型深层搅拌机的技术性能如表10－3所示。

图10－14 SJB－1型深层搅拌机

1－输浆管；2－外壳；3－出水口；4－进水口；5－电动机；6－导向滑块；7－减速器；8－搅拌轴；9－中心管；10－横向系杆；11－球形阀；12－搅拌头

图10－15 GZB－600深层搅拌机

1－电缆接头；2－进浆口；3－电动机

2．配套机械

深层搅拌水泥土桩施工机具的配套机械，主要包括灰浆搅拌机、集料斗、灰浆泵等，其最重要的是灰浆泵，SJB－1型深层搅拌机采用HB6－3型灰浆机，GZB－600型深层搅拌机采用PA－15B型灰浆泵。

表10－3 SJB－1型深层搅拌机技术性能

(二)施工工艺

深层搅拌水泥土桩挡墙的施工工艺，主要有：定位→预搅下沉→制备水泥浆→提升、喷浆、搅拌→重复上、下搅拌→清洗、移位。施工工艺流程如图10－16所示。

图10－16 深层搅拌水泥土桩挡墙施工工艺流程

(a)定位；(b)预搅下沉；(c)制备水泥浆；(d)重复搅拌下沉；(e)重复搅拌上升；(f)施工结束

1．定位

定位即用起重机(或塔架)悬吊深层搅拌机到达指定桩位，按照预先测量确定的位置进行对中。定位关系到水泥土桩挡墙的位置是否准确，各桩完成后能否连接成一个整体式挡墙。

2．预搅下沉

待深层搅拌机安装完毕并使机内的冷却水循环正常后，可以启动搅拌机，然后放松起重机的钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉。3．制备水泥浆待深层搅拌机下沉达到一定深度时，即可按设计确定的配合比拌制水泥浆，水泥浆的水灰比一般控制在0．45～0．50范围内，在压浆前将水泥浆倒入集料斗中。

4．提升、喷浆、搅拌

待深层搅拌机下沉达到设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地基中，在压浆中边喷浆、边搅拌，同时按设计确定的提升速度提升深层搅拌机。在一般情况下，提升速度不宜大于0．5m／min。

5．重复上、下搅拌

为了使土和水泥浆充分搅拌均匀，可再次将搅拌机边旋转边沉入土中，至设计深度后再提升出地面。桩体要互相搭接200mm，以便形成一个整体；为使桩体连接在一起，相邻两桩的施工间歇时间宜小于10h。

6．清洗、移位

当搅拌桩即将完成时，向集料斗中注入适量的清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，并将粘附在搅拌头的软土清洗干净。

(三)施工注意事项

为确保水泥土桩挡墙的施工质量和安全，在施工中应注意如下事项：

1．在某一桩位安装深层搅拌机时，要注意桩位处地基应平整、坚实，尤其是不能使搅拌机出现侧向过大下沉；在深层搅拌机移位时，应特别注意在转向中机身的稳定性。

2．水泥土桩的桩位和垂直度是影响施工质量的关键指标，因此要求桩位偏差不应大于50mm，垂直度偏差不应大于0．5%。

3．水泥土桩挡墙属于隐蔽工程，应及时对施工质量进行检查，以便及早发现问题，采取措施加以纠正。一般是在正式施工后的一周内，用挖孔或钻孔取芯等手段检查成桩质量，若不符合设计要求，应及时调整施工工艺。

4．为确保水泥土挡墙的防渗性良好，水泥土挡墙在设计开挖龄期，应采用钻芯法检测墙身的完整性，钻芯数量不宜少于总桩数的2%，且不宜少于5根，并应根据设计要求取样进行抗压强度试验。

5．水泥土挡墙的施工质量如何，在很大程度上取决于搅拌是否均匀和相互搭接是否完好。为此，在采用二次搅拌工艺时，喷浆搅拌钻头的提升(或下沉)的速度不宜大于0．5m／min，钻头每转一圈的拉升(或下沉)量以1．0～1．5cm为宜。

6．为了使桩与桩之间搭接好，保证挡墙具有良好的整体性和防渗性，相邻桩的间歇时间应控制在10h以内。

7．在水泥土挡墙施工时，由于地基土的搅拌和水泥浆的喷入，扰动了原土层的平衡状态，会引起附近土层的一定变形。在施工时如周围有需要保护的设施，在施工速度和施工顺序方面应当精心安排。

8．水泥的强度等级、掺入量和水灰比是影响水泥土性能的指标。试验证明：采用强度等级为42．5MPa的水泥比32．5MPa的水泥，水泥土的强度约增大20%～30%，通常选用龄期为三个月的强度作为水泥土的标准强度较为适宜；搅拌法施工要求水泥浆流动度大，水灰比一般采用0．45～0．50，并掺入适量的外加剂；水泥的掺入量控制10%～14%。

(四)提高水泥土挡墙支护能力的措施

深层搅拌水泥土桩挡墙属于重力式支护结构，主要由抗倾覆、抗滑移和抗剪强度来控制截面和入土深度。目前，我国在设计这种支护结构时，一般习惯采用大体积满足要求。为改进这种情况，可采取卸荷、加筋、起拱、变厚等措施，通过精心设计来提高其支护能力。

(1)卸荷

如果条件允许可将基坑顶部的土挖去一部分，这样可有效地减小主动土压力，间接提高了水泥土挡墙的支护能力。

(2)加筋

无筋水泥土的抗剪强度很低，若在新搅拌的水泥土桩中压入适量竹筋等材料，有助于提高其稳定性。

(3)起拱

力学试验证明，拱形是受力最好、承载较大的结构，若将水泥土桩挡墙做成拱形，在拱脚处设置钻孔灌注桩，可大大提高支护能力，减少挡墙的厚度。或对于边长较长的基坑，在边长中部适当起拱也可减少变形。

(4)变厚

即根据水泥土桩挡墙的位置和受力实际情况，适当改变挡墙的厚度。对于矩形基坑，由于边角效应，在角部的主动土压力有所减小。若将水泥土桩挡墙的角部厚度适当减薄，可以减少支护结构的工程投资。