高压旋喷桩地基加固方案及施工组织设计

1、高压旋喷桩地基加固方案及施工组织设计 目 录1 工程概况22 设计依据23 场地地质条件23.1 工程地质条件23.2 水文地质条件24 加固方案选择及设计24.1加固原理34.2 振冲碎石桩设计34.3 高压旋喷桩设计35 施工组织设计75.1施工程序75.2施工技术要求85.3机具设备计划95.4施工人员组成95.5施工工期计划136 关键过程质量控制147 质量与安全保障措施147.1质量保证措施147.2安全保证体系、制度及保证措施148 施工过程中施工方案的优化调整159 地基加固效果检测1510 竣工成果资料16 1 工程概况拟建的德阳御湖苑三期御景东苑位于德阳市黄河东路与天山北路

2、交汇处。该工程由西南交通大学建筑勘察设计研究院。拟建建筑为2幢26层的高层建筑，1幢18层层高层组成，设1层地下室，为筏板基础，因存在软弱夹层，设计单位要求对其进行地基处理，26层的高层建筑处理后的地基承载力特征值要求fak450kPa，18层的高层建筑处理后的地基承载力特征值要求fak350kPa。2 设计依据 （1）建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)； （2）建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002，J220-2002)； （3）高压旋喷注浆技术规程(YSJ210-92)；（4）建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）；（5）德阳市东湖御苑三期御景东苑住

3、宅小区岩土工程勘察报告（中机工程勘察设计研究院），2009.02）,以下称“地质资料”；（6）“德阳市东湖御苑三期御景东苑住宅小区施工图”（西南交通大学建筑勘察设计研究院，2009.08）；（7）四川省建筑地基基础质量检测若干规定（2004年修订本）。3 场地地质条件3.1 工程地质条件场地由人工填土层（Q4ml）、砂砾卵石土（Q4al+pl）两个工程地质层组成。现分述如下：地基土层的主要野外特征描述如下：人工填土层（Q4ml）拟建场地较为平整，上部主要为杂填土，松散，主要以建筑垃圾及砂卵石土回填，含少量粘性土。下部主要为素填土，灰褐色，稍湿，以粘性土回填为主，含少量卵砾石及植物碎屑。砂砾卵石

4、土层（Q4al+pl）中砂1：褐灰、灰黄色，稍湿饱和，松散，含少量云母，级配不均匀，该层含有5%左右圆砾，并夹细砂或粗砂薄层。该中砂层中无规律地夹有粘性土团块。砾砂2：黄灰色、褐灰色，湿饱和，松散，矿物成分主要为长石、石英，局部地段夹薄层圆砾。圆砾3：灰色、褐黄色，湿饱和，稍密为主、局部松散，圆砾成分以岩浆岩为主，沉积岩次之，磨圆度较好，多呈亚圆形，混40%左右的中粗砂及少量粘性土，局部地段夹薄层粗砾砂或卵石，少量圆砾已风化。稍密卵石4：黄灰色，饱和，卵石成分以岩浆岩为主，沉积岩次之，磨圆度较好，呈圆形及亚圆形，卵石粒径4060mm，混35%左右的中粗砂、圆砾及少量粘性土.；卵石稍有风化。中密

5、卵石5：褐黄色、褐色，饱和，成分同4层，卵石粒径4080mm，混30%左中粗砂，少量粘性土。50%卵石已风化成砾砂状。密实卵石6：根据区域地质资料，该层厚度大于10m，本次钻探未钻穿此层。褐黄色、褐灰色，饱和，卵石成分同5层，粒径为410cm，混25%左右中粗砂及圆砾。卵石与充填物呈微胶结中等胶结状，岩芯呈1020cm短柱状。4 加固方案选择及设计4.1加固原理高压旋喷加固原理：在超高压（20MPa）旋转喷射的水泥浆作用下,软弱土体(如砂层或圆砾)被冲切破坏并与水泥浆原位搅拌混合,从而形成承载力高、沉降小的混凝土桩体。桩体与桩间土体共同形成复合地基,从而大幅提高地基土的承载力与变形指标。处理过

6、的复合地基与不需进行处理的天然地基的各项力学指标基本接近,使得加固与未加固的两种地基达到均匀的目的。振冲碎石桩的加固原理通过振冲器对碎石组成的散体桩进行振密，并且对桩间土进行挤密，桩体与桩间土体共同形成复合地基，大幅提高地基土的承载力与变形指标。根据上述加固原理，根据地区工程经验，对处理后的地基承载力特征值要求fak350kPa的18层的高层建筑采用振冲碎石桩进行地基处理，对处理后的地基承载力特征值要求fak450kPa的26层的高层建筑采用高压旋喷桩进行地基处理。4.2 振冲碎石桩设计4.2.1本次加固范围根据建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）第7.2.1条规定及地勘报告，采用大面

