京沪高速软基处理施工技术方案样本.doc

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第一章 京沪高速软基处理施工技术方案

一、 粉喷桩施工技术方案
高速铁路对地基变形量的要求很高, 要求工后沉降为0, 桥头过渡段不大于是5CM, 在高速铁路施工中经常会遇到软弱路基, 必须采取加固措施使大部分沉降量在施工期内完成, 尽量降低使用期的残余沉降量, 粉喷桩是当前经常使用的加固软基技术的一种。粉体喷射搅拌加固软土地基, 是经过专用的深层喷射搅拌机械将粉状加固料用压缩空气喷入地基深部, 凭借钻机回转钻头的叶片与原位软土强制搅拌、 混合压密, 吸收地下水, 使粉状加固料与软土充分混合, 进行一系列物理、 化学反应, 形成具有水稳性及一定强度的完整柱状加固体。这种柱状加固体与周围软土组成复合地基, 提高地基承载力减少地基沉降。
1.粉喷桩施工主要施工设备及技术要求
1.1钻机
钻机是粉体喷射搅拌法施工的主要成柱机械。它必须满足:
1) 动力大, 扭矩大, 适合大直径钻头成桩。
2) 具有正向钻进, 反转提升的功能。
3) 提升力大, 并能实现均匀提升。
1.2粉体发送器
粉体发送器是定时发送粉体材料的设备, 它是粉体喷射搅拌法加固软土地基施工机械中的关键设备。施工时根据钻机的提升速度、 钻机的转速、 搅拌钻头的类型, 经过控制转鼓的转速来选择合理的粉体发送量。
1.3空气压缩机
粉体喷射法的粉体喷出, 是以空气压缩机做为风源。其选型主要受加固工程的地质条件和加固深度所控制。
1.4搅拌钻头
粉体喷射搅拌法凭籍搅拌钻头叶片的搅拌作用使灰粉与软土混合, 因此搅拌钻头的形状直接影响灰、 土的搅拌效果。钻头的形式应保证于反向旋转提升时, 对柱体有压密作用, 而不是使灰、 土向地面翻升而降低柱体质量。
另外还有压力胶管、 定位卡具、 仪表控制装置等
2、 施工工艺流程: 详见粉喷桩施工工艺流程图
粉喷桩施工工艺流程图
三通一平
测 量
桩机安装到位
对正桩位
调平机身
启动主电机钻进
启动空压机送气
管路堵塞否
钻 进
在设计深度停站
开送料阀闭气阀
启动喷料机
喷料正常否
提钻到停粉标高停止喷粉
在桩顶保护标高停止提钻, 钻头继续转动
进行二次搅拌
填写施工记录
提钻到地表以上
停空压面,停主电机
启动液压系统
移动桩机
检查处理
检查处理

3、 操作方法及技术要点
1) 清表: 按界桩范围 , 清除原地面子20CM厚的耕植上, 场地低洼处应回填粘性土、 不得回填杂植上、 地表过软处应采取防止机械失稳或沉陷的措施, 并初压平整, 测定平整后的地面标高。
2) 放样: 根据导线点, 定出基轴线, 按等间距平格网平差放样, 布置出所有桩位。
3) 储料: 将水泥提前倒入集料斗, 数量稍大于一根桩的量, 注意结块、 失效、 混入纺织带、 水泥纸不准倒入斗中。
4) 深层搅拌机就位对中: 按施工顺序, 深层搅拌机就位, 调整钻机平台、 导向架, 使钻机倾斜小于是1.5%, 检查钻头直径、 其磨损≤1CM, 使钻头对中桩位误差≤5CM, 测定钻杆长度, 记录储灰罐初始读数及钻杆初始标高。
5) 预搅下沉: 启动搅拌机, 下钻, 使钻头边旋转边钻进, 保持速度0.5m/min, 转速写30转/ min, 根据设计要求, 控制桩底标高。下钻过程主要是搅松软土, 为了不堵塞喷射口, 要求边旋转边喷高压气, 这样有利于钻进, 减少负扭矩, 根据经验, 下到设计标高差1m时, 最好调整钻速, 保持0.3m/min, 目的是让送粉前的土体充分松动、 粉碎、 有利于第一次喷粉。
6) 提升喷粉: 钻进到位后, 调整钻头成反向旋转, 边旋转边以0.5m/min的速度提升,搅拌速度30转/min。此时粉体发送器开始喷粉,保持送粉空气压力为0.4MPa气流,保证桩身的喷粉量。
注意事项:提升过程中必须保持与送粉一致, 不允许提升后喷粉。喷粉过程中, 若发现套管漏气或堵管则应立即停止喷粉。时刻观察供粉计量仪的数字变化。若发现明显减少或突然停止。要立即记录, 以利于补粉或复搅。
7) 停粉: 当钻头提升到离地面50cm时 , 发送器应停止喷粉, 改送压缩空气, 注意不应该将水泥粉带入剩余的50cm土内或带出地表。以防止给后面施工造成困难, 一般采取减缓提升, 速度至0.3m/min。
8) 复搅下沉: 为了提高上部桩身强度。适应荷载应力传递, 须进行复搅。复搅深度一般为桩长的1/3。桩长不足5m的要整桩复搅。当第一次停粉后, 应立即换挡下沉, 进行复搅, 其工艺如前所述, 观察复搅深度。
9) 提升喷粉、 停粉
工艺如前。整桩喷粉结束后。应检查计量仪。若喷粉量不足, 应整桩复打, 若中间有喷粉量不足应检查记录, 部分复打, 复打长度应重叠1m。
10) 记录
①施工记录: 详细记录每次施工的桩号: 水泥标号, 预搅、 喷粉、 复搅的起终时间; 记录钻进、 搅拌、 提升的速度, 管道压力等; 记录停灰、 停钻时间、 喷粉深度、 停灰标高等。
②供粉记录: 每根桩要记录起始、 最终供粉量, 记录储灰罐每一次供粉量, 记录停灰量。
③记录汇总、 装订: 每天记录要汇总, 有专人记录, 专人汇总、 装订成册。存档保存。记录表格如下表1所示:
粉喷桩记录表1
施工单位: 日期: 年 月 日 天气:
单桩编号( 行/列)
1/1
2/2
单桩编号( 行/列)
1/1
2/2
搅拌起始时间( T)
搅拌终止时间( T)
起杆高度( m)
终杆高度
喷灰起始时间( T)
喷灰起始读数( kg)
喷灰终止时间( T)
喷灰终止读数( kg)
搅起始时间( t)

