A13地块帷幕桩试验方案1.docx
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A13地块帷幕桩试验方案1
止水帷幕试验方案
编制：
审核：
审批：
2011年10月
目录
一、工程概况3
1.1工程概况3
1.2工程地质条件3
1.3水文地质条件3
1.4止水帷幕设计概况3
二、帷幕桩试验施工方案3
2.1帷幕桩试验目的3
2.2试验桩的布置原则3
2.3试验类型及内容3
2.4帷幕桩试验施工工艺3
2.5水泥土桩质量验收标准3
2.6水泥土桩试验参数3
三、帷幕桩试验3
3.1泵送性试验3
3.2强度试验3
3.3止水效果试验3
3.4止水帷幕桩试验图3
一、工程概况
1.1工程概况
A1-3场地地块位于第45号“城中村”改造项目用地中北部（见A1-3地块区位图），地块形状大致呈正方形，总面积约46816m2；基坑支护面积约10000m2；地面标高在1886.00-1890.00之间，基坑开挖深度约8.0~12.0m，采用桩锚支护体系。
1.2工程地质条件
拟建场地位于昆明滇池断陷盆地西北地段，为滇池盆地湖相沉积平原地貌。
整个场地总体地形较为平坦、开阔，钻孔地面标高在1886.00-1890.00之间，基坑开挖影响深度范围内的土层情况自上而下为：
1、人工填土
①杂填土：
褐黄、灰黄色，松散-稍密，稍湿。
成分主要由粘性土、碎石、碎砖、灰渣及有机质等组成。
局部夹素填土薄层。
2、第四季植物层
②粘土：
灰黄、灰褐色，软-可塑状态。
中-高压缩性。
含少量黑色铁锰结核及细小砾石颗粒。
3、第四系湖积层
③泥炭质土：
灰黑色、黑色，软-流塑状态。
高压缩性。
含较多有机质。
④粘土：
灰色、褐灰色，软-可塑状态。
含少量腐烂水草碎片，局部夹粉土粉砂团块。
④-1粉土：
灰色、褐灰色，松散-中密状态，含少量腐烂水草碎片，局部夹粉砂团块。
④-2泥炭质土：
灰黑色、黑色，软-流塑状态。
高压缩性。
含较多有机质。
⑤粘土：
兰灰色、灰褐色，软-流塑状态。
含少量腐烂水草碎片。
⑤-1粉土：
褐灰色、浅灰色，稍密-中密，含少量腐烂水草碎片，局部夹粉砂团块。
不均匀夹含少量白色螺壳碎片，偶含钙质结核硬块。
⑤-2泥炭质土：
灰黑色、黑色，软-可塑状态，高压缩性。
含较多有机质。
⑥粉土：
褐灰色、浅灰色，中密-密实，含少量腐烂水草碎片。
不均匀夹含少量白色螺壳碎片，局部稍多。
⑥-1粘土：
兰灰色、灰褐色，软-可塑状态，含少量腐烂水草碎片。
⑥-2泥炭质土：
灰黑色、黑色，软-可塑状态。
高压缩性。
含较多有机质。
⑦粘土：
灰绿、褐灰色，可塑状态。
含少量腐烂水草碎片。
不均匀夹含少量白色螺壳碎片，局部稍多。
1.3水文地质条件
地下水埋深在0.10～2.30m之间，稳定标高1885.60～1889.56m，总体趋势不明显；地下水类型主要为赋存于松散杂填土中的孔隙型潜水，以及粉土层中的第四系微承压孔隙水；其补给来源主要为大气降水、生活废水、附近河流沟渠（大弯沟等）等地表水。
1.4止水帷幕设计概况
基坑止水采用落底式帷幕桩止水，帷幕桩采用长螺旋水泥土置换桩，置换材料采用石粉、粘土与水泥的拌合物，初步设计配比为水泥：
粘土：
石粉=4:
4:
2，具体配比根据施工试验确定。
帷幕桩与护坡桩套搅，帷幕桩桩径600mm，桩长17.5m，套搅帷幕桩间距1200mm。
同时在铁路侧第一道止水帷幕外再增加一排长螺旋水泥土置换桩形成的止水帷幕，在止水的同时对支护土体进行局部加强，桩径600mm，桩长17.5m，间距400mm。
帷幕桩共设计1352根（包括与A1-2地块交界处位置）。
二、帷幕桩试验施工方案
2.1帷幕桩试验目的
1）在设计方案中，帷幕桩的选型是通过经验确定的，因此必须通过现场试验以确定帷幕桩的选型是否与现场实际地质情况相适应。
2）设计给定帷幕桩桩身混合材料的配比为水泥：
粘土：
石粉=4:
4:
2，必须通过现场试验确定其桩身混合料的配比，同时应从止水效果与现场施工泵送两种条件进行考虑，以确定日后大面积施工的施工配比。
