摘 要随着近几年工程建设的快速发展，地基处理的方法也日趋多样化CMS桩在铁路客运专线软基处理中的应用也越来越广泛，CMS桩便是水泥砂浆多向搅拌桩，属于刚性地基加固桩，它在水泥土搅拌桩的基础上做出了改进，将原有的固化剂里加入砂料，有效的提高了地基土的承载能力和抗剪强度CMS桩网结构是在桩顶加设一定厚度的褥垫层，层内加铺一层或多层土工格栅在复合地基受到荷载时，桩顶的土体受到水平方向褥垫层和土工格栅形成的“网”的加强，下部土体受到竖向增强体“桩”的加强，形成复合地基加固区，桩间土和桩在土工格栅的共同作用下共同承担上部荷载，三者之间协同作用，这样CMS桩可以更好的发挥它的侧阻以及端阻作用CMS桩具有沉降变形小、经济效益高、施工方便、加固效果明显等优点本文介绍了CMS桩加固地基的适用范围、加固机理、施工工艺设备、质量控制检测以及安全环保措施，对CFG桩施工工艺做了简短介绍，为类似水文地质条件下的工程的施工工艺及技术标准提供了参考关键词：CMS桩；加固机理；施工工艺；质量保证措施AbstractWith the rapid development of engineering construction in recent years, the method of foundation treatment is also becoming more and more diversified. CMS pile in Soft foundation treatment of Railway Passenger Dedicated Line is more widely, CMS Cement pile is multidirectional mixing pile, pile foundation reinforcement are rigid, it is on the basis of cement mixing pile on making improvements that will original curing agent was added sand aggregate, effectively improve the bearing capacity and shear strength of the foundation soil. CMS pile network is top of the pile plus Cushion set a certain thickness, overlay one or more layers of geogrid inner layer. when subjected to load composite foundation, pile of soil is subjected to horizontal mattress "net" to strengthen the mat and geogrid is formed, the lower soil reinforcement by vertical "pile" of strengthening the formation of composite foundation reinforced area, soil between piles and piles in the joint action of geogrid upper load shared synergies between the three, so that CMS can better play its pile side resistance and end hindrance. CMS pile has the advantages of small settlement deformation, high economic efficiency, convenient construction and obvious strengthening effect. This article describes the foundation reinforcement of the scope of CMS pile, reinforcement mechanism, construction of process equipment, quality control testing, and safety and environmental protection measures. Construction technology CFG pile makes a brief introduction of similar construction technology and technical standards hydrogeological conditions of the project provide a reference.Key Words: CMS pile, reinforcement mechanism, construction technology,Quality assurance measures.