沪通铁路六标水泥搅拌桩试桩方案(2015.5.17)

新建上海至南通铁路（南通至安亭）工程HTZQ-VI标段 水泥搅拌桩工艺试验方案一、编制依据、编制原则及范围1、编制依据（1）铁路工程土工试验规程（TB10102-2010）（2）新建时速200公里客货共线铁路工程施工质量验收暂行标准（铁建设【2004】8号）（3）铁路工程地基处理技术规程（TB10106-2010）（4）客货共线铁路路基工程施工技术指南（TZ202-2008）（5）铁路工程基本作业施工安全技术规程（TB10301-2009）（6）路基设计图沪通平安施（路）-21-1、2 （7）路基工程设计施工参考图集 沪通平安施（路）-参012、编制原则（1）严格按照相关施工规范、验收标准中各项规定和设计文件的各项要求进行编制。（2）优化施工方案，确保工程质量达到验收标准要求。（3）采用先进可靠的安全预防措施，确保施工生产和人身安全。（4）加强环保，不出现环境污染事故。（5）制定文明施工措施，确保文明施工。(6)成桩效果检验。3、编制范围新建上海至南通铁路（安亭-南通）站前工程6标范围内YDK130+294.68YDK130+879.97段地基处理的水泥搅拌桩。对水泥搅拌桩在正式施工前进行工艺性试验。二、工程概况本工程位于江苏省昆山市和上海市嘉定区之间，地基加固全部采用50水泥搅拌桩加固，桩间距0.8m，正方形布置，要求桩长必须穿透软土至硬底（Ps1.2MPa或0.15MPa）。水泥搅拌桩采用P.O 42.5海螺普通硅酸盐水泥，设计水泥掺量为被加固湿土质量的2530%，水泥浆水灰比为0.450.55由试验室进行配比选定为0.47，搅拌桩28天后钻芯取样检测水泥土无侧限抗压强度不小于1.0MPa。1、地质条件地形地貌：该段为滨海海积平原区，地形平坦开阔，辟为水田、苗圃、民居等；沟渠纵横零星有水塘分布。地层岩性：（2）-1 Q4al+m粉质粘土，褐黄色、灰黄色、软塑，含氧化铁斑点，0=120KPa,土石等级；（3）-1 Q4m淤泥质粉质粘土，灰色灰褐色，流塑，含云母，少量有机质等，0=55KPa,土石等级；（4）-1 Q4 m+h 粉质粘土，灰绿色褐黄色、硬塑，含铁锰质结核，0=150KPa,土石等级；（4）-3 Q4 m+h 粉土，灰色褐黄色、中密、饱和，夹粉砂，0=120KPa,土石等级；（5）-1 Q4 m+h 粉质粘土，灰色褐灰色、软塑，含云母，少量有机质，0=90KPa,土石等级；（5）-2 Q4 m+h 粉砂、粉土，灰褐色、稍密中密、饱和，夹粉砂，0=120KPa,土石等级；（5）-3 Q4 m+h 粉质粘土，褐灰色、软塑，0=120KPa,土石等级；（7）-2 Q4 m+h 粉细砂，灰色、密实、饱和，0=180KPa,土石等级。2、水文地质条件该地区地下水较发育，类型为空隙承压水，地下水稳定水位埋深0.4-4.9m，受大气降水和地表水补给和影响，该段地下水无化学侵蚀。3物理地质本段地震动峰值加速度为0.1g,震动反应谱特征周期为0.65s。对应地震烈度为7度。三、试验方案1、 试验目的1.1、确定水泥掺入量及水灰比；1.2、确定搅拌下沉、提升速度和重复搅拌下沉、提升速度；1.3、确定工作压力；1.4、确定单位时间喷入量及喷搅次数；1.5、验证成桩的均匀度及桩径大小，通过试验检测搅拌桩承载力是否满足设计要求；1.6、检验施工设备及选定的施工工艺。水泥搅拌桩设计要求数据如下：序号项目设计值1桩型单向水泥搅拌桩2桩截面尺寸桩径50cm3处理长度8m4桩间间距0.8m5桩布置形式正方形布置6水泥掺入量每米桩长不小于56kg/m7芯样28天无侧限抗压强度不小于1.0MPa 2、工期安排根据本标段施工工期要求，结合自身能力和实际情况，拟定于2015年5月20日开始工艺试验， 2015年6月20日完成检测，计划工期1个月。3、试验地点本次工艺试验YDK130+294.68YDK130+879.97段范围内YDK130+840处选取6根水泥搅拌桩进行工艺试验。4、工艺试验工艺流程水泥搅拌桩施工采用“四搅两喷”工艺施工 水泥搅拌桩施工工艺流程图5、施工准备5.1、图纸会审组织相关技术人员进行图纸审核，并使有关施工管理人员认真熟悉图纸。