水泥搅拌桩试桩方818.docx
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水泥搅拌桩试桩方818
湛江港霞山港区散货码头工程
铁路专用线
搅拌桩工艺性试桩
施
工
方
案
编制：
审核：
湛江港区霞山港区铁路专用线工程项目部
2013年8月11日
水泥土搅拌桩施工（试桩）方案
1．试桩编制依据
1、《地基处理设计图及数量表》
2、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）；
3、《湛江港霞山港区散货码头工程铁路设计起点延长段岩土工程勘察报告》（2013年4月）
4、《PH-5B型、SP-5B型深层搅拌桩机使用说明书》
2.工程概况
2.1工程概况
湛江港霞山港区散货码头工程里程范围：
D1K0+000~D1K0+381.5，D2K0+000～D2K2+055.75,全长2.437Km，为软土路基，桩数共计30652根，约41.8532万延长米。
软基处理参数见下表：
水泥搅拌桩参数一览表
段落
桩直径
桩间距
桩长
布置形式
备注
D1K0+000~D1K0+381.51D2K0+000~D2K0+600（水泥搅拌桩加固A区（碎石道床）
0.5
1.4
10.9~21.6
正三角形
基底
D2K0+946~D2K1+881水泥搅拌桩加固B区（整体道床）
0.5
1.4
9.5~18.5
正三角形
基底
D2K2+000~D2K2+055.75水泥搅拌桩加固C区（碎石道床）
0.5
1.4
13.1~14.2
正三角形
基底
2.2地层概况
1、地形地貌
场地呈南—北走向，地面标高为6.33~-6.68米，地形平坦，其中北端为较早期回填区，附近有一养殖鱼塘。
其他新近吹填区。
2、地质岩性和地质构造
①区顶部为第四系全新统人工堆填的淤泥～淤泥质土、粉质粘土及砂层（Q4ml）；
②上部为第四系中更新统～下更新统的粘性土和中粗砂等土层（Q1～2）；
③中部及中下部为第四系下更新统的粘性土和中粗砂、粉细砂地层（Q1）。
3、水文地质条件
①地表水：
主要为吹填后的积水、附近鱼塘塘水等，主要接受吹填海水以及大气降水补给，地表水为半咸半淡水。
②地下水:
地下水主要为松散岩土类孔隙潜水，根据勘察所取水样、土样的试验结果，对混凝土侵蚀性评价为：
按硫酸盐侵蚀环境水中SO42-含量判定环境作用等级为H1；按盐类结晶侵蚀环境土中SO42-含量判定环境作用等级为H1。
3.设计参数及要求
1、水泥搅拌桩采用正三角形布置，桩径不小于0.5m，桩间距宜为1.4m，打入下卧层不小于0.5m（打入弱风化层不小于0.2m）。
2、水泥采用P.O42.5级矿渣硅酸盐水泥，水泥掺入量在软基处理段（含整体道床段）按17％，；其余均18％~19％，水泥浆水灰比为0.45～0.55。
3、喷浆量及搅拌深度必须采用经国家计量部门认证的监测仪器进行自动记录，且处于检定有效期内。
4、28天龄期水泥土无侧限抗压强度不小于0.85MPa。
4.试桩目的
4.1通过试桩掌握施工工艺和机械设备的操作方法。
4.2确定水泥浆的最佳稠度、控制喷浆量、搅拌下沉、提升速度及重复搅拌时的下沉和提升速度等技术参数。
4.3通过试桩后的检验，确定每延米喷浆量和水灰比。
4.4通过试桩确定最佳水泥用量。
5.施工准备
1、对段内地表水、地下水及施工用水水质进行取样复查。
若地表水、地下水复查结果与设计不相符时，应及时通知有关进行处理。
2、室内配比试验:
采集该工点土样，当存在成层土时应采集各层土土样，必须采集最软弱层土样，进行室内配比试验，测定各水泥土试块不同龄期、不同水泥掺入量、不同外加剂的抗压强度，寻求满足设计要求的最佳水灰比、水泥掺入量及外加剂品种、掺量。