目 录摘 要 IAbstract II目 录 III1 绪论 11.1 概述 11.2 适用范围 12 CMS桩基本原理 22.1 固化机理 22.1.1 水泥的水解和水化反应 22.2.2 土颗粒与水泥水化物的反应 42.2.3 碳酸化作用 52.3 水泥砂浆桩无侧限抗压强度试验研究 52.3.1 试验方案 52.3.2 试验结果与分析 62.4 水泥砂浆搅拌桩的设计计算 122.4.1 承载力计算 122.4.2 抗压强度计算 132.4.3 沉降计算 132.5 水泥砂浆桩与水泥桩的比较 143 CMS桩工艺流程及操作要点 163.1 CMS桩施工原理 163.1.1 工艺原理 163.1.2 桩网结构原理 173.2 施工准备 183.2.1 场地准备 183.2.2 材料准备 183.2.3 人员准备 183.2.4 机械准备 193.2.5 参数测定 203.2.6 试桩试验 203.3 CMS桩施工工法及操作要点 223.3.1 设备安装 223.3.2 设备试运转 223.3.3 钻孔 233.3.4 浆液制备 233.3.5 两喷四搅施工工艺流程 253.3.6 两喷六搅施工工艺流程 273.3.7 施工技术要求及注意事项： 303.3.8 施工中常见问题和处理方法 314 CFG桩加固软土地基施工工法 334.1 概述 334.2 工艺原理 344.3 材料与设备 344.4 施工工艺流程及操作要点 354.4.1 施工准备 354.4.2 试桩试验 364.4.3 桩位定测 364.4.4 工艺流程 364.5 质量控制 394.5.1 施工质量控制要点 394.5.2 质量检测标准 394.5.3 常见问题的处理 404.6 安全环保措施 404.6.1 安全措施 404.6.2 环保措施 415 CMS桩质量控制及检验 415.1质量控制标准 415.2 质量控制措施 425.3 质量保证措施 435.4 质量检验 445.4.1 检验项目 445.4.2 检验方法 456 安全生产及文明施工 466.1 安全保证措施 466.2 环保保证措施 466.3 雨季施工保证措施 47结 论 48致 谢 49参考文献 501 绪论1.1 概述我国地域辽阔、幅员广大、自然地理环境不同、土质各异、地基条件区域性较强。
随着我国当前经济的快速发展，不仅要在地质条件良好的场地从事建设，还需在一些工程地质条件不良的地方进行建设，因此当一些工程经过软弱地基路段时，对软弱地基必须进行加固地基处理的目的是改善原有地基的工程特性，降低地基压缩性的同时提高地基的抗剪强度，减少基础的沉降以及差异性沉降，以满足线路的要求目前国内外处理地基的方法有很多种，常用的地基处理方法有换土垫层法、排水固结法、加筋法、振密挤密法、胶结法、冷热处理法等，如表1.1，这些方法中很多都还处在完善和改进阶段不同地基处理的方法的加固原理和加固效果也不一样，每种方法都有它的适用性以及局限性因此施工时必须根据地基地质水文条件、设计要求、材料、施工机械设备、工期、造价等因素综合分析后确定合适的施工工法近年来，水泥搅拌桩成了软土地基加固中常用的一种方法它是用水泥或石灰等材料作为固化剂，通过专用的搅拌机械对软土和水泥或石灰进行深层搅拌由于固化剂和软土会产生一系列的物理化学反应，软土固结硬化形成具有一定强度、完整性和水稳定性的水泥土，从而增加了变形模量，提高了地基强度由于水泥搅拌桩受后期变形大、强度不足等因素的限制，这种桩不适用于塑性指数较高的软土地基，特别是一些控制变形的工程，这些缺点限制了水泥搅拌桩的发展和应用。
近年来，经过大量的工程实践，针对水泥搅拌桩的缺陷，在原有的基础上改进发明了一种新型的深层搅拌桩，这种桩是将水泥和砂料作为固化剂，即是在水泥桩的固化剂纯水泥中加入一定比例的砂料，通过增加土壤中的粗颗粒，降低土壤塑性指数，改善和强化土壤物理力学性能来达到加固地基的目的，这种新型搅拌桩便是水泥砂浆搅拌桩 水泥砂浆搅拌桩解决了在高塑性黏土层中水泥搅拌桩的强度达不到设计要求的问题，特别是在淤泥质土、淤泥层中水泥砂浆桩相比水泥桩强度有了明显提高CMS桩是水泥砂浆多向搅拌桩，具有掺合料方便、计量比较容易控制、搅拌均匀、无污染、低噪声等优点，特别适合预压期比较少，施工周期短的工程实践证明，相同软土地基CMS桩加固比水泥搅拌桩加固地基承载力更高，沉降和沉降差更少，成桩强度更高，加固效果更明显表1.1 常用地基处理方法的分类原理方法物理处理换土处理挖除法全部挖除换土法部分挖除换土法强制法自重强制换土法强夯挤於法爆破法爆破换土法爆破挤淤法密实处理浅层密实处理碾压法重锤夯实法振动压实法深层密实处理冲击密实法爆破挤密法强夯法振冲法碎石桩法挤密法砂（石)桩挤密法灰土桩挤密法石灰桩挤密法排水处理力学排水加压排水砂井排水法袋装砂井排水法塑料带排水法降水水井排水法井点排水法负压排水真空排水法电学排水（电渗排水）其他排水排水砂（砂石）垫层法土工聚合物法加筋处理加筋土土工聚合物土锚土钉树根桩砂（石）桩热学处理热加固法冻结法化学处理灌浆法搅拌法石灰系搅拌法水泥系搅拌法水泥土搅拌法湿喷干喷水泥砂浆搅拌法高压喷射注浆法1.2 适用范围水泥砂浆搅拌桩的加固深度可以达到25m，采用水泥搅拌桩对地基进行加固后，土体的力学性能和无侧限抗压强度得到了改善和加强。
