深圳港西部码头高压旋喷桩主要施工方法.docx

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深圳港西部码头高压旋喷桩主要施工方法

1、高压旋喷桩主要施工方法

一.工程概况及地质情况

本工程位于码头南端靠近前湾燃机电厂北护岸区域，工程加固区块位于北护岸抛石棱台上，长73.2m，宽13m。

设计采用三重管法成桩法予以加固，目的在于防止码头基槽开挖使电厂北护岸失稳滑动。

本次主要是进行试桩，通过试桩情况确定成桩直径或定向喷射时喷射距离、喷射的技术参数（提升速度、旋转速度）、水泥浆配合比以及加固体的强度，并在施工工艺上总结经验指导大面积施工。

由于旋喷桩均在护堤坡脚外，旋喷桩施工前，需采用小袋装砂铺设一个施工平台，平台标高3.2m。

主要设计参数：

1、施工机械参数

机械名称

喷嘴直径（mm）

泵平均压力（MPa）

流量（L/min）

高压泵

2.5

20～25（待试验段结果确定）

70~75

空压机

8~9

1.8～2.0

140~150

泥浆泵

1~3（环状）

0.4～0.55

风量40～80（m3/h）

2、设计参数

高压旋喷桩设计桩点间距1m，成桩直径不小于1.2m，桩顶标高-2.5m，桩底标高-16.5m，平均桩长14m，桩端入较好质粘土不小于2m，水泥浆采用425号普通硅酸盐水泥，水泥浆水灰比1（1.5）:

1，施工面标高3.2m。

桩位布置详见下图所示：

成桩28天后，钻取固结体岩芯，所取岩芯无侧限抗压强度不得低于1.5MPa，抗剪强度C≥0.6MPa，φ≥35°。

地质情况

拟建场地范围内分布的地层为：

人工填石（砂）、第四系全新统海积流泥、淤泥，第四系全新统粘土、砾砂，晚更新统淤泥质土、粉质粘土、粗砂，中更新统残积砂质粉质粘土，其下为加里东期不同风化程度的细粒花岗岩前湾电厂北护岸采用部分清淤换砂并插排水板固结淤泥，袋装砂堤体。