7、积满堂布桩方式，并在建筑物边缘基础边线外布置12排保护桩。4.2.2 水振冲碎石桩加固处理深度本次振冲处理深度至层厚稳定的稍密卵石层，并进入稍密卵石层500mm，根据建筑地基处理技术规范第7.2.4条规定及地勘报告，处理深度约为10.0m。4.2.3 水振冲碎石桩桩体材料桩身材料采用卵石，其含泥量小于5%，填料粒径为30100mm。4.2.4 水振冲碎石桩布置依据建筑地基处理处理技术规范（JGJ79-2002）中: fspk=mfpk+(1-m)fsk式中:fspk为复合地基承载力特征值,取值350kPa； fpk为桩体单位截面积承载力特征值,取值500kPa； fsk为处理后桩间土承载力特征

8、值。加固范围内主要为卵石层下部圆砾或砾砂层，根据地区施工经验成果，经处理后，承载力特征值可达200260kPa，综合考虑，按fsk=200kPa取值； m为面积置换率； 经计算得m=0.526 根据面积置换率公式m=d2/de2 式中: d为桩直径,取0.850m, de为等效圆影响半径。求得de =1.172m 按等边三角布形布置: S= de/1.05=1.115m；其中S为桩的间距，根据上式计算及工程施工经验确定实际布桩按1.10m的等边三角形布置。依据建筑地基处理处理技术规范（JGJ79-2002）中: Esp=1+m（n-1）Es式中: Esp为复合土层压缩模量（MPa）； Es为桩

9、间土压缩模量，根据经验取值15MPa； n为桩土应力比，取值2.5； m为面积置换率，取值0.526； 经计算得Esp=26.84MPa，满足设计要求。如26层的高层建筑也采用振冲碎石桩则经计算设计参数如下：桩径取900mm，单桩承载力为550kPa，置换率m=0.714，de =1.134m，S= de/1.05=1.08m，其中S为桩的间距，根据上式计算及工程施工经验确定实际布桩按1.05m的等边三角形布置。4.2.5 水振冲碎石桩加固机械设计采用电机功率为55KW的ZCQ-55型振冲器进行施工。4.2.6 水振冲碎石桩加固密实电流水振冲密实电流大于80A；桩底留振时间1530秒钟。4.2

10、.7 褥垫层a.厚度: 20cm。 b.材料:级配连砂石(最大粒径一般8cm)或碎石、石屑。c.褥垫层需经静力压实法或动力压实法（桩间土含水量较少时）压实，其夯实后的体积与虚铺体积之比不大于0.90。4.3 高压旋喷设计4.3.1设计计算根据建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002 、J220-2002)、设计要求、结合场地地质条件,按下列公式进行设计计算： （9.2.5）其中Ra取以下两式计算的小值： （12.2.3-1） （12.2.3-2）式中： fsp,k复合地基承载力特征值,设计要求大于（或等于）450kPa; Ra：单桩竖向承载力特征值（KN）； Ap： 旋喷桩的截面积(形成桩径

11、不小于500mm); fsk： 桩间土承载力特征值,依据“地勘报告”需加固的地段多数分布圆砾，取fsk=200.0kPa； m：面积置换率； ：桩间地基承载力折减系数，根据众多工程经验和本场地的地质条件,取0.5； fcu：桩身设计强度为M10。试块 (边长70.7mm立方体)无侧限抗压强度,取1000kPa； ： 强度折减系数取0.33；qsi：桩周土的侧阻力特征值，按砾砂考虑，取20kPa，桩长按7.0m考虑；qp：桩端端阻力特征值，取1000kPa（圆砾层）。经计算：Ra =fcuA=0.33100000.196=646.8（KN） （12.2.3-1）式Ra=3.140.507.022

12、0.1961000=448.8KN） （12.2.3-2）式 取 Ra=448.8KN 由 450=m448.8/0.196+0.5（1-m）200 m=0.160根据 =1.25（m）式中：d为旋喷桩径，取值500mm；de为一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径。S=de/1.13=1.11m（S为桩的中心距，正方形布桩时）。4.2.2布桩方案根据计算表明，当形成旋喷桩桩径大于（或等于）500mm、桩长度（即被加固的砾砂层、圆砾层的平均厚度）大于7.0m(含进入圆砾层0.5m)，只要其置换率m大于（或等于）0.160时，其复合地基承载力特征值fspk可以满足大于450kPa的设计要求。据此高