这种工艺可以加固塑性指数大于25的粘性土，克服了传统的水泥搅拌桩在塑性指数较高的粘土层中成桩强度较低的问题相同地基用水泥砂浆桩加固比传统的纯水泥搅拌桩加固强度提高了约30%在水泥砂浆桩的使用中，可以通过一些聚合物添加剂来改善砂浆的性能，土的固化性能也可以用派酶和泰然酶改善土的固化性能水泥砂浆搅拌桩在各种成因的饱和软粘土的加固效果都很明显，适用于各类工程地基的加固，尤其是在客运专线地基加固中有着广泛的使用，它的主要适用范围如下：(1)适用于路基承载力不足以满足设计要求的路基工程；(2)适用于对路基工后沉降严格要求的客运专线；(3)适用于处理因通过淤泥与淤泥质土、素填土、饱和黄土、粉土、粘性土等地基造成的地基软弱、承载力不足，需进行加固的客运专线2 CMS桩基本原理2.1 固化机理水泥砂浆搅拌桩在加固软土地基时是以水泥和土之间的物化反应过程为基础的水泥和土的硬化机理与混凝土的不同，水泥和土的凝结速度较慢因为水泥的含量较少，它的物理和化学反应是在具有一定活性的软土中进行的，混凝土的凝结速度较快，硬化反应主要是在粗填充料中进行的2.1.1 水泥的水解和水化反应普通硅酸盐类水泥的矿物组主要由CaO、、、、等组成，这些不同的氧化物又分别组成了、、、、等不同的水泥矿物。
软土中搅和水泥后，软土很快会与水泥微小颗粒的表层矿物发生物理化学反应，生成、、、等化合物各自的反应过程如下：1）硅酸三钙（）是决定强度的主要因素，在水泥中含量约占全重的50%，化学反应式为：2（）+6→+32）硅酸二钙（）主要决定其后期强度，在水泥中的含量约占全重的25%，化学反应式为： 2（）+4→+3）铝酸三钙（）主要决定早期凝固，在水泥中的含量约占全重的10%，化学反应式为： +6→4)铁铝酸四钙（）主要促进早期强度的增长，在水泥中的含量约占全重的10%，化学反应式为：+2+10→+5）硫酸钙（）与铝酸三钙（）一起与水反应后会生成一种“水泥杆菌”的针状结晶物质，在水泥中约仅占总重的3%，化学反应式为：3++32→上述化学反应生成和在水中可以瞬间溶化，使得水泥颗粒表面再次暴露并和水发生物化反应，使水溶液逐渐饱和虽然后面水分依旧可以渗透到水泥颗粒的内部结构生成新物质，但溶液已经达到饱和状态，这些新生成物只能以细散状态悬浮在溶液中，形成一个相对稳定的胶体状态图2.1是普通硅酸盐水泥在这类的物化反应的过程中，四种主要矿物的水化速度，图2.2是其水化强度曲线图2.1 水化速度图2.2 水化强度硫酸钙（）与铝酸三钙（）生成的“水泥杆菌”的长度受水泥掺入量和龄期的影响，“水泥杆菌”是以针状结晶物形式析出，过程非常迅速。
众多工程实践表明，胶结法和排水固结法加固地基的原理便是使饱和软粘土中的自由水减少，胶结法导致自由水固化，排水固结法促进自由水排出由此可知“水泥杆菌”的析出使得自由水结晶，土中自由水的含量大约会减少到“水泥杆菌”生成质量的40%，达到增加软粘土强度的意义水泥中硫酸钙的加入量也不可过多，否则会适得其反，因为“水泥杆菌”的晶体形式会使得水泥发生膨胀，导致钢筋和水泥发生破坏2.2.2 土颗粒与水泥水化物的反应水泥水化反应生成的物质有两种发展趋势，其中一部分与周围具有活性的粘土颗粒发生物理化学反应，另一部分自身慢慢硬化最后形成水泥石骨架1）团粒化作用和离子交换水泥水化生成的凝胶离子比表面积很大，大约是水泥原颗粒的1000倍巨大的表面积会生成很大的表面能，吸附活性会使土颗粒之间聚集起来，关闭了各个土颗粒间的间隙，形成坚固的连接，在宏观上表现为水泥强度提高2）硬化作用随着水化反应的进行，大量的析出如果在碱性环境中，的析出量超过所需的离子交换量，多余的会和粘性土中的、发生化学反应，产生大量不溶于水并且化学性质稳定的结晶物，强度有了很大的提升这些新的生成物结构比较致密，水分不易进入，具有抗水性，可以缓慢硬化，逐渐提高水泥土的强度。
随着时间的推移，水泥和土反应产生的大量纤维状结晶伸展形成一个新的空间网络结构，水泥和土颗粒的形状不能区分通过 X 射线的衍射试验，发现和天然软和粘土的衍射图谱相比，在时有一个新的波峰值（见图2.3），通过d值查得该值为的表针峰值图2.3 天然软土和水泥土X射线衍射对比2.2.3 碳酸化作用在水泥水化反应过程中形成的游离可以和空气中的和发生碳酸反应生成不溶于水的，此反应虽然可以提高水泥土的强度，但反应过程速度缓慢，强度的增加速度和幅度也较小水泥土的强度主要取决于水泥的水化反应，其中胶结反应的作用最大水泥土中水稳定性更好、强度更大的水泥石区和水稳定性较差、强度较低的土块区在空间交替会形成一个奇特的水泥土结构由此可以知道，当水泥土搅拌越充分均匀，被粉碎的土块越小时，水泥便可以均匀地分散到土颗粒中，即个体强度越均匀，整体强度也便越大2.3 水泥砂浆桩无侧限抗压强度试验研究2.3.1 试验方案(1) 试验材料本次试验所选用的是需处理的某地软基淤泥质黏土，表2.1 是试验用土的主要物理性质指标表2.2是试验所用Po.32.5级普通硅酸盐水泥的性能指标试验用水为当地符合施工要求的自来水试验所用砂料为当地河沙，级别为中砂，细度模数Mx为2.8，表2.2是其颗粒级配。
