钉形双向搅拌粉喷桩试桩总结.docx

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钉形双向搅拌粉喷桩试桩总结

新建连云港至盐城铁路站前工程LYZQ-Ⅱ标

钉型双向搅拌水泥粉喷桩工艺试验总结

编制：

复核：

批准：

中铁十一局集团连盐铁路项目经理部

2014年3月3日

目录

一、工程概况1

二、地质资料1

三、工艺试验目的2

四、人员及机械设备组织3

1、主要管理人员及组织机构框图3

2、工班人员组织情况3

3、机械设备组织情况3

五、钉型双向搅拌水泥粉喷桩工艺原理及施工工艺流程4

1、钉型双向搅拌水泥粉喷桩工艺原理4

2、施工工艺流程4

3、施工顺序7

六、工艺试验技术参数7

1、室内配合比选定7

2、试桩技术参数记录8

七、质量控制措施及验收标准8

1、质量控制措施8

2、质量验收标准10

八、钉型双向搅拌水泥粉喷桩施工注意事项10

九、试桩质量检测10

1、取芯检测10

1、荷载试验12

十、工艺试验评价及总结12

钉型双向搅拌水泥粉喷桩工艺试验总结

一、工程概况

新建连云港至盐城铁路站前工程第LYZQ-Ⅱ标段徐圩港区支线工程全长33.47Km，我分部负责施工徐圩港区支线XWD1K8+610-XWDK33+470.58，管区段路基全长11.659km,均属于软土路基，设计主要采取钉形双向水泥粉喷桩的方式进行处理。

本段路基钉形双向水泥粉喷桩设计按正三角型布置，间距1.5或1.6m，桩长15～21m，上部扩大头直径0.90m，长4.0m，下部直径0.50m。

2014年1月23～25日，我部在XWDK29+580～+600段路基右侧坡脚外按照工艺试验方案在监理、设计单位相关人员的见证下，完成12根钉形双向搅拌水泥粉喷桩工艺试桩。

