深层搅拌桩施工控制与总结.doc
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海晏北路车站工程
深层搅拌桩施工控制与总结
中铁一局集团有限公司
中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司
二零一一年三月二十六日
一、工程概况
宁波轨道交通一号线一期工程TJ-VII标包含[世海区间]～[海延北路站及西延段]～[海福区间]及5个出入口。
其中区间隧道工程采用盾构法施工，海晏北路站及西延段采用明挖法施工。
海晏北路站西延段：
180.8m。
海晏北路站：
267.25m。
1.1工程设计情况
宁波市轨道交通1号线TJ-VII标工程由宁波市轨道交通有限公司建设，中国中铁一局集团有限公司承建，北京城建勘察设计院设计，广州地铁监理咨询有限公司监理。
本工程包括[世纪大道站～海晏北路站]、[海晏北路站～福庆路站]两个盾构区间，盾构掘进总长3131.837m。
海晏北路站及西延段总长448.05m。
其中海晏北路站及西延段均为为地下二层岛式站台车站（除换乘处为为地下三层）；车站范围为单柱双跨或双柱三跨矩形框架结构。
围护结构施工800mm厚的地下连续墙（除换乘节点位置为1000mm厚地下连续墙）基坑内土体进行抽条及裙边加固。
1.2工程地质
拟建场地处于宁波平原中东部，地貌类型位属海相沉积平原。
地势平坦，现状标高为+2.3～＋２.5m。
拟建场地地层均为第四纪沉积地层，成因类型以海相沉积为主，整套地层主要为粘土、淤泥质土、粉性土、深层的砂土组成，地层分布规律较复杂。
1.3水文情况
场区内地下水由浅部土层中的潜水及深部粉（砂）性土层中的承压水组成。
（1）潜水
潜水主要赋存于浅部粘性土、粉性土中，地下水位随降雨、潮汛影响而略有变化。
（2）承压水
本场区内主要承压水赋存于③1层灰色粉砂、⑤3层灰黄色砂质粉土、⑥2-T层灰色砂质粉土中。
1.4不良地质情况：
该场地不良地质主要为地面沉降、厚层填土及流砂，特殊性岩土为软土。
（软土：
其具"天然含水量大于或等于液限，天然孔隙比大于或等于1.0，压缩性高，强度低，灵敏度高，透水性低"等特点。
拟建场地软土层由①3层灰色淤泥质粘土、②2-1层灰色淤泥、②2-2层灰色淤泥质粘土组成。
）
大面积厚层软土分布对本工程建设会带来一系列岩土工程问题，主要表现为：
由于软土广泛分布，其引发的区域性地面沉降将可能导致地铁结构长期处于沉降状态；车站基坑开挖时，施工风险也随之增大。
二.地基加固施工
宁波轨道交通一号线一期工程海晏北路站及西延段施工，因考虑工程处于软土地层，场地工程地质条件差，为顺利开挖土方和完成结构施工，保证基坑安全，采用抽条及裙边搅拌桩加固，水泥搅拌桩是用于加固软弱地基的一种技术，它利用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机械，在地基深处将原状软土和水泥强制搅拌，经过物理化学作用生成一种特殊的、具有较高强度、较好变形特性和水稳定性的混合柱体，它对提高软土地基承载力、减少基坑的隆起有明显效果。
三.加固形式:
海晏北路站车站加固形式采用抽条加固，加固深度为基底以下3m，间距为3m。
海晏北路站加固形式
海晏北路站西延段车站加固形式采用采用裙边加抽条，裙边为基坑两侧4m范围，抽条间距为9m，抽条裙边均为基坑以下3m。
海晏北路站西延段加固形式
四．三轴搅拌桩施工工艺流程
测量放样
准备、开挖导向沟
提升、搅拌、送浆、喷浆