表2.1 土的主要物理力学指标名称含水率w /%密度ρ/(g·cm-3)干密/(g·cm-3)比重Gs孔隙比 e数值55.71.711.162.691.45名称液限 wL/ %塑限 wP/ %塑性指数IP液性指数 IL数值54.927.327.61.03表2.2 水泥的物理力学指标名称干密度细度初凝时间终凝时间安定性抗折强度抗压强度数值3.101.1120220合格8.240.3表2.3 砂的颗粒组成d/mmd≥4.752.36≦d<4.751.18≦d<2.36d0.60≦d<2.36p0022.0632.35d/mm0.30≦d<0.60d0.30≦d<0.150.075≦d<0.15p38.245.881.47 (2) 试验方案本次试验共有36个试验方案216个试件，试验方案见表2.4试件尺寸为70.7×70.7×70.7，水泥浆和水灰比为1.95每个试验方案的试件为6个，养护龄期分别为7天、14天、28天和90天表2.4 试验方案水泥掺入比162025162025162025掺砂量0000.30.30.30.40.40.4 表2.4水泥掺入比的计算见式（2.1），掺砂量计算见式(2.2)。
(2.1) (2.2)式中:为水泥掺入比；为水泥质量；为风干土质量；为掺砂量；为砂子质量都是以风干土的质量为基数计算所得. (3) 试样制备试验时按照每组试验的设计配合比，将经过风干、碾碎、5mm筛选后的试验用土和水泥等分别称取按照《水泥砂浆桩配合比设计规程》(JGJT233—2011)的要求进行试件制备，将试验用土、水泥和中砂均匀混合，再洒水搅拌直至均匀，需要注意的是搅拌时间应当严格控制，一般12min作用为宜待24h后将试件进行拆模和编号，然后在养护室中在不小于95%的相对湿度和20±2℃的温度的养护条件下进行养护2.3.2 试验结果与分析试验设计的具体规则严格按照《水泥砂浆桩配合比设计规程》(JGJT 233—2011)的规定进行采用微机控制电子万能试验机（WDW－50）将达到养护指定龄期的试件进行测试，需要注意的是应变速率应控制在10mm／min，测试结果如表2.5所示，表中无侧限抗压强度为6个试样的平均值。
表2.5 无侧限抗压强度平均值单位：Mpa掺砂量（%）水泥掺入比（%）龄期 t(d)71428900160.140.180.220.23200.250.300.380.42250.410.500.660.7130160.510.640.820.86200.730.861.051.16250.911.151.571.6940160.460.610.710.83200.580.730.921.02250.881.101.451.57 (1) 水泥掺入比对强度的影响 图2.4～2.6为t不同时，与的关系曲线 图2.4 时，与的关系曲线图2.5 时，与的关系曲线图2.6 时，与的关系曲线对图2.4～2.6进行分析可以发现：式中、、、分别为水泥掺入比10%、30%、35%、40%时的水泥无侧限抗压强度由此可知t与相同时，水泥砂浆桩的无侧限抗压强度会随着的增加而增大，增长的速率也随着的增加而增大 (2) 养护龄期t对强度的影响图2.7～2.9是不同时，与t的关系曲线图图2.7 时，t与的关系曲线图2.8 时，t与的关系曲线图2.9 时，t与的关系曲线 对图2.7～图2.9进行分析可以发现：式中、、分别为7d、28d和90d龄期的水泥无侧限抗压强度。
由此可知水泥砂浆桩的无侧限抗压强度会随着t的增加而增大其中前期的增长速率较快，当t超过90d后，的增长才减缓，趋于稳定 (3) 掺砂量对强度的影响 图2.10～2.11是不同时，与的关系曲线图图2.10 t=28d时，与的关系曲线图2.11 t=90d时，与的关系曲线对图2.10、图2.11进行分析可以发现：当≤30%时，随着的增加而增加，当≥30%时，随着的增加反而减小，因此，最佳时可以达到一个级值当与t相同时，，说明在水泥土中加入一定量的砂料可以显著提高桩的强度4) 水泥砂浆桩的破坏模式在试验的过程中，通过观察试件的破坏形态可以发现，水泥掺入比低、龄期t短、掺砂量低的试件呈现塑性破坏，如图2.12；而水泥掺入比高、龄期t长、掺砂量高的试件呈现脆性破坏，如图2.13图2.12 水泥砂浆桩塑性破坏图2.13 水泥砂浆桩脆性破坏2.4 水泥砂浆搅拌桩的设计计算大量试验研究表明，若水泥强度提高10级，桩身强度会增大20%—30%，由此可知如果改变桩身材料，桩身强度等级也会有效提高根据这一理论，用P.O42.5水泥与砂料混合，按15%的掺入量制作20组砂浆试块（每组6块），表2.6为标准养护条件下养护28天后的立方体抗压强度。