复搅起始高度( T)
复搅终止高度( t)
复搅终止时间( T)
钻进速度( m.min)
搅拌速度( m.min)
提升速度( m.min)

空气压力MPa
管道压力MPa

4、 劳动力组织
每台粉喷桩机 表2
工种
数量(名)
班长:
1
机械工:
1
电工:
1
司泵工:
1
操作工:
1
上料工:
2
记录员:
1
5、 质量控制措施与检验
1) 质量控制措施
粉喷桩处理地基效果受施工质量影响很大, 同样的土质和施工条件, 可得到不同的加固效果。因此必须严格按图施工, 控制施工质量。
①施工前的准备工作: 详细了解加固区软弱土层的分布范围、 含水量和有机质含量、 地下水的侵蚀性等, 必要时在加固区进行1～2孔钻孔取样。
②粉喷桩施工前必须进行室内试验与工艺性试验, 以了解成桩情况并确定各种操作技术参数。
③严格控制水泥材料的质量: 工程使用水泥必须有合格产品检验单, 水泥质量、 标号和细度要达到设计要求。对每批水泥都要进行抽检, 方可使用。
④桩长的控制:
粉喷桩长度是质量保证的一个关键, 必须严格掌握钻进深度, ( 深度计配合导管套头与机架高度相对位置不确定, 预先画定标志) 、 喷粉时间及停粉时间, 确保桩长。非特殊情况严禁在尚未达到设计桩长及未喷灰的情况下进行钻机提升作业。
⑤提升速度的控制:
提升速度决定搅拌均匀程度, 速度过快, 可能使桩拌合不充分, 影响成桩质量, 速度过慢, 施工效率低, 故一定要按照设计要求操作。一般喷粉搅拌时以中、 慢挡成桩为好, 成孔时以中快挡为好。
⑥喷粉量的控制:
喷粉量的控制是成桩质量的关键, 若灰罐电子秤正常则以电子秤显示为准, 使其粉喷量达到设计要求, 但有的电子秤难于长时间保证正常工作, 在此情况下为不耽误工期, 可在灰罐内加入定量水泥, 多次调整送灰系统( 如灰罐压力、 送灰器速度等) 、 送灰速度、 打试验桩、 达到设计要求送灰量后, 保持此送灰速度不变。
2) 质量检查
①检查记录
检查施工过程所有记录, 重点检查搅拌深度、 水泥粉喷入的连续性及喷入总量, 对不合格的桩应进行补桩。
②开挖检验
在已完成的工程桩中按2%比例开挖抽检, 深度0.5～1m, 检查桩位、 桩数、 桩身水泥土混合程度及桩头强度, 如发现漏桩、 桩位偏差过大和桩头、 桩身强度偏低, 必须及时采取补救措施。
③取芯抽样
在成桩28d后, 按2%比例抽检桩体, 从桩顶以0.5、 1、 1.5m截取三段, 钻孔取大于或等于8cm芯体制作5cm×5cm×5cm的试块, 分别进行无侧限抗压强度试验。检验标准如表3
表3 粉喷桩施工质量允许偏差值
序号
项 目
单位
规定值或允许偏差
检查方法
规定分
1
桩轴线偏移( 纵横向)
mm
±100
用经纬仪检查(或钢尺丈量)
10
2
钻杆倾斜度
%
1.5
用经纬仪检查
10
3
桩长
m
不短于设计
粉喷前检查钻杆长度
10
4
单位粉喷量
Kg
符合设计
计量仪或现场计量检查
25
5
桩体无侧限抗压强度量
Mpa
>1.2
抽芯取样
15