13、压旋喷桩布桩成果详见高压旋喷桩桩位平面布置图。4.2.3 桩长根据地质资料和上述计算，桩长按以下原则确定： 桩端进入圆砾层0.5m； 桩端平面下2.5倍桩径范围内不能出现软弱夹层(如中砂、松散卵石层等)，对于桩端为中密或密实的卵石层，桩端范围内2.0倍桩径不能出现软弱夹层；桩长不能小于7.0m。4.2.4 复合地基压缩模量根据建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002，J220-2002) 中式9.2.8-1： （ 9.2.8-1）需进行加固处理的地基土为圆砾（局部为砾砂），其地基土承载力特征值fs,k代表值可取200kPa，Es代表值可取15.0MPa，只要复合地基的承载力可以达到450kP

14、a,则复合地基压缩模量。其压缩模量与周边采用天然地基的压缩模量基本相当，复合土层压缩模量以复合地基荷载试验结果为准。4.2.5 褥垫层当桩间土为中砂时，应在桩顶铺设褥垫层。褥垫层所用材料为级配砂石，最大粒径一般不超过5.0cm，含泥量不大于5%。本工程褥垫层厚度取20cm。桩头处理后，桩间土和桩头处在同一平面，褥垫层虚铺厚度按下式控制： 式中: 褥垫层虚铺厚度； H设计褥垫层厚度； 夯填度，一般取0.870.9；虚铺后多采用静力压实，当桩间土含水量不大时亦可动力夯实。褥垫层的宽度（B）应比基础宽（B）大，其宽出的部分不宜小于褥垫层压实后的厚度（H）。高压旋喷桩褥垫层具体技术要求必须满足： 厚度

15、：H =20cm;宽度：B/=B+2H。 材料：级配砂卵石(最大粒径5cm，砂:卵（碎）石体积比=3:7)。 褥垫层须压实，其夯填度小于等于0.9。5 施工组织设计5.1.1高压旋喷桩施工程序测放加固范围线(由甲方提供建筑物轴线及高程)土方开挖至基础垫层底标高下10cm测量放点N120成孔下旋喷管喷射注浆桩头处理（清运浮浆）复合地基检测(由第三方完成)铺设褥垫层20cm(对于基底为卵石层的部分不进行该项。)捡底及基础施工(由第三方完成)。5.1.2振冲碎石桩施工程序基坑开挖至设计基础底标高上30cm测放振冲碎石桩位开挖桩窝水振冲碎石桩施工褥垫层铺设地基检测。5.2施工技术要求 土方开挖，土方开

16、挖至基底标高。土方开挖顺序如下：首先进行场地平整，测量场地高程。技术人员根据地下室平面图，工作面宽度为0.50m1.00m，绘制土方开挖施工图。特殊工种等施工人员必须证件齐全，并经核实后方可施工。在施工前仔细查阅图纸和方案，并把相关问题解决在施工前，做到施工中重点突出，施工关键控制点心中有数。夜间施工照明设施：在基坑周边均匀布设1015盏镝灯。之前要对相关管理人员、施工作业人员、测量人员等进行专项施工技术和安全交底。最后由专业测量技术人员依据开挖图，采用极坐标法依次放样上、下口开挖线的交点，经多方检验无误后进行开挖，开挖过程中应用检查坡度防止出现负向坡的情况。最后在开挖范围外作好开挖控制桩并做

17、保护，作为开挖控制的依据。 测放加固点位。旋喷引孔开孔平面位置误差不超过50mm，采用SH-30型钻机动探引孔，引孔深度要求穿过软弱层嵌入下伏中密卵石层0.50m。 旋喷注浆当旋喷管放至孔底后,先用2MPa低压水测试喷嘴有无堵塞现象,若无则开始自下而上旋喷施工。注浆材料采用32.5R#普硅水泥制备的纯水泥浆，浆液水灰比1:1，喷射注浆压力为25MPa,喷嘴旋转速度1822r/min,喷嘴提升速度1520cm/min,在临近桩顶1.0m1.5m处应慢速提升旋喷至桩顶。必要时（即基底下1.001.50m深范围为中砂时）采用复喷工艺。每米水泥用量预计80kg100kg。旋喷注浆过程中，冒浆量小于注浆

