高压旋喷桩试桩方案最终修改.docx
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高压旋喷桩试桩方案最终修改
中国中铁
新建太原至焦作铁路站前工程TJZQ-1标
高压旋喷桩工艺性试桩方案
编制：
审核：
审批：
中铁三局集团有限公司太焦铁路TJZQ-1标项目经理部一工区
二〇一六年十二月
高压旋喷桩试桩施工方案
一、编制依据
1、太原至焦作铁路工程TJZQ-1标段设计文件
2、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）。
3、《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）。
4、设计文件及技术交底资料；
5、施工现场调查资料；
6、国家和铁路工程总公司现行施工技术指南及工程施工质量验收标准、施工技术安全规则等有关文件；
7、公司从事此类相关工程的丰富施工管理经验以及公司现有的施工技术能力、施工机械设备、仪器、仪表装备能力；
二、工程概况及设计要求
1、本次高压旋喷桩试桩作业范围为太焦正线DK6+800～DK8+015。
2、工点范围内地下水以上土层对铁路混凝土结构具硫酸盐侵蚀，环境作用等级H1，具盐类结晶侵蚀，环境作用等级Y1，具氯盐侵蚀，环境作用等级L1。
勘探期间地下水水位埋深7.2～9.5m（高差783.24～786.36），水位季节变幅为1～4m。
工点区域地下水对混凝土结构具硫酸盐侵蚀，环境作用等级为H2；具盐类结晶侵蚀，环境作用等级为Y2，具氯盐侵蚀，环境作用等级L1。
三、试桩目的
为了使本段高压旋喷桩规范、有序、高质量的展开全面施工，我项目部一工区计划先进行试桩施工。
通过试桩将进一步探明地质情况，确定合理的灰浆经输浆管到达搅拌机喷浆口的时间，确定搅拌下沉、提升速度和重复搅拌下沉、提升速度，确定水泥掺量、灰浆稠度（水灰比）、工作压力，检验施工设备及选定的施工工艺。
通过试桩还可以熟练掌握高压旋喷桩施工方法、工艺流程、技术参数、质量检测等作业要求并为全标段高压旋喷桩施工提供指导，积累管理经验。
四、施工组织机构
为了优质高效地完成本次试桩的施工，加强对试桩施工技术的控制和安全保障，我项目部一工区组织相关部门及技术人员对本试桩施工方案进行了专题研究，确保试桩能达到预期的效果。
我项目部一工区为加强建设项目管理、全面履行合同、控制施工成本、确保工程建设工期、质量、安全、生态环境保护等建设目标全面实现，针对该试桩工程特点，成立高压旋喷桩试桩工程临时工作组，负责高压旋喷桩试桩的总体组织管理与对外协调。
施工组织机构图
五、试桩总体计划及要求
根据设计及施工规范要求，旋喷桩正式施工前先作试桩试验。
计划在现场（太焦正线DK6+800～DK8+015）取原状土样，按照《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012，针对软弱土层（低液限粉土）确定以下技术参数：
①水灰比；②水泥掺量；③注浆流量；④喷嘴直径；⑤转速；⑥搅拌下沉、提升速度；⑦注浆压力；⑧水泥浆比重；⑨测28天龄期无侧限抗压强度。
由于试桩区域所处晋中市榆次区鸣李货场，按照既有线施工规范要求，需在施工前进行开挖探沟以确保地下管线的安全使用。
探沟采取“井”字探沟放坡开挖，放坡坡度为1：
0.25，基底宽度为0.5m，开挖深度为1m，“井”字探沟交叉面积为400m（20m*20m）。
本标段高压旋喷桩计划试桩4根，试桩直径0.5m。