二、 旋喷桩施工技术方案
旋喷桩就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻至土层的预定位置后, 以高压设备使水泥浆或水成为高压流从喷嘴中喷射出来, 冲击破坏土体。当能量大、 速度快和呈脉动状后喷射流的动压超过土体结构强度时, 土粒便从土体剥落下来。一部分细小的土粒随着浆液冒出水面, 其余土粒在喷射流的冲击力、 离心力和重力等作用下与浆液搅拌混合, 并按一定比例和质量大小有规律的重新排列。浆液凝固后, 使在土中形成一个固结体。固结体的形态和喷射流的方向有关。一般分为旋转喷射( 简称旋喷) 和定向喷射( 简称定喷) 两种形式。旋喷时喷嘴一面喷射一面旋转和提升, 固结体是圆柱状, 主要用于加固地基, 提高地基的抗剪强度、 改进土的变形性质, 使其在上部结构荷栽直接作用下, 不产生破坏或过大的变形; 定喷时, 喷嘴一面提升, 喷射方向固定不变, 固体体形如劈状, 一般见于基础防渗, 改进地基土的性质和稳定边坡等工程。
作为地基加固, 一般采用旋喷注浆形式, 使加固土体在土形成均匀的圆柱体或异形圆柱体。高压旋喷法基本分为单管法、 二重管法、 三重管法和多重管法等四种。
1、 旋喷桩施工主要施工设备及材料要求
1) 高压喷射注浆法主要的施工机具设备包括: 高压泵、 钻机、 浆液搅拌器等; 辅助设备包括操作控制系统、 高压管路系统、 材料储备系统以及各种管材、 阀门、 接头安全设施等。压喷射注浆法主要的施工机具设备规格、 技术性能要求见表1。
旋喷施工常见主要机具、 设备参考表1
设备名称
规格性能
用 途
单
管
法
高压泥浆泵
1、 SNC-H300型黄河牌压浆车
2、 ACF-700型压浆车, 柱塞式、 带压力流量仪表
旋喷注浆
钻 机
1、 无锡30型钻机
2、 XJ100型振动钻机
成孔、 旋喷用
旋喷管
单管、 42mm地质钻杆旋喷直径3.2-4.0mm
注浆成桩
高压胶管
工作压力31Mpa、 9Mpa, 内径19mm
高压水泥浆用
三重管法
高压泵
1、 3W-TB4高压柱塞泵, 带压力流量仪表
2、 SNC-H300型黄河牌压浆车
3、 ACF-700型压浆车
高压水助喷
泥浆泵
1、 BW250/50型、 压力3-5 Mpa, 排量150-250L/min
2、 200/40型、 压力4 Mpa, 排量120-200L/min
3、 ACF-700型压浆车
旋喷注浆
空压机
压力0.55-0.70 Mpa, 排量6-9m3/min
旋喷用风
钻 机
1、 无锡30型钻机
2、 XJ100型振动钻机
成孔、 旋喷用
旋喷管
三重管,泥浆压力2 Mpa, 水压20 Mpa, 气压0.5 Mpa
水、 气、 浆成桩
高压胶管
工作压力引31Mpa、 9Mpa, 内径19mm
高压水泥浆用
其 她
搅拌管、 各种压力、 流量表等
控制压力流量用
备注
1、 钻机的转速和提升速度, 根据需要附设调速装置或慢速卷扬机
2、 二重管法的高压泥浆泵、 空压机、 高压胶管可参照上列规格选用
3、 三重管尚需配备搅拌罐( 3.5m3) 、 旋转提升装置, 吊车、 集泥箱、 指挥信号装置等

2) 旋喷用的水泥采用新鲜无结块的425普通水泥。一般的泥浆水灰比为1:1-5:1, 稠度过大, 流动缓慢, 喷嘴常易堵塞, 增加排除故障时间, 影响施工进度。稠度过小对强度有影响。为消除离析, 一般加入水泥用量3%的陶土、 0.9%的碱。浆液宜在旋喷前1小时内配置, 使用时滤去硬块、 砂石等, 以免杜塞管路和喷嘴。
2、 施工工艺流程
其工艺流程见图1、 2。

