水泥砂浆桩工艺性试验总结报告.docx
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水泥砂浆桩工艺性试验总结报告
郑州至徐州铁路客运专线徐州枢纽
相关工程ZXZH-Ⅱ
水泥砂浆桩施工工艺性
试验总结报告
中铁十局集团有限公司
郑徐客专徐州枢纽项目经理部
二〇一四年五月
中铁十局集团有限公司
郑徐客专徐州枢纽相关工程ZXZH-Ⅱ标段
水泥砂浆桩施工工艺性试验总结报告
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中铁十局集团有限公司郑徐客专徐州枢纽项目经理部
二O一四年五月
江苏·徐州
目录
1、工程概况1
1.1工程简介1
1.2工程地质条件1
1.2.1软土和松软土1
1.2.2地震液化2
1.3水文地质特征2
2、工艺试验目的3
3、工艺试验采用的设备、材料及各项参数3
3.1主要机具3
3.2主要材料3
3.3工艺试验采用的技术参数4
4、工艺试验时间、地点4
5、试验桩编号、数量及各桩情况4
６、试验桩施工工艺6
6.1施工工艺流程6
6.2施工准备7
6.3设备安装8
6.4设备试运转8
6.5水泥砂浆液制备9
6.6钻孔9
7、质量控制措施10
8、质量检测结果11
8.1桩身完整性检查11
8.2复合地基承载力检查12
9、试桩总结12
9.1施工配比参数12
9.2机械控制参数12
郑州至徐州铁路客运专线徐州枢纽相关工程ZXZH-Ⅱ标
水泥砂浆桩施工工艺性试验总结报告
1、工程概况
1.1工程简介
郑州至徐州客运专线铜山联络线工程Ⅱ标施工范围内共包含两段路基：
（1）铜山下行联络线路基LXDK4+033.887～LXDK6+059.08长2025m；并行既有杨铜联络线、站内六股及东走行线，对应既有陇海线里程为K231+856.33～K233+881.52。
（2）既有陇海上行线改线路基GLHDK0+000.00～GLHDK2+523.50长2523.5m；并行既有煤专线1及既有陇海线，对应既有陇海线里程为K229+006.04～K231+560.00。
标段内路基共设计水泥砂浆桩43302+28803根，490553+259700延米，直径0.5m，桩间距1.1m,正三角形布置，桩长8.0～18.9m。
桩顶设0.5m厚碎石垫层及0.1m中粗砂，内铺一层双向土工格栅，抗拉强度不小于110KN/m，每侧回折不小于2.0m。
1.2工程地质条件
K229+006.04～K231+560.00范围地层为第四系全新统冲积层及上更新统冲洪积形成的黏性土、粉土及砂类土。
K231+856.33～K233+881.52范围内，上层为第四系全新统冲积层粉质粘土、粉土、粉细砂，下为第四系上更新统冲积形成的粉质粘土。
1.2.1软土和松软土
K229+006.04～K231+560.00路基范围内，
（2）3-2层软塑粉质粘土、
（2）4-2、
（2）5-2层稍密状粉土、粉砂层，均为松软土层，结构松软，压缩性高、强度低，工程特性差。
K231+856.33～K233+881.52路基范围内，
（2）3-1、
（2）3-2层软塑粉质粘土、
（2）4-2、
（2）5-2层稍密状粉土、粉砂层，均为松软土层，结构松软，压缩性高、强度低，工程特性差。
1.2.2地震液化
地震动峰值加速度为0.10g，动反映谱周期为0.40s，且地下水较发育，根据《铁路工程抗震设计规范》，采用标准贯入试验方法对上部粉土及粉细砂层进行液化判别，两路基范围内上部饱和粉土、粉细砂层为可液化土，当发生Ⅶ级地震时会发生液化，液化深度2.45m～14.85m，液化指数1.132～74.064，抗液化指数0.230～0.998。