靠近码头前沿区域（护岸西部）清淤较多，残余淤泥较少，护岸东头清淤较少，残余淤泥较多。

该层淤泥为灰黑～灰色，含少量有机质，不均匀混粉、细砂及贝壳，局部夹有10～20cm厚的粉砂薄层并见水平层理，偶见少量腐木。

饱和。

流塑状。

手感细腻，光滑～稍光滑，摇震反应无，干强度高，韧性高。

分布深度顶标高-4m左右，底标高-14m左右。

　二.施工机械选定

主要施工设备有：

1引孔钻机XY-2

2高喷台车

3高压水泵3W-6B1

4空压机0.7MPa

5注浆泵HB80/10-D

6搅拌机NJ-1001台

7高压胶管ø19-ø22100米

三.主要施工方法　

（一）施工工艺流程：

本工程采用地质钻机钻孔，高喷台车喷射注浆形成墙体的施工工艺，其工艺过程如下：

设置施工平台→钻机就位→钻机成孔至设计桩底→高喷台车就位下喷管→水泥浆制备→旋喷成桩→注浆回灌→高喷台车退出→移机至下一个孔位。

（二）施工要点

1、施工准备：

回浆比重控制在1.2以上。

施工中必须如实记录高喷注浆的各项参数，浆液的用量、异常情况和处理情况等。

注浆应全孔连续进行，每次拆管应进行复喷，长度不小于0.2m。

因事故中断后，回复施工时，应检查已喷射过的浆液情况及原孔的成孔情况，无特殊情况，进行长度不小于0.5m的复喷，特殊情况应与监理联系后进行处理，并做好记录。

高压旋喷注浆过程中，当出现压力突降和骤增、孔口回浆浓度过低或不回浆等异常情况时，应查明原因，及时处理。

对施工质量进行检查和验收，认真履行“三检制”即施工班组自检、项目部质检员专检、监理工程师核检。

对每一道检验，不合格时，均应进行返工。

工程全部完成后，由业主、监理、监督进行联合检查验收。

施工中，对每一完成的工作都应留下书面记录，记录要真实，并及时进行收集、整理，做到有据可查。

3、施工中水泥浆配比的控制

注浆液配合比的控制：

为证桩体的直径及强度满足设计要求，施工前应根据地质报告，按土层的不同确定相应的水灰比。

施工过程中认真记录好各种土层并及时调整水泥浆的配合比，定期用比重计检测水泥浆液密度，确保浆液质量。

在粉质粘土或粘土层中注浆水泥浆的配合比宜控制在1.5:

1以保证水泥浆有足够的流动性；在淤泥质土及人工填土层及配比应相应提高，宜控制在1.2:

1～1:

1之间以达到置换不利土层的作用，提高桩体质强度。

水泥浆利用机械搅拌水泥浆液，搅拌灰浆时，先加水，然后加水泥，每次灰浆搅拌时间不得少于2分钟，水泥采用进料机均匀进料，浆液使用前过筛。

。

配制好的水泥浆用滤网过滤，水泥浆从灰浆拌和机倒入集料斗时，过滤筛，把水泥硬块剔出。

水泥浆应在使用前一小时制备，浆液在灰浆拌和机中要不断搅拌，当浆液存放时间超过有效时间时，降低标号或按废浆处理。

施工需要掺加添加剂时，须经过现场试验，并报监理工程师审核批准。

五.质量检测

待成桩28天后，钻取固结体岩芯，垂直于护岸轴线方向两个井格为一个区块，每个区块随机选取10％桩进行抽芯检测，每根桩2个钻孔。

分别位于旋喷桩连续墙轴线方向上的钻孔位于距离圆心0.5m处，垂直于轴线方向钻孔距离圆心0.6m处。

要求钻孔钻至设计桩底标高下1m。

检查岩芯的完整性，以考察旋喷桩的整体性及桩径是否通长满足设计要求，并每1m取一土样。

如发现桩径不符合设计要求，施工方需在连续墙轴线方向上距离该桩圆心位置0.6m位置补打一根桩，在同一区块如果出现3根及以上不合格桩，则视为该区全部不合格，该区段需要全部按照设计进行钻孔喷射成桩。

1、钻孔抽芯：

（1）采用高速油压钻机（额定最高转速不低于790r/min），配以φ101双管单动金刚石钻具，钻机最大转速为1050转/分。

采用油压高转速钻机及单动双管钻具，一般要求采用外径不小于101mm的金刚石钻头（重要工程按要求可用130mm口径）。

应配备相应的孔口管、扩孔器、卡簧、扶正稳定器、及可捞取松软渣样的钻具。

钻杆直径宜为50mm。

此外，宜选用泵压1.0-2.0MPa、排水量为50-160L/min的水泵。

（2）芯样试件的加工采用自动切石机、手动切割机和磨平机。

（3）芯样试件抗压强度试验采用微机控制全自动压力试验机。

（4）抽芯工艺及技术要求：

1）按要求安装钻机，本工程应在施工平台上进行操作。

2）钻进过程中随时注意进尺速度、操作感觉、孔内声音及钻具突然落下的起止深度，并及时记录现场桩身混凝土的情况及桩端岩土情况。

3）回次进尺控制。

当桩身质量正常情况下，回次进尺不得超过岩芯管净空长度，一般每回次不超过1.5m；当桩体混凝土质量和完整性均较差，或钻至重点检测部位时，为避免芯样机械破碎和磨耗，应适当控制回次进尺，一般每回次不超过0.8m，并采取相应的措施保证芯样采取率和芯样完整性。

