旋喷桩试桩方案.doc

1 珠机城际轨道交通工程拱北至横琴段珠机城际轨道交通工程拱北至横琴段 十字门车站及十字门车站及 2 2 井旋喷桩试桩方案井旋喷桩试桩方案 编制 审核 批准 中交珠海城际轨道交通项目二工区项目经理部中交珠海城际轨道交通项目二工区项目经理部 二二 一四年一四年六月六月 2 目目 录录 1 编制说明编制说明 3 1 1 编制依据 3 1 2 编制范围 3 2 工程概况及设计要求工程概况及设计要求 3 2 1 工程简介 3 2 2 设计要求 3 3 试桩目的 试桩目的 3 4 场地工程地质情况 场地工程地质情况 3 4 1 工程地质 4 4 2 水文特征 4 5 试桩总体计划及要求 试桩总体计划及要求 4 6 试桩暂定施工参数 施工机具 试桩暂定施工参数 施工机具 5 7 主要施工工艺及施工方法 主要施工工艺及施工方法 5 7 1 施工工艺流程 5 7 2 主要施工方法 6 8 试桩施工要点 试桩施工要点 8 9 试桩注意事项 试桩注意事项 10 10 旋喷桩试桩施工质量检验 旋喷桩试桩施工质量检验 10 11 质量保证措施 质量保证措施 11 12 安全 环保及文明施工措施 安全 环保及文明施工措施 13 13 编制试桩总结 编制试桩总结 13 3 十字门车站及十字门车站及 2 2 井旋喷桩试桩方案井旋喷桩试桩方案 1 编制说明编制说明 1 1 编制依据 1 建筑地基处理技术规范 JGJ79 2002 2 建筑地基基础工程施工质量验收规范 GB50202 2002 3 自行踏勘施工现场了解的情况和收集的相关资料 1 2 编制范围 横琴隧道十字门车站 DK6 887 DK7 155 及 2 井 DK6 305 547 围护结构 旋喷桩 旋喷桩加固及旋喷桩挡墙施工 2 工程概况工程概况及设计要求及设计要求 2 1 工程简介 十字门站起点里程 DK6 887 终点里程为 DK7 155 车站主体全长约 268 米 宽 25 35 米 基坑平均开挖深度 24 5m 明挖基坑围护结构采用 1000 1200 钻孔灌注桩 桩间设 600 旋喷桩止水帷幕 对于扩大段软弱地 质采用单排 600 400 旋喷桩止水帷幕 围护结构 4 个阴角位置增加 600 400 进行补强加固 砂层较厚的位置增加 600 600 坑内桩壁加固桩 设计要求坑外桩底入弱风化花岗岩 0 5m 坑内桩进入砂层底以下不小于 1m 2 号竖井净空尺寸为 7m 7 5m 右线中心里程为 DK6 305 547 深度为 24 266m 位于银湾路南侧 竖井外设置旋喷桩止水加固 桩径 800mm 咬 合 200mm 梅花型布置 2 2 设计要求 高压旋喷桩在本工程中承担止水帷幕的作用 且旋喷桩体直接在地下形成 高压旋喷桩采用强度 42 5Mpa 的普通硅酸盐水泥 1 车站设计要求 车站旋喷桩水泥浆水灰比 0 8 1 2 水泥掺入量参考值为 200kg m 加固后 的水泥土 28 天龄期的单轴无侧限抗压强度为不小于 1 1Mpa 渗透系数小于 1 10 7m d 2 2 竖井旋喷桩水泥浆水灰比 1 1 5 加固后的水泥土 28 天龄期的单轴无 侧限抗压强度为不小于 1 Mpa 渗透系数小于 1 10 7cm s 3 试桩目的 试桩目的 通过试桩将进一步探明地质情况 在满足设计要求情况下 确定旋喷桩的 4 实际施工深度 确定合理的灰浆经输浆管到达喷浆口的时间 提升速度 水泥 掺量 灰浆稠度 水灰比 灰浆用量 工作压力 