3）确定帷幕桩的施工参数（水泥掺量、搅拌时间、搅拌方式、泵送方式、施工速度等），对设计文中的相关施工参数进行验证和修正。
同时搅拌及施工的速度作为日后帷幕桩进度计划编制的主要依据。
4）确定现场的工艺配合，如搅拌施工、成孔施工、泵送施工之间的配合，确定是否增加其他机械（如罐车、斗车等），为日后大面积施工机械及资源投入提供依据。
5）验证止水效果，根据现场施工便利的前提下的不同材料配比，开挖验证其止水效果，以确定最终施工配比。
6）根据帷幕桩桩身混合料的强度与时间关系，选择护坡桩施工与帷幕桩施工的最佳间隔时间。
2.2试验桩的布置原则
试验桩的布置位置确定：
布置在有代表性岩土（泥炭质土较厚且较浅的勘察孔剖面）的剖面位置。
本地块初步选定为CZK165钻孔，试验桩形成封闭，以利于试验完成之后进行开挖检测。
试验桩封闭范围为5.0x5.0m，每边10根，试验桩不同配比施工5根，并做好标记，以便开挖后检测止水效果。
试验桩桩长6.0m，全部试验桩养护不少于7天再进行开挖。
2.3试验类型及内容
1.试验类型
帷幕桩试验主要为泵送性试验、强度试验、止水效果试验。
2.试验内容
a，泵送性试验，泵送性试验为最初、最原始试验，也是配比选用的最原始依据，因此先根据配比做泵送性试验，若无法泵送或泵送不畅的话，则此配比不予采用。
泵送性试验主要为坍落度测试和实际泵送效果检验。
b，强度试验，强度试验主要是考虑护坡桩切割时的强度，既能保证帷幕桩有一定的强度不会产生变形，也要保证强度不宜过高造成护坡桩无法切割。
一般来讲因此帷幕桩强度为1.5-4MPa，是长螺旋钻机最佳切割时间。
因此每组配比制作多组试块，养护时间每天都进行抗压试验，以确定长螺旋钻机施工护坡桩的最佳插入时间。
c，止水效果试验，止水效果试验主要是开挖检测其不同配比桩墙的渗水点、渗流量、帷幕桩之间的咬合效果，为帷幕桩施工的最终施工参数确定提供现场依据。
2.4帷幕桩试验施工工艺
1、工艺流程
根据基坑支护设计方案，帷幕桩采用长螺旋钻孔压灌混合料工艺，工艺流程如图1。
图1水泥土帷幕桩施工工艺流程图
2、施工准备
（1）正式进场前应对整套施工设备进行检查，保证设备状态良好，禁止带故障设备进场，保证进场后可立即投入施工。
水泥土桩施工机械主要为步履式长螺旋钻机、粘土粉碎机、混凝土地泵、强制式搅拌机。
（2）设备组装时应设立隔离区，专人指挥，严格按程序组装，非安装人员不得在组装区域内，以杜绝安全事故。
（3）安排材料进场，主要材料为水泥、石粉、粘土或红粘土、粉煤灰、磷石膏等。
（4）开工前进行质量、安全技术交底，并填写技术交底记录。
3、定位放线
根据临时坐标控制点进行现场定位，由专职测量人员按基坑支护平面布置图准确无误地将水泥土桩桩位放样到现场。
现场桩位放样采用插木制短棍加白灰点作为桩位标识。
桩位放样允许误差：
20mm。
桩位放样后经自检无误，经监理单位检验桩位合格并签字后，可进行下道工序。
4、钻孔
桩位验收后，钻机就位并调整机身，应用钻机塔身的前后垂直标杆检查导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心，以保证桩身垂直度偏差不得大于允许偏差。
封住钻头阀门，使钻杆向下移动至钻头触及地面时，开动钻机旋动钻头。
一般应先慢后快，在成孔过程中如发现钻杆摇晃或难钻时，应停机或放慢进尺，遇到障碍物应停止钻进，分析原因，禁止强行钻进。
根据设计桩长，确定钻孔深度并在钻机塔身相应位置作醒目标注，作为施工时控制桩长的依据，当动力头底面到达标志时，桩长即满足设计要求。
钻杆下钻到预定深度，现场施工技术人员根据地质勘察报告以及实际钻孔出土观察分析，是否达到设计要求的土层。
如遇特殊地质情况，应及时通知监理，由设计人员根据图纸与现场地质实际情况综合确定。
在施工过程中，应及时、准确地填写水泥土桩施工记录。
5、水泥土桩混合料配制
水泥土桩混合料的配制是整个帷幕桩施工的关键，水泥土混合料既要保证帷幕桩止水效果同时确保一定的强度，同时对于施工来讲确保一定的和易性来保证泵送的顺利实施。