当钻至距桩底0.5m时，应终止本回次钻进，并在下一回次钻进中将桩底砼及桩底持力层（厚约0.5m）同时钻取出来。

取芯时，应确定芯样卡位后再提钻，不要盲目提钻，尽量避免芯样脱落或残留。

芯样脱落后应及时捞取后再钻进。

4）根据施工记录或动测资料推测的桩身某深度范围可能存在断桩、空洞等缺陷以及检验桩底沉渣厚度时，在钻进接近该深度时，应改用适当的钻探方法和工艺，降低钻压控制转速和减少循环水量，限制回次进尺，必要时可采用无水钻进。

并随时观察钻进速度和回水颜色等变化，以便准确判断其缺陷位置和程度。

5）芯样取出后，应及时用清水洗净，稍凉干后在每回次芯样上标注回次编号、芯样号、长度及钻进深度。

要按顺序整齐摆放，以备保存、编录和拍照。

芯样应妥善保管，无关人员不得乱动或拿走芯样。

6）芯样描述

砼芯样描述的主要内容应包括：

钻进深度、芯样颜色、连续性、完整性，胶结情况、表面光滑情况、断口吻合程度、芯样节长、混凝土骨料大小，级配和骨料分布状况，气孔、蜂窝、麻面、沟槽、离析、破碎、夹泥、松散等的情况，芯样断口及碎块特征也应详细描述（以便判断是由于成桩质量原因造成，还是由于钻探原因造成的损坏），取样编号及取样深度。

7）对芯样进行抗压强度试验和强度计算。

2、无侧限抗压试验及三轴剪切试验：

（1）无侧限抗压试验

无侧限抗压强度是指试样在无侧向压力条件下，抵抗轴向压力的极限应力。

无侧限抗压试验的强度值常作为土体（特别是软粘土）的天然强度值，也是确定土体灵敏度指标（土的灵敏度是指原状土的无侧限抗压强度与重塑后的无侧限抗压强度之比值）的主要方法。

  　试验目的：

用来确定地基土的天然强度及其参数和灵敏度。

试验设备：

应变控制式无侧眼压力仪，也称应变控制式允许膨胀压缩仪，量力环，百分表（位移10～30mm，分度值0.01mm），3为上加压板，4为全样，5为下加压板，6为螺杆，7为加压框架，8为手柄。

此外，还需要切土器，重塑简，托盘天平，停表等设备。

试验方法：

试验时，将圆柱形试样放在无侧限压力仪中，在不加任何侧向压力的情况下施加垂直压力，直到使试件剪切破坏为止，剪切破坏时试样所能承受的最大轴向压力称为无侧限抗压强度。

   根据试验结果，只能作一个极限应力圆（σ1=q、σ3=0），因此对于一般粘性土就难以作出破坏包线。

而对于饱和粘性土，可以利用构造比较简单的无侧限压力仪代替三轴仪，取j=0，则由无侧限抗压强度试验所得的极限应力圆的水平切线就是破坏包线，抗剪强度τf可用下式得到：