检验施工设备及选定的施工 工艺 通过试桩还可以熟练掌握高压旋喷桩施工方法 工艺流程 技术参数 质量检测等作业要求并为全标段高压旋喷桩施工提供指导 积累管理经验 4 场地工程地质情况 场地工程地质情况 4 1 工程地质 1 十字门车站 本段位于海积平原与丘陵交汇处 在车站施工范围内 根据前期相关资料 及设计提供的资料显示 从上至下地层如下所示 人工填土层约 4m 淤泥层 约 3 6m 中砂层厚度 3m 全风化花岗岩层厚约 2m 弱风化花岗岩厚度约 16m 2 2 工作井 工作井开挖范围内涂层主要为填土层 全风化 强风化及弱风化花岗岩 横通道开挖范围内土层主要为弱风化花岗岩 根据收集资料和勘察揭露的地层 结构 岩性特征 埋藏条件 物理力学性质 以及原位测试成果 室内土工试 验成果 结合区域地质资料 勘探深度范围内共揭示 12 套地层 旋喷桩加固地层主要为人土填土层 淤泥 粉质黏土 中粗砂层及全风化 层 4 2 水文特征 1 地表水 隧道沿线临海 地表水极其丰富 多为海水及水塘水 2 地下水 主要赋存于场区浅部人工填土及其下部砂类地层中 水量丰富 富水性好 砂土及花岗岩全风化层透水性强 砂土层中地下水大部分具有承压性 5 试桩总体计划及要求 试桩总体计划及要求 根据设计及施工规范要求 旋喷桩正式施工前先作试桩试验 计划在现场 车站扩大段及 2 竖井东侧取原状土样 按照 建筑地基处理技术规范 JGJ79 2002 针对软弱土层 设计高压旋喷桩水泥标号采用 42 5Mpa 的普通硅酸盐水 泥 确定以下技术参数 水灰比 水泥掺量 注浆流量 喷嘴直径 转速 搅拌下沉 提升速度 注浆压力 水泥浆比重 测 28 天龄期 无侧限抗压强度及渗透系数 十字门车站试桩直径 600mm 2 井试桩直径 800mm 试桩数量均不少于 3 根 选取具有代表性地质条件的位置进行试桩 试桩过程中业主 设计 监理 与施工单位一同到施工现场 结合成桩质量编制 十字门车站及 2 井旋喷桩试 5 桩报告 从而确定详细施工工艺参数 根据设计要求十字门车站旋喷桩加固后 28d 土体无侧限抗压强度不小于 1 1MPa 渗透系数不大于 1 10 7m d 的要求 2 竖井旋喷桩 28d 土体无侧限抗压强度不小于 1MPa 渗透系数不大于 1 10 7cm s 的要求 进行钻芯取样测试 桩径十字门车站 6002 竖井 800 试桩编号1 2 3 1 2 3 位置车站两扩大端及中部竖井 3 个拐角 水灰比0 81 01 21 01 21 5 水泥用量 kg m268227197227197165 喷浆流量 L min303030303030 提升速度 10cm min 注浆压力 30Mpa 空气压力 0 7Mpa 回转速度 10 20 r min 浆液流量 30 L min 6 试桩暂定施工参数 施工机具 试桩暂定施工参数 施工机具 目前 结合设计要求 相关施工技术规范 类似地层施工经验 旋喷桩暂 定施工参数如下 对于淤泥层及杂填土层等不良地质需要将水灰比 注浆压力 适当增大 降低提升速度 有针对性的调整施工参数保证成桩质量 表 6 1 试桩施工参数表 序号项目控制参数备注 十字门车站2 竖井 1水泥浆水灰比 0 8 1 21 0 1 5 2桩径600mm800mm 3喷嘴个数及直径1 个喷嘴直径 2 2mm 4转速15 20 转 min 5提升速度10 20cm min 6泥浆泵泵压 30MPa 7气流压力0 7MPa 表 6 2 试桩施工机具 