试桩水泥掺量拟分别采用20%（121kg/m）、20.96%（131kg/m）、22.03%（143kg/m）、23.03%（155kg/m）来调整最佳施工参数，同时由于设计说明中提出地下土层及地下水质具有侵蚀性，因此要额外掺加适量的外加剂以保证桩身的质量。
待试验合格，共同确定最佳参数后，方可正式进行大面积高压旋喷桩的施工。
六、试桩暂定施工参数、施工机具
本段高压旋喷桩的施工设计图中，没有给定相应的施工参数。
目前，结合设计要求、相关施工技术规范、试验室试验的配比参数，旋喷桩暂定施工参数如下：
试桩施工参数表
序号
项目
控制参数
备注
1
水泥浆水灰比
0.8：
1
2
水泥掺量
20%（121kg/m）、20.96%（131kg/m）、
22.03%（143kg/m）、23.03%（155kg/m）
3
桩径
500mm
4
喷嘴直径
1.8mm
5
转速
25转/min
6
提升速度
25cm/min
7
泥浆泵泵压
25Mpa
试桩施工机具
序号
设备名称
规格
单位
数量
备注
1
旋喷钻机
XP-30
台
1
动力30KW
2
高压泵机
XPB-90C
台
1
动力90KW
3
空压机
2V-6/8
台
1
动力40KW
4
灰浆泵
XPB-10
台
1
动力22KW
5
灰浆搅拌机
台
1
动力3KW
七、高压旋喷桩的施工工艺及主要施工方法
（1）测量放线
施工前先进行测量放线，定出孔位和中心线，用竹签在地上做好标记，孔位误差不大于20mm。
经监理验收合格后，方允许进行下一步工序的施工。
（2）钻孔：
钻孔的目的是为了把注浆管置入到预定深度，钻孔方法可根据地层条件、加固深度和机具设备等条件确定。
成孔后，校验孔位、孔深及垂直度是否符合规范要求。
将钻机移至所定桩位，使钻机钻头对准孔位中心。
为保证达到设计要求的垂直度，钻机就位后必须对钻机底盘进行调平，四角的水平误差应控制在1mm以内。
调整水平度采用水准尺进行，并用水平尺检查钻杆的垂直度，其误差应控制在0.5mm以内，使钻杆与钻机底盘保持垂直。
钻进方法采用硬质合金回转钻进、金刚石钻进、合金牙轮钻进等方法成孔。
钻进时，必须详细记录孔位、孔深、地层变化等情况，钻进暂停或终孔待喷时，孔口应加盖保护。
（3）喷射作业：
钻机移开后，将高喷台车就位，在地面上试验喷射方向，调整喷射的水压、气压，下入喷射管至设计深度。
在下管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水边下管，水压一般不超过1MPa。
当喷射管下到设计高程后，由下至上进行高压喷射作业，灌浆应全孔连续作业，每次拆卸喷射管后，应进行复喷，其长度不小于0.2m。
操作人员及值班人员必须随时注意浆液的初凝时间、注浆量、水、水压、气压、提升速度及冒浆量等参数，并做好施工记录，同时保证孔内浆液上下畅通，注意观察冒浆情况，对冒浆情况进行严格控制，排泥槽内的废浆直接流到油桶内，根据油桶内的废将量的体积与灌浆量的体积进行对比，控制冒浆量在灌浆量的20％以内，以此判断地层变化情况，选定合理的技术参数，确保桩体的质量。
喷射作业完成后，应将注浆泵的吸水管移到水箱内，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除，防止残存的水泥浆将管路堵塞。
（4）回灌：
注浆完成后，由于浆液的析水作用，一般固结体均有不同程度的收缩，使固结体顶部出现下沉现象，故应在完成旋喷后，停滞一定时间，根据浆液回落情况，利用孔口回浆或混合浆液及时进行回灌，直至不下沉为止。
（5）空孔回填：
回灌完成后应及将钻杆取出，然后立即在钻孔中回填中粗砂至施工面，回填后可采用冲水使之密实。
