水泥搅拌桩施工方案.docx

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水泥搅拌桩施工方案

水泥搅拌桩施工方案

编制：

审核：

审批：

XXX

项目经理部

二O一二年二月

一、编制依据

（3）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；

（4）《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）；

（5）《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）；

（6）《建筑基桩检测技术规程》（DB29-38-2002，天津市工程建设标准）；

（7）《建筑工程冬期施工规程》；

（8）《施工现场临时用电安全技术规范》；

（9）《水泥搅拌桩施工工艺及质量标准》（GB/BY10301-2003）；

（10）《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）；

（11）《地基处理技术规范》JGJ79-2002；

（12）《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）；

（13）《软土地基深层搅拌加固法技术规程》（YBJ_225-1991）；

（14）其他相关的规程、规范和文件；

（15）现场实际情况。

二、工程概况

2.1总体概况

轨道交通地下结构预留空间工程包括三部分，分别为：

南广场范围轨道交通工程（I区）、国铁站房部分（II区）、站房北侧范围轨道交通工程（IV区）。

本工程为南广场范围轨道交通地下结构预留空间（Ⅰ区）,与南广场地下停车库及公共换乘空间基坑工程共用-10.8m处底板，作为一个整体考虑。

2.2水泥搅拌桩概况

本工程基坑采用φ800@1000钻孔灌注桩＋一道钢筋混凝土支撑（或钢管撑）的体系。

水泥搅拌桩分两种，一种为三轴水泥搅拌桩，另一种为双轴水泥搅拌桩。

2.2.1三轴水泥搅拌桩

在围护桩外侧施作单排φ650@450的三轴水泥搅拌桩作为止水帷幕。

近邻国铁站房的二级基坑北侧及东西两侧的止水帷幕加长，进入粘土隔水层，防止基坑降水对北侧新建站房及路基的影响。

具体范围为：

东西方向⑧～27轴，东西长73.6m+79.8m+73.6m=227m；南北方向I-1/A～I-B，南北长19m+236m=254m。

三轴搅拌桩止水帷幕在平面上总共施做范围长度为（227+254+19）*2=1000m。

三轴搅拌桩桩顶标高比支护桩φ800@1000钻孔灌注桩高1m，桩底标高相同，支护桩具体标高见支护桩统计表。

搅拌桩最长为D型支护桩处对应的26.4m，最短为E型支护桩处对应的8.85m。

桩型为靠近国铁站房的三轴搅拌桩长度约22.4m。

2.2.2双轴水泥搅拌桩

采用双轴水泥搅拌桩φ700@500的有两处位置，一处为一级基坑北侧，即东西方向3/01～12,23～03/35,东西长分别为135m;南北方向长11.2m。

该处双轴水泥搅拌桩为（30m+11.2m+135m）*2=352m。

另一处为A、C、B东西各7个承台基坑处。

其中B区分布10个基坑，A区和C区分别2个基坑，基坑采用双轴水泥土搅拌桩进行加固，具体范围围绕承台基坑边进行。

表2.1搅拌桩统计表（暂估）

序

类型

形式

方量m3

水泥掺量

备注

1

三轴水泥搅拌桩

φ650@450

28468

20%

2

双轴水泥搅拌桩

φ700@500

13000

13%

表2.2三轴水泥搅拌桩统计表

对应支护桩类型

三轴水泥搅拌桩和支护桩

三轴水泥

搅拌桩形式

支护桩

顶标高（mm）

支护桩

底标高

（mm）

支护桩长度（mm）

支护桩数量（根）

A

φ650@450

-6.003

-24.703

18700

84

B

φ650@450

-6.003

-23.703

17700

438

B1

φ650@450

-6.003

-24.603

18600

20

C

φ650@450

-6.003

-19.603

13600

250

D

φ650@450

-6.003

-32.453

26450

28

E

φ650@450

-14.653

-23.503

8850

52

G

φ650@450

-6.003

-24.903

18900

24

H

φ650@450

-14.113

-24.503

10390

60

K

φ650@450

-6.003

-21.603

15600

52

表2.3南广场基坑双轴搅拌桩方量（估算）

编号

区域

边

边

周长

宽度

底标高

顶标高

长度

方量

1

A

13.50

13.50

54.00

2.70

-11.00

-5.00

6.00

874.80

2

A

48.00

27.00

150.00

3.20

-12.50

-5.00

7.50

3600.00

3

A

10.00

10.00

40.00

2.20

-11.00

-5.00

6.00

528.00

4

B

18.00

18.00

72.00

2.70

-12.00

-5.00

7.00

1360.80

5

A

22.50

10.50

66.00

2.70

-11.00

-5.00

6.00

1069.20

6

B

18.00

18.00

72.00

2.70

-12.00

-5.00

7.00

1360.80

7

A

13.50

13.50

54.00

3.20

-12.50

-5.00

7.50

1296.00

8

A

16.00

18.00

68.00

2.70

-12.00

-5.00

7.00

1285.20

9

A

27.00

13.50

81.00

3.20

-12.50

-5.00

7.50

1944.00

10

B

13.50

10.50

48.00

2.20

-9.50

-5.00

4.50

475.20

1’