序号设备名称型 号功率数 量 1高压旋喷注浆泵 XPB 90D 90kw1 台 2空压机 W 3 2 7 18 5kw1 台 3水泥浆搅拌机自制2 2kw1 台 6 4旋喷钻机 MGJ 50 11kw1 台 7 主要施工工艺及施工方法 主要施工工艺及施工方法 旋喷桩是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻至桩底高程 将预先配制好的浆 液通过高压发生装置使液流获得巨大能量后 从注浆管边的喷嘴中高速喷射出 来 形成一股能量高度集中的液流 直接破坏土体 喷射过程中 钻杆边旋转 边提升 使浆液与土体充分搅拌混合 置换部分土体 在土中形成一定直径的 柱状固结体 从而使地基得到加固 施工中一般分为两个工作流程 即先钻后 喷 再下钻喷射 然后提升搅拌 保证每米桩浆液的含量和质量 7 1 施工工艺流程 下喷管 桩体质量检查 空压机开 平台搭建 水电管线 铺设 测量放线 提升喷射 安装钻机 喷机 空压机 高压泵等 结束 移机 喷机就位 地面试喷 拌制水泥浆 孔口补浆 废浆处理 建造水泥浆 制浆站 理 水泥浆回收 浆液输送 处理 图 7 1 试桩施工机具 7 2 主要施工方法 1 施工准备 1 场地平整 进场施工前 进行管线调查后 清除施工场地地面以下 2 米以内的障碍物 不能清除的做好保护措施 然后整平 夯实 合理布置施工机械 输送管路和 电力线路位置 确保施工场地的 三通一平 7 2 桩位放样 施工前用全站仪测定旋喷桩施工的控制点 埋石标记 经过复测验线合格 后 用钢尺和测线实地布设桩位 并用竹签钉紧 一桩一签 保证桩孔中心移 位偏差小于 20mm 3 修建排污和灰浆拌制系统 旋喷桩施工过程中将会产生 10 20 的返浆量 将废浆液引入沉淀池中 沉淀后的清水根据场地条件可进行无公害排放 沉淀的泥土则在开挖基坑时一 并运走 沉淀和排污统一纳入现场污水处理系统 灰浆拌制系统主要设置在水泥附近 便于作业 其主要由灰浆拌制设备 储存设备 输送设备组成 2 钻机就位 钻机就位后 对桩机进行调平 对中 调整桩机的垂直度 保证钻杆与桩 位偏差在 10mm 以内 钻杆垂直度误差小于 0 3 钻孔前应调试空压机 泥 浆泵 使设备运转正常 校验钻杆长度 并用红油漆在钻塔旁标注深度线 保 证钻进后孔底标高满足设计深度 3 引孔钻进 钻机就位并试运转正常后 开始引孔钻进 钻孔过程中要详细记录好钻杆节 数 保证钻孔深度的准确 1 钻孔方法 采用泥浆护壁 回转钻进的方法 2 钻孔直径 钻孔直径一般为 80mm 大于喷射管外径 20 mm 以上 在卵石土 碎石土和 角砾土等较硬的土层中 应采用直径为 100mm 的钻机引孔 3 钻孔施工时采取预防孔斜的措施 钻机安放要平稳牢固 加长岩芯管 长度 钻进中每加一次钻具找平一次 做到孔位偏差 5cm 孔斜率 1 4 钻进过程中 出现泥浆严重漏失 孔口不返浆时 可采取加大泥浆浓 度 泥浆中掺砂 向孔内充填堵漏材料或对漏失段先行灌浆等措施 直至孔口 正常返浆后再继续钻进 5 护壁泥浆 采用优质粘土作为制浆用主要材料 钻孔时孔上返出的冒浆经沉淀重新利 用 当泥浆中的含砂量超过要求时 予以废弃 钻进暂停或终孔待喷时 孔内应充满泥浆 以防止塌孔 并保护孔口 6 钻进时应详细记录孔位 孔深 钻杆长度要进行量测 并用测绳检查 孔深 保证孔深达到设计要求 实时注意地层变化和漏浆 掉钻等特殊情况及 相应处理措施 4 拔出岩芯管 插入注浆管 8 