南水北调 水泥搅拌桩试验方案.docx
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南水北调水泥搅拌桩试验方案
南水北调中线一期工程陶岔～沙河南干渠工程
方城段四标段（桩号：
145＋651～152＋311）
（合同编号：
HNJ－2010/FC/SG-004）
水泥搅拌桩试验方案
批准：
审核：
编制：
中国水利水电第一工程局有限公司
南水北调中线工程方城段四标段项目经理部
二0一二年五月二十四日
目录
1.试验目的1
2.编制依据1
3.试验段地质条件1
4.试验搅拌桩围井设计2
5.施工设备3
6.施工工艺3
7.水泥搅拌桩施工基本参数10
8.人员投入、材料计划、计划工期10
9.水泥搅拌桩截水墙11
10.安全防护措施11
水泥搅拌桩试验方案
一、试验目的
1、通过试桩进一步确定水泥搅拌桩施工参数；
2、对水泥搅拌桩形成的围井进行开挖、抽水试验等检测手段，获取水泥土的重度、无侧限抗压强度、渗透系数等指标；
3、对获取指标进行分析后，得出水泥搅拌桩截水墙是否满足引水干渠开挖作业条件的结论，并对大面积施工提供技术支持。
二、编制依据
1.《建筑基坑工程技术规范》（YB9258-97）
2.《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）
3.《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）
4.相关的行业规范、标准
三、试验段地质条件
据钻孔揭露，试验段地层结构简单，自上而下为：
第
（1）层：
粉质粘土，黄褐-褐灰色，上部疏松、中部呈硬塑，含铁锰质风化物，岩性较松散，岩芯呈短柱状。
该层土具弱膨胀潜势。
层厚1.2m。
第
（2）层：
淤泥质粉质粘土，灰褐-灰黑色，可塑，含较多空隙及少量腐蚀质等有机物，充填少量灰色薄膜，切面光滑，干强度及韧性中等。
该层土具弱膨胀潜势。
层厚2.5m。
第（3）层：
粉质粘土，灰褐-灰绿色，可塑-硬塑，含灰绿色条带，褐黑色有机质呈斑点状分布，局部含姜石粒径1-2cm，粘性较强，切面光滑，岩芯呈长柱状、岩性致密。
该层土具弱膨胀潜势。
层厚2.3m。
第（4）层：
砾质中粗砂，褐黄色，中密，中粗砂为主，主要成分为长石、石英等，含泥质，卵砾石含量约15%-25%，粒径约1-6cm，卵砾石成分以石英岩为主，卵砾石的磨圆度一般。
层厚3.8m。
另据相邻地段开挖剖面揭露，第（4）层粒质中粗砂之下为杂色，可塑～硬塑状态的粘性土。
地下水主要赋存于第（4）层粒质中粗砂之中，属强透水地层。
四、水泥搅拌桩围井设计
选择交通便利、靠近电源、具有代表性的地段布设水泥搅拌桩围井，设计围井呈正方形，边长为10m，共布置水泥搅拌桩132只，如下图所示：
五、施工设备
据试验段的地层条件，拟采用如下设备进行水泥搅拌桩截水墙施工：
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
功率合计（kw）
1
三轴搅拌钻机
SJB-Ⅱ
台
1
135
2
灰浆泵
BW-50
台
2
2×3
3
灰浆搅拌机
JB-2
台
2
8
4
自动记录仪
MLF-ⅠD
套
3
5
挖掘机
卡特320
台
2
六、施工工艺
（一）搅拌桩施工工艺流程：
成桩工艺为三搅两喷，套接一孔施工。
（二）搅拌桩施工方法
（1）测量放线
根据坐标基准点，按设计图以及外放量放出桩位，设临时控制桩，填好技术复核单，提请监理验收。
（2）搅拌机就位
钻机定位前使用挖掘机开挖600mm（宽）×2700mm（深）（宽、深可根据现场实际情况适当调整）沟槽作为导墙，确保为桩位提供导向装置。
在沟槽外侧测量定位控制桩根据桩位标志进行桩机定位，定位后桩机应平稳、平正，第一次施工时用全站仪器校准桩机垂直度，后续正常施工时用铅垂检查其垂直度。
（3）搅拌及注浆
三轴搅拌机从地面开始边钻边注入浆液，到桩底后开始提升注浆。
严格控制下沉和提升速度，在桩底部分重复搅拌注浆，并作好原始记录。
搅拌机下沉时喷浆量控制在每幅桩总浆量的70%左右，提升时喷浆量控制在30%左右。
水泥掺入量和水灰比量是搅拌桩施工确保工程质量和顺利施工的重要指标,水泥掺入比20%（质量比），水泥浆的水灰比不大于2.0。
三轴搅拌桩搅拌方法及搅拌桩施工顺序见下图：