式中 Cu--土的不排水抗剪强度，kPa；

   Qu--土的无侧限抗压强度，kPa。

（2）三轴剪切试验

试验目的：

三轴剪切试验是综合性试验，通过对试验的设计，能获得在不同的排水条件下岩芯的应力与应变的关系和强度参数。

试验原理：

一般认为，岩芯的破坏条件用莫尔－库仑（Mohr-Coulomb）破坏准则：

岩芯在各向主应力作用下，作用在某一应力面上的剪应力与法向应力之比达到某一比值，岩芯将沿该面发生剪切破坏。

莫尔－库仑破坏准则的表达式为：

。

大主应力，

小主应力，

土的粘聚力，

土的内摩擦角。

三轴剪切试验就是根据莫尔－库仑破坏准则测定土的强度参数粘聚力c和内摩擦角φ。

试验方法：

根据加载类型的不同，三轴剪切试验又可分为三种试验方法：

不固结不排水剪（UU）；固结不排水剪（CU）；固结排水剪（CU）。

本工程应采用不固结不排水剪（UU）方法。

仪器设备：

1．应变控制式三轴仪：

由压力室、轴向加压设备、周围压力系统、反压力系统、孔隙水压力量测系统、轴向变形和体积变化量测系统组成。

2．附属设备：

包括1）击样器、饱和器、切土器、原状土分样器、切土盘、承膜筒和对开圆膜。

2）切土盘、切土器和原状土分样器。

3）承膜筒及对开圆模。

3．天平：

称量200g，最小分度值0.0lg；称量1000g，最小分度值0.1g。

4．橡皮膜：

应具有弹性的乳胶膜，对直径39.1和61.8mm的试样；厚度以0.1～0.2mm为宜，对直径101mm的试样，厚度以0.2～0.3为宜。

试验步骤：

1试样的安装步骤：

I在压力室的底座上，依次放上不透水板、试样及不透水试样帽，将橡皮膜用承膜筒套在试样外，并用橡皮圈将橡皮膜两端与底座及试样帽分别扎紧。

Ⅱ将压力室罩顶部活塞提高，放下压力室罩，将活塞对准试样中心，并均匀地拧紧底座连接螺母。

向压力室内注满纯水，待压力室顶部排气孔有水溢出时，拧紧排气孔，并将活塞对准测力计和试样顶部。

Ⅲ将离合器调至粗位，转动粗调手轮；当试样帽与活塞及测力计接近时，将离合器调至细位，改用细调手轮，使试样帽与活塞及测力计接触，装上变形指示计，将测力计和变形指示计调至零位。

Ⅳ关排水阀，开周围压力阀，施加周围压力。

2剪切试样应按下列步骤进行：

I　剪切应变速率宜为每分钟应变0.5%～1.0%。

Ⅱ　启动电动机，合上离合器，开始剪切。

试样每产生0.3%～0.4%的轴向应变（或0.2mm变形值），测记一次测力计读数和轴向变形值。

当轴向应变大于3％时，试样每产生0.5%～0.8%的轴向应变（或0.5mm变形值），测记一次。

Ⅲ　当测力计读数出现峰值时，剪切应继续进行到轴向应变为15%～20%。

Ⅳ　试验结束，关电动机，关周围压力阀，脱开离合器，将离合器调至粗位，转动粗调手轮，将压力室降下，打开排气孔，排除压力室内的水，拆卸压力室罩，拆除试样，描述试样破坏形状，称试样质量，并测定含水率。

3轴向应变应按下式计算：

。

式中，

轴向应变（%）；

剪切过程中试样的高度变化（mm）；

试样初始高度（mm）。

4试样面积的校正应按下式计算。

式中，

试样的校正断面积（

）；

试样的初始断面积（

）。

5主应力差应按下式计算：

。

式中，

主应力差（kPa）；

大总主应力（kPa）；

小总主应力（kPa）；C测力计率定系数（N／0.01mm或N／mV）；R——测力计读数（0.01mm）；10单位换算系数。

　　主应力差与轴向应变关系曲线

　　　　不固结不排水剪强度包线

6以主应力差为纵坐标，轴向应变为横坐标；绘制主应力差与轴向应变关系曲线。

取曲线上主应力差的峰值作为破坏点，无峰值时，取15%轴向应变时的主应力差值作为破坏点。

7以剪应力为纵坐标，轴向应力为横坐标，在横坐标轴以破坏时的

为圆心，以

为半径，在

应力平面上绘制破损应力圆，并绘制不同周围压力下破损应力圆的包线，求出不排水强度参数。

六、试验资料汇总

试桩完成后应汇总下列资料：

1、试桩全过程记录；

2、桩机整体运行情况；

3、施工平台安全评价；

4、出现异常情况的详细记录；

5、检测试验报告；

6、其它资料。