水泥砂浆搅拌桩试桩方案12局.doc

新建郑州至徐州铁路客运专线徐州枢纽工程水泥砂浆桩工艺性试验方案中铁十二局集团郑徐客专徐州枢纽项目经理部二0一三年十二月新建郑州至徐州铁路客运专线徐州枢纽工程水泥砂浆桩工艺性试验方案 编制： 刘 星 复核： 审核： 审批： 中铁十二局集团郑徐客专徐州枢纽项目经理部二0一三年十二月目 录1、工程概况12、试桩目的及需确定的施工工艺参数12.1试桩的目的12.2试桩需确定的施工工艺参数12.2.1试桩人员、机械及配套设施12.2.2工程地质资料验证22.2.3施工配合比22.2.4钻进工艺22.2.5质量检测23、试桩计划24、现场准备情况35、施工组织与安排55.1施工组织机构设置原则55.1.1施工组织机构设置55.1.2架子队组织机构55.2主要管理人员及职能部门职责75.3机械设备配置86、 施工工艺及控制要点86.1施工准备86.2设备安装96.3设备试运转106.4水泥砂浆液制备106.5钻孔107、质量检测117.1.开挖检验117.2.取芯检验117.3.复合地基承载力检测（静荷载试验）118、质量控制和保证措施128.1质量控制128.1.1桩位及桩高程的控制128.1.2桩身垂直度128.1.3水泥用量及浆液控制128.1.4搅拌和喷浆时间控制128.2质量保证措施139、施工环保与安全149.1环境保护149.2施工安全1510、成果整理15水泥砂浆桩工艺性试验方案1、工程概况1.1工程简介徐州东站动车走行线D2DK0+975.79-D2DK1+368.504和D2DK1+414.033-D2DK1+466.27，长444.951m，采用水泥砂浆桩处理地基，水泥砂浆桩桩径0.5m，桩间距1.1m，正三角形布置，桩长6.91-14.53m，共设计12681根,138980延米。桩顶设0.6m厚碎砾石垫层内夹一层双向土工格栅，每侧回折不小于2.0m，抗拉强度不小于110KN/m。工点位于前冲积平原区，地势相对平坦、开阔，辟为村庄、农田、苗圃、鱼塘、水库，线路与京沪铁路并行，并于D2DK1+390下穿京沪高速铁路，与线路交角约28。工点分布鱼塘、废黄河、大湖水库，其中D2DK0+962D2DK1+250段水塘，水塘深约4m，水深约2m，淤泥厚约0.5m。有乡村道路通过，交通便利。1.2工程地质条件根据勘察揭示，场区的岩土层按其成因分类主要有：各岩土层地层岩性分述如下：1、第四系全新统冲洪积积层（Q4al+pl），分布于全段:（2）3-3粉质黏土，褐黄，褐灰，可塑。基本承载力为0=170kPa。（2）4-2粉土：灰黄色，稍密，饱和，基本承载力为0=120kPa。2、试桩目的及需确定的施工工艺参数 2.1试桩的目的检验和确定在该地区的工程地质条件，为在此种地质条件下水泥砂浆桩施工提供数据，积累施工经验；确定科学合理的施工工艺、施工机械、人员配置。 2.2试桩需确定的施工工艺参数 2.2.1试桩人员、机械及配套设施人员、机械及其配套设施的数量，是使工程能按期完成的关键，而合理的要素配置，是使工程达到经济效益最大化的决定性因素。试桩就是要确定如何配置要素，如何使各道工序紧密衔接，如何流水交叉作业，从而达到在有效的工期内按时完成任务，使成本控制达标。 2.2.2工程地质资料验证通过试桩钻孔，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。 2.2.3施工配合比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。 2.2.4钻进工艺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。 2.2.5质量检测通过试桩确定承载力、沉降量、桩身强度上升速度等其他各项指标，为后续大面积开展施工提供参数。3、试桩计划根据设计文件地质资料，经过分析，试桩采用SJB-型桩机施工。桩基础原材料采用指定水泥、砂，水泥为P.O42.5普通硅酸盐，水泥掺入量不小于被加固湿土重量的12%-20%;水泥浆水灰比为0.55-0.70，灰砂比为1:0.3-1:0.7。详细参数见表1。表1 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58.50.551:0.60.80.6600.6第二组63.50.61:0.51.00.8700.7第三组68.50.71:0.41.21.0800.8试桩根数：本次计划做试桩9根，桩径0.5m、桩长14.37m，间距1.1m，正三角形布置。设置三组，每组3根桩。 试桩位置：徐州东站动车走行线D2DK1+300D2DK1+310段路内，桩径0.5m，设计桩长14.37m。试桩位置详细地质情况见表2。试桩时间：2013年12月28日4、现场准备情况试桩前进行了施工场地勘查，该处没有架空电线电缆、地下电缆、给排水管道等设施，属于不妨碍施工且对安全操作没有影响的地段。通过挖掘机、装载机等机械使施工现场实现“三通一平”，既施工道路、用水、用电畅通，场地平整。采用全站仪、水平仪对桩位放样、临时水准点测设，复核准确无误。原材料进场经检验合格并备料充足。机械设备进场安装与调试完毕，可以投入使用。砂浆配合比已审批。施工现场有各类施工标识牌。表2 地质柱状图5、施工组织与安排5.1施工组织机构设置原则根据工程内容、工程特点、施工条件、工期安排及施工方法的不同进行规划布置。