3、临时道路：
临时道路利用现有的施工便道，进行维修养护，确保施工机械、材料能顺利进场。
4、施工用水、用电：
施工用水、用电采用就地接驳现有相变，并配备一台柴油发电机。
5、清表:
清除地面上的所有杂物，包括树根及石块等，排查地下地上有无光缆、架空电线等，并与有关单位联系解决。
6、场地平整:
采用人工配合机械进行整平，路基两侧必须做临时排水沟，满足临时排水要求。
7、进场的水泥必须具有出厂合格证，并经试验室抽验合格方可使用。
8、水泥搅拌桩施工机械应配备浆量自动记录仪，以便了解和控制水泥浆用量及喷浆均匀程度。
9、对进场的机具设备进行组装和调试，确保机具的完好率，保证满足施工要求。
10、技术准备
（1）测设桩位：
测量人员按设计施工图的布置要求进行放样，并以书面的形式给施工员交底，确保桩位准确。
（2）图纸复核：
在开工前，施工人员对图纸进行复核。
（3）技术交底底：
项目部组织所有技术人员，施工队作业人员及机械操作手进行技术交底工作。
对试桩的水泥用量、水灰比、浆泵的工作压力、机械操作的注意事项等内容进行技术交底。
6.人员、设备安排
6.1人员安排及分工
一台浆喷桩设备组建一个施工班组，每班组由8人组成，具体分工见下表：
操作人员分工
序号
工种
人数
工 作 内 容
1
班长
1
负责指挥协调各工序操作联系，控制操作规程，排除施工中种种障碍
2
操作员
2
按设计施工工艺正确操纵搅拌机的下沉、提升、喷浆、停浆等，检查维修机械，
3
司泵
1
负责灰浆制备、泵送，做好水泥浆设备的检修保养
4
上料工
2
将加固料送入罐内，保证施工连续
5
电工
1
负责机器设备的安装、维修和电力机械设备正常安全使用
6
记录员
1
负责控制记录数据，操纵电器控制仪表，使用联络信号，兼质量检查员工作
6.2设备安排
主要设备表
设备名称
规格、型号
主要技术参数
单位
数量
备注
浆喷搅拌钻机
PH-5B型
67kw
台/套
2
浆喷搅拌钻机
SP-5B
105kw
台/套
1
发电机
SB-W-120
120kw
台/套
1
挖机
台
2
推土机
台
1
试桩阶段采用3台水泥搅拌桩机进行浆喷搅拌桩施工，每机人员和设备配备齐全，并有富余，同时建立强硬的后勤材料供给措施，保障搅拌桩的不间断施工。
7．搅拌桩试桩技术要求
7.1试桩地点
选在D1K0+000～D1K0+381.51水泥搅拌桩加固A区（碎石道床段）、D2K0+000~+D2K0+660水泥搅拌桩加固A区（已做软基处理碎石道床段）、D2K0+946~D2K1+881水泥搅拌桩加固B区（整体道床段）。
7.2试桩桩位布置
根据《湛江港霞山港区散货码头工程铁路设计起点延长段岩土工程勘察报告》（2013年4月），土体湿密度平均为1.7g/cm3，试桩所打设的1#～12#桩参数如下表：
编号
桩径
桩长
P.O42.5
水泥掺入量
水灰比
断面里程桩号
使用机型（根据桩长选不同机型）
水泥搅拌桩加固区
（mm）
（m）
水泥掺入量
%
Kg/m
1＃
500
7
60
18
0.5
D1K0+210
PH-5B
D1K0+000～D1K0+381.51（（碎石道床）
2＃
500
7
60
18
0.5
D1K0+210
PH-5B
3＃
500
7
60
18
0.5
D1K0+210
PH-5B
4＃
500
7
63.4
19
0.5
D1K0+240
PH-5B
5#
500
7
63.4
19
0.5
D1K0+240
PH-5B
6#
500
7
63.4
19
0.5
D1K0+240
PH-5B
7#
500