18、量的20%左右为正常现象，超过此值时，可通过提高喷射压力或更换新喷嘴（或小一级孔径的喷嘴），或加快旋转和提升速度，以减少冒浆量。 旋喷回灌补浆旋喷作业完成后，应将不断冒出地面的浆液回灌到桩孔内，直到桩孔内的浆液面不再下沉为止。 旋喷桩头的处理在地表以下0.50m范围内，因地层覆压较小，地基土对浆液的保持效果往往较差，可能造成桩头质量较差。此时可进行人工处理桩头，以保证桩顶有较好的受力性能。 桩头的处理 振冲桩的处理严格控制填料量、密实电流值和留振时间。如在施工中当地质条件与地勘报告不符时，应及时通知有关单位，采取补勘等措施，并及时修正加固方案确保所加固的地基达到设计要求。对杂填土层用砂卵石换填

19、。5.3机具设备计划 配电装置 1 套 制浆机 1台 旋喷注浆机（90kw）及配套装置 2台套 SH-30型钻机 3台5.4项目组织机构框图项目经理专业负责人安全员责任工长测量员试验员材料员普工班制浆班钻工班土方班5.5施工人员组成 项目经理：余元辉，二级项目经理 技术负责：姜静育，岩土工程师 施工责任工长：孟省,助理工程师 质检员：吴涛, 助理工程师 测量员：田玉昌，高级工程师 安全员：褚庆华, 安全工程师 材料员：李友,技师 工人：24名5.6主要管理人员职责1)、项目经理、遵守国家有关工程建设和城市建筑管理政策法规，执行施工技术管理规范和企业规章制度，履行投标承诺；、负责作好项目人员的思

20、想工作，坚持两个文明一起抓；、组织编制和实施工程施工组织设计、施工计划及技术管理，降低成本、安全生产、文明施工，认真抓好工地防尘、降低噪音等环境污染工作；、负责办理工程变更的经济签证，联系建设单位收取工程款事宜，组织项目进行成本核算工作。2)、技术负责、按规范、规程对工程质量管理全面负责，是负责质量的直接责任者；、认真贯彻国家技术标准、规范、规程，执行院技术管理规章制度，接受上级部门的监督检查；、建立健全的项目技术管理制度、质量保证制度及例会制度，全面负责质量管理和计量管理工作，处理各种技术质量问题；、主持编制项目工程的施工组织设计、项目质量计划，主持图纸会审，作好工程技术交底工作； 、制定新

21、技术，降低成本的技术措施，参加项目经济活动，提高技术管理水平； 、负责项目内业技术管理及质量、安全、计量、测量部门工作确保项目技术、质量、效益指标的完成； 、协助责任工长抓好文明施工，争创标准化文明工地，并达到工程验收一次合格。3)、责任工长 、在项目经理的领导下，负责本工程施工计划的落实，并在质量、工期、安全、成本方面负责接受上级主管部门的监督、检查，使生产顺利进行； 、认真熟悉图纸，严格按设计图纸要求，组织施工，搞好劳动力、材料机具设备的合理安排和使用，杜绝返工、浪费，保证工程质量、合同工期的实现，提高工程综合经济效益； 、搞好安全生产现场管理，争创标准化文明工地，坚持安全生产、杜绝重大伤

22、亡、火灾及设备事故的发生； 、开展全面质量管理，坚持三检制度，严格计量工作，负责测量放线复核工作，坚持按规定填写施工日志。 4)、质检员、就本项目工程的施工质量监督、检查工作直接向项目经理负责。、认真学习现行的施工规程、规范、行业标准，院质量体系文件及有关文件规定，熟悉施工图纸和其他设计文件，并作为实施施工质量监督检查的依据。、对进场原材料、成品、半成品、构配件进行监督检查，严把质量关，防止不合格材料进入施工现场。、督促施工班组对施工操作自查自纠，监督施工工序的交接检查；作好检验批的施工质量检查验收。、参加隐蔽工程验收和分项、分部及单位工程的验收评定。、对现场施工操作工艺、工序质量实施监督检查

23、。对于施工中发现的质量问题或不规范操作应口头或书面通知施工班组及分管工长进行整改，根据情况提出对相关责任人的处罚建议，并对整改结果进行验收确认。5)、安全员、负责本项目安全管理的具体工作。、经常学习和宣传各种安全标准法规及制度。、进行各种安全教育和安全技术交底，认真检查班组落实情况。、参与拟定并熟悉施工组织设计中的安全技术措施，协助项目经理逐项落实。 、协助、组织对关键工程及高危作业项目的内部检查验收，参加上级部门的检查、验收，认真作好记录。、经常检查工人遵章守纪情况和安全防护设施完善情况，及时纠正违章行为和协助项目经理完善防护措施、消防安全隐患。、协助项目经理每周或半月一次的安全检查，认真记

