碎石注浆桩试桩方案.docx
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碎石注浆桩试桩方案
碎石注浆桩桩试桩方案
1试验目的及需确定的施工工艺参数
1.1确定施工设备、工艺、施打顺序和验证设计方案。
1.2确定有关各项施工工艺参数：
碎石、细砂、水泥、水等配合比；注浆压力、注浆量、注浆时间及提管速度等各项工艺参数。
2试桩方案
2.1、施工准备：
2008.12.19～2008.12.21（人员、设备、材料进场、资料上报、场地平整）
2.2、试桩时间：
2008.12.22
2.3、试桩段落
a、试桩段落：
b、试桩数量：
8根，合96米。
3工程概况及设计要求
3.1工程概况
3.2工程地质及水文
工程地质条件：
工程影响范围内主要地层工程特性如下（描述顺序自上而下）：
（0）人工填土，以素填土为主。
（1）-2、粉土,褐黄色,灰色,稍密,饱和；σ0=100KPa，Ps=2.3MPa
（1）-3、淤泥质粉质黏土,灰色,流塑,含腐植质;σ0=60Kpa,Ps=0.57MPa
（1）-4、粉质黏土,褐黄色,软塑;σ0=120Kpa,Ps=1.03MPa
（1）-5、粉质黏土,褐黄色夹青灰色,硬塑；σ0=180Kpa,Ps=1.62MPa
（2）-1、粉质黏土,褐黄色,硬塑;σ0=200Kpa,Ps=2.75MPa
水文地质条件：
地下水主要为第四系孔隙水,埋深1.2～1.5m。
其中地层
（1）-４部分地段有缺失。
3.3设计要求
该段地基承载力不满足无砟轨道铁路工后沉降的要求，在路堤填筑之前需进行地基加固，经技术经济比较分析采用碎石注浆桩加固，筏板外碎石注浆桩桩顶设直径为1.0扩大桩头，上铺设0.7米厚碎石垫层；筏板下铺设0.2厚碎石垫层，筏板采用C30钢筋混凝土，厚0.5米。
碎石注浆桩径0.5米，桩间距1.6米～1.8米，桩长12.0～19.0米，碎石注浆桩按C20混凝土设计。
、试块标准养护28天立方体抗压强度标准值不小于15Mpa。
单桩承载力设计值要求见下表：
断面里程
单桩承载力设计值（KN）
断面里程
单桩承载力设计值（KN）
759
653
474
611
511
碎石注浆桩施工前应进行工艺性试桩，验证设计参数，获取施工工艺参数。
3.4施工质量要求：
（1）所用的水泥、粗细骨料品种、规格及质量应符合《铁路混凝土施工质量验收补充标准》的要求。
（2）碎石注浆桩的数量、布桩形式应符合设计要求。
（3）每根桩的投料量、注浆量不得少于设计量。
（4）碎石注浆桩顶端浮浆应清除干净，直至露出新鲜混凝土面。
清除浮浆后桩的有效长度应满足设计要求。
（5）碎石注浆桩的桩身质量、完整性应满足设计要求。
4试桩总体施工方案
碎石注浆桩试桩施工前需取施工现场水样检验工程特性，按C20混凝土进行配比试验，选取试桩所需配比选值，及相应工程特性的原材料碎石、细骨料、水泥等。
通过现场碎石注浆桩试桩除复核设计地质资料和检验设计要求施打顺序是否适宜外,还将确定以下技术参数：
①碎石注浆桩桩所用水泥砂浆配合比（包括对原材料的选择及拌和工艺）；②钻进成孔工艺参数；③注浆量、注浆压力及提管速度之间的关系；
终止注浆的时间控制；⑤核实地质情况及地质情况与注浆量的关系；⑥测定试桩用混合料试块标准养护28立方体抗压强度标准值及单桩承载力；
根据设计及施工规范要求，碎石注浆桩试桩8根，试桩地点暂定为里程DK89+747～DK89+750.6段路基范围内。
