三轴搅拌桩试桩施工方案1.docx

1、三轴搅拌桩试桩施工方案11 工程概况梅子洲过江通道接线工程起于江山大街与滨江大道的交叉口，止于南京绕城公路油坊桥互通西，全长1668m，包含有主通道隧道及匝道6条（C、D、E、F、G、H）。青奥轴线地下交通系统起于滨江大道止于油坊桥互通，部分节段与梅子洲过江通道的接线工程共用，包含有滨江大道下穿通道长1258m及匝道5条（L、M、J、K、I）。我单位承建的梅子洲过江通道连接线YK10+497YK11+979段主线隧道，共长1482m，C、D、E、F、G、H匝道共长1603m。隧道暗埋段采用箱型结构，敞开段采用U型结构。主线隧道断面：为双向六车道断面，隧道内车道宽度3.5m+3.75m+3.75

2、m，两侧路缘带分别为0.5m、0.75m，合计12.25m。隧道匝道断面：单车道断面为车道宽度3.5m+紧急停车带3m，左侧路缘带0.5m，合计7m。双车道断面为车道宽度3.5m+3.5m，两边路缘带为0.25m,合计为7.5m，隧道内设置1.0的横坡。根据基坑深度基坑围护分别采用普通地下连续墙、T型地下连续墙、SMW工法桩、水泥土挡墙、放坡开挖、放坡开挖+地下连续墙等围护方式开挖，支撑形式有钢支撑、混凝土支撑等。具体支护样式见表1-1表1-1江山大街段围护结构型式表里 程基坑深度（m）基坑宽度（m）支护类型YK10+497.8+52219.47818.50860.32950.451 m厚地下

3、连续墙，采用1道钢筋混凝土撑+4道钢支撑YK10+522+61518.50814.83849.8543.3561 m厚地下连续墙，采用1道钢筋混凝土撑+4道钢支撑YK10+615+71014.73812.31143.25640.2810.8m厚地下连续墙，采用1道钢筋混凝土撑+3道钢支撑YK10+710YK11+19012.71611.67732.48050.197850mm工法桩，采用1道钢筋混凝土撑+2道钢支撑YK11+190+43012.22713.23339.13757.8620.8m厚地下连续墙，采用1道钢筋混凝土撑+2道钢支撑（局部三道钢支撑）YK11+430+75512.2279

4、.21768.90843.901850mm600mm工法桩，采用1道钢筋混凝土撑+2道钢支撑YK11+755+7878.3659.21748.818520.8m厚地下连续墙，采用1道钢筋混凝土撑+1道钢支撑YK11+787+8188.3657.16340.07137.750850mm600mm工法桩，隔一插一，采用2道钢支撑YK11+818+8787.1634.55637.7532.418650mm450mm工法桩，隔一插一，采用1道局部2道钢支撑YK11+878+9084.5563.26632.41831.43.2m重力式挡墙YK11+908+9793.2660.26651.59632.61

5、1放坡开挖 根据工程设计图纸YK10+710YK11+190段、YK11+430YK11+878段围护结构围护结构全部采用850mm600mm工法桩、650mm450mm工法桩，地基加固采用850mm1200mm三轴搅拌桩地基加固。施工场地基本平整，场地标高大致为+7.27.8m。SMW工法桩采用搭接形式，搭接850mm，三轴搅拌桩地基加固搭接250mm。SMW工法桩沿基坑两侧布设，深度1823m，具体样式见图1-1。隧道基地采用三轴搅拌桩地基抽条法加固，加固区域宽3m，间距3m，深3m。单根搅拌桩空桩长1012m，实桩长3m，具体样式见图1-1. 搅拌桩总工程量：本标段SMW工法桩共2250

