水泥搅拌桩施工方案粉喷法.docx
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水泥搅拌桩施工方案粉喷法
1.工程概述
1.1工程概况
本标段软基处理施工部位共有两处，一处位于大沙湖服务区主线桩号K191+450—K191+920，主要由A、B匝道，C、D场坪四个区域组成；另一处位于燕窝互通匝道，主要由C匝道桩号CK0+395.7～CK0+458.9，D匝道DK0+094.482～DK0+184.69和E匝道EK0+321～EK0+619三个区域组成。
两处共计水泥搅拌桩施工307470延米，砂石垫层42497m3。
其中大沙湖服务区共布置水泥搅拌桩23202根，其中A匝道有3401根，B匝道有3610根，C场坪有7985根，D场坪有8206根。
水泥搅拌桩处理深度10m，匝道桩间距为1.5m，场坪桩间距为1.7m，共计水泥搅拌桩施工232020延米。
燕窝互通共布置水泥搅拌桩6666根，其中C匝道有787根，D匝道有1351根，E匝道有4528。
水泥搅拌桩处理深度11~12m，匝道桩间距为1.2~1.5m，共计水泥搅拌桩施工75450延米。
主要工程量详见下表：
软基处理工程量一览表
编号
部位
水泥搅拌桩
砂石垫层
土工格栅
备注
根数
深度
长度（m）
数量（m3）
数量（m2）
1
大沙湖服务区
A匝道
3401
10
34010
3240
6480
场坪C
7985
10
36100
14272
/
B匝道
3610
10
79850
3092
6184
场坪D
8206
10
82060
14230
/
合计
232020
34834
12664
2
燕窝互通
C匝道
787
12
9444
1069
2327
D匝道
1351
11
14861
1462
3193
E匝道
4528
11~12
51145
5132
11156
合计
75450
42497
16676
总计
307470
77331
29340
1.2编制目的
软土地基处理目的主要是保证路堤在施工及使用期间不会发生局部和整体剪切破坏，满足强度和稳定性要求，并且确保在使用期间内发生的沉降和不均匀沉降控制在规范规定的允许值以内，保证路面结构完整和车辆行驶平稳、安全、舒适。
（1）保证大沙湖服务区C、D场坪，大沙湖服务区A、B匝道，燕窝互通C、D、E匝道双向水泥搅拌桩工程按照设计图纸及施工规范要求进行施工，确保工程施工质量。
同时确保施工安全、环保可控。
（2）推广首件试验参数，分析试验中不利边界条件，加以整改。
推广首件合格工艺，为后续施工提供依据。
（3）明确图纸参数，让每个施工作业人员施工过程操作明了、认识清晰、资材齐全，程序合规。
2.施工依据及原则
2.1施工依据
（1）《武汉城市圈环线高速公路洪湖段两阶段施工图设计》（第十册第三分册）；
（2）《武汉城市圈环线高速公路洪湖段两阶段施工图设计》（第Ⅲ.02.D2上册）；
（3）《粉体喷搅法加固软弱土层技术规范》（TB10113-96）；
（4）《软土地基深层搅拌加固法技术规程》（YBJ2255-91）；
（5）《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）；
（6）《武汉城市圈环线高速公路仙桃段软基出路施工技术指南（试行）》（鄂仙洪指技［2013］38号）；
（7）《武汉城市圈环线高速公路洪湖段第HHTJ-1/HHTJ-2合同段施工图设计技术交底》。
2.2施工原则
（1）按照招标文件的质量、安全、环保及进度要求编制，实质性地响应合同文件要求。
（2）坚持实事求是的原则，根据工程的实际特点，在充分满足工程使用价值的基础上，力求达到技术先进、工艺合理、经济适用。