具体试桩分布情况如附图。
5试桩要求
5.1施工前由中心实验室选定配合比。
5.2施工用水取样送检。
5.3试桩位置：
里程DK91+339.414、DK91+341.114、DK91+342.814
5.4试桩根数8根，间距1.7m，桩径0.5m，桩长12m,试桩编号为S1～S8，试桩时根据实际地质情况进行调整。
5.5通过试验，测定试桩桩体用混合料标准养护28立方体抗压强度标准值和单桩承载力。
5.6试桩过程中监理与施工单位一同到施工现场，通过试桩共同确定碎石注浆桩施工的主要参数，部分施工参数由检定中心和实验室确定。
为下一步大面积碎石注浆桩施工提供施工参数。
6、试桩暂定施工参数、施工机具及材料人员情况
该段碎石注浆桩的施工设计图，给定成桩采用螺旋干作业钻空取土法。
通过试桩确定其施工参数。
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，碎石注浆桩试桩暂定施工参数如下：
表1：
试桩施工参数表
序号
项目
控制参数
备注
1
钻进速度
开始钻时要慢
2
水泥砂浆配合比
1:
0.866:
0.5：
0.01
理论
3
水泥砂浆搅拌时间
5min
暂定
4
注浆压力
0.1～0.3MPα
暂定
5
单桩注浆量
1.47m3
理论
4
注浆停止时间
至孔口翻浆比重达到注入砂浆比重95%时
砂浆比重95%
说明：
混合料配合比为：
水泥:
细砂:
水:
外加剂（减水剂）
表2：
试桩施工机具
序号
设备名称
规格
单位
数量
备注
1
钻机TH-55
TH-55
台
1
2
注浆泵
SGB6-10
台
1
3
振动棒
2.2KW
台
1
4
清水泵
3.5KW
台
1
4
发电机
台
1
200KW
人员配置：
领工员1人、技术员2人、安全员1人、质检员1人、钻机班机长1名,钻孔两侧开筒2名,拉泥土2名,接钻杆及辅助施工1名;注浆班机长1名,拉黄砂1名,拉水泥1名,放水搅浆1名,下管及拔管3名;普工2
人,负责清理场地积水、抽水、排污、接水管等。
施工用碎石为16～31.5mm。
原材料供应根据施工情况，由材料厂家直接运送至施工所需材料堆放场地。
7螺旋干取土碎石注浆桩施工工艺
7.1施工工艺
碎石注浆桩施工工艺流程下图：
7.2碎石注浆桩主要施工方法
7.2.1施工准备
①组织工程技术人员和现场施工领工员熟悉图纸，从技术要求和施工工艺要求两个角度作好图纸会审前期工作，编制碎石注浆桩试桩方案。
②试桩施工前务必采取挖探沟等措施探明试桩影响范围内地下管线敷设情况。
做好试桩影响范围内的地下管线和架线的迁置工作后方可进行试桩施工工作。
③试桩桩位处在既有京沪铁路附近，编制切实可行的运营铁路附近施工的安全方案责任到人，桩机施工应有相应的安全防范措施。
④试桩施工前应排水疏干地表清除表层杂草、树木挖除树根等。
挖除表层种植土不小于0.5m,回填土采用A、B填料或渗水土至桩顶设计标高压实并整平地面。
另外探沟的回填采用A、B渗水土分层夯实（松铺厚度20cm～25cm）,桩机施工作业面的承载力满足施工荷载的要求，以保证施工的正常进行。
⑤由于施工用电量较大，用电的起动电流大，负荷变化多，因此，对电源等的供应情况应作详细调查，包括供电的能力、线路距离等，保证确保施工的顺利进行，或自备与施工设备功率相匹配的发电机。
⑥试桩前应检查桩机工作情况，地基（施工平台）承载力是否满足安全要求。
检查不合格严禁进行试桩施工。