24、录并督促检查、整改及措施的落实。、参加工伤事故的调查、分析，进行事故统计上报，及时督促检查整改措施的落实。 、督促和参加各类劳动防护用品进场的材质检验工作，教育工人正确使用个人防护用品。 6)、材料员 、服从项目的工作安排，能编制各类材料的使用计划。、认真执行材料管理制度，材料进场有计划，领发有依据，加强对材料使用的监督与控制。、严把购进材料的成本关，所购材料的发票应签署名字并办理收料凭证，项目经理签字后方可到财务报销。、严格材料进场制度，对材质手续不全或不符合材质要求的材料及半成品一律不得进场使用。、建立健全各种台帐，做到帐、物、卡相符，及时办理领退手续，每旬报耗一次，作好月、季、年盘点工作

25、，及时向财务部门提供资料。、加强易燃、易爆物品的管理及材料库房的消防管理工作。、完成项目经理交办的其他临时工作。5.7施工工期施工工期计划共布置965根旋喷桩，1825根振冲桩。高压旋喷桩施工，在保证质量的前提下，以每台旋喷机每天完成30个旋喷点计,振冲碎石桩以每台振冲机每天完成20个振冲点计（含施工准备两天，不包含养护和检测时间），全部完成加固工作所需有效工期预计为30天。遇下雨、停电等不可抗拒因素，工期顺延。完成一定数量的工作后及时组织建设单位、设计单位、监理单位签证验收,使之能尽早进入下道工序施工（如，地基检测），从而保证整个工程的正常运行。工期保证措施1)、组建地基处理施工项目经理部，

26、同建设单位、监理单位密切配合、及时沟通，统一领导、统一协调，从组织上保证总进度的实现。2)、以计划工期为总目标，以总进度控制为基础，实行长计划，短安排，通过月、周、日计划的布置和实施，加强调度职能，确保合同工期。3)、建立每天现场会，每周一次大会的例会制度，及时解决施工中出现的问题，及时协调各工序的交叉施工。4)、加强施工管理，抓住连续施工且工程量较大的工序，安排足够的劳动力和机械设备。5)、合理安排基坑开挖、高压旋喷、检测、垫层施工等作业的密切配合实施合理安全的平行作业、交叉作业、立体作业。6)、采取合理的施工工艺、先进的施工方法，选用性能良好的机具设备，提高生产效率。7)、作好机具设备的维

27、修保养工作，并备用一定数量的机具设备，合理调度施工机械和人员。8)、制定紧急预案措施，并配备相应的设施，提前作好防灾抢险准备，以减小灾害损失，保证工程质量和工期。6 关键过程质量控制对于旋喷桩施工,其关键过程为旋喷管提升速度和旋喷压力的控制,此关系到能否保证桩径和消除断桩。为保证旋喷桩的施工质量,根据规范要求和本工程特点：须控制喷嘴的提升速度在1518cm/min之间，具体操作中，要求操作人员通过计时和测量孔口钻杆提拔长度进行控制；注浆压力大于25.0Mpa；桩顶1.01.5m范围内采用复喷工艺进行复喷。对于振冲桩应严格控制填料量、密实电流值和留振时间。7 质量与安全保障措施 7.1质量保证措

28、施由工程项目经理、技术负责人及施工工长、质检员现场管理。工程开工前落实各级人员岗位责任,对各施工班组长作好技术交底,由各施工工长随时掌握施工质量、进度,由质检员定期检查执行情况,督促各施工班组作好工序原始记录工作,由工程技术负责人不定期抽查工程质量、进度情况。原材料水泥等必须提供材质证明,并按有关规定进行抽样送检。严格各工序间的交接工作。上一道工序未经验收合格不得进入下一道工序施工。检验不合格者应返工。对无视工序质量,一味追求经济效益者应作出相应处罚。施工现场遇特殊情况应与设计、监理和业主商议,并及时上报公司及院领导, 求得及时解决,确保施工质量。7.2安全保证体系、制度及保证措施、管理目标1)、在施工中，始终贯彻“安全第一，预防为主”的安全生产工作方针，认真执行国务院、建设部、四川省及成都市有关建设施工企业安全生产管理的各项规定，把安全生产工作纳入施工组织设计和管理计划，使安全生产工作与生产任务紧密结合，保证施工人员在生产过程中的安全与健康，严防各类事故发生，达到安全生产目标。 2)、强化安全生产管理，通过组织落实责任到人，定期检查，认真整改，杜绝死亡事故，确保无重大工伤事故。、组织管理 1)、成立由项目经理安全生产负责人为首，各施工班组工长参加的