（3）建立全方位质量保障体系，坚持事前控制为主、过程中严密监控的质量原则，以科学的管理方法和手段实现质量动态最佳管理目标。
实行项目法管理，实现资源的最佳优化配置、施工周期短、施工质量好的管理目标。
3.工程地质、气候、水文条件
3.1工程地质情况
本工程软土地基分布广，路基段属河湖冲洪积平原区，地势平坦开阔。
覆盖层为第四系全新系统冲洪积层，下伏基岩主要为中生界白垩—第三系砂岩、泥岩，该层岩体完整性相对较好，力学参数相对较高，特殊性岩土主要为淤泥质土，具有高含水量、高孔隙率、低渗透性、低抗剪强度、较显著的触变性和蠕变性等不良特点。
此外，还具有埋深深浅不一、厚薄不一、不连续零星分部等特点。
3.1.1大沙湖服务区地质情况
根据工程地质N138勘探孔数据资料，A、B匝道底层特性如下：
序号
高程范围m
深度范围m
层厚m
岩性
备注
1
22.61～21.91
0～0.7
0.7
种植土
2
21.91～11.61
0.7～11
10.3
粉质粘土
可塑
3
11.61～10.71
11～11.9
0.9
淤泥质粘土
流塑
4
10.71以下
细砂
中密-密实
根据工程地质CT10勘探孔数据资料，D场坪底层特性如下：
序号
高程范围m
深度范围m
层厚m
岩性
备注
1
23.6～22.2
0～1.4
1.4
粉质粘土
可塑
2
22.2～20.9
1.4～2.7
1.3
淤泥质粉质粘土
可塑
3
20.9～19.6
2.7～4
1.3
淤泥
流塑
4
19.6～14.7
4～8.9
4.9
粉土
可塑
5
14.7～12.8
8.9～10.8
1.9
细砂
中密-密实
6
12.8～10.6
10.8～13
2.2
粉砂
中密-密实
7
10.6以下
细砂
中密-密实
根据工程地质CT11勘探孔数据资料，C场坪底层特性如下：
序号
高程范围m
深度范围m
层厚m
岩性
备注
1
23.6～20.8
0～2.8
2.8
粉土
可塑
2
20.8～19
2.8～4.6
1.8
淤泥质粉质粘土
可塑
3
19～14.4
4.6～9.2
4.6
粉土
可塑
4
14.4～12.6
9.2～11
1.8
细砂
中密-密实
5
12.6～10.9
11～12.7
1.7
淤泥质粉质粘土
可塑
6
10.9以下
细砂
中密-密实
3.1.2燕窝互通地质情况
根据工程地质N180勘探孔数据资料，C匝道底层特性如下：
序号
高程范围m
深度范围m
层厚m
岩性
备注
1
24.8～21.6
0～3.2
3.2
黏土
可塑
2
21.6～20.6
3.2～4.2
1
粉土
稍密
3
20.6以下
细砂
稍密-中密
根据工程地质N160勘探孔数据资料，D匝道底层特性如下：
序号
高程范围m
深度范围m
层厚m
岩性
备注
1
24.44～23.92
0～0.52
0.52
种植土
松散
2
23.92～22.04
0.52～2.4
1.88
粉质黏土
可塑
3
22.04～19.14
2.4～5.3
2.9
粉土
稍密
4
19.14～-18.86
5.3～43.3
38
粉砂
中密-密实
根据工程地质N181勘探孔数据资料，E匝道位置EK0+345处底层特性如下：
序号
高程范围m
深度范围m
层厚m
岩性
备注
1
24.35～20.55
0～3.8
3.8
黏土、粉质黏土
可塑-软塑
2
20.55～12.05
3.8～12.3
8.5
淤泥质土
流塑
3
12.05～9.25
12.3～15.1
2.8
粉土
稍密
4
9.25以下
粉砂
中密-密实
根据工程地质N189勘探孔数据资料，E匝道位置EK0+500处底层特性如下：