表2.6砂浆试块立方体抗压强度试块编号12345678910抗压强度8.38.89.59.88.610.19.89.610.110.0试块编号11121314161717181920抗压强度10.08.79.39.38.68.58.69.69.18.2 试块试压结果表明：水泥与一定量砂料搅拌而成的水泥砂浆试块，立方体抗压强度可达8—10MPa2.4.1 承载力计算水泥砂浆搅拌桩的桩身强度较高，其工作原理更接近于刚性桩得工作原理当没有单桩载荷试验的资料时，其单桩竖向承载力可按下式（2.3）估算： （2.3）式中：Ra：单桩竖向承载力特征值（KN） Up：桩的周长（m）； qsi：第i层土的侧阻力； qp：桩端端阻力特征值（Kpa）； li：第i 层土的厚度（m）； Ap：桩的截面积（m2）； a：桩端天然地基土的承载力折减系数，取0.85～1复合地基承载力可按式（2.4）进行计算： （2.4） 式中：：复合地基承载力特征值（kPa）； m ：面积置换率； β：桩间土承载力发挥系数； ：处理后桩间土承载力特征值（Kpa）。
其它符号各参数同式（2.3）2.4.2 抗压强度计算 桩体抗压强度平均值需满足式（2.5）要求： （2.5） 式中：：在标准养护条件下养护90d试块的抗压强度平均值（Kpa）； k：安全系数,值取3 其它符号各参数同式（2.3）2.4.3 沉降计算因为水泥砂浆桩加固地基后，它的性质接近于刚性桩，所以计算水泥砂浆桩复合地基沉降量时，计算水泥砂浆桩桩端下未加固土层的压缩变形便可，复合地基土层的压缩变形接近于0，可以不计具体计算方法参考《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）标准，由式（2.6）计算可得 （2.6）2.5 水泥砂浆桩与水泥桩的比较相比于水泥搅拌桩，水泥砂浆搅拌桩主要在材料、机械、工艺三个方面进行了改进其主要改进见表2.7表2.7水泥砂浆桩与水泥搅拌桩区别序号项目水泥砂浆桩水泥桩1机械钻杆轴数内外同心双轴单轴钻头叶片数8片4片喷嘴位置底部第二层叶片中间底部第一层叶片搅拌方向正反双向搅拌单向搅拌搅拌提升装置采用无级调速电机，旋转与下钻提升速度分离，可以根据地质土层软硬及时调节，减少换挡次数，保护桩机设备旋转与下钻提升速度联动，速度成正比，地质土层多变需及时换挡否则容易憋钻，对桩机损害较大浆液输送设备柱塞式双缸砂浆泵，工作压力1～4MPa，输送距离400米单缸柱塞泵喷浆压力小于1MPa，输送距离小于100米2材料使用材料、桩体强度水泥、水、砂，掺砂后桩身强度大副度提高，并可节约一部分水泥，在淤泥及淤泥质粘土的地层中通过加砂，产生凝聚核，形成一定程度的粗骨粒骨架，从而提高桩体的强度水泥、水，桩身强度低3工艺喷浆搅拌两次搅拌，增强了浆液搅拌的均匀性一次搅拌，搅拌不均匀搅拌均匀性正反双向切土搅拌反复揉搅使得土体与水泥砂浆充分搅拌，均匀性较高单向切土搅拌土体与水泥浆不能充分搅拌均匀4加固效果强度、桩身连续性桩身强度较高，桩体连续性好，加固深度可达25m桩身强度低，软硬不均，有效加固深度一般不超过15m5效能施工效率搅拌行程桩长*2，节约1倍施工时间，日产量可达700米搅拌行程桩长*4，日产量约400米3 CMS桩工艺流程及操作要点3.1 CMS桩施工原理3.1.1 工艺原理 CMS桩，即水泥砂浆多向搅拌桩。
如图3.1，它是将搅拌均匀的水泥砂浆材料通过高压泵泵送到高压软管和搅拌轴，再由多方位立体搅拌钻头的搅拌叶片低部的喷嘴喷出，搅拌均匀的水泥砂浆和土在地基深处经过多次搅拌慢慢硬化固结形成具有一定强度的桩体这样的工艺使得CMS桩具有了水硬性，在成桩的过程中不仅挤密了桩间土，桩身也进行了挤密，这样加固后的地基的抗变形能力以及强度都有了明显的改善图3.2为水泥砂浆桩加固断面示意图，图3.3为A点详图为了实现水泥和土全方位多方向的立体搅拌，CMS桩在水平叶片上增加了竖向搅拌叶片，使水泥砂浆土的搅拌更加均匀性、成桩质量更好图3.1 CMS桩施工工艺原理图图3.2 水泥砂浆桩加固断面示意图图3.3 A点详图3.1.2 桩网结构原理CMS桩网结构加固地基的工作原理和柔性桩加固地基的工作原理不同，如图3.4CMS桩与土的刚度差异性较大，在桩与桩之间土的柔性荷载作用下，CMS桩之间铺设的垫层会发生向下的变形，桩与桩之间、垫层上部填土都会因为垫层的下陷产生变形，直到和桩间土的力抵消才会慢慢趋向平稳、稳定CMS桩通过褥垫层和路基形成网状结构，这样使桩端无论是在一般土质或是淤泥土质桩体均可以正常工作因为褥垫层的网状结构，CMS桩和土均匀承担上部所施加的荷载，充分发挥了桩与桩间土之间合理的承载能力。
图3.4 CMS桩网结构示意图3.2 施工准备3.2.1 场地准备 对施工场地进行勘查，确认该场地是否可以安全施工，有无地下电缆以及供排水管道等影响正常施工的设施设备，若有影响正常施工的设施设备尽早解决施工场地需实现“三通一平”，即施工道路、水源、电力保证畅通，场地平整利用挖掘机和装载机等机械设备清除施工场地的垃圾、树木和石块，当地基表层有淤泥或比较软弱时，要进行清淤工作，清淤后需要回填普通土施工现场要做好排水沟以及排水坡，确保施工阶段场地内不积水，对施工场所的地下水、施工用水以及饮用水进行抽样检查，如与设计要求不符时，及时通知有关部门对水质进行再次检测，具有侵蚀性等不良性质的水不可作为施工用水采用全站仪、水平仪对桩位放样，恢复中线，放出路段边线桩，并且用石灰标出施工的桩位，用竹签标识并进行编号3.2.2 材料准备组织主要材料砂、水泥等进场水泥砂浆桩桩身的胶凝剂一般采用水泥和粉煤灰,水泥采用不低于42.5级的高抗硅酸盐或硫酸盐水泥，采用袋装水泥更易于计量；粉煤灰需为Ⅱ级以上粉煤灰将所需水泥的样品送到试验室检验，各项指标合格方可使用水泥平台的搭建面积需要满足60t/台的水泥库存量、40平方米/台的面积。