5.2、室内配比根据设计和施工现场的要求，水泥搅拌桩的试验室初步配合比确定为：水灰比0.47；水泥掺量分别取天然土重量的25%、28%、30%进行室内配合比试验。5.3、人员准备投入本工程施工人员，以经验丰富的管理人员和技术工人为骨干，以普工为辅助，技术等级能满足本工程施工对人员配置的要求。其主要人员配备如下：水泥搅拌桩工艺试验人员配置 序号工种名称人数备注1技术员1施工技术管理2质检员1施工质量管理3安全员1施工安全管理4试验员1施工试验检验5拌浆人员2浆液拌合6钻机司机2操作钻机7操作工2配合施工8普工5配合施工合 计155.4、材料准备水泥搅拌桩施工用水泥采用P.O 42.5级海螺普通硅酸盐水泥。提前编制好材料计划，根据材料计划采购，水泥、现场准备一个50吨水泥罐存储水泥(试桩临时采用袋装水泥，方便计量)，水泥提前进场，完成各项检验且检验合格。袋装水泥棚在施工现场搭设，水泥棚的底部用土填高，使之比周围地面高出30cm50cm，并铺设一层木板，然后铺设一层塑料布，最后铺设一层彩条布，以确保水泥不受潮变质。四周要开挖排水沟，若受潮结块不得使用，做到防水、防潮。5.5、机械准备施工机械配置采用双轴水泥搅拌机械设备，钻机配置经国家计量部门确认的具有瞬时检测并记录喷浆量的计量装置及搅拌深度自动记录仪且能打印小票。施工设备的配备要体现出施工中先进的机械设备，配备高效率、低污染的施工设备，以保护环境和改善作业条件，满足工期要求。主要施工机械配置详见下表：施工机械配置表序号设备名称规格型号数量进场日期状况1水泥搅拌机SJB-II1台2015-5-6良好2灰浆搅拌机BLD2-29-221台2015-5-6良好3注浆泵5.5KW1台2015-5-6良好4灰浆桶3KW1台2015-5-6新进5发电机200kw（KH1250-14）1台2015-5-6新进6台秤300kg1台2015-5-6良好7灰浆测试仪2台2015-5-6良好对进场的机具设备进行组装和调试，确保机具的完好率，保证满足施工要求。搅拌桩施工机械必须配置经国家计量部门确认的具有瞬时检测并记录喷浆量的计量装置及搅拌深度自动记录仪。其它计量器具、计量设备应经有相关资质的单位进行标定，并贴合格标签才能用于施工。6、场地平整施工前，先将施工范围内杂物进行清除，在机械设备进场前平整好场地，并开挖合适的排水沟。7、施工放样根据桩位平面布置图，在施工现场用钢尺定出每根浆体喷射搅拌桩的桩位，用木桩插入土层并在桩位处撒石灰做好标记，每根桩的桩位误差小于5cm。同时做好复测工作，在以后的施工中应经常检查桩位标记是否被移动，确保浆体喷射搅拌桩桩位的准确性。测量场地标高，以便确定钻孔深度及停灰面高度。8、钻机就位利用起重机移动搅拌机到指定桩位对中，为确保桩位正确，必须使用定位卡，桩位对中误差不大于5cm，导向架和搅拌机轴与地面垂直，垂直度的偏差不超过1.0%。在进行工艺试验之前，先对钻杆进行尺量，确保钻杆长度，并在机械上设置标识，每次提升至标识位置。搅拌钻头翼片的枚数、宽度、与搅拌轴的垂直夹角、搅拌头的回转数、提升速度应相互匹配，检查钻头直径满足设计要求，以确保加固深度范围内土体的任何一点均能经过20次以上的搅拌。9、浆液制作根据试验室室内试验提供浆液配合比进行现场浆液配制，配制的灰浆应流动性好，不离析，便于泵送、喷搅，灰浆应搅拌均匀，加滤网过筛，随制随用。水泥浆液的配制要严格控制水灰比，加入的水采用定量容器，制拌好的水泥浆不得停置时间过长，超过3小时不得使用。根据试验室配比，本次工艺试验采用水灰比0.47、水泥掺量采用25%、28%、30%进行工艺试验。10、钻进、搅拌施工搅拌桩机施工搅拌桩流程图a-桩机就位;b-钻进搅拌;c-喷浆提升搅拌;d-重复钻进搅拌;e-重复喷浆提升搅拌;f-成桩完毕。10. 1、钻进、预搅下沉启动桩机向下旋转钻进、搅拌至设计标高。钻进成桩到设计桩长或设计地层后，反转匀速提升，深度误差不得超过5cm。下沉钻头钻进时，应根据土质软硬，选择合适的档位，并时时注意电流的变化及时换档。工艺试验桩地质情况里程桩长所处地层地层厚度（m）YDK130+840 试桩号：1#-6#8m粉质黏土、软塑1.72-0.88淤泥质粉质黏土、流塑.-0.88-3.98粉质黏土、硬塑.