引孔至设计深度后 拔出岩芯管 并换上喷射注浆管插入预定深度 在插 管过程中 为防止泥砂堵塞喷嘴 要边射水边插管 水压不得超过 1Mpa 以免 压力过高 将孔壁射穿 高压水喷嘴要用塑料布包裹 防止泥土进入管内 5 旋喷提升 当喷射注浆管插入设计深度后 接通泥浆泵 然后由下向上旋喷 同时将 泥浆清理排出 喷射时 应先达到预定的喷射压力 后再逐渐提升旋喷管 以 防扭断旋喷管 为保证桩底质量 喷嘴下沉到设计深度时 在原位置旋转 10 秒 钟左右 待孔口冒浆正常后再旋喷提升 钻杆的旋转和提升应连续进行 不得 中断 钻机发生故障 应停止提升钻杆和旋转 防止断桩 并立即检修 排除 故障 为保证桩底质量 在桩底部 1 0m 范围内应适当增加钻杆喷浆旋喷时间 在旋喷提升过程中 可根据不同的土层 调整旋喷参数 6 旋喷施工 1 地面试喷 钻孔验收 高喷台车就位并对准孔口后 首先应进行地面 试喷 2 开喷 喷射管下到设计深度后 拌制水泥浆液 拌制泥浆液时 技术 人员应量测搅拌桶实际直径 计算出搅拌桶体积 按设计要求添加水泥 在泥 浆液制作完成后 进行供浆 供水开喷下一步工序 等各压力参数和流量参数 均达到要求 且孔口已返出水泥浆液时 即可按设计的提升速度进行旋转喷射 灌浆 技术人员记录水泥用量 水灰比 喷浆压力等 数据 3 高喷灌浆应保持全孔连续一次作业 作业中拆卸喷射管等停顿后 重 复喷射灌浆深度不小于 0 3m 4 在高喷灌浆过程中 出现压力突降或骤增 孔口回浆浓度和回浆量异 常 甚至不返浆等情况时 查明原因后及时处理 5 当孔内出现严重漏浆 应停止提升 向孔内冲填粗砂 土等堵漏材料 并降低水压力 流量 在喷射水流中掺加速凝剂 加大浆液密度或进行原地灌 水泥砂浆 水泥粘土浆 孔口冒浆正常后 方可继续提升 6 供浆正常情况下 孔口回浆密度变小 不能满足设计要求时 拟采取 加大进浆密度的措施予以处理 7 如灌浆过程中发生串浆 则首先填堵被串孔 后继续串浆孔的高喷灌 浆 待其结束后 尽快进行被串孔的扫孔 喷射 8 在旋喷注浆过程中 要观察冒浆情况 以及时了解土层性质和旋喷效 果 验证喷射参数是否合理 冒浆量小于注浆量的 20 时 仍为正常现象 如 超过 20 或完全不冒浆时 则要查明原因 采取相应措施 9 喷浆必须连续不中断 若施工中出现了停机故障 喷射中断 0 5h 1h 4h 待修好后 需向下搭接 0 5m 0 7m 1 0m 的长度 以保证固结 体的整体性 9 10 高喷灌浆结束后 充分利用孔口回浆或水泥砂浆对已完成孔进行及 时回灌 直至浆液面不再下降为止 11 在注浆过程中 将产生不少的废弃浆液 为确保场地整洁和顺利施 工 在施工前应在场地内设置泥浆池 泥浆在施工中抽排汇入泥浆池中 待泥 浆固结后再往外运 12 施工中要如实记录高喷灌浆的各项参数 浆液材料用量 异常情况 及处理措施等 7 钻机移位 旋喷提升到超过桩顶一定标高时停止旋喷 提升钻头出孔口 清洗注浆泵 及输送管道 然后将钻机移位 8 试桩施工要点 试桩施工要点 1 水泥用量的控制 在喷浆提升过程中 控制水泥用量是关键 水泥的用量与喷浆压力 喷嘴 直径 提升速度及水灰比等有直接关系 具体控制方法 1 若水泥量剩余 措施如下 适当增加喷浆压力 加大喷嘴直径 减慢提升速度 2 若水泥量不够 措施如下 保证桩径的情况下适当减少压力 喷嘴直径适当减少 保证桩体强度的情况下适当加快提升速度 加大水灰比值 针对本工程具体情况 每根试桩分次进行搅拌 施工用水精确量取 