平台的堆土量高于原地面约30cm以上，做好排水工作，下垫木板并铺设塑料薄膜；为保证水泥不潮湿不变质，需采用下垫上盖的方法并且按10层摆放3.2.3 人员准备组织调配主要的施工人员进场，具体劳动人员见表3.1表3.1主要劳动人员序号工种人数备注任务1现场指挥1管理人员全面指挥及协调工作2技术员1质量监督及全面技术工作3测量员1现场定位放样等测量工作4试验员1质量检测及试验资料整理5安全员1现场安全工作6机长1一台深搅钻机组劳动组织本机的施工指挥与现场协调管理7操作手4本机的操作、维修和保养8砂浆制备手1砂浆的制备9挖掘机司机2平整场地10自卸车司机2余土外运工作11推土机司机2褥垫层施工劳动组织褥垫层料初平12平地机司机2褥垫层料精平13压路机司机2碾压14洒水车司机2填料补水15自卸车司机20负责褥垫层材料运输16力工10配套劳动组织配合机械施工及砂垫层、土工格栅铺设17电工1用电管理及维修18机修员1机械设备维修19褥垫层料厂拌人员8褥垫层料的拌合与供应3.2.4 机械准备组织施工机具及配套设备进场进场桩机需要配备砂浆拌制机、集料斗、砂浆泵以及控制器和可以自动记录的喷浆设备具体的施工机具见表3.2。
表3.2主要施工机具序号名称性能要求数量单位备注1深搅拌机SJB-1(T)1台表中数量为一台深搅钻机设备，具体数量根据实际工程量调整2水泥砂浆搅拌机NJ-6001台3注浆泵150型1台4高压注浆管150100M5自卸汽车150t满足需要辆6挖掘机小松60型1台7发电机200KW1台8电脑自动记录仪1台9全站仪DTM-452C1台10装载机ZL501台11水准仪苏一光DSZ21台12电子水准仪天宝DiMi031台3.2.5 参数测定确定水泥砂浆桩工艺参数：水泥为加固湿土质量的18％、钻进速度0.6m/min～1.2m/min、提升速度0.6m/min～1.2m/min、复搅速度0.7 m/min～1.2m/min、复搅提升速度0.6m/min～1.2m/min、钻机转度为60r～120r/min泵压0.6 MPa～0.8MPa、钻机下沉最后30s、电流值60A～70A、水灰比为0.5 浆液的拌和依照设计配和比，施工过程中可以观察浆液浓度以及泵送情况，适当调整配合比据工艺性试验测定的参数按式（3.1）计算每遍搅拌次数： （3.1）式中：h：搅拌翼片的宽度（m）； b：翼片与搅拌轴的垂直夹角(°)； ΣZ：翼片总枚数； n：搅拌头的回转数； V：搅拌头的提升速度（0.6～1.2m/min）；为了保证设计加固深度内的土体所有颗粒都经过不少于20次的搅拌，搅拌机械搅拌头的回转数、提升速度、与搅拌轴的垂直度、搅拌翼片的宽度、枚数应相互匹配。
试桩试验 (1) 试桩的目的通过试桩试验可以检验和确定该施工工艺在这一地区的地质水文条件下，加固效果是否有效和显著，确定高效益、高质量的施工方案和机械人员配置，为以后相同地质水文条件下的施工提供依据，积累经验 (2) 施工参数的确定 ① 人员、机械及配套设施 工程可以按期按量完成的关键因素是人员、机械及其配套设备质量和数量，合理科学的人员机械配置不但可以缩短施工工期，而且会使工程达到最大经济效益通过试桩试验可以确定如何合理安排这些要素，做到流水交叉作业，紧密衔接各道工序，保证施工过程有序且高效 ② 工程地质资料验证 通过试桩试验，在钻孔的过程中观察记录各地层的地质情况，和设计文件中地质情况进行对比，确定实际地质情况 ③ 施工配合比 通过试桩试验观察水泥砂浆在泵送时是否会造成堵管、配合比是否满足施工设计要求，最后调整确定最优配合比 ④ 钻进工艺 通过试桩试验观察施工所需的机械、单桩喷浆量、钻进和提升的速度等是否符合施工工艺的要求，及时做出调整 ⑤ 质量检测 通过试桩确定成桩以后的承载力、桩身强度、沉降量等指标是否满足设计要求，为后续开始大面积施工提供技术支持。
(3) 试桩计划 施工前对对所要处理的软土地基取样，水泥砂浆的灰砂比可选用1：0.3～0.7，具体情况根据地质进行相应调整，一般砂砾石地质采用1：0.3～0.5；粘土地质采用1：0.5～0.6，淤泥地质采用1：0.6～0.7，水泥掺入量≥18%按上述要求进行室内配合比试验，根据室内配合比试验和软土情况进行成桩工艺试验，确定浆液配合比等各项施工参数和施工工艺，最后经取芯和承载力试验检验成桩质量成桩试验应满足下列要求： ① 材料要求 通过室内配合比实验确定水泥和砂料的用量CMS桩采用 P.O42..5 普通硅酸盐水泥， 所使用的水泥必须是检验合格产品，且在有效期之内砂采用中细砂，含泥量不大于5% ② 成桩试验要求 a. 满足设计水泥用量的各种技术参数，如确定水泥掺入量、掺砂量钻进速度、提升速度、搅拌速度、喷浆压力等检验施工现场是否可以用室内配合比实验确定的配合比 b. 掌握喷浆压力、搅拌速度、钻进速度和提升速度等是否满足施工要求，选择合理的技术参数，检验地质情况，确定施工时的不同地层的电流强度 c. 检测桩身28d龄期的无侧限抗压强度，其值不可小于0.8MPa。