序号
高程范围m
深度范围m
层厚m
岩性
备注
1
24.35～21.98
0～2.2
2.5
粉质黏土
可塑-软塑
2
21.98～16.28
2.2～7.9
5.7
淤泥质土
流塑
3
16.28～8.88
7.9～15.3
7.4
粉质黏土
稍密
4
8.88以下
粉砂
中密-密实
根据工程地质N182勘探孔数据资料，E匝道位置EK0+580处底层特性如下：
序号
高程范围m
深度范围m
层厚m
岩性
备注
1
24.35～17.17
0～7
7
粉质黏土
可塑-软塑
2
17.17～14.47
7～9.7
2.7
淤泥质土
流塑
3
14.47以下
9.7
粉砂
稍密
粉质黏土、黏土的含水率为27.9%～40.8%，平均值为35.1%，液性指标为0.15～0.95，平均值为0.58，液限36.8%，湿密度1.83g/cm³，干密度1.35g/cm³。
淤泥质土的含水率为38.7%～45.6%，平均值为42.2%。
液性指标为1.01～1.08，平均值为1.09，液限40.8%，湿密度1.82g/cm³，干密度1.30g/cm³。
3.2气候、水文条件
工程所在地属于华中亚热带季风气候，具有大陆气候特点：
热量丰富，光照适宜，雨水充沛，光温水配合协调，一年四季分明，春季冷暖多变、阴雨连绵，夏季酷热多雨，秋季气候干燥，冬季寒冷干燥，区内全年平均温度16.9℃，年均日照1863小时，年均积温5172℃。
气温季节性变化很明显，一月份气温较低，极端最低温低-12.0℃，七月份气温最高，极端最高气温39.7℃，月平均最低气温1.2℃，月平均最高气温33.3℃。
根据洪湖气象站资料分析，项目多年平均降雨量1400.3mm，年内降水分配很不均，多集中在5～8月间，历年最大降雨量1812.8mm，历年最大日降雨量212.5mm，无霜期从3月～11月约250天。
拟建道路沿线内雨量充沛，水系发育，河溪纵横，库塘星罗密布，主要有东荆河、内荆河、四湖总干渠及大沙湖等。
4.主要设计参数
（1）材料：
水泥搅拌桩加固水泥采用42.5普通硅酸盐水泥；
（2）水泥用量：
55kg/m；
（3）桩间距：
C、D场坪1.7m，A、B匝道1.5m；
（4）成桩深度：
10m；
（5）桩径：
50cm；
（6）成桩3天内应采用轻型动力触探仪（N10）检查桩身质量，触探点应在桩径1/4处，抽检频率为1%，且每一工点不少于3根。
（7）成桩7天后，采用浅部开挖桩头，目测检查搅拌的均匀性，测量成桩直径，抽检频率为5%。
（8）成桩28天后采用小应变动测法进行桩长及成桩均匀性检查。
抽检频率为5%，且每一工点不少于3根。
（9）对于小型结构物地基，成桩28天后采用静力载荷试验检测符合地基承载力，抽检频率为0.5%~1%，且一般不少于3点。
检测结果应能满足构造物对地基承载力的要求。
（10）随机按规定频率或对桩身质量有怀疑时，应在成桩28天后，用双管单动取样器进行取芯，制成石块做无侧限抗压强度试验，取芯时沿着桩2/5轴线处垂直钻进，钻孔直径不小于108mm，检测频率为0.5%，同时每个段落不少于3根。
（11）成桩28天后无侧限抗压强度不小于1MPa。
（12）成桩28天后各节段按上节（0-5m）不小于1Mpa，中节（6-10m）不小于0.8Mpa，下节（11-15m）不小于0.5Mpa的强度指标。
5.施工工艺参数
（1）下钻喷灰搅拌速度1m/min，提升搅拌速度0.8m/min，根据试验桩的成桩效果来看，表层3m成桩差，搅拌不均匀，水泥与粘土未结合充分。
故水泥搅拌桩顶部3m范围内需要复搅，复搅搅拌速度控制在0.5m/min；
（2）根据试验桩（采用32.5复合硅酸盐水泥）的成桩效果参数来看，喷灰压力0.4MPa～0.6MPa。
