水泥搅拌止水帷幕和钻孔灌注桩施工工法
新沂市地表水厂二期工程中新建清水池与一期清水池之间距离较短，而且新建清水池开挖较深需要，为保证一期清水池地下结构的稳定性不被破坏、科学有效地降低地下水位，在清水池施工前对清水池区域制作水泥搅拌桩止水帷幕和钻孔灌注桩两种桩基。
一、水泥搅拌桩止水帷幕和钻孔灌注桩简介 （一）水泥搅拌桩止水帷幕
1.水泥搅拌桩止水帷幕工法由水泥搅拌法施工发展而来。 2.工艺特点
2.1、最大限度利用了原土，减少了工程造价。 2.2、搅拌时无振动、噪音小，无污染。
2.3、止水帷幕通过桩与桩的咬合，形成致密性水泥桩，有非常好的止水效果
2.4、由于桩成型及养护均在土层下，施工时几乎不受外部环境影响 3.水泥搅拌止水帷幕适用范围 ：
主要适用于地下水位高，场地土主要为易搅拌的软土（如细砂土、粉质粘土等）。
4.水泥搅拌止水帷幕性能
4.1、整体性：通过搅拌桩的咬合，使水泥搅拌桩止水帷幕形成一个整体。 咬合具体方法有以下几种：
（1）前后推进时咬合；（2）前后搭接时咬合；（3）交圈搭接时咬合。 4.2、水稳定性：由于水泥浆搅拌止水帷幕是由水泥与砂土结合而成的固化物，它有结构上致密的特性。有非常好的降水效果，同时不受地下水浸蚀，具备有水稳定性。
4.3、具有一定强度：当水泥浆与软土搅拌后，水泥颗粒表面的矿物很快与土中的地下水发生水解和水化反应，在颗粒生成各种水化物。这些水化物有的继续硬化，形成水泥石骨料；有的则与周围具有一定活性的土颗粒发生反应，通过离子交换和团粒使较小的土颗粒形成较大的土团粒。从而使水泥土的强度提高。水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水中和空气中的二氧化碳，发生碳酸化反应，生成不溶于水的碳酸钙，这种碳酸钙也能使水泥土的强度提高。
5.工艺管理
水泥搅拌桩止水帷幕是以水泥作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，将固化剂与原有土强制搅拌，使沙土与水泥结合成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体。施工时桩与桩之间进行有效的咬合，利用水泥浆搅拌桩的致密性，达到止水帷幕的止水性能要求。 （二）钻孔灌注桩
1.钻孔灌注桩在我国桥梁桩基施工中是一项应用十分广泛的施工技术，随着经济建设的不断发展，在水利工程及房屋建筑工程中也得到了大量的推广和应用。但由于钻孔灌注桩的施工工序较多，要保证成孔安全，又要保证桩孔垂直度，还要保证成桩质量，必须做好每道工序的工作及工序间的衔接。同时钢筋笼的偏移及混凝土灌注时的上浮也是钻孔灌注桩施工经常发生的问题。为确保钻孔灌注桩成桩质量，我公司在多年的施工中不断总结，最终整理形成本工法。
2.工艺特点
2.1、施工工序较多，每道工序的工作及工序间的衔接都必须连续，一气呵成不得在中途停留。
2.2、需要工种较多，各工种做到相互协调协同工作。 2.3、地下超深基础作业,混凝土为水下灌注。
2.4、使钢筋笼有效居中，并防治了钢筋笼在混凝土灌注时的上浮。 2.5、避免出现施工缺陷，做到一次成功。 3.适用范围
本工法适用范围：1600mm（可以到2000mm）≥孔径≥600 mm，孔深100m（可以到200m）以内。
4.适用地层：粘土层、砂层、砾石层、卵石层、岩层等地层。 5.工艺原理
结合工程及地质条件，选用不同钻机进行成孔，用吊车或钻机下放钢筋笼，导管法灌注混凝土，从而实现成桩达到竖向承重的目的。
二、施工工艺
（一）水泥搅拌桩止水帷幕施工