否不满足设计要求，及时查找原因并进行修正 d. 桩身保证完整和均匀，成桩后复合地基承载力和单桩承载力不得小于180kPa3.3 CMS桩施工工法及操作要点3.3.1 设备安装根据现场控制点的中心测放出桩机位置，将桩机安置在设计的孔位上将桩机钻杆头与钻孔中心对准，钻机安装好后在水平方向进行校正，使钻孔中心和钻杆轴线重合桩机组装好以后接通电源进行调试正式施工时钻孔中心和钻杆的对准误差不得大于2cm,钻杆的倾斜度控制在1.0%内设备安装过程中，应满足下列要求：(1) 贮浆罐上口低于水泥砂浆搅拌机机；(2) 贮浆罐出口高与注浆泵进浆口，进浆口需加设滤网；(3) 旋喷管和高压泥浆泵之间不可用普通管道，必须用由高压注浆管连接，长度控制在20m内；(4) 设备安装完毕后，对管道系统和高压设备认真检查，确保机具之间连接密封完好，不漏浆、漏电，符合设计要求3.3.2 设备试运转正式施工前运行安装完毕的桩机等设备，观察设备状态是否良好、运转是否正常设备试运转时应注意下列事项： (1) 钻机的各项指标，如转速、提升和下降速度等符合设计要求，误差控制在5%以内； (2) 设备的工作电压和电流稳定，不短路和断路，电压在380V±15V的范围，电流不超过额定电流值；(3) 输、注浆液管路和水源畅通无阻，管道密封性能优良，无渗漏现象；闸阀使用正常；压力、流量等仪表显示清晰正确； (4) 施工要求的泵压在注浆泵电机达到设计转速时可以保持稳定，浆液的流量符合设计要求；(5) 制浆能力和贮浆存量满足施工要求，确保施工过程中不断浆；(6) 设备运转平稳顺利，无抖动等异常现象。
3.3.3 钻孔钻孔之前，按每根钻杆的长度顺序进行编号，在最长的钻杆上用红油漆标记出设计加固深度控制线钻进过程中，深度的控制以自定桩低标高的地面水平测量两个标准为依据，最后确定钻杆钻入土的深度在钻孔的过程中由专人做好钻孔成孔记录，钻孔完成后，孔的倾斜度不得大于1.0%3.3.4 浆液制备在正式下旋喷管一小时前进行水泥浆液的制备，制备好浆液不可放置过长，做到随配随用制备浆液所需的水泥、水、砂料按试桩试验确定的配合比严格计量，这些材料用制浆机均匀搅拌，做好贮存工作，保证施工过程不断浆为避免水泥浆液中的硬块和大砂石堵塞管道以及喷嘴，制备好的浆液需过滤以后方可使用一边喷射灌浆一边制备水泥浆液，并且进行连续搅拌，这样可以防止水泥浆液沉淀水泥砂浆的搅拌采用机械搅拌，二次搅拌工艺，搅拌顺序为：(1) 将规定量的水注入搅拌桶；(2) 边搅拌边掺入水泥；(3) 水泥搅拌均匀后，逐渐加入规定量的中砂或细砂(4) 在二次搅拌桶内完成第二次搅拌3.3.5 两喷四搅施工工艺流程根据水泥砂浆桩成桩试验，CMS桩的施工宜从一边向另一边进行施工或者从中间向外围的顺序施工CMS桩的施工一般采用“两喷四搅”工艺，“两喷”是指水泥浆量分两次喷出，第一次下钻时喷出60%，剩余浆量第一次提钻时喷出；“四搅”是指整个施工过程共经历四次搅拌。
1) 工艺流程图重复搅拌至设计深度提钻喷浆至地表施工下一根桩结束成桩桩头清理试验检测褥垫层施工桩位放样钻机就位检查、调整钻机正循环钻进至设计深度打开注浆泵按设计配合比配置水泥砂浆反循环提钻并喷水泥浆液至设计桩顶标高场地平整(2) 施工步骤① 桩机就位钻机移动到设计桩位后，由质检人员检查设备运转是否正常，钻杆的长度和钻头直径是否符和施工要求，确认无误后连接输浆管道，开机作业；② 第一次喷浆搅拌下沉开启深层搅拌机,桩机钻杆以设计速度匀速钻进下沉至设计加固深度+0.2m时停止钻进，并持续搅拌加浆30s； ③ 第二次搅拌提升第一次喷浆搅拌下沉完成后，深层搅拌机边搅拌边以设计速度匀速提升至预定的停浆面(少量喷浆防堵管),待持续搅拌30s后再提出钻头；④ 第三次重复搅拌下沉再次以设计速度搅拌下沉至设计加固深度时停止下沉，并继续搅拌30s； ⑤ 第四次重复搅拌提升第三次重复搅拌下沉完成后,从桩底开始搅拌机以设计速度匀速搅拌提升至预定的停浆面(少量喷浆防堵管)； ⑥ 成桩完毕一根桩施工完毕后关闭钻机，将桩机移至下一桩位,重复进行上述步骤3.3.6 两喷六搅施工工艺流程通常情况下采用两喷四搅施工工艺，如果通过工艺性试桩试验后,出现搅拌后的材料不够均匀、成桩质量不够好；设计中提出的水泥、砂浆量没有使用完的情况时，则采用两喷六搅施工工艺。