那么后续采用42.5普通硅酸盐水泥的喷灰压力参考值0.6Mpa～0.8Mpa，实际需根据施工过程中进行校正，并依实记录；
（3）电流一般控制在30A～80A左右，内、外钻杆正常电流区间、遇到硬土的电流区间，实际需根据施工过程中进行校正，并依实记录；
（4）外钻杆电流突变值及突变深度依实记录；
（5）为保证粉喷桩的垂直度，垂直度偏差不得大于1.0%,且桩位偏差不得大于5cm。
6.施工布置
6.1施工用电
大沙湖服务区软基处理区临近1#梁场综合区，其中有两台630KVA的配电站可引出用电线路，另外现场配置低压配电柜。
每台粉喷桩机的功率为55KVA、空压机22KVA，如此8台桩机同时工作用电共616KVA,另外还要配备3台250KVA的柴油发电机作为备用电源，防止桩体施工时停电造成废桩。
燕窝互通软基处理区临近2#梁场综合区，自4#配电站（800KVA）引出用电线路，施工现场配置低压配电柜，配置两台水泥土搅拌桩机进行现场施工（每台桩机总用电功率为77KVA），只需要配备一台300KVA柴油发电机备用即可。
6.2施工用水
本工程沿线水系发达，分布多条沟塘，拟采用抽水泵站就地取水，水泥搅拌桩施工现场距梁场综合区水井距离150范围内，架设接力泵或者分区打设临时水井（水井出水量30m³/h）均可供应现场施工用水。
7.施工准备
7.1材料准备
试验桩采用的为32.5复合硅酸盐水泥，掺入量为55kg/m，从试验成果来看，28天搅拌桩单桩强度可达到1.81Mpa。
为保证成桩效果，设计要求按照图纸施工，使用42.5普通硅酸盐水泥，现征得同意将已采购的32.5复合硅酸盐水泥用完，且做好记录，后续搅拌桩全部按照设计要求采用PO42.5普通硅酸盐水泥进行施工。
根据水泥搅拌桩配比计算，1根桩成桩需要约550kg水泥，大沙湖服务区施工22752根桩共需要水泥12513.6t，计入损耗1.05，则共需要水泥13140t，2014年1月～2014年5月共有5个月，则每月需要保障用于该项施工的水泥有2628t。
燕窝互通1根桩（12m）成桩需要约660kg水泥，施工6601根桩共需要水泥4356.67t，计入损耗1.05，则共需要水泥4574.5t，2014年1月～2014年3月仅有2个月，则1—2月除每月需要保障用于大沙湖服务区的水泥2628t外，还要保证用于燕窝互通的水泥2287.25t。
材料进场后，及时进行报验手续。
7.2人员准备
管理人员配备一览表
负责人
姓名
负责内容
技术负责人：
指导路基施工和技术交底，检查路基施工情况
施工负责人：
现场施工管理，保证材料、机械调配满足施工需要
质检负责人：
检查各项质量要求的落实情况
测量负责人：
施工放样、标高控制
试验负责人：
土工试验
安全负责人：
负责施工过程中的安全指导与安全检查
物资负责人：
负责施工过程中的水泥供应
大沙湖服务区作业人员配备一览表
负责人
姓名
负责内容
1#桩机
机长
记录员
施工、质检人员
2#桩机
机长
记录员
施工、质检人员
3#桩机
机长
记录员
施工、质检人员
5#桩机
机长
记录员
施工、质检人员
6#桩机
机长
记录员
施工、质检人员
7#桩机
机长
记录员
施工、质检人员
8#桩机
机长
记录员
施工、质检人员
9#桩机
机长
记录员
施工、质检人员
燕窝互通作业人员配备一览表
负责人
姓名
负责内容
1#桩机
机长
记录员
施工、质检人员
2#桩机
机长
记录员
施工、质检人员
3#桩机
机长
记录员
施工、质检人员
4#桩机
机长
记录员
施工、质检人员
7.3设备准备及施工安排
7.3.1大沙湖服务区
大沙湖服务区B匝道作为一分部运梁通道，需要提前施工。