6、副，三轴深搅地基加固共234000m3（其中实桩方量：63000 m3，空桩方量：171000 m3）。设计要求：搅拌桩水泥土水泥参量不小于20%，28天无侧限抗压强度不小于0.8MPa。2工程地质与水文地质2.1工程地质 层杂填土（Q4ml）：杂色，灰色，稍湿-湿，松散，主要成份为建筑垃圾混黏性土，表层见植物根系，滨江大道及江山大街表层为混凝土沥青路面及灰土垫层，组成成份变化较大，为近期人工改造时挖填形成，其形成时间一般在近10 年。1粉质黏土（黏土）（Q4ml）：灰色，灰黄色，软塑可塑，切面稍光滑，干强度韧性中等。具铁锰质侵染，土质较均匀。该层场地内分布局限。2淤泥质粉质黏土：灰色，流塑，

7、切面稍光滑，干强度韧性中等，含少量腐植质及贝壳碎片，夹粉土粉砂薄层，单层厚度一般在110mm 之间，局部与粉土、粉砂呈互层状，该层场地内均有分布。3粉质黏土夹粉土（砂）：灰色，软塑，切面稍光滑，干强度韧性中等，偶见少量腐植质，夹粉土或粉砂薄，单层厚度一般为110mm，具层理，局部呈互层状，该层分布局部。1粉砂，局部细砂：青灰色，饱和，松散稍密，级配差，主要矿物成分石英、长石等，含云母碎屑，局部夹粉质黏土薄层，单层厚度120mm 不等，偶见腐植物及贝壳碎片，该层分布较广泛。2粉细砂：青灰色，饱和，中密密实，级配差，主要矿物成分石英、长石等，局部夹少量粉质黏土薄层，单层厚度120mm 不等。该层场

8、地内均有分布。3粉质黏土夹粉砂：灰色，软塑，切面稍光滑，干强度韧性中等，含少量腐植质，夹粉细砂薄层24mm，具层理，局部呈互层状。该层呈透镜体状分布于1 及2 层中，分布局限。粉质黏土夹粉砂：灰色，软塑可塑，切面稍光滑，干强度韧性中等，含少量腐植质，夹粉细砂薄层，单层厚多在120mm 之间，局部呈互层状，具层理，该层除局部缺失外，分布较广泛。1粉细砂：青灰色，饱和，密实，级配较好，主要矿物成分石英、长石等，含云母碎屑，含少量砾粒。该层分布局部、不稳定，与中粗砂层呈相变关系。2中粗砂：青灰色，饱和，密实，级配一般，主要矿物成分石英，长石等，含粗砂，砾石颗粒。该层分布局部、不稳定，与粉细砂层呈相变

9、关系。3砾砂：灰色，饱和，密实，级配一般，主要矿物成分石英，长石等，砾石直径2-15mm，含量约30。该层分布局限、不稳定。4卵砾石：杂色，饱和，密实，级配好，主要矿物成分石英砂岩、燧石、玄武岩及灰岩，磨圆度较好，中粗砂颗粒充填。该层分布局限、不稳定。5粉质黏土夹粉砂：灰色，软塑可塑，切面稍光滑，干强度韧性中等，夹粉细砂薄层2-4mm，具层理。该层分布局限。1强风化泥岩：棕红色，泥质结构，层状构造，主要以黏土矿物为主，芯风化成土状，浸水软化，手折易断。该层场地均有分布。2中风化泥岩：棕红色，岩质极软，泥质结构，层状构造，主要以黏土矿物为主，层面倾角30-45不等，节理裂隙不发育，裂隙由石膏充填

10、，浸水易软化，锤击声哑，该层均少量深孔揭露。3微风化泥岩：棕红色，岩质软，泥质结构，层状构造，主要以黏土矿物为主，层面倾角30-45不等，节理裂隙不发育，裂隙由石膏充填，浸水易软化，锤击声哑。该层仅工作井处深孔揭露。2.2试桩地区地质SMW工法桩及三轴深搅桩所处地质情况：表层为素填土，层厚2-4m；下层为淤泥质粘土，层厚3-8m，再下层均为粉细砂层。2.3不良地质条件（1）饱和砂土液化场内位于长江漫滩，上部粉细砂层厚度较大，其中1 层为饱和稍密粉砂，经判别为可液化土层，场地液化等级轻微-中等。可液化土层在振动条件下易产生强度变低甚至丧失，液化土层的承载力（包括桩侧摩阻力）、土抗力、（基床系数）