搅拌桩搅拌施工示意图
搅拌桩施工步序图
待水泥搅拌桩达到一定硬化时间后，将沟槽回填压实。
为确保桩身强度和均匀性，施工过程中要求做到：
①严格控制按相关参数配置浆液；
②土体应充分搅拌，严格控制下沉速度，使原状土充分破碎有利于同水泥浆均匀拌和；
③浆液不能发生离析，水泥浆液严格按预定配合比制作，浆液停置时间不得超过2小时，防止灰浆离析，注浆前必须搅拌30秒再倒入存浆桶；
④压浆阶段不允许发生断浆现象，输浆管道不能堵塞，全桩须注浆均匀，不得发生夹心层；
⑤发生管道堵塞，立即停泵处理，待处理结束后立即把搅拌钻具上提或下沉1.0m后方能注浆，等10～20秒恢复向上提升搅拌，以防断桩。
（4）检测
搅拌桩施工完成后，按设计要求的项目进行检测，确保施工质量符合设计和规范要求。
（三）搅拌桩施工要点与技术措施
（1）水泥土搅拌桩采用三搅两喷。
施工中正确使用搅拌机械，
确保桩机对中及机架的垂直度,保持灰浆泵与灰浆管路畅通以及灰浆泵的正常工作压力。
（2）搅拌机冷却水循环正常后，启动搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌桩机钻头沿导向架切土搅拌下沉。
当下沉至桩底时，应在原位喷浆搅拌3min以上后再喷浆搅拌上提。
（3）搅拌机喷浆搅拌下沉速度由地质情况确定应在0.5～1m/min范围内，提升速度0.5~1m/min；灰浆泵压力等根据机器自身情况和施工实际情况由现场技术人员和机械操作人员通过本次试验最终确定搅拌机喷浆搅拌下沉速度和提升速度，确保浆液流量和成桩速度匹配。
（4）施工严格控制浆液水灰比，一般为1.5～2.5。
喷入土中的水泥浆要与土体充分搅拌均匀。
通过本次试验确定浆液水灰比。
（5）施工中出现意外中断浆或提升过快现象时，应立即暂停施工，重新下钻至停浆面或少浆桩段以下1m的位置，重新喷浆10～20s后恢复提升，保证桩身完整，防止形成断桩。
（6）桩与桩搭接不大于12h；如超过12h，致使第二个桩无法搭接时，则在设计认可下采取局部三轴搅拌桩补桩、注浆或高压旋喷桩补桩等措施，确保桩身的连续性。
（7）清洗:
向已排空的集料斗注入适量清水，开启灰浆泵，清洗管道中残留水泥浆，同时将搅拌头清洗干净。
（四）关键工序施工
三轴搅拌桩的施工顺序根据本站地质情况，采用跳槽式双孔全套打复搅式连接方式，套接一孔施工，确保桩之间的搭接效果。
桩与桩搭接不大于12h，如因相融时间过长超过12小时，致使第二个桩无法搭接时，则在设计认可下采取局部三轴搅拌桩补桩、注浆等措施进行处理，确保桩身的连续性。
（五）施工常见问题处理措施以及施工注意事项
1、意外停机时的应急措施
发生意外停机事件，将钻杆提高或降低100cm，重新搅拌，防止出现断桩或夹层现象，若两桩咬合超过12小时，则第二根桩采用增加20%浆量，或采用加桩方式处理。
2、垂直度控制及纠斜措施
准确定位桩的平面位置，桩机就位严格按桩的平面位置就位。
对于有偏斜的桩位，若偏斜量过大，导致桩与桩之间不能有效搭接时，采用在桩后补作三轴搅拌桩的措施，以保证桩体质量。
3、接头施工质量保证措施
根据设计要求，应保证止水帷幕的连续性和接头的施工质量，桩体搭接长度满足设计要求，以达到隔水作用。
在无特殊情况下，搅拌桩施工必须连续不间断地进行。
如因特殊原因造成搅拌桩不能连续施工，时间超过12h的，必须在其接头处外侧采取补做搅拌桩或旋喷桩等技术措施进行处理，以保证隔水效果。
4、地质问题处理措施
对浅部不良地质现象应做事先处理，以免中途停工延续工期及影响质量。
施工中，如遇地下障碍物、暗浜或其他地质勘察报告未述及的不良地质现象，应及时联系设计和监理单位，并采取相应的处理措。
（六）施工质量保证措施
（1）主要材料的质量保证
三轴搅拌桩的主要材料为水泥，加强对材料的质量控制是保证工程质量的关键。
水泥应采用优质的名牌水泥，符合国家行业标准，水泥必须具备出厂质量证明书，进货时应对其品种、标号、包装、出厂日期等进行验收，并按有关规定储存。
（2）测量放样精确度保证
场地平整后，进行三轴搅拌桩导沟中心线放样，导沟开挖完成后，精确测放桩位中心线，进行导向架定位。
导向架定位完成后，固定好导向架，在导向架上标示出每根桩中心位置，在三轴搅拌桩机进行搅拌桩施工中，应根据情况，定期检查导向架位移情况，并且在移动三轴搅拌机前进行复核，确保三轴搅拌桩桩位满足设计要求。