C

31.50

45.00

153.00

3.20

-12.50

-5.00

7.50

3672.00

2’

B

18.00

18.00

72.00

2.70

-12.00

-5.00

7.00

1360.80

3’

B

18.00

18.00

72.00

2.70

-12.00

-5.00

7.00

1360.80

4’

C

27.00

13.50

81.00

3.20

-12.50

-5.00

7.50

1944.00

5’

C

16.00

18.00

68.00

2.70

-12.00

-5.00

7.00

1285.20

6’

C

13.50

13.50

54.00

3.20

-12.50

-5.00

7.50

1296.00

7’

C

13.50

10.50

48.00

2.20

-9.50

-5.00

4.50

475.20

合计

25188

表2.4东西长条双轴水泥搅拌桩方量（暂估）

位置

长

宽

底标高

顶标高

桩长

方量

东

176

0.7

-12.113

1.2

13.313

1640.162

西

176

0.7

-12.113

1.2

13.313

1640.162

合计

3280.323

注：

桩顶、坑底为大沽高程。

此表仅作参考，以现场具体为准。

2.3地质情况

2.3.1浅层地下水

表层地下水类型为第四系孔隙潜水，其中赋存于第四系上更新统冲积层及以下粉砂及粉土中的地下水具有承压性，为微承压水。

地下水含水层主要为粉砂、细砂及粉土层，呈透镜体状分布于黏性土层之中，含水层厚度一般10～30m，渗透系数小于10m/d。

潜水赋存于人工填土层①层、第Ⅰ陆相层③层及第Ⅰ海相层④层中。

该层水以第Ⅱ陆相层⑤1、⑥1黏土及⑤2、⑥2粉质黏土为相对隔水底板。

人工填土层为①1杂填土、①2素填土，土体结构松散，含水量丰富，土层渗透系数较大。

第Ⅰ陆相层以③1黏土、③2粉质黏土为主，土体渗透性能较差，土层渗透系数较小。

第Ⅰ海相层主要含水层为④3粉土，该层勘察范围内连续分布，局部有呈透镜体状的④11粉砂分布。

潜水水位埋藏较浅，勘测期间水位埋深约为0～3.2m（高程-4.16～0.97）。

潜水主要依靠大气降水入渗和地表水体（鱼塘、虾池）入渗补给，水位具有明显的丰、枯水期变化，受季节影响明显。

地下水丰水期水位上升，枯水期水位下降。

高水位期出现在雨季后期的9月份，低水位期出现在干旱少雨的4～5月份。

潜水位年变化幅度的多年平均值约0.8m。

微承压水以第Ⅱ陆相层⑤1、⑥1黏土、⑤2、⑥2粉质黏土为相对隔水顶板。

⑥3粉土、⑥11粉砂、⑦3粉土、⑧3粉土、⑨3粉土、⑨11粉砂、⑨12细砂、⑩3粉土、⑩11粉砂为主要含水地层，含水层厚度较大，分布相对稳定。

微承压水位受季节影响不大，水位变化幅度小。

该层微承压水接受

上层潜水的越流补给，同时以渗透方式补给深层地下水。

该层微承压水为非典型的承压水，水位观测初期，该层水上升很快，一般在30分钟之内及完成全部上升高度的80～90%左右，30分钟之后水位上升速度变缓慢，经过8小时之后，稳定水位一般稳定于潜水为以下。

根据观测资料，⑥3粉土、⑥11粉砂、⑦3粉土含水层的稳定水位埋深约为2.11～3.39m，⑨3粉土、⑨11粉砂、⑨12细砂含水层的稳定水位埋深约为16.40～17.06m。

2.3.2地下水的腐蚀性评价

依据《岩土工程勘察规范》（GB50021-20012009年版）评价：

在Ⅱ类环境下，地下水对混凝土结构具中等腐蚀性；在干湿交替环境下对钢筋混凝土结构中的钢筋具强腐蚀性，在长期浸水环境下对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性。