11、、抗剪强度等，可根据液化抵抗系数予以折减。当不能满足设计要求时可采取高压旋喷桩等措施对液化土进行加固，以减少或消除液化产生的不利影响。（2）填土场地内层填土场地区分布广泛，松散，主要成份为建筑垃圾混黏性土，滨江大道及江山大街表层为混凝土沥青路面及灰土垫层，组成成份变化较大，为近期人工改造时挖填形成，其形成时间一般在10 年以来，厚度0.707.60m（3.59m，平均值，下同），最大处位于近长江大堤的工作井附近，基坑开挖时应采取防护措施，防止坍塌。（3）软土场地内软土为2 层淤泥质粉质及淤泥质黏土，灰色，流塑，夹薄层粉砂、粉砂，单层厚度12mm，局部呈千层饼状，该层顶埋深1.209.00m（4

12、.13m），层顶标高0.566.66m（3.71m），层厚1.8024.30m（9.13m）。该层其主要物理力学指标（ 平均值）： w=41.9% ， =1.79g/cm3 ， e=1.173 ， Ip=17.0 ， IL=1.15 ，a0.1-0.2=0.694MPa-1，压缩模量Es0.1-0.2=3.30MPa，C=19kPa，=2.4，Cg=24kPa，g=13.2，Cuu=25kPa，uu=1.8，Ccu=25kPa，cu=16.6，qu=37.0kPa，St=3.90，十字板不排水剪切强度原状Su=26.0kPa，重塑Su=7.2kPa，Kh=12.710-6cm/s、Kv=3.2

13、210-7cm/s，有机质含量Wu=1.45% 地基土承载力基本容许值fa0=60kPa。3 试桩目的 根据设计要求，施工前应进行试桩试验，目的是为检验设备、施工工艺，掌握对该场地成桩经验，比较不同工艺参数下的成桩质量，确定主要工艺参数（水灰比、水泥用量、下钻速度、提升速度）。为下一步大面积三轴搅拌桩施工提供技术指导和操作技术参数。4 试桩数量及布置 根据设计要求和地质情况以及施工场地具体布置情况，我单位计划试桩区域为主线YK10+950YK11+000。根据现场场地情况，选用原有江山大街中央绿化带为试桩区域，具体试桩编号为A1-1，A2-1，A3-1，A4-1数量共四组，4副。试桩采用1.3

14、、1.5两种水灰比，20%，22%两种水泥掺量进行试验。具体详见图4-1（三轴搅拌桩试桩平面布置图）5 试桩总体方案根据设计图纸三轴深搅桩技术要求和以往施工经验以及大桥局施工时试桩试验结果，我单位试桩计划采用两种水灰比，两种掺量进行试桩。具体参数见下表5-1 三轴搅拌桩试桩参数表。 表5-1三轴搅拌桩试桩参数表搅拌桩编号水灰比浆灰比桩长水泥掺量（%）比重（g/mm3）水泥用量(/m)浆量(L/m)下沉速度(m/min)提升速度(m/min)备注A1-131.31.62326201.423345420.551.02A2-131.51.82326201.373346090.420.87A3-131

15、.31.62326221.423675960.50.95A4-131.51.82326221.373676690.40.86 三轴深搅桩试桩施工 本工程围护结构采用共有850mm600mm工法桩、650mm450mm工法桩，地基加固采用850mm1200mm三轴搅拌桩地基加固。搅拌桩总工程量：本标段SMW工法桩共2250副，三轴深搅地基加固共234000m3（其中实桩方量：63000 m3，空桩放量：171000 m3）。6.1场地平整试桩前将试桩场地平整完毕，按照设计要求平整到场地标高7.5m位置。先查明施工区段内有无各种影响施工的杆管线，有无其他障碍物。如有影响施工杆管线及障碍物应及时报验