19.8
56.7
17
0.5
D2K0+510
SP-5B
D2K0+000~+D2K0+660（碎石道床段）
8#
500
19.8
56.7
17
0.5
D2K0+510
SP-5B
9#
500
19.8
56.7
17
0.5
D2K0+510
SP-5B
10#
500
9.5
56.7
17
0.5
D2K1+260
PH-5B
D2K0+946~D2K1+881（整体道床段）
11#
500
9.5
56.7
17
0.5
D2K1+260
PH-5B
12#
500
9.5
56.7
17
0.5
D2K1+260
PH-5B
说明：
每延米水泥用量=桩半径*桩半径*3.14*桩长*土的湿密度*水泥掺入量/桩长
试桩具体布置图详见搅拌桩试桩布置图。
试桩时，请监理工程师现场见证，由现场施工技术人员做好施工记录。
试桩计划两天完成，28天检测试验。
7.3试桩时间
计划2013年8月15日至8月17日试桩，28天后检测。
8．施工工艺及施工方法
8.1搅拌桩工艺流程
搅拌桩采用"四喷四搅"的施工工艺，具体工艺流程为:
搅拌桩机就位一制配水泥浆一搅拌下沉喷浆一喷浆搅拌、提升一重复搅拌下沉喷浆一喷浆搅拌、提升一关闭搅拌桩机一移位至下一根桩，重复以上工序进行下一根桩施工。
水泥搅拌桩施工工艺框图：
8.2试桩工艺设计
1、水泥搅拌桩机型号为PH-5B最大成桩深度18m，成桩直径50cm，本次试桩设计桩长分别为：
L=7m（水泥设计用量为18%）、L=7m（水泥设计用量为19%）、L=9.5m（水泥设计用量为17%）。
（1）L=7m（水泥设计用量为18%）的试桩方案设计（1#、2#、3#）
1）桩机下沉、提升、搅拌速度设计
搅拌桩机参数见下表：
PH-5B搅拌桩档位
下沉（正转）
提升（反转）
转盘转速
钻杆下
每米进尺
转盘转速
钻杆下
每米进尺
（ｒ/min）
沉速度
搅拌转数
（ｒ／mｉｎ）
沉速度
搅拌转数
（m/min）
（ｒ/m）
（m／min）
（ｒ／m）
－挡
15
0.268
56
17
0.228
75
二挡
25
0.455
55
29
0.386
75
三挡
44
0.8
55
52
0.679
77
四挡
70
1.273
55
82
1.081
76
五挡
108
1.96
55
126
1.665
76
表中:
转盘转速、钻杆下沉（或提升〉速度为搅拌桩机参数，搅拌转数为计算数值:
提升或进给每米搅拌转数（r/m）=桩机转速（r/min）÷下沉﹙或提升﹚速度（m/min）
通过上表可以看出，使用任何档位下沉（或提升）时，每米进尺的搅拌转数基本一祥:
下沉为55～56转，提升为75～77转。
搅拌效果与搅拌转数、钻头搅拌线速度有关，搅拌转数一致的情况下，档位越高，搅拌时间越短，钻头转动线速度越高，由此推论，档位对搅拌效果来说，高档比低档效果更好。
设计桩长L=7m（水泥设计用量为18%）的拟采用如下档位:
第一次搅拌下沉:
三档T1=7m/0.8m/min=8.75min
或:
四档T1=7m/1.273m/min=5.5min
第一次搅拌提升:
四档T2=7m/1.081m/min=3.86min
第二次搅拌下沉:
四档T3=7m/1.273m/rnin=5.5min
第二次搅拌提升：
四档T4=7m/l.081m/min=6.475min
理论上完成每根桩所需时间
T=T1+T2+T3+T4=8.75+3.86+5.5+6.475=24.6min
或：
T=T1+T2+T3+T4=5.5+3.86+5.5+6.475=21.3min
根据以上情况，拟采用试桩档位见下表:
方案
一搅下沉
（m/min）
二搅提升