-3.98-6.28 工艺试验工艺参考值桩号桩长m水灰比水泥掺入量水泥用量kgm搅拌速度rmin下沉速度mmin提升速度mmin复搅下沉速度 mmin复搅提升速度 mmin电流值最大180.4725%563010.80.80.870280.4725%563010.80.80.870380.4728%633010.80.80.871480.4728%635010.81.00.871580.4730%67.25010.81.00.872680.4730%67.25010.81.00.872 8m单向水泥搅拌桩工艺试验针对性参数表序号桩长m水泥用量kg/m地层地层厚度（m）下沉速度m/min喷浆、搅拌、提升速度m/min复搅下沉速度m/min重复喷浆、提升、搅拌速度m/min水泥掺量25%18m56粉质黏土，软塑1.72-0.881.01.01.01.0260淤泥质粉质黏土-0.88-3.980.90.90.9(喷浆)0.9365粉质黏土（硬塑）-3.98-6.280.80.80.8(喷浆)0.8水泥掺量28%18m63粉质黏土，软塑1.72-0.881.01.01.01.0270淤泥质粉质黏土-0.88-3.980.90.90.9（喷浆）0.9375粉质黏土（硬塑）-3.98-6.280.80.80.8(喷浆)0.8水泥掺量30%18m67.2粉质黏土，软塑1.72-0.881.01.01.01.0275淤泥质粉质黏土-0.88-3.980.90.90.9（喷浆）0.9380粉质黏土（硬塑）-3.98-6.280.80.80.9(喷浆)0.8 10.2、提升搅拌喷浆钻头钻到桩底设计标高后打开喷浆控制阀，反转提升，视地质情况，调整转速，边提升钻头边喷射水泥浆边搅拌，搅拌一定要均匀，使软土与水泥浆充分混合，直到停浆面（停浆面高于基础顶面0.50m），停浆面以下1.5m范围内反复搅拌喷浆，此次喷浆量为该桩喷浆重量的1/2。10.3、复搅下沉提升搅拌补喷浆到停浆面时，为了加强搅拌的均匀性，对桩体下沉复搅。钻头正转下沉，下沉至设计标高。10.4、喷浆、搅拌提升钻进喷浆成桩到设计桩长或层位后，反转提升，同时将设计剩余浆液喷入桩体。10.5、关闭机械移位施工完成后，可移位进行下一根桩的施工.10.6、整理施工资料收集施工过程控制资料，钻孔记录、输浆记录。四、成桩效果、质量检验1、在成桩7天后，采取浅部开挖桩头，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，成桩直径不得小于设计值。2、成桩28d后，采用双管单动取样器在桩径方向14处、桩长范围内垂直钻孔取芯，观察桩体完整性、均匀性，取不同深度的不少于3个试样作无侧限抗压强度试验。（28天无侧限抗压强度不小于1.0MPa）。各项检验数量均为桩施工总数的0.2，且单体工程不少于3根。3、水泥土搅拌承载力检验在成桩28d进行，采用单桩荷载试验。4、水泥搅拌桩质量检验标准及检测方法质量检查标准及检测表：序号检查项目规范值或允许偏差备注1桩体间距(mm)100尺量2桩 位(mm)50全站仪检测、尺量3桩 径不小于设计值尺量4桩 长不小于设计值测量钻杆刻度5垂直度（%）1 %经纬仪测钻杆6单桩喷浆量符合设计检查资料7钻心取样检测不小于1.0Mpa3根8单桩承载力90KN3根5、施工注意事项5.1、当水泥浆液到达浆口后，应喷浆搅拌30秒，在水泥浆与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头。5.2、水泥搅拌桩施工完成28天内不得有任何机械在上面行走。五、工艺试验总结报告编写要求工艺试验总结报告编写应对工艺试验过程收集的各种技术数据，对不同水泥掺量的桩进行分析，确定钻进速度、提升速度、喷浆压力、单位时间喷入量及喷搅次数等工艺参数，进行统计比选，确定全面施工的最佳配合比及设备、施工工艺要求，选择既能满足设计技术指标又经济的施工参数作为正式施工的指导依据，报监理审核。六、质量保证措施1、钻机就位必须稳定，其孔位偏差不得大于50mm，钻杆垂直度偏差不得大于1.0%。钻机开钻前，现场施工人员必须进行检查，及时调整。2、施工前认真检查相关设备及管路系统，设备的性能应能满足设计要求。