16、审批后迁移和处理。6.2测量放线场地平整完毕后根据试桩坐标点、设计院提供的坐标基准点，总平面布置图，试桩平面布置图，精确放出试桩的控制线，设立相应的临时控制桩，做好相关测量资料，上报监理工程师验收。6.3机械设备进场 本工程围护结构采用SMW工法桩、地基加固采用三轴深搅桩地基抽条加固。根据图纸工程量及项目部确定的试桩数量进场三轴深搅桩施工设备。具体如下表6-1 表6-1三轴搅拌桩试桩施工设备表序号设备名称规格型号数量状态备注说明1三轴深搅桩基1良好2水泥罐50t2良好3灰浆搅拌机YJ-31良好4存浆桶3.8m31良好5压降泵BW2002良好6空压机0.9m31良好7发电机500KW1良好8挖掘

17、机PC2001良好9运渣车斯太尔2良好10全站仪1良好11水准仪1良好6.4原材料进场本工程采用安徽盘景P.O.42.5水泥，不掺加外加剂。水泥进场后附有相关质量证明文件。水泥进场后有实验室在监理工程师见证下进行现场取样送检。检测结果合格后方可进行使用。6.5 室内配合比试验 本工程参照中铁大桥局青奥轴线地下交通工程先导段J1区围护结构施工中由河海大学，江苏省交通规划设计研究院检测中心两家单位进行的配合比试验结果及现场实际地质情况进行试桩施工。要求配置的灰浆应有很好的流动性，不离析，便于泵送、喷搅。同时还要满足最小水泥参入量不得小于20%、28天无侧限抗压强度不小于0.8MPa。6.6 人员配

18、备情况 根据现场施工任务，我单位计划投入2个三轴深搅施工队伍4台三轴深搅机对该段SMW工法桩及地基加固进行施工。目前已经进场3台，每台钻机配备施工人员15人，具体配备如下表6-2。 表6-2三轴搅拌桩试桩施工人员配备职务工作内容人数备注组长负责生产进度、质量、安全，全面组织管理1机长负责本机操作施工1司泵工搅拌喷浆施工3桩基操作工负责桩基操作、移位2机械维修工设备维修、保养2电工负责现场临时用电安装及安全1挖掘机司机沟槽开挖、土方转运1记录员原始记录填写、整理1测量员放线定位1辅助工搅浆、搬运等杂物工作2合计156.7三轴搅拌桩试桩施工6.7.1施工工艺流程施工工艺流程图如下图6-16.7.2

19、 开挖沟槽在三轴搅拌桩施工过程中会涌出大量的置换土，为了保证桩机的安全移位和施工现场的整洁，需要使用挖机在搅拌桩桩位上预先开挖沟槽。根据放样出的水泥土搅拌桩围护中心线，用0.4m3小挖掘机沿围护中心线平行方向开掘工作沟槽，根据本工程搅拌桩直径，取槽宽约1.0m，深度约0.61.0m。场地遇有地下障碍物时，利用镐头机将地下障碍物破除干净，如破除后产生过大的空洞，则需回填压实，重新开挖沟槽。开挖沟槽余土应及时处理，以保证工法正常施工，并达到文明施工工地要求。6.7.3架设导向架：在垂直沟槽方向放置两根定位型钢，规格为200mm200mm，长度2.5m，再在平行沟槽方向放置两根定位型钢规格为300m

20、m300mm，长约812m，转角处H型钢采取与围护结构中心线成45插入，H型钢定位采用H型钢定位卡。由现场技术员根据设计图纸和测量控制点放出桩位，桩位平面偏差不大于2cm。在沟槽两侧定位型钢上用红色油漆做好标记，保证搅拌桩每次准确定位。图6-1 三轴搅拌桩试桩工艺流程图定 位 放 线开 挖 导 沟设置导向定位钢板搅拌机架设搅拌机就位拌制水泥浆，开始空压机送浆至桩机钻头钻头喷浆、气切割土体下沉至设计桩底标高下一施工循环继续喷浆，钻头停留桩底30秒钻头喷浆，提升至设计桩顶标高搅拌机移至下一桩位余土处理搅拌机械移位工法桩插入型钢，搅拌桩施工完毕6.7.4桩机就位与垂直度校正搅拌桩机到达作业位置，并调