1.3水文地质特征
地下水类型为第四系孔隙潜水和岩溶水，第四系孔隙潜水局部略具承压性，透水性好的粉土、砂土为主要含水层，主要接受地下径流及大气降水、地表水入渗补给，水量较小；岩溶水主要赋存于灰岩节理裂隙、溶隙、岩溶管道中，主要接受第四系孔隙潜水和地下径流的补给，水量丰富。
地下水具有明显的动态变化特征，随季节、降水量变化而变化，测时地下水埋深0.8～3.7m，标高35.88～40.39m。
地下水主要以地下径流及人工开采为主要排泄方式。
根据《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB10005-2010）判定，该段碳化环境为T2，冻融破坏环境为D1。
K229+006.04～K231+560.00路基范围内地表水、地下水具氯盐侵蚀，环境作用等级为L1；地下水具化学侵蚀，环境作用等级为H1，具盐类结晶破坏，环境作用等级为Y1。
K231+856.33～K233+881.52路基范围内地表水具氯盐侵蚀，环境作用等级为L1，具化学侵蚀，环境作用等级为H1，具盐类结晶破坏，环境作用等级为Y1；地下水具氯盐侵蚀，环境作用等级为L1。
2、工艺试验目的
⑴通过试桩钻孔，记录钻进过程中各地层地质情况，对照设计文件，核查实际地质情况。
⑵确定配置要素，使各道工序紧密衔接，从而达到在有效的工期内按时完成任务，使成本控制达标。
⑶通过试桩确定砂浆稠度是否满足搅拌桩施工要求，是否造成堵管等，通过试验调整并确定最佳的配合比。
⑷通过试桩须确定施工使用的机械是否合理，钻进的速度、提升的速度是否合适，单桩喷浆量是否符合施工工艺要求。
3、工艺试验采用的设备、材料及各项参数
3.1主要机具
试验桩施工采用的主要施工设备见表1
拟投入的施工机械设备表表1
名称
型号
数量
额定功率
备注
水泥砂浆搅拌桩机
PH-5D
1
63.5KW
转盘最大扭矩55KN·m，链条进提力≤156KN，接地地压0.03MPa
砂浆泵
UB-4
1
5KW
出浆量1.3-4m3/h，最大工作压力4MPa，输送距离400m
水泥砂浆搅拌桶
2
7.5KW
用于拌和水泥砂浆
发电机
100GF2
1
100kw
作为备用电源，保证正常施工
3.2主要材料
水泥：
诚意P.O42.5级普通硅酸盐水泥
砂：
新沂骆马湖细沙
水：
地下水
3.3工艺试验采用的技术参数
试桩采用的技术参数
项目
类别
水泥用量
（kg/m）
水灰比
灰砂比
钻进m/min
提升速度m/min
搅拌转速
r/min
喷浆压力Mpa
第一组
56.5
0.7
1:
0.4
1.0
1.1
60
0.4
第二组
64
0.7
1:
0.4
1.1
1.1
70
0.5
第三组
71.5
0.7
1:
0.4
1.1
1.2
80
0.6
4、工艺试验时间、地点
工艺试验时间：
2014年4月6日～
工艺试验地点：
铜山下行联络线路基段（陇海里程K233+400处）、既有陇海上行线改线路基段（陇海里程K230+200处）
5、试验桩编号、数量及各桩情况
泥砂浆桩试桩桩位布置图
６、试验桩施工工艺
6.1施工工艺流程
水泥砂浆桩施工工艺流程图
K233+400试桩点K230+200试桩点
水泥砂浆桩地质柱状图
6.2施工准备
⑴对段内地表水、地下水及施工用水水质进行取样复测，与设计不符时，及时通知有关单位进行再次复测，有侵蚀性水不得作为施工用水。
