6.5 型钢水泥土搅拌墙

6.5.3  三轴水泥土搅拌墙施工顺序一般有跳打方式、单侧挤压方式、先行钻孔套打方式。

    跳打方式一般适用于N值30以下的土层。施工顺序如图7所示，按编号顺序施工。这种施工顺序较为常见。

图7   跳打方式施工顺序

    单侧挤压方式一般适用于N值30以下的土层。在搅拌桩机来回行走受到限制，或在施工水泥土搅拌墙转角部位时，通常采用这种施工方式，施工顺序按编号如图8所示施工。

图8  单侧挤压方式施工顺序

    先行钻孔套打方式适用于N值30以上的硬质土层。在施工时，用装备有大功率减速机的钻孔机先行钻孔，局部松动硬土层，然后用跳打或单侧挤压方式施工完成水泥土搅拌墙。搅拌桩直径与先行钻孔直径关系见表13。先行施工时，可加入膨润土等外加剂便于松动土层。

表13  搅拌桩直径与先行钻孔直径关系表(mm)

6.5.4  在砂性较重的土层中施工搅拌桩，为避免底部堆积过厚的砂层，利于型钢插入，可在底部重复喷浆搅拌，如图9所示。图中T按常规的下沉与提升速度确定。

图9  水泥土搅拌桩搅拌工艺图

t-搅拌时间；h-深度

6.5.5  在H型钢表面涂抹减摩材料前，应清除H型钢表面的铁锈和灰尘。减摩材料涂抹厚度大于1mm，并涂抹均匀，以确保减摩材料层的粘结质量。

6.5.6  挤土量较小的机头有螺旋式和螺旋叶片式搅拌机头，其在施工过程中能通过螺旋效应排土，有效减小挤土量。三轴水泥土搅拌桩施工过程中的挤土效应比双轴水泥土搅拌桩和高压喷射注浆更小。条文中推荐的施工参数是根据以往工程实践中的实测结果提出的，对于环境保护要求高的工程可进一步通过试验来确定相应参数。

6.5.7  型钢依靠自重插入有利于垂直度控制。若无法依靠自重插入，可借助带有液压钳的振动锤等辅助手段下沉到位，严禁采用多次重复起吊型钢并松钩下落的插入方法。采用振动锤下落工艺时不应影响周边环境。

6.5.11  型钢水泥土搅拌墙中的水泥土搅拌桩应进行桩身强度检测。检测方法宜采用浆液试块强度试验，现场采取搅拌桩一定深度处的水泥土混合浆液，浆液应立即密封并进行水下养护，于28d龄期进行无侧限抗压强度试验。当进行浆液试块强度试验存在困难时，也可以在28d龄期时进行钻取桩芯强度试验，钻取的芯样应取自搅拌桩的不同深度，芯样应立即密封并及时进行无侧限抗压强度试验。

    实际工程中，当能够建立原位试验结果与浆液试块强度试验或钻取桩芯强度试验结果的对应关系时，也可采用浆液试块强度试验或钻取桩芯强度试验结合原位试验方法综合检验桩身强度，此时部分浆液试块强度试验或钻取桩芯强度试验可用原位试验代替。

    条文中确定搅拌桩取样数量时，每根桩或单桩系指三轴搅拌机经过一次成桩工艺形成的一幅三头搅拌桩，包括三个搭接的单头。

    型钢水泥土搅拌墙作为基坑围护结构的一种形式实际应用已经有10多年的历史，但国内对于三轴水泥土搅拌桩的强度及其检测方法的研究相对不足，认识上还存在相当的分歧。这主要表现在：

    首先，目前工程中对搅拌桩强度的争议较大，各种规范的要求也不统一，而工程实践中通过钻取桩芯强度试验得到的搅拌桩强度值普遍较低，特别是比一般规范、手册中要求的数值要低。

