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旋喷止水帷幕方案施工设计

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2020年4月19日
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目 录
一、编制依据 1
二、工程概况 2
2.1工程位置 2
2.2 场区地层岩性及分布特征 2
2.3 水文地质条件 3
三、旋喷止水帷幕设计 5
3.1 止水帷幕总体设计思路 5
3.2 旋喷桩设计 6
3.3旋喷桩布置形式 8
四、旋喷桩施工准备 9
4.1 旋喷桩与其它工序的关系 9
4.2 旋喷桩施工准备工作 9
4.3 施工机具配置 9
4.4 施工场地布置 9
4.5 主要设备性能 10
4.6 劳动力组织 14
五、旋喷桩施工工艺 15
5.1 旋喷桩施工技术要求 15
5.2 超高压喷注浆工艺流程 17
5.3 施工步骤 18
六、质量控制及检查方法 20
6.1 施工质量控制要点 20
6.2 质量检验内容及方法 21
6.3 旋喷桩工程质量控制标准 21
6.4 高压喷射灌浆防渗板墙单元工程质量评定表 21
6.5 技术资料管理 22
七、安全生产及文明施工 23
7.1 安全生产、文明施工控制要点 23
7.2、施工安全保证体系及措施 25
八、环保施工保证体系及措施 27
8.1 文明工地目标 27
8.2 文明施工管理体系 27
8.3 施工环境保护措施 27
九、施工进度计划 28

一、编制依据
1. 中国国际贸易中心三期A阶段土方、护坡及基础桩工程施工合同文件;
2. 中国国际贸易中心三期A阶段土方、护坡及基础桩工程招标图纸;
3. <中国国际贸易中心三期工程岩土工程勘察报告(卷A)>( 技036)(北京市勘察设计研究院);
4. 中国国际贸易中心三期工程地下浅层水位测量报告(北京工业大学建筑勘察设计院 7月5日);
5. <建筑基坑支护技术规程>(JGJ120-99);
6. <建筑与市政降水工程技术规范>(JGJ/T111-98);
7. <建筑地基基础设计规范>(GB50007- );
8. <建筑地基基础施工质量验收规范>(GB50202- );
9. <岩土工程勘察规范>(GB50021- );
10. <水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范>(SL174-96);
11. <建筑地基处理技术规范>(JGJ79- );
12. <高压旋喷注浆技术规范>(YSJ210-92 YBJ43-92);
13. <钻井液用膨润土>(SY5060-85);
14. <水电水利工程高压喷射灌浆技术规范>(DL/T 5200- );
15. <建筑边坡工程技术规范>(GB50330- );
16. <建筑工程施工质量验收统一标准>(GB50300- );
17. <建筑工程冬期施工规程>(JGJ104-97);
18. <建筑基桩检测技术规范>(JGJ106- );
19. <建筑机械使用安全技术规程>(JGJ33- );
20. <施工现场临时用电安全技术规程>(JGJ46- );
21. <钻芯法检测混凝土强度技术规程>(CECS03:88);
22. <北京地区建筑地基基础勘察设计规范>(DBJ01-501-92);
23. <建筑安装工程资料管理规程>(DBJ-03-21- );
24. 国家和北京市现行有关工程施工和验收的标准、规范、规程、图集;
25. 本工程施工组织设计。