（6）机具清洗：
喷射作业完成后，应把注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆。
通常把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。
（7）施工中要如实记录高喷灌浆的各项参数、浆液材料用量、异常情况及处理措施等。
（8）钻机移位
旋喷提升到超过桩顶一定标高时停止旋喷，提升钻头出孔口，清洗注浆泵及输送管道，然后将钻机移位。
八、试桩施工要点
1、水泥用量的控制
在喷浆提升过程中，控制水泥用量是关键。
水泥的用量与喷浆压力、喷嘴直径、提升速度及水灰比等有直接关系，具体控制方法：
（1）若水泥量剩余，措施如下：
①适当增加喷浆压力；
②加大喷嘴直径；
③减慢提升速度。
（2）若水泥量不够，措施如下：
①保证桩径的情况下适当减少压力；
②喷嘴直径适当减少；
③保证桩体强度的情况下适当加快提升速度；
④加大水灰比值。
针对本工程具体情况，每根试桩分次进行搅拌，施工用水精确量取，确保定量的水和水泥比例进行拌制水泥浆，通过试验确定参数以保证水泥量满足设计要求。
2、冒浆处理
在旋喷过程中，往往有一定数量的土颗粒随着一部分浆液沿着注浆管管壁冒出地面，通过对冒浆的观察，可以及时了解土层状况，判断旋喷的大致效果和参数合理性等。
（1）流量不变而压力突然下降时，应检查注浆管的泄漏情况，必要时拨出注浆管，检查其封密性能。
（2）出现不冒浆或断续冒浆时，如系土质松软则视为正常现象，可适当进行复喷。
如系附近有空洞、暗道，则应不提升注浆管，继续注浆直至冒浆为止。
或拨出注浆管待浆液凝固后，重新注浆直至冒浆为止。
必要时采用速凝浆液，便于浆液在注浆管附近凝固。
（3）减少冒浆的措施：
冒浆量过大的主要原因，一般是有效喷射范围与注浆不相适应，注浆量大大超过旋喷固结所需的浆量所致。
①提高旋喷压力（喷浆量不变）；
②适当缩小喷嘴直径（旋喷压力不变）；
③加快提升和旋转速度。
对于冒出地面的浆液，可经过选择和调整浓度后进行前一根桩返浆回灌，防止空穴现象。
3、确保桩顶强度
当采用水泥浆液进行喷射时，在浆液与土粒搅拌混合后的凝固过程中，由于浆液的吸水作用，一般有不同程度的收缩，造成固结顶部出现一个凹穴，深度一般为设计桩径的1-1.5倍。
为防止因浆液凝固收缩而产生的凹穴现象，使地基加固达到理想的效果，可采取超高旋喷、返浆回灌等措施。
九、试桩注意事项
1、场地平整：
在机械设备进场前平整好场地，并开挖合适的排水沟。
2、施工位置：
试验桩选在设计旋喷桩施工范围内（暂定于）进行。
3、机械进场后，检查设备的完好情况和性能，压力和排浆量应满足设计要求。
4、机械就位时精确对正桩位，机座要平稳牢固，主轴倾斜度≯0.5°。
5、严格遵守操作程序，先压水检查注浆管路，保证畅通。
6、按设计配合比制备水泥浆液，检查合格备用。
不许使用受潮或过期水泥。
浆液制作时应严格按水灰比进行控制，在旋喷过程中应经常搅动浆液，防止浆液沉淀、浓度降低而影响桩体强度。
浆液配制完毕后应进行过滤，过滤筛孔要小于喷嘴直径的1/2。
7、注意钻头振入情况，估算出各土层厚度，以便决定旋喷速度和注浆参数。
8、在旋喷注浆过程中，要观察冒浆情况，以及时了解土层性质和旋喷效果，验证喷射参数的合理性。
9、在钻进和喷射注浆中，需接长或拆除钻杆时，应先停止射水或压浆，待压力下降后再进行接长或拆除钻杆。
10、对冒浆要妥善处理，及时清除沉淀的泥渣，保持良好的作业环境。
11、为防止浆液凝固收缩影响施工桩顶标高，可在原孔位采用冒浆回灌或第二次注浆措施。