本次工艺试验根据室内选定三个配比，根据工艺试验相关规定，每种配比试桩4根，共计12根，工艺试验桩长为19m,桩间距为1.5m，正三角形布置。

图1：

钉型双向搅拌水泥粉喷桩工艺试验布桩图

二、地质资料

1、本段线路地质情况如下：

⑴、

（1）-2人工填筑粉质粘土（Q4all）：

层厚1.3～4.4m,杂色。

⑵、（3）-4-1淤泥（Q4mll）：

层厚12.4~16.5m,深灰色，流塑，Ⅱ级普通土σ0=40kPa,（Ⅱ）。

⑶、（5）-3-1粉土（Q3al+pl2）：

层厚2.2～4.1m,褐黄色，饱和，密实，Ⅱ级普通土σ0=140kPa。

⑷、（5）-2-1粉质粘土（Q3al-pll）：

层厚2.5～4.6m,褐黄色，硬塑，Ⅱ级普通土σ0=150kPa。

⑸、（5）-1-1黏土（Q3al-pll）：

层厚11.5m,灰褐色，软塑，Ⅱ级普通土σ0=130kPa。

⑹、（5）-2-2粉质粘土（Q3al-pll）：

层厚4.8m,褐灰色，硬塑，Ⅱ级普通土σ0=160kPa。

⑺、（5）-10-1细砂（Q3al+pl4）：

层厚4.3m,灰褐色，饱和，密实，I级松土σ0=200kPa。

2、试桩选取有代表性的横断面XWDK29＋580被加固区域地层从上往下分布如下：

⑴、

（1）-2人工填筑粉质粘土　厚度2.0m；

⑵、（3）-4-1淤泥　厚度13.9m；

⑶、（5）-3-1粉土　厚度1.4m；

⑷、（5）-2-1粉质粘土　厚度1.7m；

三、工艺试验目的

为了更科学的指导施工，获取最适合场地地质条件的施工参数，严格控制钉型双向搅拌粉喷桩的施工质量，优化工程施工工艺，总结出确信可靠的方案，在全线推广应用。

在施工前，将根据设计要求进行现场工艺性试验，主要确定以下性能：

1、掌握满足设计单桩粉喷量的各种技术参数，如钻杆钻进和提升速度、喷粉压力、进入持力层电流大小等。

2、掌握钻进和提升的阻力情况，选择合理的钻头形式、电机功率等。

3、确定水泥最佳用量，检验室内试验所确定的配合比是否便于施工，是否需要添加外加剂等。

4、验证施工工艺和方法、施工顺序。

四、人员及机械设备组织

1、钉型双向搅拌水泥粉喷桩工艺试验试桩施工主要管理人员及组织机构框图如下：

质量员：

殷承校

2、粉喷桩工艺试验工班人员组织情况如下：

序号

专业（工种）

人数

职责

备注

1

工班长

1

负责施工班组的现场管理

2

机械操作员

2

负责搅拌桩机操作

3

普工

2

负责施工过程中水泥供应

3、粉喷桩工艺试验机械设备组织情况如下：

设备名称

规格型号

单位

数量

状态

用途

粉喷桩机

ZGZ-25

SXJB-A

台

1

良好

打桩

发电机

120KW

台

1

良好

供电

电子计量仪

台

1

良好

计量

送粉罐

98A-2

台

1

良好

储存水泥

空气压缩机

台

1

良好

加压

搅拌深度自动记录仪

台

1

良好

控制桩长

五、钉型双向搅拌水泥粉喷桩工艺原理及施工工艺流程

1、钉型双向搅拌水泥粉喷桩工艺原理

改装普通粉喷桩机传动系统，增加圆形内钻杆和内钻杆驱动电机；内钻杆底部装一层平刀片，方形外钻杆改一层螺旋刀片为两层平刀片；刀片水平方向与水平面成一定角度的夹角，夹角的度数根据土层破碎情况现场试验确定。

施工中利用高压风将水泥粉送入地下，通过桩机内外钻杆的叶片旋转、切削作用，强制搅拌、破碎充分混合水泥粉和原位地基土，使两者之间发生一系列物理-化学反应，在短期内使原来的软土地基变成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土桩，其与桩间原位土形成复合地基，从而提高地基承载力，减小地基的沉降，达到加固地基的目的。

双向搅拌粉喷桩是指在水泥土搅拌桩成桩过程中，由动力系统带动分别安装在内、外嵌套同心钻杆上的两组搅拌叶片同时正、反向旋转搅拌水泥土而形成的水泥土搅拌桩。

钉形双向搅拌粉喷桩是指在分析水泥土搅拌桩复合地基应力传递规律和土拱效应的基础上，改装固定平刀头为可自动伸缩的平刀头。

通过平刀头的自动伸缩使桩身上部截面扩大而形成的类似钉子形状的水泥土搅拌桩。

2、施工工艺流程

钉型双向搅拌水泥粉喷桩施工工艺流程图如下所示：

钉型双向搅拌水泥粉喷桩工艺流程图

3、施工顺序：

a、桩基就位：

钉形双向搅拌机桩机定位，移动到指定桩位并对中；

b、喷粉下沉：

启动双向搅拌桩施工机械，调整搅拌叶片完全展开至扩大头直径（0.9m），机械沿导向架向下触土，下面一组叶轮旋转强制切土，同时启动自动记录仪，空压机送气，开始钻进。

通过固连在叶片上的喷嘴向土体中高压喷水泥粉，促使固化材料就地黏附在旋转产生空隙的土中旋转到半周，上面一组叶轮旋转搅拌，把土与粉搅拌混合一起，保证搅拌均匀。

这样两组叶片同时正反向（外钻杆逆时针旋转，内钻杆顺时针旋转）旋转切割、搅拌土体，搅拌桩机持续下沉完成扩大头端的“搅、喷、拌”过程，直到扩大头设计深度（b步骤）。

送灰时，压力保持在0.5～0.7Mpa。

c、施工下部柱体：

在扩大头底部位置处，改变内、外钻杆的旋转方向，通过反向旋转外钻杆，调整搅拌机叶轮工作半径，搅拌叶片调整为桩下部直径（0.5m），搅拌桩机沿导向架再次向下触土，叶轮被带动反向旋转强制切土，调整喷粉速度和喷粉量，向土体中旋喷水泥粉。