依据《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》（铁建设[2005]157号）及其局部修订条纹评价：

地下水在化学环境下对混凝土据有硫酸盐侵蚀，环境作用等级为H2；具镁盐侵蚀，环境作用等级为H1～H2；在氯盐环境下具氯盐侵蚀性，环境作用等级为L3。

2.3.3土的腐蚀性评价

依据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年）判定：

在Ⅱ类环境下，地下水位以上土体对混凝土结构具弱腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋具强腐蚀性。

依据《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》（铁建设[2005]157号）及其局部修订条纹判定：

在氯盐环境下，环境土具氯盐侵蚀，环境作用等级L2。

2.4水泥搅拌桩的加固原理

水泥搅拌桩的基本原理是基于水泥加固土的物理化学反应，水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂通过特制的搅拌机械，将软土和固化剂强制搅拌，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和增大变形模量。

三、工程特点

本工程主要有以下特点：

（1）水泥搅拌桩深度不一

水泥搅拌桩深度不一，情况较为复杂，施工人员需反复进行对照，并与技术测量等部门多次测量，确定桩的各种参数。

（2）现场场地较差

工程现场地质条件较差，场地高程起伏较大，不可直接施工。

需先进行场地平整，并进行碾压，压实系数为0.95。

在钻机车等较大设备行走的地方修建桩基施工便道。

（3）群桩距离较近，和搅拌桩穿插施工较复杂

现场桩基较多，和水泥搅拌桩穿插施工，施工顺序安排对工程质量影响较大。

（4）文明施工要求高

由于工程为滨海重点工程，各方面监管全面严格，现场要控制施工噪音，保持道路整洁。

各出入车辆要进行清洁，不得污染海川路等公用道路。

（5）工期紧张

本区搅拌桩总方量超过5万m3，,需在3个月内完成施工，工期任务紧张，项目计划陆续投入9台钻机，进行日夜加班，确保如期完成施工计划。

四、施工部置

4.1施工准备

4.1.1技术准备

（1）、组织工程技术人员，进行图纸学习和会审、共同对三轴搅拌桩进行桩基编号（具体编号见电子版图），完善相应技术措施。

（2）、将施工过程中的矛盾和问题，在施工过程中得到完全解决，相互有效配合施工。

（3）、组织技术人员编制优化施工方案，深化作业设计和关键节点的技术处理措施，确保工程质量，也确保工程进度顺利进行。

（4）、充分考虑各种不利因素和可能出现的突发事故，制订有针对性的措施。

做到事前控制、过程落实、中间检验、工序把关等多重保障，确保工期计划顺利实施。

4.1.2机械准备

水泥搅拌桩机械设备总共9台。

（1）、三轴水泥搅拌桩采用ZLD110/65-2-M2三轴式连续墙钻孔机，按照理想状态下每台200m3/天施工工效计算，13000m3工程量在1个月内完成，需配备13000/30/200=2.1台，取整数，即需要配备4台，其中1台备用。

（2）、双轴水泥搅拌桩采用SJB-Ⅱ型搅拌机，按照理想状态下每台120m3/天施工工效计算，28000m3工程量需要在2个月内完成，需配备28000/60/120=3.8台，取整数，即需要配备5台，其中1台备用。