十、旋喷桩试桩施工质量检验
1、高压喷射注浆所用的水泥和外加剂品种、规格及质量应符合设计要求。
2、浆液应严格按设计配方和试验确定的配合比拌制，制备好的浆液应均匀，不得离析。
每根桩施工过程中检验2次，观察并用浆液比重计检测浆液密度。
3、试桩布桩形式应符合设计要求。
4、试桩长度应符合设计，通过测量钻杆长度进行检查。
5、试桩桩体的完整性、均匀性、无侧限抗压强度应满足设计要求。
旋喷桩完工后28d，在每根试桩桩径方向1/4处、桩长范围内垂直钻孔取芯，观察其完整性、均匀性，拍摄取出芯样的照片，取不同深度的3个试样作无侧限抗压强度试验。
取芯后的孔洞采用水泥砂浆灌注封闭。
6、试桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法应符合下表的规定。
试桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法
序号
检验项目
允许偏差
施工单位检验数量
检验方法
1
桩位（纵横向）
50mm
4根试桩
经纬仪或钢尺丈量
2
桩体垂直度
1%
经纬仪或吊线测钻杆倾斜度
3
桩体有效直径
不小于设计值
开挖50～100cm深后，钢尺丈量
检测方案和技术措施
高压旋喷桩试桩的质量检验包括桩身完整性、均匀性、桩身强度、单桩承载力。
试桩1组，4根试桩，1根桩进行单桩承载力试验，2根桩进行钻孔取芯无侧限抗压试验，1根桩备检。
试验过程中按检测规程取得相关数据，按照设计文件及检验规程要求进行试验。
试桩试验检测由有相关检测资质的检测单位检测。
1、外观检测
采用浅部开挖桩头，深度宜超过停浆面下0.5m，目测检查搅拌的均匀性，卷尺量测成桩直径。
2、钻孔取芯
采用双管单动取样器在桩径方向1/4处、桩长范围内垂直钻孔取芯，观察桩体完整性、均匀性，取桩长长度的不少于3个试样（2m一个样）作无侧限抗压强度试验，要求芯样强度不小于设计值。
2.1芯样钻取要求
钻取芯样过程中，要求保证芯样的原状性、代表性，对不完整的、破碎的芯样要做出准确的分析判断。
2.2钻机的使用要求
选择有资质、有经验的钻探单位进行钻芯取样工作。
钻机选择振动小、调速范围广、扭矩大、液压操纵的高速钻机。
钻机安装必须水平、周正、稳固。
2.3取芯要求
取出的芯样要自上而下按顺序编号排列，不得颠倒、丢失、更换，同一根桩的芯样装入一个袋中，并注明芯样桩号、起止深度、块数、块号，并在取样试验过程中及时拍摄芯样全部照片。
取芯过程及取出的芯样应由监理工程师监督检查及验收，芯样要妥善保存。
3、复合地基承载力检测
采用静载试验的方法检验，验证设计参数，要求复核地基承载力值不小于设计值。
十一、质量保证措施
1、组织保证措施
（1）项目部将推行全面质量管理方法，按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79－2012和《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2012）要求进行各项质量检测。
（2）项目经理部成立质量管理领导小组，质量领导小组由项目经理挂帅，项目总工程师主管，成员由项目经理部、技术、质检、测量、物资、供应等职能部门人员、作业班组长组成。
（3）三检制：
严格执行“三检制”，层层把关，做到质量不达标准不交验收，上道工序未经验收不得进行下一步工序的施工。
（4）严把材料关：
工程质量的优劣，原材料的质量是关键，为确保整个工程质量达到优良，在保证材料合格率方面应严格把关。