（m/min）
三搅下沉
（m/min）
四搅提升
（m/min）
成桩用时
（min）
Ｉ
三档
0.800
四档
1.081
四档
1.273
四档
1.081
24.6
Ⅱ
四档
1.273
四档
1.081
四档
1.273
四档
1.081
21.3
2）喷浆量计算
设计桩长L=7m（水泥设计用量为18%）,试桩按60kg/m级别进行。
喷浆量计算如下：
水泥设计用量为18%（60kg/m）
即：
C=7*60=420kg
用水量W=0.5*420=210（kg）
每根桩所用水泥浆体积V=420/3100+210/1000
=0.135+0.210=0.345（m³）
其中水泥密度取3100kg/m³，水密度取1000kg/m³。
则：
每米单程喷浆量=345÷7÷4=12.3（L/m）
水泥浆比重:
（420000+210000）÷345000=1.826（g/ml）
（2）设计桩长L=7m（水泥设计用量为19%）的试桩方案设计（4#、5#、6#）
1）桩机下沉、提升、搅拌速度设计
桩机下沉、提升、搅拌速度设计同L=7m（水泥设计用量为18%）的试桩设计。
2）喷浆量计算
设计桩长L=7m（水泥设计用量为19%）的试桩按63.4kg/m级别进行。
喷浆量计算如下：
水泥设计用量为19%（63.4kg/m）
即：
C=7*63.4=443.8kg
用水量W=0.5*443.8=221.9（kg）
每根桩所用水泥浆体积V=443.8/3100+221.9/1000
=0.143+0.222=0.365（m³）
其中水泥密度取3100kg/m³，水密度取1000kg/m³。
则：
每米单程喷浆量=365÷7÷4=13.036（L/m）
水泥浆比重:
（443800+221900）÷365000=1.824（g/ml）
（3）L=9.5m（水泥设计用量为17%）的试桩方案设计（7#、8#、9#）
1）桩机下沉、提升、搅拌速度设计
设计桩长L=9.5m（水泥设计用量为17%）的桩档位速度计算同上。
拟采用试桩档位见下表:
方案
一搅下沉
（m/min）
二搅提升
（m/min）
三搅下沉
（m/min）
四搅提升
（m/min）
成桩用时
（min）
Ｉ
三档
0.800
四档
1.081
四档
1.273
四档
1.081
40
Ⅱ
四档
1.273
四档
1.081
四档
1.273
四档
1.081
32.6
2）喷浆量计算
设计桩长L=9.5m（水泥设计用量为17%）的试桩按56.7kg/m级别进行。
喷浆量计算如下：
水泥设计用量为17%（56.7kg/m）
即：
C=9.5*56.7=538.7kg
用水量W=0.5*538.7=269.4（kg）
每根桩所用水泥浆体积V=538.7/3100+269.4/1000
=0.174+0.269=0.443（m³）
其中水泥密度取3100kg/m³，水密度取1000kg/m³。
则：
每米单程喷浆量=443÷9.5÷4=11.658（L/m）
水泥浆比重:
（538700+269400）÷443000=1.824（g/ml）
2、水泥搅拌桩机型号为SP-5B最大成桩深度25m，成桩直径100cm，本次试桩设计桩长为：
L=19.8m（水泥设计用量为17%），L=19.8m（水泥设计用量为17%）的试桩方案
（1）桩机下沉、提升、搅拌速度设计
搅拌桩机参数见下表：
PH-5B搅拌桩档位
下沉（正转）
提升（反转）
转盘转速
钻杆下
每米进尺
转盘转速
钻杆下
每米进尺
（ｒ/min）
沉速度
搅拌转数
（ｒ／mｉｎ）
沉速度
搅拌转数
（m/min）
（ｒ/m）
（m／min）
（ｒ／m）
－挡