    其次，国内尚无专门的水泥土搅拌桩检测技术规范，虽然相关规范对搅拌桩的强度及检测都有一些相应的要求，但这些要求并不统一、系统和全面。

    在搅拌桩的强度试验中，几种方法都存在不同程度的缺陷，浆液试块强度试验不能真实地反映桩身全断面在场地内一定深度土层中的养护条件；钻孔取芯对芯样有一定破坏，检测出的无侧限抗压强度值离散性较大，且数值偏低；原位试验目前还缺乏大量的对比数据建立搅拌桩强度与试验值之间的关系。

    另一方面，相比国外特别是日本，目前国内对水泥土搅拌桩的施工过程质量控制还比较薄弱，如为保证施工时墙体的垂直度，从而使墙体有较好的完整性，需校验钻机的纵横垂直度；每方注浆量是保证墙体完整性和施工质量的重要的施工过程控制参数，需要在施工中加强检测，以上这些还没有有效地建立起来。因此，为了保证水泥土搅拌桩的施工质量和工程安全，对其强度进行检测，又是必不可少的一个重要手段。

    目前，广东珠三角地区已出现一种大直径(旋喷)搅拌桩，其直径有1000及1200，搭接200mm～250mm，已成桩深度达21.0m，可插透深度大于10m的砂层、砾砂层、厚度较大的淤泥层，28d龄期抽芯检测，淤泥层达1.71MPa～2.0MPa，砂层达2.8MPa～3.5MPa。在1200大直径(旋喷)水泥土搅拌桩中成孔600，灌入C25混凝土形成类刚性桩，已用于基坑重力式挡土墙及基坑止水帷幕，止水效果十分显著，已在广东、佛山、江西等地运用。

    (1)浆液试块强度试验。

    在搅拌桩施工过程中采取浆液进行浆液试块强度试验，是在搅拌桩刚搅拌完成、水泥土处于流动状态时，及时沿桩长范围进行取样，采用浸水养护一定龄期后，通过单轴无侧限抗压强度试验获取试块的强度试验值。

    浆液试块强度试验应采用专用的取浆装置获取搅拌桩一定深度处的浆液，严禁取用桩顶泛浆和搅拌头带出浆液。取得的水泥土混合浆液应制备于专用的封闭养护罐中浸水养护，浆液灌装前宜在养护罐内壁涂抹薄层黄油以便于将来脱模，养护温度宜保持与取样点的土层温度相近。水泥土试块宜取边长为70.7mm的立方体。为便于与钻取桩芯强度试验等对比，水泥土试块也可制成直径100mm、高径比1：1的圆柱体。试验样块制备、养护龄期达到后进行无侧限抗压强度试验。

    浆液试块强度试验采取搅拌桩一定深度处尚未凝固的水泥土浆液，主要目的是为了克服钻孔取芯强度检测过程中不可避免的强度损失，使强度试验更具可操作性和合理性。目前日本一般将取样器固定于型钢上，并将型钢插入刚刚搅拌完成的搅拌桩内获取浆液。

    图10所示是一种简易的水泥土浆液取样装置示意图。原理很简单，取样装置附着于三轴搅拌桩机的搅拌头并送达取样点指定标高。送达过程由拉紧牵引绳B使得上下盖板打开，此时取样器处于敞开状态，保证水泥土浆液充分灌入，就位后由牵引绳A拉动控制摆杆关闭上下盖板，封闭取样罐，使浆液密封于取样罐中，取样装置随搅拌头提升至地面后可取出取样罐，得到浆液，整个过程操作也较方便。

图10  一种水泥土浆液取样装置示意图

1-上盖板；2-下盖板；3-上导向框；4-下导向框；5-养护罐；6-控制摆杆；7-牵引绳A；8-牵引绳B

    浆液试块强度试验对施工中的搅拌桩没有损伤，成本较低，操作过程也较简便，且试块质量较好，试验结果离散性小。目前在日本普遍采用此方法(钻取桩芯强度试验方法一般很少用)作为搅拌桩强度检验和施工质量控制的手段。随着各地型钢水泥土搅拌墙的广泛应用和浆液取样装置的完善及普及，宜加以推广发展。