7.2.2.施工测量方法
以设计院提交的测量控制基准点为控制点，建立闭合导线控制网，闭合导线控制网建立在场地四周，放出桩位，经复核无误后方可施工。
施工测量的精度：
按《铁路工程测量规范》（GB50026-93）执行。
高程测量主测仪器为苏一光DSZ-3自动安平水准仪。
7.2.3.螺旋干取土法碎石注浆桩施工方法与技术要求
（1）桩机就位、对中
桩位定好后，在桩中心点上插一标杆或打孔30cm深，灌入白灰做标记，放线后经专人检验，并派人看护。
放好桩位后，移动桩机到达指定桩位，对中。
（2）调整钻杆垂直度
桩机就位后，应用桩机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心，确保垂直度。
（3）钻进成孔
碎石注浆桩采用TH-55型钻机螺旋钻成孔。
此方法是利用套在钻杆上的螺旋套筒的部分刃片旋转切削土层,并把土层切入套筒内,待钻入一定深度后,提出套筒,清除筒内泥土,再放下套筒,如此反复进行操作。
第1节钻杆钻完后,可接上第2节钻杆,直到钻至要求的深度,经现场监理工程师验收确认后方可终孔。
在钻进过程中应注意以下事
项。
①初钻时应选择慢速挡,钻杆应保持垂直稳固、位置正确,防止钻杆晃动引起孔径扩大;
②钻进速度应根据电流值变化,及时进行调整;
③钻进过程中,应及时清理孔口积土和地面散落土,遇到地下水、塌孔及缩孔等异常情况时,应及时处理;
④钻进过程中,应时刻观察钻机机架是否偏斜,如出现偏斜应及时调整垂直,防止钻孔偏斜;
⑤当钻至土层分界处,特别是相邻两层地质软硬相差较大处时,如果软层下的硬层有倾斜角度,钻头可能会沿硬层的倾斜面歪向一边,操作稍不注意就会导致钻孔偏斜。
因此,当钻至土层分界处时也应放慢钻进速度。
⑥钻孔达到设计深度后,必须核实地质情况（电流值同钻进速度可初步判定地层地质条件，同时可取土样核实）。
（4）清孔
成孔达到设计深度后,应把套筒在原位空转捞土,清除孔底沉渣,同时对孔口予以保护。
（5）放置注浆管
注浆管采用直径3cm、长1～3m的镀锌铁管,节头采用丝扣连接,底管距孔底距离保持在15～30cm。
（6）投放石料
将干净的碎石（粒径为16～31.5mm）用翻斗车装载,并缓缓倒入孔内,直到填满至孔口为止。
（7）洗孔
碎石填满以后,利用注浆泵将清水通过注浆管注入孔内。
孔内注入清水一定时间后,检测泥浆比重。
当泥浆比重小于1.08时,方可停止向孔内注入清水,结束洗孔工作。
（8）注浆
注浆前应按Q=KπD2·h·n/4对该桩的注入砂浆量进行计算,以便指导现场注浆,单孔注浆量不应少于该桩体积的一半。
式中,Q为注浆总量（m3）;D为碎石注浆桩桩径（m）;h为桩长（m）;n为碎石的孔隙率,取0.45～0.5，K为砂浆充盈或损耗系数，本次试桩取1.25。
本次试桩注浆量定为1.47m3。
注浆是利用注浆泵的压力,将拌合好的水泥砂浆通过注浆管从孔底逐渐上升并渗入碎石孔隙中。
注浆压力一般为0.1～0.3MPa,采用分段注浆和分段提升注浆管的方式。
拔管速度应以根据注浆量控制为主，每次拔管的间距为0.5米（暂定），并不间断注浆。
至孔口翻浆比重达到注入砂浆比重95%时，可一次拔管。
施工中,每3～6根桩留置1组标准立方试件,进行水泥砂浆试件抗压强度试验。
在注浆过程中,因注浆管在压力作用下会发生振动,致使桩顶部分碎石会有一定量的沉落,故在压浆过程中应及时向桩顶补入部分碎石。