单管旋喷桩施工工艺框图
否
是
是
否
三通一平
测 量
桩机安装就位
启动主钻机
启动注浆泵送水
管路堵塞否
钻进
在设计深度停钻
注浆泵水管移至储浆罐注浆
喷料是否正常
提钻回转至设计高度
继续注浆至水泥浆从孔口返出
停止注浆
填写施工记录
提钻至地表以上
停钻机
移动主机
检查处理
检查处理

3、 施工程序及操作技术要点
1) 施工程序
单管、 二重管、 三重管和多重管喷射注浆法虽注入的介质和数量不同, 但她们的施工工序是基本一致的。都是先将钻杆插入或打入预定土层中, 自下而上进行喷射作业。
①钻机就位
旋喷注浆施工的第一道工序就是将使用的钻机安置在设计的孔位上, 使钻杆头对准孔位中心。为保证钻孔达到设计要求的垂直度, 对钻机进行水平校正, 使钻杆轴线垂直对准钻孔中心位置。
②钻孔
钻孔的方法主要视地层中地质情况、 加固深度、 机具设备等条件而定。单管旋喷使用震动型旋转钻机, 钻深可达30m; 二重管、 三重管喷射注浆法施工中, 较坚硬的地层采用地质钻机钻孔。
③插管
插管是将旋喷注浆管插入地层预定的深度。使用震动型旋转钻机时, 插管与钻孔两道工序合二为一, 钻孔完毕后, 插管作业即完成。使用地质钻机钻孔完毕时, 拔出岩芯管, 换上旋喷管插入预定深度。在插管过程中, 为防止泥沙堵塞喷嘴, 采取边射水边插管的方法, 水压控制在1Mpa以内, 以免将孔壁射塌。
④喷射作业
旋喷管插入预定深度后, 又上而下进行喷射作业, 使用的参数参见表2。施工过程中值班技术人员注意时刻检查浆液初凝时间( 正常时水灰比1:1初凝时间为15小时左右) 、 注浆流量、 风量、 压力、 旋转提升速度等参数是否符合设计要求, 并随时做好记录, 绘制作业过程曲线。
⑤冲洗
当喷射提升到设计标高后, 选喷即结束。此时立即将注浆管等机具设备冲洗干净, 把浆液换成水, 在地面上喷射, 以便把泥浆泵、 注浆管软管内的浆液全部排出。
⑥移动机具
把钻机等机具设备移到新孔位就位。
2) 操作要点
高压喷射注浆参数值 表2
高压喷射注浆的种类
单管法 二重管法 三重管法
使用土质
沙类土、 粘性土、 黄土、 杂填土、 小粒径沙砾
浆液材料及配方
以水泥为主要原料, 加入外加剂, 常见水灰比1:1。也能够用化学材料。
高压喷射注浆参数值
水
压力( MPa)

20
流量( L/min)

80～120
喷嘴孔径( mm) 及个数

φ2～φ3( 两个)
空

气
压力( MPa)

0.7
0.7
流量( L/min)