拟定于2014年1月5日～2014年2月2日全部施工完成，3610根桩要在29天之内完成，则每天需完成128根。
1台钻机1天可施工（理论400m，80%的工作效率）320延米，即32根桩。
则前期将到位的4台钻机全部投入到B匝道，即可保证此项目标。
现已到位钻机8台，优先施工B匝道，15天（2014年1月19日）之内可完成此处施工。
A匝道与B匝道相同，施工完B匝道后转入A匝道进行。
转移桩机需要3天，则A匝道拟定施工时间为2014年1月22日～2014年2月19日。
A匝道施工完毕后，钻机就近转移，即转入施工C场坪，转移桩机需要3天，则C场坪施工开始时间为2014年2月22日。
C场坪共有7985根桩，1天8台桩机可施工256根桩，32天可施工完，即2014年3月25日完成。
C场坪施工完毕后，钻机逐步转入D场坪的施工。
转移桩机需要5天，则D场坪施工开始时间为2014年3月30日。
D场坪共有8206根桩，1天8台桩机可施工256根桩，33天可施工完，即2014年5月1日完成。
7.3.2燕窝互通
12月燕窝互通已到位桩机4台，燕窝互通共布置水泥搅拌桩约6666根，1台钻机1天可施工（理论400m，80%的工作效率）320延米，即32根桩。
C匝道有787根桩，安排1台桩机在此处施工，2014年1月5日开始施工，25天可完成，即2014年1月29日可施工完成施工。
D匝道有1340根桩，安排1台桩机在此处施工，2014年1月5日开始施工，42天可完成，即2014年2月15日可施工完成。
E匝道有4474根桩，安排2台桩机分区进行施工，2014年1月5日开始施工，70天可完成，即2014年3月15日可施工完成。
8.施工步骤
8.1施工准备
（1）新进场的人员数量满足工程施工需求（一机一人），要求每台桩机配备机长一名、记录员一名、施工、质检人员各一名。
（2）新进场的设备（12台搅拌桩钻机）、材料（P.C32.5水泥、P.O42.5水泥）数量满足工程施工需求，检验及检测符合要求（仪器均通过省计量单位标定贴封），并上报监理工程师审批。
（3）工地实验室建设标准、试验检测仪器配置数量及标定、管理办法等符合要求，并上报监理工程师审批。
（4）临电、临水等临建设施生产能力满足工程施工需求，建设标准符合规程规范要求。
（5）工区安全文明环保施工标准及措施符合要求，并经监理环保工程师检查认可。
（6）新进场人员在从事作业前，进行技术交底及安全技术交底，并下发作业指导书及施工布桩图。
（7）组织参施人员熟悉现场情况，了解周边环境，熟悉地质资料，使每位管理人员熟悉工程特点。
（8）组织参施人员进行设计标准、施工规范、质量标准、施工组织设计、项目管理质量计划的学习，使全体参施人员明确本项目的质量方针和目标。
（9）施工前检查
1）粉喷桩施工前应仔细检查搅拌机械、供粉泵、送粉管路、接头和阀门的密封性、可靠性，送粉管路的长度不宜大于60m。
2）粉喷施工机械必须配置经省计量部门确认的具有能瞬时检测并记录出粉量的粉体计量装置及搅拌深度自动记录仪器，并可机打小票。
3）搅拌钻头的直径应定期复核检查，其磨耗量不得大于10mm。
4）施工前完成施工放样复测工作，报请监理工程师认可后，放出水泥搅拌桩施工钻孔桩位置、水泥搅拌桩布桩间距、施工段落平整高度等。
8.2施工顺序
场地平整→施工放线→确定桩位→桩基对位调平→钻进喷粉搅拌→钻至设计底标高→提升搅拌→上层3米范围内复搅→成桩、移位→围堰灌水养护。
8.3施工要点
8.3.1场地平整
水泥土搅拌桩施工现场事先应予以整平，必须清除地上和地下的障碍物。
遇有明渠、池塘及洼地时应抽水和清淤，回填粘性土料并予以压实。