注浆至砂浆从孔口冒出后,用插入式振捣器插入桩体1.5m左右进行振捣,使桩顶砂浆充填密实,然后拔出注浆管（根据现场施工实际情况,若实际注浆量小于理论注浆量，则根据现场情况确定，如需二次补浆必须在拔出注浆管20min内进行，二次补浆时应增大注浆压力一般为2～4MPa）,此时注浆结束。
施工中如出现穿孔,导致砂浆大量流失,可采用跳孔施工或间歇施工等措施来补救。
如地层有夹层,有可能会导致砂浆流失。
遇到此种情况,可在注浆之前注入一定量的水玻璃,使后注入的水泥砂浆在短时间内凝固,而不至于大量流失。
（6）施工记录
钻进过程中，对不同的地质、钻进速度、钻压电流值均作出详细记录。
填写碎石注浆桩施工记录表和碎石注浆桩施工控制表。
（7）施工注意事项
①桩机施作平台承载力不满足安全要求严禁桩机施工作业。
②钻孔速度应均匀控制，同时注浆提管应根据地质情况均匀提管，保证成桩径均匀。
碎石注浆桩施工记录表
桩号
直径（mm）
桩长（m）
钻孔时间
注浆情况
提钻时间
开钻时间
终孔时间
开泵时间
终止时间
起始
终止
深度（m）
土层
钻进速度（m/min）
电流值（A）
注浆持续时间（min）
注浆量（m3）
施工情况描述
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
③试桩碎石注浆桩尚未硬结前禁止大型机械进入场地等，影响试桩质量的行为。
（8）碎石注浆桩施工检测及验收
碎石注浆桩施工完毕后，一般28天后对桩完整性和单桩承载力进行检测，检测包括低应变对桩身质量的检测和静载荷试验对单桩承载力的检测。
确定施工工艺和施工参数,写出试桩施工总结上报监理、设计和建设单位。
7.2.4、施工要点
（1）钻机就位、垂直度应满足设计及规范要求，桩位偏差5cm、垂直度应控制在1%以内。
（2）桩体材料：
桩体原材料采用碎石、细砂、水泥、外加剂配合而成，材料按C20混凝土配比。
混合料28天强度不小于15MPa。
（3）保证钻头达到持力层，达到设计桩底标高。
保证钻头是否达到设计桩底标高主要是通过测量桩位前应对施工现场原始地面标高进行抄平测量和开钻前由施工技术人员对螺旋钻机标尺、刻画进行复核。
判断钻头是否到了持力层一般有两种方法：
一是在根据钻孔深度，查看钻孔深度是否达到设计深度协同钻进速度和电流的关系。
二是根据钻出的土样与设计文件中设计取值参数相比较。
若孔深和图样都与设计文件相符则说明已经达到持力层。
（4）碎石注浆桩装注浆管时应清除管内杂物，以防堵塞，同时加强所用机械的检修，保证机械处于正常工作状态。
（5）为保证水泥浆的质量必须采用计量投料，以保证浆液水灰比的准确性，严禁运用不合格的原材料。
（6）注浆应连续进行，如因故中断应立即处理，尽快恢复注浆。
若不能及时恢复注浆，则应接桩（采用高一级混凝土C25）或原位或附近补桩。
（7）注浆过程中若水泥砂浆注入率较低，可适当增大注浆压力。
若注浆率较大而注浆压力不高，可适当降低浆液水灰比。
（8）注浆时密切关注浆量与注浆压力的关系，确定结束注浆的时间。
7.2.5、碎石注浆桩质量的保证措施
材料的优劣是质量的关键问题，每批水泥进场后，需要水泥出厂合格证，并及时进行复验，复验时按照每100吨1个批量进行，在现场对水泥要严加保管以防受潮。
严格按图纸规定用电子秤控制每米水泥用量；
各机操作要按规定，避免单根桩的水泥用量或多或少；
质检员及材料员要定期检查施工水泥用量同施工桩数量是否合乎要求；
7.2.6、质量缺陷修复