1.1. 施工工艺
水泥搅拌桩止水帷幕施工采取搭接施工工艺：轴线放样 → 开挖导槽、拌制水泥浆→ 桩位定位→钻机就位 →搅拌下沉至设计桩端标高 →喷浆搅拌上提搅拌至桩顶标高 →搅拌下沉至设计桩端标高 →喷浆搅拌上提搅拌至桩顶标高→搅拌下沉至设计桩端标高 →搅拌上提搅拌至桩顶标高→成桩、移至下一根桩、
重复以上工序。
1.2施工准备
（1）开工前，用水准仪对施工现场从南向北进行标高测量，并在钻杆上作好标记，以此控制成孔深度。
（2）根据建设单位提供的控制轴线，利用全站仪、钢卷尺进行桩位定位放样，并请建设单位、监理方进行复核、签证。
（3）开挖深层搅拌桩施工区域的施工沟槽，控制搅拌桩施工时的置换土，确保工程施工的正常进行。
（4）平整垫实桩机，铺设路基板，确保安全施工。
（5）做好进场设备的维修保养，做到相应配套，性能最好、应用方便、器具齐全。
1.3施工技术要求及方案
（1）深层搅拌桩施工前应进行试成孔、成桩工艺及水泥掺入量的配合比试验，以确定相应的水泥掺入比等施工参数。
（2）施工第一批桩（不少于3根）必须在监理人员监管下施工，以确定实际水泥投放量、浆液水灰比、浆液泵送时间、搅拌下沉及提升时间、桩长以及垂直度控制方法，以便确定深搅桩的正常施工控制标准。
（3）深层搅拌机叶片直径500mm，使用PC32.5水泥，采用四搅二喷工艺，以保证水泥与土充分搅拌均匀和搅拌桩成桩质量。严格控制搅拌桩垂直度和桩搭接长度。
（4）初步确定水泥掺入量为15％，水灰比为0.45～0.55，送浆压力0.4～0.6MPa，根据需要，可外加0.2％水泥重量的木质素璜酸钙及0.05％三乙醇胺。
（5）深搅桩桩位偏差不应大于50mm，垂直度偏差不宜大于0.5％。 （6）采用45kW的动力设备，深搅机下沉速度与搅拌提升速度控制在0.6m/min以内，并保持匀速下沉与匀速提升。搅拌提升时不应使孔内产生负压造成周边地基沉降。
（7）因故搁置超过2h以上的拌制浆液，应作为废浆处理，严禁再用。 （8）施工时应保证前后台密切配合，禁止断浆。如因故停浆，应在恢复压浆前浆搅拌机下沉0.5m后再注浆搅拌施工，以保证搅拌桩的连续性。
（9）桩与桩的搭接时间不宜大于12h，若因故超时，搭接施工中必须放慢搅拌速度保证搭接质量。
（10）止水桩若因时间过长无法搭接、搭接不良或遇到障碍物无法施工，应
对搭接不良、遇障碍物无法施工处具体位置以绝对坐标记录在案，并经监理和设计单位确认后，采取在搭接处补做搅拌桩或旋喷桩等技术措施，确保搅拌桩的施工质量。
（二）钻孔灌注桩施工
1、1施工方法
本工程钻孔灌注桩施工成孔采用GPS—15、SG—18及GPS—20回转钻机，利用卷扬机控制钻压、优质泥浆护壁及泵吸反循环回转钻进工艺进行；钢筋笼现场分段制作，并用吊筋固定于灌注机架上；混凝土采用商品混凝土，并用导管回顶法进行水下灌注。
施工工艺流程详见下图：
1.2主要施工方法简述如下： 1、护筒制作与埋设
（1）护筒制作：采用厚度为5mm的钢板制作而成，长度视表层土质而定，直径比设计桩径大100mm。
（2）护筒顶端高度：采用反循环回转方法钻孔时，护筒顶端应高出地下水位2.0m 以上，且应高出地面0.2m ，并留出泥浆回流口。
（3）护筒底端埋置深度：不宜小于1.5m，且应将护筒周围0.5m范围内的土体挖除，夯填粘性土至护筒底0.5m以下。
（4）护筒位置埋设偏差：埋好后护筒中心与桩位中心的误差不得大于20mm。 2、泥浆的制备及循环系统
（1）泥浆的制备：选用水化快、造浆能力强、粘度大的的膨润土或红粘土经搅拌而成。泥浆的数量、相对密度、粘度及含砂率等应满足规定的要求。