表4.1.2.1机械计划表（Ф650三轴水泥土搅拌桩施工设备）

序号

设备名称

规格型号

数量

功率合计

（KW）

1

Ф650三轴搅拌桩钻机

ZLD110/65-2-M2

4台

110×3=330

2

桩机

DH508

3台

柴油动力

3

50吨履带吊机

QUY-50

3台

柴油动力

4

挖机

1立方

3台

柴油动力

5

电焊机

500型

3台

20×3=60

6

电脑计量自动拌浆系统后台（含散装水泥罐）

3台

70×3=210

7

可变流量泥浆泵

BW-200

3台

15×3=45

8

空压机

6m3

1台

45

功率合计

690

表4.1.2.2机械计划表（Ф700双轴搅拌桩施工设备）

序号

设备名称

规格型号

数量

功率合计（KW）

1

双轴搅拌桩机

SJB-Ⅱ

5台

74×4=296

2

制浆机（带桶）

0.9m3

5台

4.5×4=81

3

注浆机

UBJ-2

5台

3×4=12

4

电焊机

500型

4台

20×3=60

5

氧焊设备

4套

功率合计

449

表4.1.2.3机械计划表（施工测量仪器）

序号

仪器设备名称

规格型号

单位

数量

1

钢卷尺

50米

把

4

2

经纬仪

J2-2

台

2

3

水准仪

DSZ3

台

2

4

线锤

3米

只

9

表4.1.2.4机械计划表（发电机组配置）

序号

发电机使用分项名称

设备用电需求

发电机功率

1

Ф650三轴水泥土搅拌桩

690KW

800KW

1台

2

Ф700双轴水泥土搅拌桩

449KW

500KW

1台

4.1.3劳动力准备

每台搅拌机由9～12人组成。

每台搅拌桩班组由以下工种组成。

（1）、班长：

1名，负责施工指挥，协调各工序间操作联系、控制加固质量及组织力量排除施工中的故障。

（2）、操机工：

1～2名，按照设计要求的施工工艺，正确操纵搅拌机的下沉和提升，观察和检查打桩机械运转情况，做好维修保养。

（3）、司泵工：

1名，负责指挥灰浆制备和泵送浆液、进行材料用量统计和记录泵送时间、负责使用联络信号与前台联系，做好灰浆制备的保养和输浆制备设备的保养和输浆管路的清洗。

（4）、记录员：

1名，负责施工记录。

详细记录搅拌桩每米的灌浆量和施工中的各项参数，配合操机工正确操纵电气控制仪表，并负责施工联络信号与后台联系。

（5）、拌浆工：

3～4名，按照设计要求的配合比制备浆液，按司泵工指挥将浆液倒入集料斗，负责各种施工用料的运输、供应。

（6）、机械工：

1名，负责全套搅拌机械的正常运转和维修，定期检查搅拌头尺寸。

（7）、电工：

1名，负责全套搅拌机械电器设备（包括夜间施工照明）的安装和安全施工。

表4.1.3施工劳动力计划

序号

工种

需用人数

小计

早班

晚班

1

班长

9

9

18

2

操机工

18

18

36

3

司泵工

9

9

18

4

记录员

9

9

18

5

拌浆工

27

27

54

6

机械工

9

9

18

7

测量工

4

4

8

8

电工

9

9

18

9

普工

4

4

8

合计

89

89

178

4.1.4材料准备

（1）、双轴水泥土搅拌桩采用P42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺入比13%（水塘等回填区域水泥掺入比适当提高，具体数值由现场试验确定，但不得低于14%）。

外加剂根据本场场地地质条件确定，水灰比0.55，桩身28天无侧限极限抗压强度大于1.0Mpa，渗透系数小于10-7cm/s。

（2）、三轴水泥土搅拌桩采用P42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量为20%，水灰比1.5，桩身28天无侧限极限抗压强度大于1.5Mpa，渗透系数小于10-7cm/s。

表4.1.4主要材料计划表

序号

名称

单位

计划数量

备注

1

P42.5级普通硅酸盐水泥

t

4940

拟三轴水泥搅拌桩用

2

t

6916

拟双轴水泥搅拌桩用

材料计划仅作现场施工参考用，具体用量以现场实际为主。

（3）、在施工期间，确保每天库存200吨/台的备用外，采用P42.5级普通硅酸盐水泥，水泥分批进场，水泥供应商保证自开工日起每日连续提供150吨/台的水泥供应量，以保证施工的正常运转。

4.1.5现场准备

（1）、设备进场前，场地必须达到“三通一平”，桩机行走路线软弱地面必须加垫料夯实、夯平。

确保使用设计强度等级的水泥，做好各类材料质量复验工作，杜绝不合格材料进入工地。

对所需要的设备、机械、工具进行调试、保养，确保施工的正常运转。

（2）、土方开挖前，应摸清地下管线等障碍物，并应根据施工方案的要求，将施工区域内的地上、地下障碍物清除和处理完毕。

（3）、按照总体部署施工电源接入点及水源接入点，并保证施工期间供电、供水的正常。

我司根据施工总体安排，铺设水管、电缆。

（4）、在施工区域四周搭设现场固定照明灯架。

（5）、召开施工人员的安全技术交底会议，强调施工质量的重要性，增强施工人员的质量意识和技术要求。

4.1.6施工用水准备

（1）、采用4寸水管引入各用水区域，各用水处引出支管设专用水龙头。

（2）、所有水管沿施工场地环形布置，施工时水管沿地面铺设，水管埋入地下300mm。

（3）、日用水量：

500m3。

4.1.7施工用电准备

（1）、现场的临时用电线路沿施工场地环形布置，地面设总配电箱。

（2）、各总配电箱、分电箱、开关箱均符合《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）规定，根据各自的用途分别采用。