下钻、搅拌、送浆、喷浆
桩机就位、并校正复核桩机水平、垂直位置
调配、拌制水泥浆
残土处理
下一施工循环
桩机移位
三轴搅拌桩施工工艺流程
五．三轴搅拌桩施工基本参数及参数确定
1、三轴搅拌桩施工基本参数
本基坑基底加固采用三轴搅拌桩，设计桩径为850mm，轴心距为600mm，搅拌桩咬合250mm。
设计要求基底以下3米（强加固区）加固区水泥土强度达到1.2MPa。
根据宁波地区的经验，本项目采用二搅二喷方式，强加固区水泥掺入量设定为20%，基底以上（弱加固区）水泥掺入量设定为7%。
2、三轴搅拌桩施工基本参数的确定
在搅拌桩施工过程中，需要通过控制水泥浆液的水灰比、水泥浆的流量、喷浆时间（搅拌桩提升速度和下沉速度）以及加固深度来控制水泥掺入量。
（1）根据经验及注浆泵的性能，设计水泥浆配比为1.5：
1，水泥浆由搅拌机配制，每桶浆采用施工配比为水1500kg：
水泥1000kg，水泥浆液的比重控制在1.36~1.37左右。
水泥浆液搅拌机
3、水泥用量及水泥浆液量计算
（1）每幅搅拌桩强加固区水泥用量计算
本标段设计三轴搅拌桩强加固区水泥掺入量为20%，每幅桩水泥用量计算公式如下：
水泥用量=桩长*桩截面积*土体密度*水泥掺入比
式中，三轴搅拌桩桩截面积取1.495㎡，
土体密度设定为1800kg/m3
以西端头施工为例，则水泥用量计算如下：
强加固区：
3*1.495*1800*20%=1614.6kg
（2）每幅搅拌桩强加固区水泥浆液用量计算
水泥浆液用量=喷浆的泵送时间*泵浆流量
根据计算公式：
单位体积水泥含量=1/（水灰比+1/ρ水泥容重），（设水泥的容重为3T/m3），可计算出水灰比为1.5：
1的水泥浆中水泥含量为：
1/（1.5+1/3）=0.545kg/L；
则每幅搅拌桩强加固区水泥浆液量为：
1614/0.545=2961L；
（3）喷浆时间计算
本标段使用BW-250型泥浆泵，施工过程中，该泥浆泵设定控制档位为A2-B4，根据该设备铭牌参数：
A2-B4档位对应的泵浆流速为145L/min。
则可以根据公式计算出，每幅搅拌桩强加固区的喷浆时间为：
2961/2*145=10min。
BW-250型泥浆泵
4、三轴搅拌桩施工实例
三轴搅拌桩下沉、提升时间控制图
桩号
断面
面积
（m2）
设计桩长
（m）
下沉喷浆时间（分）
上升喷浆
时间（分）
水泥
用量
（kg）
水泥
掺入比
泵浆流速
144#
1.495
0-17.5
17
0
0
17.5-20.51
3
474.15
23.3%
290L/min
20.5-17.51
3
474.15
290L/min
17.5-20.51
3
474.15
290L/min
20.5-17.51
3
474.15
290L/min
17.5-0
21
2686.85
7.05%
290L/min
三轴搅拌单桩施工记录表
根据三轴搅拌桩各施工阶段时间计算出实际水泥掺入比和水泥用量：
1、三轴搅拌桩下沉0-17.5米（弱加固区）：
主要喷水，水泥用量为零。
三轴搅拌桩下沉17.5-20.5米（强加固区）：
喷浆
水泥用量=290L/min*3*0.545=474.15kg
三轴搅拌桩上升17.5-20.5米（强加固区）：
喷浆
水泥用量=290L/min*3*0.545=474.15kg
三轴搅拌桩下沉17.5-20.5米（强加固区）：
喷浆
水泥用量=290L/min*3*0.545=474.15kg
三轴搅拌桩上升17.5-20.5米（强加固区）：
喷浆