17.29
小于1m/min
10.36
小于1m/min
二挡
29.33
小于1m/min
24.58
小于1m/min
三挡
51.5
小于1m/min
43.80
小于1m/min
四挡
82.2
小于1m/min
69.7
小于1m/min
五挡
126.00
小于1m/min
107.3
小于1m/min
说明：
该机型主要技术参数下钻速度和提升速度施工时控制小于1m，但根据施工经验钻进速度为1.7m/min,提升速度1m/min控制为最佳。
T=T1+T2+T3+T4=19.8/1.7+19.8/1+19.8/1.7+19.8/1=62.8min
（2）喷浆量计算
设计桩长L=19.8m，水泥设计用量为17%,试桩按56.7kg/m级别进行。
喷浆量计算如下：
水泥设计用量为17%（56.7kg/m）
即：
C=19.8*56.7=1122.7kg
用水量W=0.5*1122.7=561.3（kg）
每根桩所用水泥浆体积V=1122.7/3100+561.3/1000
=0.362+0.561=0.923（m³）
其中水泥密度取3100kg/m³，水密度取1000kg/m³。
则：
每米单程喷浆量=923÷19.8÷4=11.654（L/m）
水泥浆比重:
（1122700+561300）÷923000=1.824（g/ml）
8.3搅拌桩施工
1、场地平整和桩位放点
施工前先平整场地，测量整平后标高与设计图纸相对照。
施工前按照设计要求进行测量放线，并用竹签定出桩位，并对桩位进行编号。
2、桩机就位
（1）据设计要求测设水泥搅拌桩位，经复核确认后，准确定出桩位点，桩位误差不得大于5cm;
（2）水泥搅拌桩机就位，调整机身，使桩机保持水平，搅拌轴呈铅直状态。
钻头对位后调平桩机机台，精确对位，保证桩中心偏位不大于5cm，采用吊垂法，保证钻杆垂直度不大于1％。
3、浆液配制与输送
（1）配合比:
水泥为P.O42.5级普通硅酸盐水泥，施工图设计水灰比0.45～0.55，根据现场试验及实际施工经验，宜取较大值，按水灰比W/Ｃ＝0.5进行试桩。
室内配合比试验，现场取土样，委托外部有资质的试验单位试验，委托试验按0.5水灰比设计。
（2）配制与输送:
搅拌水泥浆时，根据每次搅拌水泥的数量（袋装，每袋50kg乘以袋数），按0.5水灰比计算出用水量，用磅秤称量后倒入搅拌桶内，在搅拌桶内画好加水刻度。
先加水，后放水泥，一边加水泥一边搅拌，每次灰浆搅拌时间不得少于5min，使搅拌充分、均匀，形成浓度拌匀的水泥浆，无沉淀。
水泥浆搅拌均匀后，从灰浆拌搅桶倒入集料斗时，必须经过滤筛，把水泥硬块筛出。
集料斗的容量为1.2m³，保证一定的余量，不会因浆液供应不足而断桩，也不会因浆液过多产生沉淀而引起浆液浓度不足。
在储料斗安装搅拌器，进行二次搅拌，使水泥浆液不沉淀。
（3）供浆必须连续，拌和必须均匀。
－旦因故停浆，为防止断桩和缺浆应使搅拌机下沉至停浆面以下0.5ｍ，待恢复供浆后再喷浆提升。
如因故停机超过2小时，为防止浆液硬结堵管，应先拆卸输浆管路清洗后备用，同时应将拌制好的水泥浆降级使用。
（4）水泥浆由活塞式压浆泵压入内径为φ32的胶管送到深层搅拌机的钻杆内压力保持在0.3～0.6MPa。
4、搅拌桩施工
（1）搅拌下沉喷浆：
开钻前制备水泥浆，检查压浆系统是否正常，启动电机，使搅拌机沿导向架搅拌切土匀速下沉，注浆压力保持在0.3～0.6MPa，硬地层加大活塞频率增加压浆压力，软底层减小活塞频率减少压浆压力，保持每米设计压浆量，均匀压浆。
当电流值增大到80A以上时，再下沉50cm钻到设计桩底，完成一喷一搅。
（2）提升搅拌喷浆：