⑵对桩机性能做全面的检查；在桩机的井架上准确画出每米的深度标示线，在钻头落地的情况下准确标示出“零”起点的位置。
在桩机钻头上增加横向搅拌刀片，并在井架的正面和侧面挂上垂球，用红油漆标示出垂球的中心位置。
⑶合理选好后台供浆位置，避免供浆线路过长。
⑷施工场地事先予以平整，且在一侧要开挖排水边沟，保证场地不积水；地表过软时，采取防止桩机失稳的措施。
6.3设备安装
钻机基本就位后，调平安稳，将转盘、钻杆轴线对准桩位竹片桩，对准误差控制在2cm以内，再调整钻架、钻杆，使钻杆垂直度控制在1.0%以内。
安装搅拌机、高压泥浆泵、输注浆管路、水电接头、闸阀、仪表等。
辅助设备安装应满足下列要求：
⑴制浆机应略高于贮浆罐上口；
⑵高压泥浆泵进浆口必须加设滤网，并稍低于贮浆罐出口；
⑶高压泥浆泵与旋喷管间必须用高压胶管连接。
安装完毕后，必须再次检查高压设备、管路系统，确保规格符合设计要求、连接密封完好。
并尽量缩短高压注浆管的长度，控制在20m以内为宜。
6.4设备试运转
桩机设备安装完毕后，必须进行试运转，确保状态良好、运转正常。
设备试运转应满足下列要求：
⑴钻机转速、提升速度符合设计规定值，误差在5%以内；
⑵设备工作电压、电流稳定，电压保持在380V±15V，电流不超过额定值；
⑶输、注浆液管路、水管路畅通，无渗漏；闸阀使用正常；压力、流量等仪表显示正确；
⑷高压泥浆泵电机达到设定转速，能保持设定泵压；浆液排放量符合设计流量；
⑸制、贮浆液设备的制备浆液能力满足注浆要求；
⑹设备运转平稳，操作人员配合默契。
6.5水泥砂浆液制备
水泥浆液制备在下旋喷管前1小时进行，随配随用。
浆液的水泥、水必须按已定配合比严格计量，加入中砂或细砂用制浆机均匀拌制，足量贮存备用。
拌制好的水泥浆液必须经过严格过滤，除去硬块、大砂石等，以免堵塞管路和喷嘴。
制备好的水泥浆液在旋喷过程中必须连续不停地搅拌，防止沉淀。
6.6钻孔
钻孔前，应测量每根钻杆长度，并按序用红油漆编号，并在最上一根钻杆壁上用红油漆标出深度控制红线。
钻进深度控制，以地面水平测量和自定桩底标高为依据，确定钻杆入土深度。
钻孔过程中必须做好导孔成孔记录。
导孔成孔后倾斜度应小于1.0%。
⑴定位：
起重机吊装搅拌桩机到达指定桩位，准确对孔。
当地面起伏不平时，使起吊设备保持水平，使用测量仪器或线锤检测钻杆垂直度。
⑵预搅下沉：
待搅拌机的冷却水循环正常后，启动搅拌机电机，放松起重机钢丝绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉至设计深度，下沉速度由电机的电流监测表控制。
⑶制备水泥砂浆：
待深层搅拌机下沉到一定深度时，待压浆前将水泥砂浆倒入储料罐中，储料罐的水泥砂浆要满足单根桩的材料使用量。
水泥采用普通硅酸盐水泥（P.O42.5），砂子采用粒径合适的材料，不得出现大粒径砂粒，以防堵管。
⑷喷浆搅拌提升：
搅拌机下沉到达设计深度后，开启灰浆泵将水泥砂浆通过搅拌钻机压入被搅动过的土基中，预搅拌持续30秒后，边喷浆、边旋转，同时，严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机，保证水泥砂浆的密度。
⑸重复钻进搅拌下沉：
深层搅拌机上升至工作基准面（持搅30秒），集料斗中的水泥砂浆应正好排空。
为使松软土和水泥砂浆搅拌均匀，再次将搅拌机边旋转边下沉，至设计加固深度，并持续搅拌30秒。
⑹重复喷浆搅拌提升：
搅拌机下沉到达设计深度后，再次开启灰浆泵将水泥砂浆通过搅拌钻机压入被搅动过的土基中，预搅拌持续30秒后，边喷浆、边旋转搅拌提升，严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机，保证水泥砂浆的密度。