管路系统的密封必须良好，管道必须通畅。3、浆液的拌制严格按照配合比控制，严格监督浆液的制作，搅拌时间必须达到要求，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施工方式，在喷浆过程中浆液一个连续搅动，防止浆液发生离析，确保成桩质量，每根桩的检验次数不少于2次。4、搅拌机钻头下沉和提升速度，供浆与停浆时间，下钻深度、喷浆高程及停浆面、单桩喷浆量符合施工工艺要求，并专人记录。钻头到达桩端时，原位喷浆搅拌30s，使桩底灰浆与土体充分搅拌均匀，再开始提升钻头，确保成桩质量。5、施工过程尽量连续，输浆阶段必须保证足够压力，连续供浆。一旦因故停浆，应将搅拌头下沉到停浆点0.5m以下，需拆除管道清洗，待灰浆正常后再喷浆搅拌。6、浆液因故搁置超过3h的拌制浆液，做废浆处理，禁止使用，停机超过3h时，拆除管道并清洗，在恢复供浆时再喷浆搅拌提升。浆液达到喷浆口后，应喷浆搅拌至少10-30s，使其充分与桩端土样搅拌后再升降搅拌头，或在原位进行补桩。接桩时间间隔超过3小时，应在原桩位旁边进行补桩。7、施工中发现喷浆量不足时，按要求复搅，复喷的喷浆量不小于设计量。8、施工时，设计停浆面高出操作面不小于0.5m，在开挖时将该施工质量较差的段挖除。9、保证垂直度：设备就位后，必须整平基础，确保施工过程中不发生倾斜、移动。要注意保证钻杆垂直度，其垂直度偏差不大于1.0%。施工中用吊锤观测钻杆两个垂直方向的垂直度，用水平尺观测机架的调平情况。10、施工中，因地下障碍物等原因使钻杆无法钻进时，及时通知监理、设计单位，以便及时采取补救措施。11、严格按照设计的水灰比配制浆液，水灰比根据水泥用量计算每槽用水量，在储水罐上做好标示，施工中严格控制水泥剂量，制备好的浆液不得离析，泵送必须连续，拌制浆液、泵送浆液时间都由专人记录。计量仪器必须经过认证的计量部门计量，施工时要保存好机打电脑小票，便于检查每延米喷浆量、桩长等。12、施工记录必须详细、准确，施工时钻进深度误差不大于10cm，时间记录误差不大于10s。施工中发生的问题和处理情况，均需如实记录，以便汇总分析。13、施工中应经常检查施工用电及机械情况，发现问题及时修理。下钻时严禁带水下钻，下钻速度低于提升速度，且保持速度均匀稳定。14、为保证桩端质量，提钻喷浆时在桩底停留30s并持续喷浆，提钻喷浆至桩顶后也要停留30s持续喷浆搅拌。七、安全保证措施1、安全保证体系按照GB/T28001-2001劳动卫生保障管理体系标准的要求建立项目安全生产保证体系，制定安全包保责任制，逐级签订安全承包合同。达到全员参加，全面管理的目的，充分体现“管生产必须管安全”和“安全生产、人人有责”。在编制施工技术方案的同时，编制各分项工程的安全技术措施，确保安全目标的实现。位建立健全安全生产保证体系，贯彻国家有关安全生产的法律、法规，定期不定期地召开安全生产会议，研究项目安全生产工作，发现问题及时解决。逐级签订安全承包合同，使各级明确安全职责和安全目标，制定好各自的安全规划，达到全员参与，全面管理的目的，充分体现“安全生产、事事相关、人人有责”。施工生产做到安全第一、预防为主，消除隐患，实现安全生产目的。2、推行安全标准化工地建设，抓好现场管理，搞好文明施工。施工现场做到布局合理，场地平整，机械设备安置稳固，材料堆放整齐。施工现场设置醒目的照明、安全标语和安全警示标志，提醒所有施工人员注意安全。3、开工前，工程部门针对各施工部位的具体情况，向参与施工的相关人员（经理、副经理、安全总监、按质部长、安全员、机械设备操作人员、防护员等）进行施工工艺、质量标准及控制措施、临近既有线大型机械施工安全技术措施等内容的技术和安全交底，并按照上海铁路局文件精神及沪杭客专项目公司的要求，进行施工安全培训和考核。4、施工机械设备使用前进行安全检查，加强保养，使其保持良好的工作状态及具备完好的安全装置。所有机械设备的操作人员经过严格培训，持证上岗，并严格遵守操作规程，严禁违章作业。机械设备按照规定周期进行检修和例行保养。5、为保证照明安全，必须在各施工面、道路及生活区设置足够的照明系统。配电系统按施工组织设计要求设总配电箱、分配电箱、开关箱，实行分级配电。开关箱内必须装设