下面叶轮旋转切土并喷粉，上面叶轮旋转搅拌保证喷粉均匀，搅拌桩机持续下沉至根部桩底设计标高，完成根部桩的“搅、喷、拌”过程。

送灰时，压力保持在0.5～0.7Mpa。

d、提升搅拌：

关闭送粉装置，准备桩机提升，搅拌叶片保持下部桩成桩时的旋转方向，两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，逐步提升至扩大头端，保证应力集中作用下变截面薄弱环节的安全。

e、伸展叶片：

关闭送粉装置，改变外钻杆的旋转方向，将外钻杆搅拌叶片打开到扩大头端桩体直径，搅拌桩机提升，两组叶片同时旋转搅拌水泥土，直到地表或设计桩顶标高以上。

f、下沉复搅：

钻杆上钻头沿导向架向下切土，保持叶片展开大桩直径状态钻头上两组叶片同时正、反向旋转切割、搅拌土体，搅拌机持续下沉，直到扩大头设计深度（f步骤），完成“复搅”过程。

g、提升复搅：

保持旋转方向，钻头上两组叶片同时正反向旋转搅拌水泥土，在大桩桩底面处提升搅拌桩机的导向架，再次提升“复搅”，到地表或设计桩顶标高以上，完成单桩施工（g、h步骤）。

h、步骤八：

关闭搅拌机械移位至下一桩位。

当内钻杆钻头提离原地面10cm后，先将外钻杆停止转动，然后将内钻杆停止转动。

六、工艺试验技术参数

1、室内配比选定

我部已于2013年12月25日委托江苏省建筑工程质量检测中心有限公司进行室内配比试验，按照设计要求范围确定三个配比参数，分别是15%、18%、20%，每个配合比水泥掺量如下表所示：

序号

水泥掺量（%）

0.5m桩径

0.9m桩径

1

15%

53.87kg

174.5kg

2

18%

64.6kg

209.4kg

3

20%

71.8kg

232.7kg

2、试桩技术参数记录

根据钉型双向搅拌水泥粉喷桩工艺试验，现场试桩的各项技术参数记录如下表所示：

试桩技术参数记录表

序号

桩位编号

桩长（m）

桩径（m）

桩距（m）

水泥参量

钻进速度m/min

提升速度m/min

钻进时喷粉压力Mpa

备注

1

15-1#

19

0.5/0.9

1.5

15%

0.9

0.9

0.4

2

15-2#

1.5

15%

1.1

1.0

0.4

3

15-3#

1.5

15%

1.3

1.1

0.5

4

15-4#

1.5

15%

1.5

1.2

0.6

5

18-1#

19

0.5/0.9

1.5

18%

0.9

0.9

0.4

6

18-2#

1.5

18%

1.1

1.0

0.4

7

18-3#

1.5

18%

1.3

1.1

0.5

8

18-4#

1.5

18%

1.5

1.2

0.6

9

20-1#

19

0.5/0.9

1.5

20%

0.9

0.9

0.4

10

20-2#

1.5

20%

1.1

1.0

0.4

11

20-3#

1.5

20%

1.3

1.1

0.5

12

20-4#

1.5

20%

1.5

1.2

0.6

七、钉型双向搅拌水泥粉喷桩质量控制措施及验收标准

1、钉型双向搅拌水泥粉喷桩质量控制措施

⑴、粉喷桩施工前，应进行工艺试验工艺试验，以掌握对该场地的成桩工艺及各项技术参数，在确认原定施工工艺和水泥配合比可以满足设计要求时，工艺试验完毕，否则应将再试，直至达到要求。

成桩工艺试验应达到下列要求：

A、成桩工艺试验桩数量12根（设计要求不少于3根）满足要求。

B、满足设计要求的掺灰量和工艺要求的各项参数。

C、采用1喷4次搅拌的施工工艺，以保证搅拌的均匀程度。

D、掌握各种土质条件下：

钻进下沉、钻杆提升的速度及困难程度情况，以确保合适的技术措施。

⑵、控制。

成桩七天后采用浅部开挖观察桩体成型和搅拌均匀程度，并可检验桩身直径，作好记录，检查频率为1‰。

同时可采用轻便触探器钻取桩身加固土样，观察搅拌均匀程度，根据轻便触探击数用对比法判断桩身强度。

成桩28天后在监理工程师指定桩体的不同部位（桩头、桩身及桩底）钻孔取芯，为保证试块的