21、整桩架垂直度达到0.5%以上。在桩机上焊接一半径为5cm的铁圈，10m高处悬挂一铅锤，利用经纬仪校直钻杆垂直度，使铅锤正好通过铁圈中心。每次施工前必须适当调节钻杆，使铅锤位于铁圈内，即把钻杆垂直度误差控制在0.5%内。桩机移位由当班机长统一指挥，移动前必须仔细观察现场情况，移位要作到平稳、安全。桩机定位后，由当班机长负责对桩机桩位进行复核，偏差不得大于20mm。为便于成桩深度的控制，施工前应在钻杆上做好标记，控制搅拌桩桩长不得小于设计桩长，当桩长变化时擦去旧标记，做好新标记。6.7.5水泥浆液拌制施工前应搭建好拌浆施工平台，平台附近搭建水泥库，对全体工人做好详细的施工技术交底工作，水泥采用42

22、.5级普通硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比严格控制在1.31.5，具体根据可现场实际情况调整，水泥总体掺量为20%（重量）。6.7.6喷浆、搅拌成桩启动电动机，根据土质情况按计算速率，放松卷扬机使搅拌头自上而下切土拌和下沉，直到钻头下沉钻进至桩底标高。按照搅拌桩施工工艺要求，钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液，每次下降时喷浆60，提升时喷浆40。钻机钻进和提升速度宜控制在0.61m/min，按照技术交底要求均匀、连续注入拌制好的水泥浆液，钻杆提升完毕时，设计水泥浆液全部注完。钻机下钻至设计深度后，搅拌头应在桩端1m范围内上下喷浆搅拌30s左右，然后提升。当钻头提升至地面以下0.5m时，应停止喷浆。

23、6.7.7型钢插入与回收三轴水泥搅拌桩施工完毕后，移动桩机的同时吊机应就位，准备吊放H型钢。（1）在沟槽上设H型钢定位卡，固定插入型钢平面位置，型钢定位卡必须牢固、水平，而后将H型钢沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩内至设计标高。 （2）根据设计图纸提供的高程控制点，用水准仪引放到地面上，根据地面与H型钢顶标高的高度差，控制H型钢顶标高，误差控制在5cm以内。 （3）若H型钢插放达不到设计标高时，则采取提升H型钢，重复下插使其插到设计标高。本工程采用的H型钢安装时，当型钢无法靠自重下沉时，采用振动锤辅助下沉，即将到位时适当降低下沉速度，边测边沉，标高控制在30mm之内。杜绝采取“拔起型钢，借惯性

24、下沉到位”的插入方法。H型钢的减摩是H型钢插入、顶拔顺利进行的关键工序。具体操作工序如下：（1）H型钢减摩制作H型钢的减摩，主要通过涂刷减摩剂实现：清除H型钢表面的污垢和铁锈。使用电热棒将减摩剂加热至完全熔化，用搅棒搅时感觉厚薄均匀，方可涂于H型钢表面，否则减摩剂涂层不均匀容易产生剥落。遇雨雪天，型钢表面潮湿，首先用抹布擦去型钢表面积水，再使用氧气加热或喷灯加热，待型钢干燥后涂刷减摩剂。H型钢表面涂刷完减摩剂后若出现剥落现象，及时重新涂刷。（2）H型钢插入H型钢就位后，通过桩机定位装置控制，靠型钢自重或借助一定的外力（送桩锤）将型钢插入搅拌桩内。型钢起吊前在型钢顶端150mm处开一中心圆孔，孔

25、径约100mm，装好吊具和固定钩，根据高程控制点及现场定位型钢标高选择合理的吊筋长度及焊接点，控制型钢顶标高误差小于50mm。型钢的插入需一部50t吊车保证型钢起吊过程中不变形。在导墙上设置H型钢定位卡，固定插入型钢的平面位置。H型钢垂直插入水泥土搅拌桩内，使用全站仪或线锤控制型钢插入垂直度。型钢插入过程中随时调整型钢的水平误差和垂直误差。若型钢插放达不到设计标高，可以慢慢提升型钢到适当高度，重复下插至设计标高。（3）压顶冠梁制作作为挡土支护结构，每根桩必须通过桩顶压顶冠梁连接共同作用。在不插入H型钢的搅拌桩内，插入2根1216钢筋，然后制作压顶冠梁。（4）H型钢回收待地下主体结构完成并结束挡