1～2
1～2
喷嘴孔径( mm) 及个数

1～2
1～2
浆
液
压力( MPa)
20
20
1～3
流量( L/min)
80～120
80～120
100～150
喷嘴孔径( mm) 及个数
φ2～φ3( 两个)
φ2～φ3( 两个)
φ10( 两个) ～φ14( 一个)
注浆管外径( mm)
φ42或φ45
φ42、 φ50、 φ75
φ75或φ90
提升速度( cm/min)
20～25
约10
约10
旋转速度( r.p.m)
约20
约10
约10
①钻机就位: 钻机安放在设计的孔位上并保持垂直, 施工时旋喷后的应许倾斜不得大于1.5%。钻机口位置与设计位置的偏差不得大于50mm。
②旋喷前要检查高压设备和管路系统, 其压力和流量表必须满足设计要求。下管前必须检查注浆管路是否畅通, 接头密封是否良好。
③插管: 插管是将喷管插入地层预定的深度, 在插管过程中, 为防止泥沙堵塞喷嘴, 可边射水边插管, 水压一般不超过1MPa。
④当喷管插入预定深度后, 由上而下进行喷射作业, 喷射注浆时要注意, 待估算水泥浆的前峰已流水喷头后( 一般2-4秒) 方可开始提升注浆管。值班人员必须时刻注意检查浆液初凝时间, 注浆流量等技术参数, 控制转速、 提速。
拆卸钻杆继续喷射时, 保持钻杆有0.1m的搭接长度, 不得使喷射固结体脱节。
深层旋喷时, 先喷浆后旋转和提升, 以防注浆管扭断。
⑤施工时, 加强前台与后场供浆配合密切, 后场停止供应时, 应及时通知前台, 防止断桩和缺浆。再次供浆时, 搅拌机需下次停浆点0.5m以下, 待恢复供浆时在提升。如停止时间超过3小时, 需将输浆卸下进行清洗。
⑥所用水泥浆, 水灰比要按设计规定, 不得随意更改, 要保证水泥质量, 水泥要过筛, 其细度应在标准筛上的筛余量不大于15%, 禁止使用受潮, 过期的水泥。
⑦喷射注浆孔与高压泵距离不能过长, 防止高压软管过长, 沿程压力损失增大, 造成实际喷射压力降低。
⑧当桩顶接近标高时, 为保证桩头的施工质量钻井自设计标高以下1m喷浆提升时, 采用慢速, 控制在10厘米/秒以内。
⑨喷射结束后, 若发现浆面下降应立即在喷射孔内进行静压充填, 直至浆液面不再下流为止。
⑩施工中出现冒浆, 一般是因为注浆量超过所需浆量所致, 可采取如下措施: a、 提高喷射压力b、 适当缩小喷嘴直径c、 加快提高和转速。一般说来, 重复喷射有增经效果, 由于其难以控制和影响进度, 因此在实际施工中不把它作为增强的主要措施, 一般在浆液喷射不足或工程要求有较大直径时才进行复喷。
4、 劳动力组织
1套设备施工需要配备的劳动力见表3
劳动力配备 表3
序号
工种
人数
工作内容
1
班长
1
负责协调指挥各工序的操作, 控制加固质量排除施工中的各种故障
2
操作员
3
按设计施工工艺, 正确操纵钻头的钻进和提升检查维修机械负责使用联络信号
3
制浆员
3
负责水泥浆的制作, 保证施工的连续性
4
司浆
1
统计材料用量, 记录泵送时间, 清洗输料管
5
电工后勤
2
负责设备的安装和安全使用
6
记录员
1
负责施工记录, 操纵电器控制仪表, 使用联络信号, 并质量检查员工作
5、 质量控制措施与检验
1) 质量控制措施
①施工前先打一组试桩( 3颗) , 从而确定施工的各项参数, 如钻进速度, 提升速度和旋转速度等, 确定机械需配备的人员。在试桩成桩28天后, 做抽芯检测和单桩载力和复合地基承载力试验, 最后确定合理的施工技术措施和方案。
开工前组织施工人员进行技术交底, 施工中根据质量工程要求召开质量专题会, 不得使用不合格的施工机具及不合格或失效的水泥。
②钻机开孔前必须复核孔位、 孔距, 检查钻机的水平度、 轴垂直度。钻进时应避免钻机的剧烈振动, 跳动及钻杆摆动, 确保钻机垂直度。
③控制旋喷的压力和提升及旋转速度, 确保加固范围内每一深度的喷浆饱满。
④用比重秤或比重计来检查拌制的水泥浆是否符合设计要求。技术人员应经常检查每延米用浆量和水泥用量是否满足设计和施工要求。
⑤钻到终孔深度后, 技术人员应及时检查验收孔深及孔斜率, 以确保以上技术指标达到设计要求。
⑥随时检查施工记录, 对照施工工艺对每根桩进行质量评定。对不合格的桩, 视具体情况采取补救措施。
⑦抽选一定数量的桩进行浅部开挖, 检查桩体的成桩质量, 量测桩径、 桩距等指标, 并钻蕊取样进行强度试验。
2) 质量检测方法
质量检验在高压旋喷注浆结束四周后进行, 检查对象选择地质条件较复杂的地区及喷射时有异常现象的固结体, 数量为注浆孔数的5%, 每个加固工程至少检查一个。
①室内灰比实验
现场采集要加固的土样及施工用的水泥送至试验室, 按设计提供水泥参考用量分组选用不同水泥用量试块, 试块成形后送入标养室进行养护, 达到规定龄期后, 作无限抗压强度试验, 选定最优的灰比。
②开挖检查 全面检查喷射固结体的质量。
③钻孔检查
a、 钻取旋喷固结体的岩芯 检查固结整体性、 强度;
b、 渗透试验 测定抗渗能力;
c、 标准贯入度试验 测定承载能力
④荷载试验 测定承载力和沉降量
三、 CFG桩施工技术方案
1、 CFG桩施工主要施工设备及技术要求
CFG桩施工机械设备和施工工艺的采用主要根据工程地质、 设计承载力、 变形以及施工的周边环境而定。常见的施工方法有长螺旋钻孔灌注成桩、 泥浆护壁钻孔灌注成桩、 长螺旋钻孔泵压混合料成桩、 振动沉管灌注成桩。由于振动沉管打桩机施工效率高, 造价相对较低, 因此振动沉管灌注成桩应用比较广泛, 本工程拟采用此方法。
振动沉管灌注成桩施工的主要设备是振动沉管打桩机、 长螺旋钻孔机( 遇坚硬土层时, 能够考虑用长螺旋钻预引孔) 。常见主要振动打桩锤有DZ、 DZKS、 DZJ系列, 其主要技术参数见表1。
振动打桩锤主要技术参数 表1
项目