确保重点突出、兼顾一般。组建强有力的施工管理人员和专业施工队伍进场，投入先进的施工机械设备，采取多点流水作业，优化资源组合，优化施工方案，加强科学管理。5.1.1施工组织机构设置项目经理部设在长山村，一分部设在长山村，一分部下设工程技术部、安全质量部、物资设备部、综合管理部、计量合同部、财务部、六个职能部门。下辖一个软基架子队，全面保证软基工程优质高效完成，组织机构详见下图“图5-1项目组织机构图”。5.1.2架子队组织机构分部主要工程技术和管理人员由具有丰富的铁路施工经验、专业技术能力强、综合素质高；曾参加过国内大型铁路干线的桩基工程施工任务，并参加过铁路安全技术知识培训的管理人员和工程技术人员组成，并严格按照原铁道部颁布的关于积极倡导架子队管理模式的指导意见(铁建设200851号文)的要求进行施工管理。分部将根据工程需要组建架子队，按“1152”的模式进行架子队主要管理人员配备，按“9521”模式加强架子队管理。“9”即架子队必须配备队长、技术主管、安全员、质量员、技术员、材料员、试验员、领工员、工班长；“5”即制定5项基本管理制度：劳务培训制度、岗位管理制度、安全管理制度、质量管理制度、考核管理制度；“2”即严明2项纪律：严格执行正式员工跟班作业纪律和工资直接发放到劳务人员纪律；“1”即明确1个目标：施工进度计划目标。项目经理项目总工项目副经理项目副经理工程技术部安全质量部计量合同部物资设备部综合办公室财务部一部项目总工一部项目副经理一部项目副经理一部工程技术部一部安全质量部一部计量合同部一部物资设备部一部综合办公室一部财务部一部项目经理软基架子队图1 项目组织机构图架子队人员必须按照“同吃、同住、同劳动、同培训、同管理”的原则对劳务工进行管理。架子队组织机构见下图“架子队组织机构框图”。架子队组织机构框图架子队队长技术负责人领工员试验员材料员技术员安全员质检员工班长5.2主要管理人员及职能部门职责序号部门及岗位人数部门职责1项目经理1全面负责项目的实施，落实项目安全、质量、进度、成本目标2项目总工1负责项目的技术管理，质量目标，技术交底工作3项目副经理2负责落实安全生产和材料、设备、后勤、文明施工等各项管理4工程技术部5负责现场技术工作，负责分项工程方案的制定和交底，负责现场试验和技术资料工作，负责现场施工计划制定5安全质量部2负责落实项目安全生产、各分项工程的实施、落实、检查各项安全制度的执行；负责现场质检6物资设备部4负责项目所需各类物资、设备的采购、进场和现场管理7综合管理部2负责项目部生活后勤、信息、接待、环境卫生及其他事务8财务部2负责项目资金、财务管理9计量合同部2负责计量和成本控制10一分部项目经理1全面负责项目的实施，落实项目安全、质量、进度、成本目标11一分部项目总工1负责项目的技术管理，质量目标，技术交底工作12一分部项目副经理2负责落实安全生产和材料、设备、后勤、文明施工等各项管理13一分部工程技术部8负责现场技术工作，负责分项工程方案的制定和交底，负责现场试验和技术资料工作，负责现场施工计划制定14一分部安全质量部2负责落实项目安全生产、各分项工程的实施、落实、检查各项安全制度的执行；负责现场质检15一分部物资设备部4负责项目所需各类物资、设备的采购、进场和现场管理16一分部综合管理部2负责项目部生活后勤、信息、接待、环境卫生及其他事务17一分部财务部2负责项目资金、财务管理18一分部计量合同部2负责计量和成本控制5.3机械设备配置 表3 机械设备配置表 序号设备名称规格型号数量性能状态备注1水泥砂浆桩机SJB-1良好2装载机ZL501良好3自卸汽车10t2良好4挖掘机CAT320C1良好5发电机250KW2良好6电子称MS18032良好7全站仪LeicaTCRA11011良好6、 施工工艺及控制要点水泥砂浆搅拌桩施工工艺流程图（图2） 6.1施工准备 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。 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。合理选好后台供浆位置，避免供浆线路过长。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。 6.2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。清 基平整场地排 水测量放样桩机就位预搅下沉钻到设计标高钻孔对位、调平喷浆提升搅拌重复钻进搅拌下沉 重复搅拌提升成桩完毕、移位室内试验图2 水泥砂浆桩施工工艺流程图 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：制浆机应略高于贮浆罐上口；高压泥浆泵进浆口必须加设滤网，并稍低于贮浆罐出口；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。 6.3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： 钻机转速、提升速度符合设计规定值，误差在5%以内；设备工作电压、电流稳定，电压保持在380V15V，电流不超过额定值；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； 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； 制、贮浆液设备的制备浆液能力满足注浆要求；设备运转平稳，操作人员配合默契。 