确保 定量的水和水泥比例进行拌制水泥浆 通过试验确定参数以保证水泥量满足设 计要求 2 冒浆处理 在旋喷过程中 往往有一定数量的土颗粒随着一部分浆液沿着注浆管管壁 冒出地面 通过对冒浆的观察 可以及时了解土层状况 判断旋喷的大致效果 和参数合理性等 1 流量不变而压力突然下降时 应检查注浆管的泄漏情况 必要时拨出 注浆管 检查其封密性能 2 出现不冒浆或断续冒浆时 如系土质松软则视为正常现象 可适当进 行复喷 如系附近有空洞 暗道 则应不提升注浆管 继续注浆直至冒浆为止 或拨出注浆管待浆液凝固后 重新注浆直至冒浆为止 必要时采用速凝浆液 10 便于浆液在注浆管附近凝固 3 减少冒浆的措施 冒浆量过大的主要原因 一般是有效喷射范围与注 浆不相适应 注浆量大大超过旋喷固结所需的浆量所致 提高旋喷压力 喷浆量不变 适当缩小喷嘴直径 旋喷压力不变 加快提升和旋转速度 对于冒出地面的浆液 可经过选择和调整浓度后进行前一根桩返浆回灌 防止空穴现象 3 确保桩顶强度 当采用水泥浆液进行喷射时 在浆液与土粒搅拌混合后的凝固过程中 由 于浆液的吸水作用 一般有不同程度的收缩 造成固结顶部出现一个凹穴 深 度一般为设计桩径的 1 1 5 倍 为防止因浆液凝固收缩而产生的凹穴现象 使地基加固达到理想的效果 可采取超高旋喷 返浆回灌等措施 9 试桩注意事项试桩注意事项 1 场地平整 在机械设备进场前平整好场地 并开挖合适的排水沟 2 施工位置 试验桩选在设计旋喷桩施工范围内进行 3 机械进场后 检查设备的完好情况和性能 压力和排浆量应满足设计要 求 4 机械就位时精确对正桩位 机座要平稳牢固 主轴倾斜度 0 5 5 严格遵守操作程序 先压水检查注浆管路 保证畅通 6 按设计配合比制备水泥浆液 检查合格备用 不许使用受潮或过期水泥 浆液制作时应严格按水灰比进行控制 在旋喷过程中应经常搅动浆液 防止浆 液沉淀 浓度降低而影响桩体强度 浆液配制完毕后应进行过滤 过滤筛孔要 小于喷嘴直径的 1 2 7 注意钻头振入情况 估算出各土层厚度 以便决定旋喷速度和注浆参数 8 在旋喷注浆过程中 要观察冒浆情况 以及时了解土层性质和旋喷效果 验证喷射参数的合理性 9 在钻进和喷射注浆中 需接长或拆除钻杆时 应先停止射水或压浆 待 压力下降后再进行接长或拆除钻杆 10 对冒浆要妥善处理 及时清除沉淀的泥渣 保持良好的作业环境 11 为防止浆液凝固收缩影响施工桩顶标高 可在原孔位采用冒浆回灌或 第二次注浆措施 10 旋喷桩试桩施工质量检验 旋喷桩试桩施工质量检验 11 1 高压喷射注浆所用的水泥和外加剂品种 规格及质量应符合设计要求 2 浆液应严格按设计要求和拟定的配合比拌制 制备好的浆液应均匀 不 得离析 每根桩施工过程中检验 2 次 观察并用浆液比重计检测浆液密度 3 试桩布桩形式应符合设计要求 4 试桩长度应符合设计 通过测量钻杆长度进行检查 5 试桩桩体的完整性 均匀性 无侧限抗压强度 抗渗性应满足设计要求 旋喷桩完工后 28d 在每根试桩桩径方向 1 4 处 桩长范围内垂直钻孔取芯 观 察其完整性 均匀性 拍摄取出芯样的照片 取不同深度的 3 个试样作无侧限 抗压强度试验 抗渗试验 取芯后的孔洞采用水泥砂浆灌注封闭 6 试桩施工的允许偏差 检验数量及检验方法应符合下表的规定 表 10 1 试桩施工的允许偏差 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经纬仪或钢尺丈量 