电机功率( KW)

偏心轴转速( r/min)

偏心力矩(n.m)

激振力( KN)

空载振幅( mm)

允许抗拔力( KN)

允许加压力( KN)

重 量( kg)

电源( 100m内KVA)

外形尺寸( mm)

2、 施工工艺流程
见施工工艺流程图1
3、 施工程序及技术要点
1)施工程序
①施工准备
确定施工积聚和配套设备, 试桩以复核地质资料以及设备、 工艺是否适宜, 核定选定的技术参数, 确定施打顺序。
②CFG桩施工
a、 桩机进入现场, 根据设计桩长、 沉管深度确定机架高度和沉管长度, 并进
水泥粉煤灰碎石桩工艺框图

粉煤灰混合料拌合
开动振动器压埋
平整场地
振动套至设计标高
提升内管、 露出投料口
桩机就位
投 料
下内管至设计标高
达到设计长度处理桩头
提套管
做桩顶扩头
定位桩放线
材料进场

行设备组装。
b、 桩机就位, 调整沉管与地面垂直, 确保垂直度偏差不大于1%。
c、 启动马达沉管到预定标高, 停机。沉管过程中做好记录, 每1米纪录电流表上的电流一次。并对土层变化予以说明。
d、 停机后立即向管内投料, 直到混合料与进料口平齐。混合料按设计配合比经搅拌机加水拌和, 时间不少于1min, 如粉煤灰用量较大, 搅拌时间适当放长。加水量按塌落度3-5cm控制, 成桩后浮浆厚度以不超过20cm为宜。抽样做混合料试块, 一个台班做一组。
e、 启动马达, 留振5-10s, 开始拔管, 拔管速率控制在1.2-1.5m/min。如果上料不足, 须在拔管过程中空中投料, 以保证成桩后装顶标高达到设计要求。成桩后桩顶标高即如设计桩长。
f、 沉管拔出地面, 确认成桩符合设计要求后, 用粒状材料或湿粘土封顶。移机至下一根桩施工。
g、 开槽及桩头处理, 铺设褥垫层。
2)控制要点
①拔管速率的控制
拔管速率太快将造成成桩桩径偏小或缩径断桩。大量实践证明, 拔管速率控制在1.2-1.5m/min比较适宜, 此处的拔管速度为线速度, 不是平均速度, 如遇淤泥或淤泥质土, 拔管速率适当放慢。拔管过程不允许反插。
②施打顺序
施打的顺序与土性和桩距有关。在软土中桩距较大时, 采用隔桩跳打; 对满堂布桩, 采用从重心向外推进方案, 或从一边向另一边推进。必要时采用螺旋钻预引孔。
③混合料坍落度
混合料坍落度过大会造成桩顶浮浆过多, 桩体强度过低。坍落度控制在3-5cm, 和易性好, 拔管速率1.2-1.5m/min时, 桩顶浮浆一般能够控制在10cm左右, 成桩质量容易控制。
④保护桩长
成桩时预先设定加长的一段桩长, 基础施工时将其凿掉。设计桩顶标高离地表距离不大于1.5m时, 保护桩长取50-70cm, 上部用土封顶; 设计桩顶标高离地表距离较大时, 保护桩长取70-100cm, 上部用粒状材料封顶直至接近地表。
⑤开槽及桩头处理, 铺设褥垫层
开挖时要留置足够的人工开挖厚度, 避免对桩体和桩间土扰动和损坏。桩顶凿除保持顶面平整。褥垫层采用级配碎石, 最大粒径不超过3cm。虚铺后采用静力压实。褥垫层宽度大于基础宽度部分不小于褥垫的厚度。
4、 劳动力组织
每台桩机需要人员见表2
表2
工种
数量(名)
班 长:
1
机械工:
2
电工:
1
操作工:
2
上料工:
5
记录员:
2
5、 质量控制措施与检验
1) 质量控制措施
①工艺实验
②施工监测
③逐桩静压
④静压振动技术
2) 施工检测
①桩间土检测
②CFG装的检测
③复合地基检测