（1）材料要求
1）水泥
水泥土桩采用PSA32.5水泥，水泥必须经过复试合格。
2）粘土
粘土选用昆明市呈贡区优质红粘土，要求含水率不大于5%，无泥块、垃圾。
3）石粉
石粉的使用主要是增加混合料的泵送性及水泥土桩强度，石粉最大颗粒<5mm。
4）粉煤灰
粉煤灰的使用主要是增加混合料的泵送性，同时起到早强及填充作用，增加止水效果。
5）磷石膏
磷石膏的选用是增加水泥土桩的早期强度，利于护坡桩提前插入施工。
（2）配合比选择
1）水泥掺入比aw
水泥掺入比aw是指掺入水泥重量与被加固土的重量（湿重）之比，即：
aw＝
掺入的水泥重量
被加固土的重量
（%）
水泥土墙水泥掺入比分别选取12%~32%，每隔3个百分点设置一个配比。
2）水灰比
水泥浆的水灰比可采用0.5~0.55。
3）外掺剂
本工程优先选用粉煤灰、石膏及水玻璃作为外掺剂，外掺剂的掺入参数如下表1。
表1水泥土外掺剂及掺量表
外掺剂
作用
水泥掺量（%）
粉煤灰
早强、填充
50~80kg
磷石膏
缓频、早凝
2
水玻璃
早强
2
4）主要配合比选择（每立方米）
主要配合比选择参考表2。
表2配合比参考表
配比
水泥（kg）
粘土
（kg）
石粉
（kg）
粉煤灰
（kg）
水
（kg）
磷石膏
（kg）
水玻璃
（kg）
配比一
220
950
475
80
110-120
4
4
配比二
270
1050
425
80
135-150
5
5
配比三
310
1250
375
80
155-170
6
6
配比四
355
1350
320
50
180-200
7
7
配比五
400
1450
275
50
195-215
8
8
配比六
445
1550
225
50
220-245
9
9
配比七
490
1650
175
50
235-260
10
10
配比八
580
1750
125
50
290-320
11
11
注：
磷石膏、水玻璃可根据情况选择不掺入。
（3）水泥土的物理力学性质
1）含水量
除保证混合料强度之外同时保证混合料的和易性。
2）无侧限抗压强度
本工程要求水泥土无侧限抗压强度不小于1.0MPa。
同时记录凝结至1.5-4.0MPa的凝结时间。
6、混合料压灌
钻头到达设计标高后，钻杆停止钻动，开始泵送混合料，泵送量达到钻杆芯管一定高度后，方可提钻（禁止先提钻再泵料）。
一边泵送混合料一边提钻，提钻速率控制必须与泵送量相匹配，保证钻头始终埋在混合料液面以下，以避免进水、夹泥等质量缺陷的发生。
成桩过程宜连续进行（应避免后台上料慢造成的供料不足、停机待料现象），直至桩体混合料高出桩顶设计标高。
若施工中因其它原因不能连续灌注混合料，须根据勘察报告和施工已掌握的场地土质情况，避开饱和砂土、粉土层，不宜在这些土层内暂停泵送混合料，避免地下水侵入桩体。
成桩过程中必须保证排气阀正常工作，防止成桩过程中发生堵管。
施工时要始终保持混凝土泵料斗内的混合料液面在料斗底面以上一定高度，以免泵送时吸入空气，造成堵管。
本工程投料量的控制，以设计桩顶标高加500mm保护桩长为准，既确保设计桩顶标高内无浮浆。
7、钻孔弃土清运
施工时，钻孔弃土应及时清运，以避免影响施工速度和弃土中水浸泡槽底，弃土的清运必须及时，并有专人指挥。
钻孔弃土清运采用机械清运。
先采用50型小型挖掘从工作面部位挖运至场地宽阔部位，挖运距离约8m，小挖机将打桩其他清运出钻机施工工作面之后采用300型挖掘机挖运成堆，每堆间距25-30m，并及时采用太拖拉卸土车运走。
2.5水泥土桩质量验收标准
1、主控项目
（1）原材料必须有出厂合格证并抽样复试；
（2）桩径误差：
-20mm（个别断面）；
（3）混合料强度等级不小于M1.0，和易性满足泵送要求；
2、一般项目
（1）轴线点定位偏差≯2.0cm，桩位偏差≯16cm，
（2）垂直度偏差≯1.5％；
（3）桩长偏差：
≤100mm。
2.6水泥土桩试验参数
A1-3地块水泥土桩试验参数参考表3。
表3水泥土桩试验参数表
配比
根数
搭接
桩长
桩径
桩顶标高
备注
配比一
5