    (2)钻取桩芯强度试验。

    钻取桩芯强度试验为在搅拌桩达到一定龄期后，通过地质钻机，连续钻取全桩长范围内的桩芯，并对取样点芯样进行无侧限抗压强度试验。取样点应取沿桩长不同深度和不同土层处的五点，以反映桩深不同处的水泥土强度，在基坑坑底附近应设取样点。钻取桩芯宜采用直径不小于110的钻头，试块宜直接采用圆柱体，直径即为所取的桩芯芯样直径，宜采用1：1的高径比。

     一般认为钻取桩芯强度试验是一种比较可靠的桩身强度检验方法，但该方法缺点也较明显，主要是由于钻取桩芯过程和试验中总会在一定程度上损伤搅拌桩；取芯过程中一般采用水冲法成孔，由于桩的不均匀性，水泥土易产生损伤破碎；钻孔取芯完成后，对芯样的处置方式也会对试验结果产生影响，如芯样暴露在空气中会导致水分的流失，取芯后制作试块的过程中会产生较大扰动等。由于以上原因导致一般通过钻取桩芯强度试验得到的搅拌桩强度值偏低，特别是较目前一些规范和手册上的要求值低，考虑工程实际情况和本次对水泥土搅拌桩强度及检测方法所做的试验研究，建议将取芯试验检测值乘以1.2～1.3的系数。

    钻取桩芯强度试验宜采用扰动较小的取土设备来获取芯样，如采用双管单动取样器，且宜聘请有经验的专业取芯队伍，严格按照操作规定取样，钻取芯样应立即密封并及时进行强度试验。

    (3)原位试验。

    水泥土搅拌桩的原位检测方法主要包括静力触探试验、标准贯入试验、动力触探试验等几种方法。搅拌桩施工完成后一定龄期内进行现场原位测试，是一种较方便和直观的检测方法，能够更直接地反映水泥土搅拌桩的桩身质量和强度性能，但目前该方法工程应用经验还较少，需要进一步积累资料。

    静力触探试验轻便、快捷，能较好地检测水泥土桩身强度沿深度的变化，但静力触探试验最大的问题是探头因遇到搅拌桩内的硬块和因探杆刚度较小而易发生探杆倾斜。因此，确保探杆的垂直度很重要，建议试验时采用杆径较大的探杆，试验过程中也可采用测斜探头来控制探杆的垂直度。

    标准贯入试验和动力触探试验在试验仪器、工作原理方面相似，都是以锤击数作为水泥土搅拌桩强度的评判标准。标准贯入试验除了能较好地检测水泥土桩身强度外，尚能取出搅拌桩芯样，直观地鉴别水泥土桩身的均匀性。

    (4)搅拌桩强度与渗透系数。

    型钢水泥土搅拌墙中的水泥土搅拌桩不仅仅起到截水作用，同时还作为受力构件，只是在设计计算中未考虑其刚度作用。因此，对水泥土搅拌桩的强度指标和渗透系数都需确保满足要求。

    根据型钢水泥土搅拌墙的实际工程经验和室内试验结果，当水泥土搅拌桩的强度能得到保证，渗透系数一般在10^-7cm/s量级，基本上处于不透水的情况。目前，型钢水泥土搅拌墙工程和水泥土搅拌桩单作隔水的工程中出现的一些漏水情况，往往是由于基坑变形产生裂缝或水泥土搅拌桩搭接不好引起。同时，通过室内渗透试验测得的渗透系数一般与实际桩体的渗透系数相差较大。因此，本条重点强调工程中应检测水泥土搅拌桩的桩身强度，搅拌桩仅用作隔水帷幕时，可单独采用渗透试验进行检测。