四、 强夯法施工技术方案
1、 施工设备的配置
强夯法的主要施工设备包括: 夯锤、 起重机和脱钩装置等三部分。
1) 夯锤: 采用以钢板为外壳, 内部焊接骨架后灌注混凝土的结构形式。夯锤的底面形为圆形, 底面积按土的性质确定。砂性土采用4m2, 粘性土采用7m2。锤的底面对称设置若干与顶面贯通的排气孔, 孔径取30cm。( 以减少起吊夯锤时的吸力和夯锤桌地市的瞬时起点的上托力) 。锤重根据实验选择的最佳夯击能来确定。
2) 起重设备: 采用带有自动脱钩装置的履带式起重机, 并在桅杆端部设置辅助门架, 防止落锤时机架倾覆。起重机的能力去大于1.5倍的锤重。
3) 脱钩装置: 当锤重超出吊机卷扬机的能力, 不能使用单缆锤施工工艺时, 利用滑轮组并借助脱钩装置来起落夯锤。
2、 施工参数设计及实验性施工
1) 施工参数的设计
根据加固土层的厚度、 地基状况、 土质成分以及水位等参数指标, 施工前进行施工参数的设计, 初步确定锤重、 落距、 布置夯点, 选定最佳夯击能、 夯击数与夯击遍数以及两遍夯击的间隔时间。
2) 实验性施工
正式施工前, 在场地内选择有代表性的区域, 进行实验性施工, 对设计所确定的施工参数进行施工检验。选取最佳施工参数进行大面积施工。
3、 施工方法及工艺要点
1) 平整场地
强夯施工以前查明场地范围内的地下构筑物和各处地下管线的位置及标高等, 采取有效措施, 避免因施工造成损害。预估强夯后可能产生的变形, 并以此确定地面高程, 并用推土机推平。
2) 垫层铺设
为了便于施工机械的停放以及施工夯击能得到扩散, 同时加大地下水位与地表的距离, 必要时施工时铺设垫层。对于地下水位在-2m深度以下的砂砾石土层, 能够直接进行强夯, 无需铺设垫层。对地下水位较高的饱和粘性土与以液化流动的饱和沙土, 铺设砂、 砂砾或碎石垫层再进行强夯, 否则土体会发生流动。垫层的厚度随地质条件、 夯锤重量及其形状而定。一般在0.5-2.0左右, 推平并碾压。
3)强夯施工步骤
①清理平整施工场地;
②标出第一遍夯点位置, 并测量场地标高;
③起重机就位, 使夯锤对准夯点位置;
④测量夯前锤顶标高;
⑤将夯锤起吊到预定高度, 待夯锤脱钩自由下落后, 放下吊钩, 测量锤顶高程, 若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时, 及时将坑底整平;
⑥重复步骤⑤, 按设计规定的夯击次数及控制标准, 完成一个夯点的夯击;
⑦重复步骤③-⑥, 完成全部夯点的夯击;
⑧用推土机将夯坑整平, 并测量场地标高;
⑨在规定的时间间隔后, 按上述步骤逐次完成全部夯击遍数, 最后用低能量满夯, 将场地表层土夯实, 并测量夯后场地标高。
夯击时, 保持落锤平稳, 夯位准确。夯坑内积水及时排除, 坑底含水量过大时, 铺砂石后再进行夯击。
4、 强夯法施工常见问题与处理对策
常见问题
产生原因
预防措施及处理方法
达不到下沉量控制指标( 强夯最后两击的下沉量超过规定下沉量指标)
在饱和淤泥、 淤泥质土和砂土中强夯, 产生液化流动;
地下水位过高或地基土含水量过大, 墙夯时产生侧向挤出现象
在饱和淤泥、 淤泥质土及含水量过大土层中强夯, 宜铺0.5-2.0m的砂垫层, 再进行强夯施工
适当降低夯击能量或采用人工降低地下水位后再强夯。
影响深度不够( 强夯后实际加固深度局部或大部分未达到要求的影响深度, 地基强度未达到设计要求)
土质不均, 下部存在砂卵石夹层, 部分夯击能被吸收;
遇到地下障碍物, 孤石或不成片的砂砾石;
选用锤重、 落距或夯击遍数、 击数不够, 或选用夯击能过大, 地基上部产生流动、 隆起量增大, 造成土体破坏, 下部没有挤密;
夯击点过密, 在浅层处叠加形成硬层, 影响夯击能向深部传递。
两遍之间间隔时间不够, 或未有间隔, 土层内超孔隙压力未消失, 影响夯实强度的提高。
强夯前, 探明地质情况, 对存在砂卵石夹层适当提高夯击能, 遇到障碍物预先清除掉;
锤重、 落距、 夯击遍数、 击数、 间距等强夯参数, 在强夯前经过试夯测试确定;
两遍之间间隔时间要充分, 对粘性土或冲击土, 一般为三周; 地质条件良好, 无地下水的土层, 可只隔1-2d。
影响深度不够, 可采取增加夯击遍数的方法
表面松土不密实( 强夯后表层土松散不密实, 漫水后产生下沉现象)
强夯后未整平, 未经低能拍实一边;
被机械行使扰动;
强夯时, 冻土层未能清除掉, 天暖融化形成松土。
强夯完成应填平凹坑, 用落距6m、 低能量夯锤满夯一遍, 使表层土密实;
强夯处避免重型机械行使扰动;
东期强夯应将冻土融化或清除后再强夯。
5、 质量检验及实验观测
1) 质量检验
质量检验的内容包括施工过程中的质量检测及夯后地基的质量检验, 其中前者尤为重要。经强夯处理的地基, 其强度是随着时间的增长而逐步恢复和提高的, 对地基的质量检测须在强夯施工结束后一定时间间隔内进行。期间隔时间根据土的性质而定, 对于碎石土和砂土地基, 其间隔时间取1-2周, 对于低饱和度的粉土和粘土地基, 取2-4周。
质量检验的方法宜根据土性选用原位测试和室内实验。由于不同的检测方法对不同土类的适用性不同, 实施时采用两种或两种以上的方法进行检验, 必要时作现场大压板荷载实验。
2) 实验观测
①
②
③
④