26、土使命后，用顶拔装置将H型钢从搅拌桩中顶拔出来，回收后经过整形保养，重复使用。回收H型钢后的空隙，用11的水泥浆填充。整个回收过程中做好下述两方面的工作：用专用夹具及千斤顶以砼冠梁为基座，起拔回收H型钢。拌制水灰比为1.0的水泥浆液，使其自流充填H型钢拔出后的空隙，减少对邻近建筑物的影响。6.7.8施工记录施工过程中，由工长负责填写施工记录，施工记录表中详细记录了桩位编号、桩长、断面面积、下沉（提升）搅拌喷浆的时间及深度、水泥用量、试块编号、水泥掺入比、水灰比。施工过程中质检员、技术负责人、监理工程师监督施工，施工记录报项目监理审批。6.7.9质量检验（1）质量标准施工前应检查水泥的质量、桩位

27、、搅拌机工作性能及各种计量设备完好程度。水泥必须具有供应商提供的出厂合格证和质保书，并按批次取样送检测中心试验合格后方能使用。施工中质量检验包括机械性能、材料质量、掺合比试验等资料的验证，以及逐量桩位、桩长、桩顶高程、桩身垂直度、桩身水泥掺量、喷浆速度、水灰比、搅拌和喷浆起止时间、喷浆量的均匀度、搭接桩施工间歇时间等。施工结束后，应检查桩体强度、桩体直径等项指标。根据建筑地基基础质量验收规范（GB50202-2002）中关于水泥搅拌桩地基质量验收标准和设计要求，制定本工程搅拌桩施工质量验收标准具体如表6-3； 表6-3水泥土搅拌桩质量验收标准项目序号检查项目允许偏差或允许值检查方法单位数值主控

28、项目1水泥及外掺剂质量设计要求查产品合格证书或抽样送检2水泥用量参数指标查看流量计3桩体强度设计要求按规定办法4地基承载力设计要求按规定办法一般项目1机头提升速度m/min0.5量机头上升距离及时间2桩底标高mm200测量机头深度3桩顶标高mm+100-50水准仪测4桩位偏差mm50用钢尺量5桩径-20用钢尺量6垂直度%1.0经纬仪测7搭接mm200用钢尺量（2）搅拌桩质量检测根据本工程设计要求，搅拌桩28天无侧限抗压强度不得小于0.8MPa。本工程搅拌桩拟采用钻取桩芯法进行质量检测。试桩施工完成28天后，由业主或项目部委托具有相应资质的检测单位从每组试桩中不同桩径各抽取一根桩进行钻芯取样检测

29、，并出具相应报告。6.7.9施工冷缝处理 施工时如因故停浆，应在恢复喷浆前，将搅拌机头提升或下沉0.5m后再喷浆搅拌施工。 搅拌桩搭接施工的时间间隔不宜大于24小时，当超过24小时，搭接施工时应放慢搅拌速度。若无法搭接或搭接不良时，应做冷缝处理。施工过程中一旦出现冷缝则采取在冷缝处搅拌桩外侧补搅一副桩方案。在原搅拌桩未达到一定强度前进行补桩，以防止偏钻，保证搭接效果，补桩与原搅拌桩搭接厚度不小于10cm。具体样式见图6-2. 施工冷缝补桩示意图7技术要求及特殊情况处理措施有异常时，如遇无法达到设计深度进行施工时，应及时上报甲方、监理，经各方研究后，采取补救措施。在碰到地面沟或地下管线无法按设计走向施工时，宜与设计单位、业主、监理共同协商，确定解决办法。（1） 试桩前应编制试桩方案，做好施工技术交底，并经监理工程师审批后方能实施；（2） 水泥要求：桩身水泥采用P.O.42.5级普通硅酸盐水泥，所用水泥进场时必须附带质量合格证明，水泥进场后必须经过现场抽查检测，按批次送检，检测合格后方可使用。做好水泥保管工作，严禁使用受潮、结块水泥。