（2）循环系统：由制浆池、贮浆池及循环槽组成。制浆池的体积约为30m3,贮浆池的体积约100 m3。
3、泵吸反循环钻进工艺
（1）工作原理：反循环钻进是指循环介质从钻杆与孔壁的环状间隙中进入钻孔，再从钻杆内返回孔口的一种钻进工艺。泵吸反循环是利用砂石泵将钻杆内带有钻屑的泥浆抽到沉淀池，沉淀后的泥浆经循环槽再流回钻孔，从而实现泥浆的反循环。
（2）钻头选择：土层钻进时采用三翼钻头，岩层钻进采用牙轮钻头。 （3）钻进参数选择：钻杆内泥浆上返流速宜为2～4m/s；钻杆内径应大于100mm，确保钻杆外环隙中的泥浆流速在0.02～0.04 m/s;砂石泵的流量宜为180 m3/h。
（4）钻进成孔
①砂石泵启动后，应待形成正常反循环，才能开动钻机慢速回转，下放钻头至孔底。开始钻进时，应先轻压慢转至钻头正常工作后，逐渐增大转速，调整钻压，以不造成钻头吸水口堵塞为限度。
②钻进中应认真细心观察进尺情况和砂石泵的排水出渣情况；排量减小或出水中含钻渣量太多时，应控制给进速度，防止因循环液密度太大或管道堵塞而中断反循环。
③钻进参数应根据不同的地层情况、桩孔直径，并获得砂石泵的合理排量和经济钻速来加以选择和调整。钻进参数和钻速的选择可参考下表。
④加接钻杆时应先停止进尺，将钻具提离孔底100mm左右，维持冲洗液循环1～2分钟，以清洗孔底，并将管道内的钻渣携出排净，然后停泵另接钻杆。
⑤钻进时如孔内出现坍孔、涌砂及漏浆等异常情况，应立即将钻具提离孔底控制泵量，保持冲洗液循环，吸除坍落物和涌砂。同时，向孔内输送性能符合要求的泥浆，保持水头压力以抑制继续涌砂和垮孔；恢复钻进时，控制泵排量不宜过大，避免吸垮孔壁。
⑥钻孔达到要求孔深停钻后，钻具提离孔底50～80mm，维护冲洗液正常反循环清孔，直到符合清孔标准为止。起钻时应注意操作轻稳，防止钻头拖刮孔壁，并向孔内补入适量冲洗液，稳定孔内水头高度，防止坍孔。
钻进参数和钻速的选择
钻进参数 地层 粉土及粉砂 粘土层 基岩 4、清孔方法
（1）采用抽浆法进行二次清孔。
（2）第一次清孔：钻孔终孔后，将钻头稍提起空转，并维持反循环5～15min左右就可完全清除孔底沉淀土。
（3）第二次清孔：钢筋笼及灌注导管安装完毕后，再用反循环方法清孔，以清除下钢筋笼和灌注导管过程中沉淀的钻渣。
5、钢筋笼的制作与安放
（1）按设计图纸及设计要求主筋12根22，箍筋10，间距100，吊筋14。将所需钢筋整直后用切割机成批切好备用，并做好钢筋的标识，防止误用。
（2）钢筋笼分2种规格，12米长一次制作，16米分12+4.3m制作，制作时采用钢管支架成形法进行。根据箍筋的间距和位置将钢管支架和平杆放正、放平、放稳，在每圈箍筋上标出与主筋的焊接位置；按设计要求间距放两根主筋于平杆上；按设计要求间距绑焊箍筋，并注意与主筋垂直；按箍筋上标记焊其余主筋；按规定的间距绑焊螺旋筋。
（3）在钢筋笼上绑扎混凝土预制垫块，每隔3m设一层垫块，每层沿圆周对称地设置4块，以确保钢筋笼的保护层厚度满足设计要求。
（4）钢筋笼起吊时，采用两个起吊点，顶部起吊点设在第一道主筋与加强
钻压 （kN） 5～15 10～25 20～40 转速 （r/min） 20～40 30～50 10～30 砂石泵排量（m3/h） 160～180 180 140～160 钻速 （m/h） 3～5 1～2 0.2～0.5
筋的连接部位，第二个起吊点设在距端部3m左右处。
（5）钢筋笼孔口采用单面焊连接法连接：
（6）当前一段钢筋笼放入孔内后即用钢管穿入钢筋笼上面的箍筋下面，临时将钢筋笼搁置在钻机大梁上，再起吊另一段，对正位置连接后逐体段放入孔内。