6.4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。 6.5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%。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。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。 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.O 42.5)，砂子采用粒径合适的材料，不得出现大粒径砂粒，以防堵管。 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。重复上下搅拌：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，至设计加固深度后(持搅30秒)，再搅拌提升出地面。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、质量检测 7.1.开挖检验成桩7天后，采用浅部开挖桩头，深度超过停浆面下0.5m，目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径。 7.2.取芯检验试桩完成28天以后，于桩径1/4处采用双管单动取样器在桩长范围内垂直取芯，检验桩体的完整性和均匀性，每个孔每2m取试样做无侧限抗压强度，要求桩身强度不小于1500kPa。取芯后的孔洞应采用水泥砂浆灌注封闭。 7.3.复合地基承载力检测（静荷载试验） 试桩完成28天以后，进行单桩复合地基载荷试验，复合地基承载力不得小于工点设计要求承载力，要求单桩地基承载力不小于200kPa。8、质量控制和保证措施 8.1质量控制8.1.1桩位及桩高程的控制施工前由施工单位在桩中心插桩位标，由测量监理校核。要求桩位偏差不大于5cm。要求桩底高程超标高10-20cm，桩顶高程超标高10cm。8.1.2桩身垂直度每根桩施工时，根据导向架的吊锤偏移用米尺测定搅拌轴垂直度，间接测定桩身垂直度。要求桩身垂直度偏差不超过1%。8.1.3水泥用量及浆液控制桩身水泥用量。水泥掺量是水泥搅拌桩质量的主要影响因素之一，施工时确保每根桩的水泥掺量。应根据由试验桩所定的水泥用量，检查每根桩的水泥用量。浆液。通过特制的制浆桶按水的体积和选定的水灰比，确定每次制浆加入的水泥量。制备好的浆液不得离析、不得停置时间过长，超过2小时的浆液不再使用。水泥浆液搅拌均匀性。贮浆池内浆液应均匀，输送时应确保其连续，喷浆搅拌时，若输浆管道堵塞或爆裂，应及时组织处理，时间过长应换浆。水泥砂浆应采用二次搅拌工艺，搅拌顺序为：向搅拌桶里注入固定量的水边搅拌边掺入水泥，等水泥浆搅拌均匀后逐量加入细砂或粉细砂，搅拌均匀后放入二次搅拌桶内进行二次搅拌待用。在控制好浆液各组成部分的重量外， 还应控制好浆液比重，从上述两方面控制好水泥砂浆的配置，使其满足设计要求。8.1.4搅拌和喷浆时间控制喷浆时的提升速度也是影响搅拌桩质量的主要因素之一，施工时严格控制提升速度，下沉速度可根据地层的不同分别选用不同速度。搅拌机预搅下沉时不宜冲水，当遇到硬土层下沉太慢时，方可适量冲水，但应考虑冲水对桩身强度的影响。施工时如因故停浆，应将搅拌头下沉至停浆点以下0.5m处，待恢复供浆时再喷浆搅拌提升。若停机超过三小时，宜先拆卸输浆管路，并妥加清洗，第二次压灌接桩时其重叠长度不得小于1.0m。接桩间隔时间不大于24小时，否则应重打该桩。8.2质量保证措施严把材料质量关，水泥做到按批次按频率检验，并按监理要求进行见证抽样。现场派专人监管控制下钻深度以确保桩长，并有试验员检测水灰比以确保水泥用量符合设计要求。水泥砂浆搅拌桩的施工质量检验可采用以下方法：强度检验和承载力检验，承载力检验应采用复合地基载荷试验或单桩载荷试验。载荷试验必须在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在成桩28d后进行。强度检验应在成桩7d或28d后，用双管单动取样器钻取芯样作抗压强度检验。水泥砂浆搅拌桩各龄期强度与90d龄期强度的关系：90天龄期无侧限抗压强度平均值qu90 3.6qu7。90天龄期无侧限抗压强度平均值qu901.8qu28。龄期在790天之间，可按线性比例内插确定。取芯率总取芯率不应小于80%。评定方法水泥土搅拌均匀，取芯率80%以上，无侧限抗压强度达到设计要求值,可确定为I类桩；水泥土搅拌基本均匀，取芯率80%以上，无侧限抗压强度达到设计要求值的90%,可确定为类桩；达不到上述5.4.1及5.4.2条规定，均为类桩。其比例要求小于10%。对相邻桩搭接要求严格的工程，应在成桩15d后，选取数根桩进行开挖，检查搭接情况。 砂浆搅拌桩施工质量标准 表4 水泥搅拌桩施工允许偏差、检验数量及检验方法序号检验项目允许偏差施工单位检验数量检验方法1桩位（纵横向）50mm按成桩数的10%抽样检验，且每检验批不少于5根经纬仪或者钢尺丈量2桩身垂直度1%经纬仪或掉线侧钻杆倾斜度3桩体有效直径不小于设计值开挖50100m后钢尺丈量