Φ600@200
6m
600mm
1887.6
配比二
5
Φ600@200
6m
600mm
1887.6
配比三
5
Φ600@200
6m
600mm
1887.6
配比四
5
Φ600@200
6m
600mm
1887.6
配比五
5
Φ600@200
6m
600mm
1887.6
配比六
5
Φ600@200
6m
600mm
1887.6
配比七
5
Φ600@200
6m
600mm
1887.6
配比八
5
Φ600@200
6m
600mm
1887.6
三、止水帷幕桩试验
3.1试验准备
1、机械、材料准备
机械采用90KW长螺旋桩机施工止水帷幕水泥土试验桩，配套的混合料搅拌机和发电机一套。
水泥30t、粘土100m3、石粉50m3、粉煤灰10m3、磷石膏500kg、水玻璃500kg。
2、试验人员分工
（1）技术负责人：
负责试验方案的编制和报审工作，以及试验实施过程中技术、质量全面工作。
（2）技术员：
负责止水帷幕试验桩施工的技术交底和技术支持。
（3）质检员：
负责止水帷幕试验桩施工时质量检测和监督工作，并做质量检查记录和报告。
（4）试验员：
负责见证取样、委托试验、试验台账编制和实验报告汇总报审等工作。
（5）工程经理：
负责止水帷幕试验桩施工的全面实施。
（6）安全员：
负责止水帷幕试验桩施工过程中的安全工作。
3.2泵送性试验
记录各配比的坍落度，同时记录各配比的单方的泵送时间，若某一配比出现频繁堵管或泵送不畅现象，则本配比取消。
3.3强度试验
强度试验主要是考虑护坡桩切割时的强度，既能保证帷幕桩有一定的强度不会产生变形，也要保证强度不宜过高造成护坡桩无法切割。
一般来讲当帷幕桩强度为1.5-4MPa，是长螺旋钻机最佳切割时间。
因此每组配比制作多组试块，养护时间每天都进行抗压试验，以确定长螺旋钻机施工护坡桩的最佳插入时间。
试验采用70x70x70的砂浆试块，每组配比做7-10组试验，从第三天开始每天试压一组。
帷幕桩试验主要是记录现场实际的试验状况，之后再帷幕桩试验总结中进行体现、分析。
3.4止水效果试验
止水效果试验主要是开挖检测其不同配比桩墙的渗水点、渗流量、帷幕桩之间的咬合效果，为帷幕桩施工的最终施工参数确定提供现场依据。
开挖深度3.0-4.0m，开挖之后记录渗流的深度、位置、土层状况、渗流量及渗水的相关参数。
3.5止水帷幕桩试验图
止水帷幕桩试验图见附件。
四、止水帷幕桩试验控制及结果评判标准
4.1试验过程控制要求
1、施工前做好止水帷幕桩的施工策划和技术交底，施工过程中务必做好止水帷幕桩施工记录，包括配比、单方泵送时间及状态、试块取样时间及位置、以及止水帷幕桩的各项参数，保证施工记录的真实性和试块的规范。
2、施工过程中技术员、质检员及试验员在现场指导，保证施工过程规范而有序。
3、止水帷幕桩成型后，采用机械和人工配合的形式单面开挖揭露止水帷幕桩，开挖时严禁扰动已成型止水帷幕桩，并采用人工清理止水帷幕桩上和桩间粘附土层，并做好影像记录。
4.2试验结果分析
1、泵送性分析：
主要分析不同配比混合料的塌落度和泵送时间。
泵送正常的配比可取，频繁堵管或者泵送不畅而影响施工进度的配比直接取消。
2、强度分析：
主要根据试块的三天至十天的试块抗压强度报告。
纵横对比早期强度和成形快慢。
成形快、强度高的配比有利于支护桩较早介入施工，可取。
3、止水效果分析：
止水帷幕的最终目的是止水作用，因此止水效果主要通过分析套打的止水帷幕桩墙成形后的咬合效果、渗水点、渗流量等表观状态得出结论。
咬合效果良好，渗水点少、渗流量小的配比可取。
4.3止水帷幕桩评判标准
止水帷幕水泥土桩的配比选择，要通过综合分析止水帷幕水泥土桩施工过程中的泵送性、水泥土的早期强度以及止水效果等得出结论，并形成报告报审。
泵送性好是首要条件，止水效果好是最重要条件，水泥土能较早产生强度是参考条件。
泵送性好、止水效果良好且水泥土能较早产生强度的配比是最佳配比。
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