水泥用量=290L/min*3*0.545=474.15kg
强加固区总水泥用量为：
474.15kg+474.15kg+474.15kg+474.15kg=1884.6kg
实际强加固区水泥掺入比为：
1884.6/1800/1.495/3=23.3%。
理论完成每幅桩共计使用50分钟，共计需用水泥5203.65T。
三轴搅拌桩施工图组
通过以上施工控制，海晏北路站及海晏北路站搅拌桩已全部完成，经对搅拌桩进行抽芯检测，结果符合设计要求，见表
抽芯检测结果统计表
桩号
检测桩长（M）
取芯深度（M）
桩身强度（MPa）
98
3
20
1.38
99
3
20
1.3
西端头
3
21.74
1.14
C-8
3
21.74
1.29
水泥土芯样
抽芯现场
经现场实际查看，工法桩实体外观搅拌基本均匀；经抽芯检测，搅拌桩桩身的无侧限抗压强度满足设计要求。
六、施工准备的质量控制
1、施工准备及场地平整
收集有关技术资料，重点熟悉施工场地的工程地质及水文地质资料，并认真理解，掌握设计意图及相关要求；编制详细的施工组织设计，制定合理的施工方案以及施工的质量保证措施和现场安全保证措施；平整场地，清除地上地下障碍物。
2、施工放样
首先用全站仪（或经纬仪）准确地放出施工段落的起始桩位及边线位置，然后用钢尺按设计要求的桩距用小木棍在施工范围内标示出桩位。
3、原材料的质量控制
水泥质量是关键，所用水泥品种和质量应符合设计及规范要求。
采用42.5级普通硅酸盐水泥作为固化剂，使用前应将水泥样品送实验室检测，检测合格方可使用。
进场水泥数量应能满足施工进度的要求，不合格或过期、受潮、硬化、变质的水泥拒绝进场使用。
施工用水应为河道水。
对水源做水质分析，检验合格方可使用。
4、施工机械
水泥搅拌桩施工机械必须具备良好及稳定的性能，所有钻机开钻之前应检查验收，合格后方可开钻。
主要检查以下4个方面：
钻头直径及钻杆长度是否满足设计要求；水泥制浆罐和压力泵是否能正常工作；输送水泥浆的导管是否漏浆或堵塞；桩机机身的竖直度是否符合要求。
5、实施过程中的质量控制
（1）、试桩
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、搅拌机提升速度等参数和搅拌均匀的必要步骤及程序，了解下钻和提升的阻力以及地质变化情况，采取合理的技术措施。
在进行大面积施工之前，须进行水泥搅拌桩成桩试验。
（2）、制浆质量的控制
按设计并通过试桩确定的水灰比（水和水泥按重量比严格控制），在制浆罐中进行拌制，备好的浆液还应不停地搅拌，使其均匀稳定，不得离析或停置时间过长，浆液倒入集料时应加筛过滤，以免浆内结块，损坏泵体。
（3）桩长的控制
度盘读数控制法：
可利用钻机上控制钻杆钻入深度的圆盘,通过指针读数可直接反映出钻桩的长度。
钻杆标线控制法：
施工之前丈量钻杆长度,用红色油漆在钻杆上划桩长的明显标志，以便掌握钻杆钻入深度、复搅深度，确保设计桩长。
（4）单桩水泥用量的控制
控制好水灰比。
施工前计算出单桩水泥用量，严格按确定的水灰比进行制浆，不得随意乱调水灰比。
本项目搅拌桩的水泥渗量为20％，水灰比为1∶1.5。
搅拌头的回转数、提升速度应相互匹配。
控制好输浆泵。
泵必须有足够的压力和稳定的输浆能力，输浆量必须与桩机的钻进速度、搅拌速度及提升速度相匹配。
控制好桩机的钻进速度、搅拌速度及提升速度，喷浆搅拌应慢速提升（0.5m/min
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