（3）、日最高峰用电需求：

1139KW。

4.2施工顺序

为方便施工管理，水泥搅拌桩和支护桩配合穿插进行。

完成一段支护桩后穿插进行水泥搅拌桩施工。

搅拌桩施工方向和顺序按照提供的工作面开展。

目前国铁围挡内占用了I-V以北的区域，需要与国铁方面协调提供我部施工工作面，现场搅拌桩施工开展基本按照工作面的提供为前提，见缝插针进行施工部署。

4.3工期计划

按照施工组织设计整体施工进度计划，在现场提供工作面的情况下，双轴搅拌桩计划动工日期为2012年2月25日，计划竣工日期为2012年4月26日；三轴搅拌桩计划动工日期为2012年4月10日，计划竣工日期为2012年5月9日。

具体日期以现场提供工作面为准。

具体时间如下：

位置

搅拌桩种类

计划开工时间

计划完工时间

计划工期

备注

A区

双轴

2012.3.26

2012.4.24

28d

B区

三轴、双轴

2012.4.10

2012.5.9

30d

C区

双轴

2012.3.26

2012.4.24

28d

III区

双轴

2012.2.25

2012.3.25

30d

注：

具体时间以现场实际提供工作面为准。

4.4现场平面图

详见附图。

五、水泥搅拌桩施工

5.1试桩

搅拌桩施工是将水泥浆和软土强制拌和，搅拌次数越多，拌和越均匀，水泥土的强度也超高。

但是搅拌次数太多，施工时间太长，工效也可能降低。

试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数、确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数，以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。

每个施工段的试桩不少于5根（2%），且必须待试桩成功后方可进行水泥搅拌桩的正式施工。

试桩检验可采取7d后直接开挖取出，或至少14d后取芯，以检验水泥搅拌桩的搅拌均匀程度和水泥土强度。

试桩时还应确定外掺剂种类和掺量，初步拟用木质素磺酸钙减水剂与1%的硫酸钠和2%的石膏，具体种类和用量以现场实际试桩效果来确定。

5.2三轴水泥搅拌桩施工

5.2.1施工工艺流程

三轴水泥搅拌桩施工工艺流程见《水泥搅拌桩施工工艺流程图》。

图5.1.1.1水泥搅拌桩施工工艺流程图

5.2.2施工准备

（1）场地应先整平，清除桩位处地上和地下一切障碍物，场地低洼处用粘性土料回填夯实，不得使用杂填土回填。

（2）施工前，应标定搅拌机械的灰浆泵输送量，灰浆输送管到达搅拌机喷口的时间和起吊设备提升速度等施工工艺参数，并根据设计要求通过试验确定搅拌材料的配合比。

（3）设备开机前应经检修、调试，检查桩机运行和输料管通畅情况。

5.2.3施工方法

（1）障碍物清理

为确保工程连续施工，在施工前应对围护施工区域地下障碍物及管线进行清理或移位，以保证施工顺利进行。

（2）测量放线

施工前，先根据设计图纸和业主提供的坐标基准点，计算出止水帷幕中心线角点坐标（或转角点坐标），利用测量仪器精确放样出止水帷幕中心线，并进行坐标数据复核，同时做好护桩，做好工程测量复核单。

（3）开挖沟槽

在三轴搅拌桩施工过程中会涌出大量的置换土，为了保证桩机的安全移位和施工现场的整洁，需要使用挖机在搅拌桩桩位上预先开挖沟槽。

根据放样出的水泥土搅拌桩止水帷幕中心线，用0.4m3小挖掘机沿止水帷幕中心线平行方向开掘工作沟槽，根据本工程搅拌桩直径，沟槽宽比桩径大约35～40cm，沟槽深1～1.2m。

场地遇有地下障碍物时，利用镐头机将地下障碍物破除干净，如破除后产生过大的空洞，则需回填压实，重新开挖沟槽。

开挖沟槽余土应及时处理，以保证工法正常施工，并达到文明施工工地要求。

（4）设置导架与孔位放样

由现场技术员根据设计图纸和测量控制点放出桩位，桩位平面偏差不大于2cm。

本工程使用的三轴搅拌机桩径为650mm，轴心距为450mm，搅拌桩搭接200mm。

三轴搅拌桩采用套打一孔工艺（成桩顺序见《三轴水泥搅拌桩成桩顺序图》。

），因此桩心距为900mm。

图5.1