（3）桩机机况及安装就位方面控制措施
根据对象土（砂）的性质选择适合的三轴搅拌桩机机型，土质软，选用稳定性好的机型，土质硬，选用功率大的机型，同时考虑桩架高度和成桩深度。
桩机选定后，进行机械组装，调试行走系统、钻杆垂直度、搅拌动力系统。
安装就位时，底盘应平稳，减少钻杆振动和确保成桩垂直度。
地面应平整、密实，能承受桩机重量，防止地面不均匀沉降引起桩架倾斜，影响成桩垂直度和发生桩机倾覆，使用导向架控制桩机就位精度，使钻头中心与桩中心对齐。
（4）浆液配置的质量保证措施
水泥浆配置应遵循“随用随配”的原则，施工前应确定灰浆泵输送量、灰浆经输浆到达钻头时间，同时，从水灰比、水泥入掺量等严格控制，确保水泥掺量符合设计要求。
所使用的水泥浆制备到使用的时间不应过长，制备好的水泥浆不离析，保证在泵送的时候连续供应，发现输浆系统故障因及时处理。
制备水泥浆的体积（罐数）和外掺剂用量以及泵送水泥浆液的时间应有专人记录。
（5）桩机钻头下沉和提升速度控制
为保证三轴搅拌桩的防水效果和抗压强度，水泥浆应与搅拌范围内的对象土（砂）体充分混合，土（砂）粒间通过水泥浆固化胶结后有效联结。
为使水泥浆与土（砂）体搅拌充分、混合均匀、土（砂）体充分液化，必须严格控制钻杆搅拌下沉速度和上升喷浆速度，并与搅拌钻杆的搅拌翼片的形式、宽度、数量和喷浆流速等相匹配，使搅拌区内任何一点的搅拌次数达到设计要求，每一单元水泥掺入量达到设计用量。
（6）施工冷缝的补强措施
①断桩冷缝
断桩冷缝是指施工过程中，因机械故障或供浆系统故障等，必须中止施工，造成某一施工单元没有连续完成施工，并且施工停止间隔时间较长造成的施工冷缝。
此类冷缝处理可采用先将钻头提升出地面，处理完故障，清理输浆管道确保输浆系统畅通后，重新下沉搅拌，重新下沉深度应到冷缝处以下不少于1.0m，同时，加大喷浆数量和喷浆时间进行补强。
②咬合冷缝
因先后不同时期施工，先施工的三轴搅拌桩水泥土已经凝固，造成咬合部位产生的冷缝。
处理此类冷缝可在新旧三轴搅拌桩后部或其中间施工一定数量的高压旋喷桩，也可在停机位置桩后重复搭接一根三轴搅拌桩等措施进行处理。
采用补做高压旋喷桩处理时，高压旋喷桩深度不应小于三轴搅拌桩深度。
七、水泥搅拌桩施工基本参数
序号
项目
单位
数量
备注
1
桩径
m
0.4
Φ400@325mm的三轴搅拌桩，咬合75mm。
通过本次试验确定浆液水灰比和下沉、提升速率。
2
桩长
m
5～6
3
单桩水泥参入比
15%
4
灰浆水灰比
1.5～2.5
5
下沉、提升速率
m/min
0.5～1
6
进入相对隔水层
m
0.5～1
八、人员投入、材料计划、计划工期
1、根据围井工程量，计划投入如下人员
序号
岗位名称
人数
备注
1
前台指挥员
2
3
杂工
4
4
后台指挥员
2
5
挖机驾驶员
2
6
拌浆员
4
7
机修工
1
8
电工
1
2、经计算，围井材料计划如下表
序号
材料类型
单位
数量
备注
1
P.C425水泥
t
28
3、计划工期
施工前准备工作3天，正式施工5天，合计8天。
九、水泥搅拌桩截水墙
采用Φ400@325mm的三轴搅拌桩，截水墙需进入隔水层0.5～1m，深度5～6m，搅拌桩数量为132根。
搅拌桩施工主要检查项目参照《JGJ_120-1999_建筑基坑支护技术规程》中相关条款执行。
各搭接桩施工间歇时间应小于12小时。
计量设备和压力表应在施工前应进行校核。
各项检验项目如下表所示
序号
项目
允许偏差
1
桩位（纵横向）
50mm
2
桩体垂直度
0.4%
3
桩长
不小于设计值
4
桩体有效直径
不小于设计值
5
桩体搭接长度
不小于200mm
6
单桩喷浆量，水泥用量，水灰比
参数指标
7
桩体无侧限抗压强度
不小于设计值
8
桩身完整性
满足设计要求
9
止水水帷幕渗透系数
小于1×10-4cm/s
十、安全防护措施
（1）施工现场设立安全警示牌。
（2）进入施工现场必须佩戴安全帽。
（3）施工现场必须有专职安全员负责机械设备、人员的安全调度。
（4）机械操作人员严格按照操作规程施工。
保证各种机械设备的运行良好。
（5）施工现场要注意文明施工，不准乱扔杂物、机械加油时尽量避免油料污染路面。
（6）废料选择适当方式处理，不得污染环境。
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