五、 水泥土深层搅拌桩工法
水泥土深层搅拌法是软土地基加固和深基坑开挖侧向支护常见的方法之一。早在70年代日本首创在钢铁厂港口码头岸壁、 高速公路等厚壁的软土地基加固工程。中国自1977年开始试验研制和试用, 关于1980年由冶金部主持经过部级技术鉴定, 推广应用于地基加固工程。
1987年由川沙县市政建筑工程公司( 现已更名为上海浦东北蔡市政建筑公司) 与上海市人防科研所、 同济大学联合研究了水泥土深层搅拌桩, 用于深基坑挖边坡侧向支护施工技术, 于1989年11月经过上海市市级技术鉴定, 并获得1991年上海市科技进步三等奖。至今该施工技术已在深坑开挖作为挡土、 防水、 保护邻近建筑物等方面得到广泛应用。取得了良好的技术经济效益和社会效益。
1特点
1.1固化的桩与原地基土构成复合地基, 改进了地基的承载力和变形模量。
1.2能自立支护挡土, 不需要支撑和拉锚, 可采用块式、 连续墙式、 空腹格栅墙式、 桩式等可施工成任意形状、 任意截面、 任意深度的结构形式。
1.3桩体连接成壁后有隔水帷幕作用。墙壁不会渗漏水, 一般基坑不需要采取降水措施。
1.4施工中无振动、 无噪音、 无污染, 对周围地基土无扰动、 无挤压, 只要设计构造合理, 坑外地基侧向变形和沉降较小而且坑外地下水保持原标高, 因此对周围建筑物和地下管道影响小。
1.5施工机具简单, 操作方便, 造价低, 为文明施工创造了较好条件。特别在邻近建筑物等有良好的保护作用。
2适用范围
2.1软土地基加固。
2.2任意平面形状, 深坑开挖深部7m以内的侧向挡土支护结构, 而且对邻近建筑物等有良好的保护作用。
2.3隔水、 防流砂的帷幕工程。
3、 工艺原理
利用深层搅拌机械, 用水泥作为固化剂与地基土进行原位强制粉碎拌和, 待固化后形成不同形状的桩、 墙体或块体等, 用于深坑开挖侧向挡土防水支护结构和地基承重桩。其计算理论按重力坝式刚性挡土墙计算, 同时按刚性挡土墙计算方法验算变形。
4、 施工工艺
施工现场应进行平整、 碾压或夯实, 以保证桩机定位移动, 钻孔垂直。
4.1深层搅拌机就位
4.2搅拌下沉: 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, 直到设计要求深度。
4.3注浆搅拌提升: 开动灰浆泵待纯水泥浆达到搅拌头后, 按计算要求的速度提升搅拌头, 便注浆边搅拌便提升, 使水泥浆和原地基土充分拌和, 直至提升到桩顶设计标高后再关闭灰浆泵。
4.4重复搅拌下沉: 再次将搅拌机边搅拌边下沉至设计标高。
4.5重复提升( 不注浆) : 边搅拌边提升至自然地面, 关闭搅拌机即完成1根桩的成桩。
4.6连接封顶: 如作挡土支护结构, 须在桩顶处用钢筋连成整体, 形成较好的联合体。
4.7工艺流程:

桩机就位
搅拌下沉
注浆搅拌提升
移 位
拌制水泥浆
关闭搅拌机械
重 复 提 升
重复搅拌下沉

5施工要点
5.1开机前必须探明和清除一切地下障碍物, 须回填土的部位, 必须分批回填夯实, 以确保桩的质量。
5.2桩机行驶路轨和轨枕不得下沉, 桩机垂直偏差不大于1％。
5.3水泥宜采用425＃普通硅酸盐水泥, 水泥掺入比宜选用8％～16％范围, 水灰比一般选用0.45～0.5, 根据不同地质情况和工期要求可掺加不同类型外加剂。
5.4必须严格控制注浆量和提升速度, 防止出现夹心层或断浆情况。
5.5搅拌头两次提升速度均应控制在2.5～