遇到倾斜面，应予回填施工平台，保障钻机架设。
人工配合机械进行场地平整，清除面植被和障碍物，清表厚度10cm～15cm保证搅拌钻机架设，设置排水沟，以利于排水。
8.3.2施工放线
（1）按照桩位布置图进行试验桩的精确测放，采用白灰粉进行标记，同时插设木签和竹签进行2组试验区分标识，完成施工放样复测工作，报请监理工程师认可；
（2）控制点：
在每个区域找若干个控制桩，用以控制每根桩的间距，数量；
（3）区域控制点：
区域控制点即是施工范围控制点；
（4）标高控制：
按照施工图册第III.02.D1上册及第III.02.D2上册的图纸要求进行深度控制（底部标高），原始地面平均值为顶部标高。
8.3.3钻机就位
（1）先装一根钻杆，钻头中心对准所放桩心，将搅拌桩基液压腿锁定；
（2）钻机就位后，进行垂直度检查，采用主视面与左视面吊两个铅垂吊线进行检查，确保水泥搅拌桩垂直度。
施工过程中采用水平尺进行钻具动力导向盘的复查。
8.3.4下钻喷灰搅拌
各项检查和准备工作完成后开始下钻，首先内钻杆钻头切土下钻，喷灰口进入地面以下20cm-30cm后开始喷灰，后台送灰，喷灰压力在0.3mPa左右，降低粉尘污染环境，避免水泥浪费。
内钻杆钻头全部进入地表以下之后，外钻杆钻头反方向搅拌。
正常钻进逐渐加压，喷灰压力为0.4mPa～0.6mPa，正常下钻喷灰搅拌速度为1m/min。
8.3.5提升搅拌
下钻喷灰搅拌到达设计深度后停灰，然后进行提升搅拌，提升搅拌速度为0.8m/min。
此时风压适当降低，特别是桩顶1m～3m范围，防止灰粉流失影响桩基质量。
8.3.6复搅
提升搅拌完毕后，再一次进行下沉复搅与提升复搅，复搅深度3m，复搅速度0.5m/min；
8.3.7成桩
提升搅拌完成后成桩，钻机自行到下一个桩位进行下一根桩基的施工。
将水泥用量小票打印，经监理审核签认后统一保管。
8.3.8养护
施工完毕后进行围堰灌水，提高顶部3m范围的含水量，形成良好的养护环境,并用聚乙烯薄膜覆盖，养护时间控制在7天以上。
9.施工进度计划
9.1节点目标
大沙湖服务区水泥搅拌桩计划开工时间为2014年1月5日，完工时间2014年5月1日。
总工期为117天，考虑到3～4月是江汉平原雨季，雨天按照15天计算，计划完工时间应该后推15天，为2014年5月16日，总工期为132天。
那么实际开工时间定为2014年1月5日，实际完工时间为2014年5月16日。
燕窝互通水泥搅拌桩计划开工时间为2014年1月5日，完工时间2014年3月15日，总工期为70天。
实际开工时间定为2014年1月5日，实际完工时间2014年3月16日。
9.2强度验算
9.2.1大沙湖服务区
大沙湖服务区B匝道作为一分部运梁通道，需要提前施工。
拟定于2014年1月5日～2014年2月2日全部施工完成，3610根桩要在29天之内完成，则每天需完成128根。
1台钻机1天可施工（理论400m，80%的工作效率）320延米，即32根桩。
则前期将到位的4台钻机全部投入到B匝道，即可保证此项目标。
现已到位钻机8台，优先施工B匝道，15天（2014年1月19日）之内可完成此处施工。
A匝道与B匝道相同，施工完B匝道后转入A匝道进行。
转移桩机需要3天，则A匝道拟定施工时间为2014年1月22日～2014年2月19日。
A匝道施工完毕后，钻机就近转移，即转入施工C场坪，转移桩机需要3天，则C场坪施工开始时间为2014年2月22日。
C场坪共有7985根桩，1天8台桩机可施工256根桩，32天可施工完，即2014年3月25日完成。
C场坪施工完毕后
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