（5）认真做好原始记录及资料整理工作，做到资料齐全、准确、工整。
对质量事故应及时上报监理工程师，不合格工程坚决返工，不留隐患。
（6）对连续作业的工作，实行交接班制度，并做好交接班记录。
（7）制定切实可行的质量奖罚制度，并按各项工程验收情况，每月考核兑现，责任到人，奖罚分明。
2、技术保证措施
（1）放注浆管前，先在地表进行射水实验，待气、浆压正常后，才能下注浆管施工。
（2）采用标号42.5的普通硅酸盐水泥作加固材料，每批水泥进场必须出具合格证明，并按每批次现场抽样外检，合格后才能投入使用。
施工中所有计量工具均应进行鉴定。
水泥进场后，应垫高水泥台，覆防雨彩布，防止水泥受潮结块。
（3）旋喷桩成桩试验，最终由设计、业主、监理、施工单位共同确定旋喷桩施工参数。
（4）严格控制喷浆提升速度，其提升速度应小于0.14m/min。
喷浆过程应连续均匀，若喷浆过程中出现压力骤然上升或下降、大量冒浆、串浆等异常情况时，应及时提钻出地表排除故障，复喷接桩时应加深0.5米重复喷射接桩，防止出现断桩。
（5）高喷孔喷射成桩结束后，应采用含水泥浆较多的孔口返浆回灌，防止因浆液凝固后体积收缩、桩顶面下降，从而保证桩顶标高满足设计要求。
（6）因地下孔隙等原因造成返浆不正常，漏浆时，应停止提升，用水泥浆灌注，直至返浆正常后才能提升。
（7）引孔钻进施工时应及时调整桩机水平，防止因机械振动或地面湿陷造成钻孔垂直度偏差过大。
为保证顺利安放注浆管，引孔直径采用Φ40mm成孔，岩芯管长不小于2.0米。
穿过砂层时，采用浓泥浆护壁成孔，必要时可下套管护壁，以防垮孔。
（8）实行技术人员随班作业制，技术人员必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、压力、旋转提升速度等参数是否满足设计要求，及时发现和处理施工中的质量隐患。
当实际孔位孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与工程地质报告不符等情况时，应详细记录，认真如实填写施工报表，反映施工实际情况。
（9）根据地质条件的变化情况及时调整施工工艺参数，以确保桩的施工质量。
调整参数前应及时向业主、监理、设计报告，经同意后调整。
（10）配备一台备用发电机组。
旋喷桩施工，进入旋喷作业则应连续施工，若施工过程中停电时间过长，则启用备用发电机，保证施工正常进行。
（11）施工现场配备常用机械设备配件，保证机械设备发生故障时，能够及时抢修。
十二、安全、环保及文明施工措施
1、安全施工措施
（1）建立以项目经理为第一责任人，以岗位责任制为中心的安全生产责任制。
项目部一工区设安全领导小组，既有线作业队设一名专职安全员，作业班组设兼职安全员，构成覆盖整个工程的安全管理体系。
（2）安全生产一票否决，坚持“三不放过”原则，实施安全生产奖惩制度做到层层落实。
（3）坚持“安全第一，预防为主，综合治理”的方针，加强全体施工人员的安全生产意识，做到人人对岗位安全心中有数，定期举行安全会议和安全检查，及时发现和处理安全隐患，把各种不安全因素消灭在萌芽状态。
（4）加强各类机械设备的“管、用、修、养”，定人、定机、定责管理，禁止机械设备带病工作，防止意外事故发生。
（5）机械设备操作运行人员、电工、焊工、起重工现场指挥人员等，必须持证上岗。
（6）在施工过程中，施工人员必须戴好安全帽。
安全工程师及安全员及时观察施工现场情况，根据不安全苗头采取相应的措施，做到防患于未然。
2、环境保护措施
在工程施工过程中，严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章以及监理人员制定的有关本工程环境保护的规则。