2桩体垂直度1 经纬仪或吊线测钻杆倾斜度 3桩体有效直径不小于设计值 3 根试桩 开挖 50 100cm 深后 钢尺丈量 11 质量保证措施 质量保证措施 1 技术质量控制措施 旋喷作业施工前 由技术人员将有关施工工艺和技术要求向工班进行技术 交底 1 当旋喷管插入预定深度时 及时按设计配合比制备好水泥浆液 并按以 下步骤进行操作 按设计转速原地旋转旋喷管 按设计旋喷方法 输入水泥浆液和压缩空气 待泵压和风压升至设计规 定值并孔口返浆且返浆比重大于 1 3 时 提升旋喷管 按设计的提升速度提升旋喷管 进行由下而上的旋喷注浆作业 2 严格过滤水泥浆液 并按喷嘴直径设置两道过滤装置 在制备水泥浆液 搅拌罐和注浆泵吸浆搅拌罐之间设一道过滤网 在注浆泵吸浆管尾部设一过滤 器 3 在旋喷作业过程中 经常测试水泥浆液的进浆和回浆比重 当浆液比重 与上述规定水灰比的浆液比重值误差超过 0 1 时 立即停止旋喷作业 并重新 调整浆液水灰比 4 水泥浆液随配随用 并在旋喷作业过程中连续不停地搅拌 一次搅拌量 12 宜为 1 0m3 5 在旋喷作业过程中 拆卸注浆管后 重新进行旋喷作业时的搭接长度不 小于 0 1m 6 旋喷注浆过程中 按设计文件要求或监理工程师指示经常检查 调整高 压泥浆泵的压力 浆液流量 空压机风压和风量 钻机旋转和提升速度以及实 际的浆液耗用量 7 按设计文件要求或监理工程师指示进行旋喷注浆检查 用标准试模采集 冒浆试样 8 旋喷注浆过程中 冒浆量小于注浆量的 20 时为正常现象 超过 20 或完全不冒浆时 将采取下列措施 当地层中有较大空隙引起不冒浆时 在空隙地段增大注浆量 填满空隙 后再继续旋喷 当冒浆量过大时 通过提高喷射压力或适当缩小喷嘴孔径 或加快旋转 和提升速度 减少冒浆量 但均须得到监理工程师批准 9 供浆 供气 必须连续 一旦中断 则将旋喷管下沉至停供点以下 0 5m 待恢复供应时再旋喷提升 当因故停机超过 3 小时时 对泵体和输浆管 路妥善清洗 10 当旋喷管提升接近桩顶时 从桩顶以下 1 0m 开始 慢速提升旋喷至桩 顶 旋喷数秒 11 在旋喷作业过程中 按有关规定的记录表格式 及时准确填写施工记 录 12 旋喷作业完成后 不间断地将冒出地面的浆液回灌到喷浆孔内 直到 孔内的浆液面不再下沉为止 13 每喷浆孔施工完毕 用清水把注浆泵和管路内的残留浆液全部喷射排 出 钻具及其他设备 用低压水冲洗干净 并架起旋喷管设备 离地存放 2 隐蔽工程质量保证措施 凡隐蔽工程 每一道工序未经监理工程师的批准 不得进入下一道工序 的施工 确保监理工程师有充分的机会对即将覆盖的或掩盖的任何一部分工程 进行检查 检验以及任何部分工程施工前对其进行检查 保证隐蔽工程质量的关键在于健全各项工程质量检查和验收制度 并切 实予以执行 13 工班施作 作业队自检 填写验收表 施作下道工序 质检员复检 监理工程师检查签 证 质检工程师 组织验收 签证 返 工 或 返 修 图图 11 111 1 隐蔽工程验收程序图隐蔽工程验收程序图 主管工程师事先必须详细审查施工图纸 进行技术交底 质量举报制度 在施工中进行弄虚作假的 凡举报属实者 给以奖励 被举报的单位和有关责任人 将视情节严重程度 给予相应的处罚 技术人员旁站制度 为了保证旋喷桩试桩的施工质量 现场技术人员实 行 24 小时值班 进行旁站督查 3 成品质量保护措施 1 成品保护要从原材料做起 现场的水泥要用蓬布遮盖和方木支垫 以 防