若桩头剔至设计标高以下时及由于各种原因造成的桩体短缺，断裂要进行相应的补救措施。
如断裂面距桩顶标高不深，可接桩至设计标高，同时保护好桩间土不受扰动。
采用接桩措施只限于个别桩头未达到设计标高情况。
接桩及补桩时，应先凿至密实层，模板用500×500木模支模。
接桩所用混凝土必须使用比桩体高一等级的混凝土即C25混凝土。
7.2.6、试桩完成后，按规范要求进行桩基检测：
①、低应变检测，检测桩身完整性
②、进行单桩承载力试验，确定核查单桩地基承载力。
检测完成后，综合比较各桩桩身完整性和桩基承载力，选取几个指标均良好的桩施工参数作为确定的施工参数。
若出现桩身质量问题，认真综合分析施工中的各种异常现象，确定出现异常问题的环节，在下步施工中预防发生类似问题。
7.2.7、碎石注浆桩施工质量主要控制参数标注
序号
检验项目
规定值或允许偏差
检验方法及频率
1
桩距
±50mm
检验方法及频率
2
垂直度
≤1%
钢尺测量,100%
3
桩体外径
不小于设计值
吊线,100%
4
桩长
不小于设计值
钢尺测量,100%
5
水泥砂浆强度
不低于M25
进行水泥砂浆试件抗压强度试验
6
桩身混凝土强度
不低于C20
无损检测、钻心取样或留置试块
7
单孔注浆量
≥该桩体积的一半
8
单桩承载力
符合设计要求
静载试验,1%
9
桩身完整性
桩身无明显缺陷
无损检测,50%
7.2.8、桩验合格后，将确定的工艺性试验参数汇集成工艺性试验报告，报监理单位审批后，用于工程施工。
8质量保证措施
为了达到预期的试桩效果，得到预期的满足现场施工条件的施工工艺技术参数，必须建立可控的质量保证管理措施。
建立三全控制措施，即全过程质量控制、全面质量控制、全员参与控制。
具体质量保证控制措施如下：
（1）劳动主体控制:
包括所有参与工程各类人员的技术生产技能、文化素养、生理体能、心理行为等方面的个体素质以及经过合理组织充分发挥其潜在能力的群体素质。
通过择优录用、加强思想教育及技能方面教育培训，合理组织、严格考核，并辅以必要的激励机制，使职工在施工过程中其潜在能力得到最好的组合和充分的发挥，从而保证劳动主体在质量控制系统中发挥主体自控作用。
（2）劳动对象控制:
劳动对象有原材料、半成品、工程用品、设备等，工程质量是工程项目实体质量的组成部分，其控制内容为：
控制材料设备性能、标准与设计文件的相符性，控制材料设备各项技术性能指标、检验测试指标与标准要求的相符性，控制材料设备进场验收程序及质量文件资料的齐全程度等。
贯彻单位内部质量程序文件中明确材料设备在封样、采购、进场检验、抽样检测及质保资料提交等一系列明确规定的控制标准。
（3）工程工艺控制:
制订和采用先进合理可靠的施工工艺是工程质量控制的重要环节，全面正确地分析工程特征、技术关键及环境条件等资料，明确质量目标、验收标准、控制重点和难点。
认真编制试桩施工方案。
严格按照审批的试桩方案施工。
（4）工程材料控制:
保证工程材料按质、按量、按时的供应是提高和保证质量的前提。
因此，对采购的原材料，一定要建立健全进场前检查验收和取样送检制度，杜绝使用不合格的材料。
材料必须三证（出厂证、合格证、检验证）齐全，进场后按规定抽检，合格后方可使用；
（5）施工操作控制:
施工操作者具有相应操作技能，特别是重点部位工程及专业性很强的工种工程，操作者必须具有相应工种岗位的实践技能，做到考核合格持证上岗。