加强对噪声、粉尘、废气、废水的控制和治理，努力降低噪声，控制粉尘和废气浓度，做好废水和废油的治理的排放，遵守有关鱼类和野生动物、树木、文物保护、防火及废弃物处理的规章制度，随时接受业主、监理及当地政府环境机构的监督检查。
（1）自然环境的保护
保护施工区外的场地及植被，未经允许不自行砍伐树木，合理设计开挖区的边坡，并采取防护措施，以免引起滑坡而破坏植被。
水泥等粉状建筑材料设专门库房堆放。
定期保养施工设备，减少噪音。
检查钻机、汽车、装载机、吊车等用油设备的废气排放量，不合格者不使用。
施工期间，不随意燃烧树木及废物，以免污染空气。
（2）水源污染防治措施
采取措施防止任何污染物质直接或间接地进入河道、水源。
各种施工用的燃料、油料、化学品、酸等做到严格管理、特殊保管，储存地应远离地表水源。
（3）防止水土流失措施
采取有效措施，对施工开挖的边坡及时进行保护，做好排水措施，避免由于施工造成的水土流失。
生活区、拌和楼的废水用排水沟排至指定地点。
生活垃圾集中堆放并定期运至场外指定地点。
施工平台区域设置排水沟、集水池，将施工废水、废浆排至指定点。
3、现场文明施工及相关措施
（1）成立文明工地施工领导小组，由管生产的项目副经理主持工作，由综合办公室指派一人专门负责文明工地建设，由值班工长负责落实施工现场的文明施工工作。
（2）工地布置建设时，按安全文明标准工地进行。
（3）开展文明工地、文明班组建设活动，按照各单位的施工范围进行分区卫生包干，将责任落实到人。
（4）认真做好施工现场和生活区的规划。
现场材料、工具摆放整齐有序，电缆、水管分别架设，不乱扔垃圾和废弃材料，做到工完料尽场地清。
生活区定期进行卫生清洁和消毒杀菌，进行必要的文明礼貌宣传和文明共建活动，创建一流的卫生文明的生活环境和施工环境。
（5）指派专人统一管理和协调工地的治安保卫、施工安全和环境保护等有关文明施工事宜，形成良好的生产、生活环境。
（6）搞好现场施工道路的维修工作，做到路面平整、干净，保证道路畅通。
危险地段设置明显标志，及时清除路障，同时要求所有车辆驾驶员文明礼貌驾车，且对车辆经常进行维护、冲洗，保持良好车容、车貌。
（7）教育现场全体人员遵纪守法，坚决杜绝打架斗殴、赌博等不良行为。
（8）尊重当地民风民情和生活习惯，与当地政府、人民群众以及监理人员、设计代表等机构建立良好的关系，为文明施工创造良好的氛围。
（9）全体上岗人员进入工作场地，身着统一的服装。
来往于工区的施工机械、车辆均涂刷醒目的标志。
（10）工程竣工后，将迅速撤离施工现场并彻底清除施工临时建筑物和其它一切废弃物。
十三、试桩成果收集整理
施工过程中，及时完成资料的填写、收集、整理、分类、汇总、保存等工作。
试桩结束后，及时进行总结并编写试桩施工总结报告，上报监理审核、审批，以监理批复的工艺性参数进行控制，以指导本标段内双向水泥搅拌桩施工。
高压旋喷桩施工记录
工程（标段）名称
太焦高铁TJZQ-01标段
施工单位
中铁三局集团太焦铁路项目部一工区
单位工程
里程及部位
布桩形式
施工日期
设备名称及型号
设计桩径
水泥浆施工配合比
桩号
起止时间
地面高程
（m）
设计桩底高程（m）
试桩桩底高程（m）
设计桩长（m）
施工桩长（m）
成桩直径（m）
旋转速度
（r/min）
提升速度（m/min）
喷浆压力（MPa）
设计喷浆量
（L）
实际喷浆量
（L）
作业人
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