搅拌桩机下沉到设计深度后，停留30S后以匀速提升、喷浆，注浆压力保持在0.3～0.6Mpa。
边提升，边由搅拌叶片将水泥浆与±体搅拌，边提升直至提升到设计桩顶高程，即完成二喷二搅。
（3）重复搅拌下沉喷浆：
由于采用四喷四搅工艺，所以一次搅拌、喷浆后需再次搅拌、喷浆下沉至设计深度，完成三喷三搅。
（4）提升重复搅拌喷浆：
喷浆、搅拌提升到设计桩顶标高，宜停止提升，搅拌数秒，以保证桩头的均匀密实，关闭压浆泵，集料斗的水泥浆应洽好用完。
完成四喷四搅。
（5）关闭搅拌机，清洗：
贮料罐中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直到基本干挣，并将粘附在搅拌桩机钻头的泥土清理干挣，疏通喷浆孔。
当连续施工，移位时间不长，喷浆孔没有堵塞时，不用每次清洗搅拌桶及钻头喷浆孔。
（6）移位至下－根桩：
搅拌机以移位到下－根桩重复以上工序，完成下－根桩。
9.施工控制要点
1、施工机械搅拌头翼片的枚数、宽度、与搅拌轴的垂直夹角、搅拌头的回转数、提升速度应相互匹配，以确保加固深度范围内土体的任何一点均能经过20次以上的搅拌。
2、水泥土搅拌桩施工中桩位（纵横向）偏差不大于50mm，桩体有效直径不得小于设计值，桩身垂直度允许偏差不大于1％。
3、严格按照设计桩位、桩长、桩数、喷浆量以及试验确定的参数施工。
桩体搅拌应均匀、连续，全桩长须复搅一次。
4、浆喷桩开钻之前，应用水清洗整个管道并检验管道中有无堵塞现象，待水排尽后方可下钻。
5、为确保桩体每米掺合量以及水泥浆用量达到设计要求，机
械应配备电脑记录仪。
同时现场应配备水泥浆比重测定仪，用于测定水泥浆水灰比，控制水灰比的方法采用在制浆罐标示刻度的方法。
6、施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间。
每根桩开钻后应连
续作业，不得中断喷浆。
严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。
储浆罐内的储浆应不小于一根桩的用量。
若储浆量小于上述重量时，不得进行下一根桩的施工。
7、施工时应严格控制喷浆时间和终止喷浆时间，每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆，否则应进行补喷，补喷时的重叠长度应＞1ｍ。
当喷浆量不足时应进行补喷，补喷时的重叠长度应＞50cm。
8、应定时检查机械的成桩直径及搅拌均匀程度，对使用的钻头应定期复核检查，其直径磨耗量不得大于20mm。
9、现场施工人员认真填写施工原始记录，见附表一：
深层搅拌桩试验桩施工原始记录表。
10、提升喷浆搅拌：
探层搅拌机下沉到设计探度后，以规定的速度均匀提升喷浆，注浆压力保持在0．3～0．6MPa．边提升，边由搅拌叶片将水泥浆与士体搅拌，这样直至提升到设计桩顶高程，即完成一次搅拌过程。
11、搅拌机提升至地面以下时宜用慢速；当喷浆口到达地面下50cm时，应停止提升，搅拌数秒以保证桩头均匀密实。
12、制备好的水泥浆液不得离析，泵送必须连续。
10.试桩检测
（1）无侧限抗压强度检测：
成桩28d后，采用双管单动取样器在桩径方向1/4处、桩长范围内垂直钻孔取芯，观察桩体完整性、均匀性，取不同深度的不少于3个试样作无侧限抗压强度试验，标准无侧限抗压强度不小于0.8Mpa。
（2）单桩承载力试验:
水泥土搅拌承载力检验在成桩28d后进行，复合地基承载力检验采用复合地基平板载荷实验，复合地基承载力不小于150KPa。
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