清洗：
向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净，并将粘附在搅拌头的松软土清洗干净。
移位：
关闭搅拌机械，移动至下一桩位。
进行下一根桩的施工。
7、质量控制措施
1、钻机就位必须正确，其孔位偏差不得大20mm，钻杆垂直度偏差不得大于1%。
钻机开钻前，现场施工员必须进行检查，及时调整。
2、施工前应认真检查相关设备及管路系统。
设备的性能应满足设计要求。
管路系统的密封必须良好，管道必须畅通。
3、浆液的拌制
施工现场按标准化要求制作水泥砂浆配合比牌子，施工时严格按配合比拌制砂浆。
试桩施工前用磅秤标定一只水桶用以量测施工用水和细砂，投料顺序为：
水—水泥—砂，搅拌时间必须达到60s以上，浆液的密度采用浆液比重计检测，不得采用一只桶边拌边抽的方式施工，在喷浆过程中搅浆机应连续搅动，防止浆液发生离析，确保成桩质量。
4、搅拌机钻头下沉和提升速度、供浆与停浆时间
钻机对准桩位，记录仪器置零下钻，操作手同时通知后台送浆，下钻达到设计深度时（电子记录仪上显示深度与每米浆量），应原位喷浆搅拌10～30s以上，桩底水泥砂浆与土体充分搅拌均匀，再开始提升搅拌头，确保成桩质量。
深度、喷浆高程及停浆面、单桩喷浆量应符合施工工艺的要求，并应有专人记录。
5、成桩过程中，如因故停浆，继续施工时必须重叠接桩，接桩长度停浆面以下不小于0.5m。
接桩时间不得大于3小时，否则应在原桩位旁边补桩处理。
6、施工中若发现喷浆量不足时，应按要求复搅，复喷的喷浆量不小于设计用量（根据电子记录仪上显示每米浆量）。
7、现场各项原始记录必须真实、齐全。
8、对每批进场的水泥、外加剂等原材料，严格检查标号、出厂日期和出厂实验报告等材质证明文件并抽样检查，各项性能指标均符合设计要求才能使用，严禁使用不合格或过期硬化水泥。
除外加剂另委托相资质的试验室进行1～2次专门检验外，其余原材料抽样检查的主要要求如下：
（1）水泥：
工地试验室按每200t为一个抽样批次进行抽样送检，检验项目包括强度等级、凝结时间、安定性等指标。
取样与检验方法依据有关水泥标准。
（2）砂：
每日对拌和楼料场的砂进行抽样试验，试验项目包括筛分析和含泥量。
8、质量检测结果
8.1桩身完整性检查
成桩7天后，采用浅部开挖桩头，深度超过停浆面下1m，水泥砂浆桩成桩均匀，量测桩身50cm）。
详细数据见下表
8.2复合地基承载力检查
9、试桩总结
9.1施工配比参数
经过对试验桩施工原始数据及桩基检验结果的统计分析，总结参数如下：
水泥为加固湿土的18%（水泥用量63.5Kg/m），水灰比0.5，灰砂比1：
0.6，沙子用量XXKg/m
9.2机械控制参数
平均钻进速度：
m/min
平均提升速度：
m/min
搅拌速度：
r/min
喷浆压力：
Mpa
持力层电流值：
A
附表：
水泥砂浆桩施工记录表
工程（标段）名称
施工单位
单位名称
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
钻进速度
地面高程（m）
设计桩底高程（m）
施工桩底高程（m）
设计桩长（m）
施工桩长（m）
成桩直径（m）
喷射压力（MPa）
水泥浆用量（m3）
持力层作用电流（A）
作业人
记录人：
专职质量检查员：
施工技术负责人：
年月日
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