（7）钢筋笼全部入孔后，应按设计要求检查安放位置并做好记录，符合要求后，用吊筋将其固定在护筒上。
6、水下混凝土灌注
（1）采用商品混凝土利用导管回顶法进行水下灌注。 （2）成孔和清孔质量检验合格后，才可开始灌注工作。
（3）测量孔深，计算好应下入的导管长度。导管的长度为机高+孔深-导管底端离孔底的距离（0.3～0.5m）。
（4）导管安装前应做注水试验，检查其密封性能。因变形影响密封效果的导管不得使用。磨损严重的密封圈应及时更换。
（5）初次灌注量应能使导管底部埋入混凝土0.8～1.2m。经计算, 直径1200mm的桩初灌量不宜小于1.5 m3,故选用的集料斗的容积为2.0m3。
（6）灌注应连续进行，不得中断。
（7）灌注过程中应经常测定混凝土上升高度，以便掌握导管的埋深，确定导管拆除的长度。导管埋深不得少于2m，且不宜超过6m。
（8）现场就固定专人制作试块。每桩做一组试块，以检验桩身混凝土强度。做好的试块应妥善保养，并及时送检。
（9）要认真掌握好混凝土的灌注标高，保证在清除浮浆后符合设计要求。 1.3施工准备 1、技术准备工作
⑴项目技术人员应参加设计院和建设单位组织的施工技术交底工作，认真组织图纸自审、会审和学习有关技术文件、编制施工组织作业指导书、绘制施工用各种图件。对钻孔灌注桩在施工过程中可能会发生的一些问题进行分析后，制订出施工质量标准、验收实施方案和施工记录，以便有效对桩基施工质量加以控制。设计变更、修改通知单传递到现场不超过2小时。
⑵根据建设单位提供测量控制网点、水准点和坐标基点绘制桩基工程定位图，测放基础轴线和桩位，项目技术组复检后，交建设单位（监理单位）验收并签字认可。
⑶现场应备齐有关各类标准和规范的有效版本。
⑷备齐质量检验用的经纬仪、水准仪、钢尺及泥浆比重计等必要的仪器，以及施工记录用的各类表格。其中经纬仪、水准仪等计量工具应是经有关单位检校合格的产品，施工记录用有各种表格应经工程监理人员认可。
⑸现场悬挂各种施工技术操作规程牌、宣传牌等。
⑹召开全体施工人员会议，进行全面的技术和质量交底，明确施工负责人、技术负责人、质量检验员、记录员等，进行责任心教育，明确奖罚制度，认真学习各项技术规范和设计图纸、施工工艺、技术操作规程等，使职工明确设计意图，掌握施工要领。同时应教育和引导施工人员提高质量意识，尊重甲方工地代表、工程监理人员和设计人员的意见和建议，增强质量责任感和工程的紧迫感，做到各司其职、各负其责。
⑺项目部填写工程开工报告，报请建设单位和监理审批后方可开工。 2、施工现场准备
⑴项目部应认真勘察施工现场，落实建设单位提供的临时用地情况，全面了解施工现场地面、路面、内外通道、场地地质条件及周围环境情况。
⑵按合同规定的时间进入施工现场，搞好场地硬化、生产及施工人员生活设施的建设。
⑶根据建设单位提供的水、电源，将水电接至施工现场。
⑷做好施工用机械设备的进场、组装和试运行工作，保证机械设备处于性能完好的待命状态。
⑸项目材料员组织好生产物资及机械设备易损件的采购、运输、验收和保管工作，验证合格后报项目质检员，同时做好材料的收发、标识工作。项目质检员应会同建设（监理）人员，按有关规范要求对进场的各种原材料进行取样送检工作。
⑹根据施工现场情况合理布置施工现场，做到材料堆放整齐有序。 ⑺现场悬挂施工概况牌、安全标准牌、安全纪律牌、安全标语牌和施工平面图等，按照文明工地施工现场的要求作好施工现场的平面布置。。
⑻制定各种施工管理制度、安全生产制度和文明生产制度并落实到人。