1) 工艺流程图桩位放样钻机就位检查、调整钻机正循环钻进至设计深度打开注浆泵至设计桩顶标高重复搅拌至设计深度提钻喷浆至地表再次提升搅拌至地表施工下一根桩结束成桩桩头清理试验检测再次搅拌下沉至设计深度褥垫层施工按设计配合比配置水泥砂浆反循环提钻并喷水泥浆液场地平整(2) 施工步骤① 桩机就位钻机移动到设计桩位后，由质检人员检查设备运转是否正常，钻杆的长度和钻头直径是否符和施工要求，确认无误后连接输浆管道，开机作业；② 第一次喷浆搅拌下沉开启深层搅拌机,桩机钻杆以设计速度匀速钻进下沉至设计加固深度+0.2m时停止钻进，并持续搅拌加浆30s；③ 第一次喷浆搅拌提升第一次喷浆搅拌下沉完成后，深层搅拌机以设计速度匀速搅拌喷浆提升至预定的停浆面(少量喷浆防堵管)；④ 第二次重复搅拌下沉再次以设计速度搅拌下沉至设计加固深度时停止下沉，并继续搅拌30s；⑤ 第二次重复搅拌提升第二次搅拌下沉完成后，深层搅拌机边以设计速度匀速搅拌提升至预定的停浆面(少量喷浆防堵管)，待持续搅拌30s后再提出钻头；⑥ 第三次重复搅拌下沉重复第二次搅拌下沉步骤；⑦ 第三次重复搅拌提升重复第二次搅拌提升步骤；⑧ 成桩完毕一根桩施工完毕后关闭钻机，将桩机移至下一桩位,重复进行上述步骤。
3.3.7 施工技术要求及注意事项：(1) 水泥砂浆制备时搅拌的时间必须充分，每罐料的搅拌时间应不小于4min，以保证水泥水化反应和搅拌的均匀性水泥砂浆经砂浆拌合机进入集料斗时，必须将砂浆硬块过滤掉，水胶比由试验确定，在砂浆进入集料斗前应进行不停的搅拌，确保砂浆不离析 (2) 深层搅拌机喷浆时，压力应控制在0.3～0.5MPa的范围为了保证桩体的均匀性,浆液准备充分，输浆管道不可发生堵塞，以免在喷浆过程中出现断浆现象桩机的下钻和提钻速度是影响喷浆量的主要因素，钻进速度不得大于0.8m/min，钻进到桩底后搅拌的喷浆间歇不可小于15s，提升速度不大于1.2m/min，底部需有足够的灰量，确保均匀3) 施工时应根据施工工作面的标高差异做出相应调整，一定要保证每次钻孔都达到了设计深度、每根桩长度都达到了设计长度，可以采取在钻机桩身上每隔0.5米做标记的方法，当动力头底面到达设计要求的深度标记处时便满足了要求4) 桩机钻头需到达持力层，有两种方法可以判断钻头是否到了持力层第一种方法是在桩机驾驶室观测电流的变化，具体表现为：钻机刚开始工作或在软弱地层工作时，电流的范围在50~70毫安之间，当钻头到达持力层时，电压下降，电流瞬间增大到120毫安以上。
不同的土质电流值不同，具体值可以通过工艺试验确定第二种方法是直观观察钻机，钻头到达持力层时，钻机动力会明显减弱，钻杆上部的动力会头发生颤动和轻微摆动5) 桩机钻杆下沉以及提升时间应有专人进行记录，时间的误差不可大于5s，若桩机作业时发生空洞或意外事故（灰管堵塞，停电等）影响桩体的质量时，应在钻机提升后立即回填素土，钻机需在12h内进行补救施工，搭接的长度不可小于1m6) 施工期间喷浆工作不可以中断，每根桩只要开始工作就必须连续作业，严格控制喷浆的时间和停浆时间，储浆罐内的储浆量应在一根桩所需用量的基础上外加50kg，储浆量不足时不可进行施工7) 每台桩机悬挂重量不低于2kg的吊锤，以便控制桩机的垂直度3.3.8 施工中常见问题和处理方法在CMS桩的施工过程中可能会遇到各种问题，具体的的问题和解决方法见表3.3表3.3 常见问题和处理方法常见问题发生原因处理方法预搅下沉困难，电流值高，电机跳闸① 电压偏低② 土质硬，阻力太大③ 遇大石块① 调高电压② 适量冲水或浆液下沉③ 挖出障碍物搅拌机下不到预定深度，但电流不高土质黏性大，搅拌机自重不够增加搅拌机自重或开动加压装置喷浆未到设计桩顶面（或底部桩端）标高，集料斗液已排空① 投料不准确② 灰浆泵磨损漏浆③ 灰浆泵输浆量偏大① 重新标定投料量② 检修灰浆泵③ 重新标定灰浆输浆量喷浆到设计位置集料斗中剩余浆液过多① 搅拌加水过量② 输浆管路部分阻塞① 重新标定拌浆用水量② 清洗输浆管路输浆管堵塞爆裂① 输浆管内有水泥结块② 喷浆口球阀间隙太小① 拆洗输浆管② 使喷浆口球阀间隙适当搅拌钻头和混合土同步旋转① 灰浆浓度过大② 搅拌叶片角度不适宜① 重新标定浆液水灰比② 调整叶片角度或更换钻头4 CFG桩加固软土地基施工工法4.1 概述CFG桩（Cement Fly-ash Gravel Pile），即水泥粉煤灰碎石桩。
CFG桩是在碎石桩基础上由石屑（或砂）、水泥、粉煤灰、水按照一定的配合比例搅拌均匀拌和后制成的一种具有一定粘结强度的桩CFG桩加固地基时一般选用振动沉管法，振动沉管法是利用振动打桩机激振沉管，沉管到设计标高、管内投料后，边振动边拔管，直至成桩满足设计要求CFG桩对软土地基加固主要有桩体作用和挤密作用两方面，它是具有刚度的，在外力作用下桩身不会象挤密砂桩、碎石桩等出现鼓突、破坏，桩承受的荷载通过桩周摩擦力和端承力传递到深层地基土中，使单桩承载力、复合地基承载力大幅度提高CFG桩与碎石桩的比较见表4.1表4.1 碎石桩与CFG桩的比较项目CFG桩碎石桩单桩承载力桩承担荷载占总荷载的40%-75%，增加桩长可以提高承载力，桩的承载力主要由桩端承载力和全桩长的摩阻力提供桩直接承担的荷载只占总荷载的15%-30%，桩长达到有效桩长后增加桩长对承载力的提高效果不明显，桩的承载力主要取决于桩顶以下的有限空间范围内土体的侧向约束复合地基承载力可以显著提高地基承载力，可提高4倍甚至更高对黏性土复合地基承载力的提高效果不明显，只提高了0.5～1倍变形变形量小变形量较大三轴应力应变曲线应力-应变曲线呈线性关系，基本不受围压的影响。
应力-应变曲线不呈线性关系，围压增大，破坏主应力差增大适用范围粘性土、粉土、淤泥质土、人工填土、松。