施工操作中，坚持“三检”制度，即自检、互检、交接检；所有工序坚持样板制；牢固树立“上道工序为下道工序服务”和“下道工序就是用户”的思想，坚持做到不合格的工序不交工。
按已明确的质量责任制检查操作者的落实情况，各工序实行操作者挂牌制度，促进操作者提高自我控制施工质量的意识。
整个施工过程中，做到施工操作程序化、标准化、规范化，贯穿工前有交底、工中有检查、工后有验收的“一条龙”操作管理方法，确保施工质量。
（6）施工设备控制:
对施工所用设备根据工程需要从设备选型、主要性能参数及使用操作要求等方面加以控制。
（7）施工环境控制:
环境因素主要包括地质水文状况，气象变化及其他不可抗力因素，以及施工现场的照明、安全卫生防护设施等劳动作业环境等内容，要消除其对工程的影响主要采取预测预防的方法。
质量保证机构框图见下图：
质量保证机构框图
9安全保证措施
施工现场常设一名经过培训具有担任安全工作资格的专职安全员，负责制定健康保护与事故预防措施和个人检查，查看所有安全规则和条例的实施情况。
驻地管理人员一律佩证上岗，佩证内容有姓名、职务和本人照片，安全员的佩证为红色以示醒目。
具体措施如下
①既有线铁路附近桩机等大型机械施工应有切实可行的机械防倾措施，施工平台承载力应大于1.2倍的施工最大荷载（线路横断面方向施工平台承载力应均匀），防止机械发生机械倾覆。
施工便道修筑高标准，便道两侧将用M7.5浆砌片石护坡和排水沟。
②施工用电应符合国家有关规范要求。
临时电力及照明严格按照安全规定执行和设置，不得变通。
在施工作业区、施工道路、临时设施、办公区和生活区设置足够的照明。
搅拌水泥砂浆时，作业人员应戴口罩，以防粉尘吸入体内。
④灌浆管路接驳处应安扎牢固，以免喷料出伤眼。
⑤遇6级以上台风时应停止作业，将钻杆放倒。
⑥工地内合理布置排水沟。
排水沟不得妨碍工地内的交通。
安全施工组织结构图如下图。
安全施工组织结构图
10施工环保、水土保持措施
10.1环保水保措施规划
上场后先核实、确定施工范围内的环境敏感点，施工过程的重大环境影响因素。
明确施工范围内应遵循的环保法律、法规、标准和要求。
其次，在编制施工方案时有相应的施工区和生活区环境保护措施规划。
主要包括：
施工场地开挖的边坡保护和水土流失防治措施；防止饮用水污染措施；施工活动中的噪声、粉尘、废气、废水和废油的治理措施；施工区和生活区卫生设施以及垃圾的治理措施。
施工计划中安排环境保护的具体工作任务，包括方案、措施、设施、工艺、设计、培训、监测、检查等项目，计算环境保护工作量并做出经费预算。
最后，做好施工现场开工前的环保准备工作，对开工前必须完成的环保工作列出明细表，明确要求。
在开工前完成工地排水和废水处理设施的建设，在生活营地设置污水处理系统，保证工地废水处理设施在整个施工过程的有效性，做到现场无积水、排水不外溢、不堵塞、水质达标。
10.2环境污染的治理
螺旋干法取土碎石注浆桩钻孔施工期间的主要污染源为施工中产生的废土，项目部专门规划，将弃土运输至指定的弃土场处理，以免影响周边环境。
10.3防止噪声污染
（1）混凝土搅拌站选在空旷地带，距居民区、学校等敏感点不小于300m，对施工现场附近的居民区、学校等敏感点进行噪声检测，根据检测结果，采取减少噪声污染的措施。
（2）施工期间，在村镇居民区等环境敏感区，噪声大的施工作业，按规定的作业时间施工，尽量避开夜间施工。
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