图3 本工程基础埋深分区图
二、工程概况
2.1工程位置
本工程拟建场区位于北京市朝阳区东三环中路与建国门外大街交汇处之西北角,建筑用地范围东起东三环路,西至机械局综合楼,南起国贸大厦2座,北至光华路,国贸三期A标段基坑占地2.2公顷。该场区原建筑物密集且多为已经拆除的多层或高层住宅,有两层或一层钢筋混凝土结构的地下室。基坑北侧紧临光华路,该路边集中埋设了多条管线,高约86m、地下三层的囯汇大厦紧邻基坑北侧。基坑周边这些建(构)筑物对本工程的设计和施工提出了严峻的挑战。
2.2 场区地层岩性及分布特征
表2－1 地层岩性特征一览表
大层编号
地层序号
岩 性
各大层
各大层层顶埋深(ｍ)
各大层厚度(ｍ)
层顶标高(ｍ)
1
①
房渣土
38.27～40.31
/
1.70～5.70
①1
粘质粉土、粉质粘土填土
①2
细砂填土
2
②
砂质粉土
33.95～37.68
1.70～3.80
1.70～4.90
②1
粘质粉土、粉质粘土
②2
粉砂
3
③
砂质粉土
31.87～34.33
5.20～6.90
0.90～6.60
③1
粘质粉土、粉质粘土
③2
粘土、重粉质粘土
③3
粉砂
4
④
卵石、圆砾
27.81～32.27
7.20～11.60
8.20～13.40
④1
细砂、粉砂
④2
粉质粘土
④3
砂质粉土、粘质粉土
5
⑤
粘质粉土、粉质粘土
18.17～20.65
18.60～21.20
3.30～6.90
⑤1
粘土、重粉质粘土
⑤2
砂质粉土、粘质粉土
6
⑥
卵石、圆砾
13.53～16.00
22.80～25.70
9.20～13.10
⑥1
细砂、中砂
7
⑦
粘土、重粉质粘土
1.80～6.34
32.40～36.90
1.00～6.20
⑦1
粘质粉土、粉质粘土
⑦2
粘质粉土、砂质粉土
8
⑧
卵石、圆砾
-0.61～1.28
37.80～39.70
4.20～6.90
⑧1
细砂、中砂
9
⑨
粘土、重粉质粘土
-6.73～-5.01
44.10～45.50
2.80～5.10
⑨1
粘质粉土、粉质粘土
10
⑩
细砂、中砂
-10.11～-8.69
48.10～49.70
7.50～7.90
⑩l
卵石、圆砾
⑩2
粉质粘土、粘质粉土
11
-11
粉质粘土、粘质粉土
-17.91～-16.29
55.70～57.00
13.00～15.40
(11)1
重粉质粘土、粘土
12
-12
卵石、圆砾
-31.98～-30.79
70.00～71.20
11.70～12.40
(12)1
细砂、中砂
(12)2
粉质粘土、重粉质粘土
13
-13
粉质粘土、粘质粉土
-43.68～-42.57
82.00～83.00
5.50～6.00
(13)1
粘土、重粉质粘土
(13)2
砂质粉土、粘质粉土
14
-14
细砂、中砂
-49.43～-48.51
87.50～88.50
6.00～6.40
(14)1
圆砾、卵石
(14)2
粉质粘土、重粉质粘土
(14)3
砂质粉土
15
-15
粘土、重粉质粘土
-55.37～-54.81
93.90～94.80
10.2
(15)1
砂质粉土、粘质粉土
(15)2
细砂
(15)3
粉质粘土
16
-16
细砂、中砂
-65.12
104.5
13.5
(16)1
卵石
(16)2
粉质粘土、重粉质粘土
17
-17
粉质粘土、粘质粉土
-78.62
118
10.6
(17)1
细砂
18
-18
卵石
-89.22
128.6
4.9
(18)1
细砂、中砂
19
-19
粘土、重粉质粘土
-94.12
133.5
10.9
(19)1
粉质粘土、粘质粉土
20
-20
粉质粘土
-105.02
144.4
15.3
(20)1
粘质粉土、砂质粉土
(20)2
中砂
21
-21
卵石
-120.32
159.7
5.3
2.3 水文地质条件
勘察实测的自地表以下3层地下水的类型分别为:第1层地下水为台地潜水,赋存于第2、第3大层土当中的粉土和砂土层之间,该层地下水的水量和水位在整个场区的分布不够连续;第2层地下水为层间潜水,含水层为第4大层卵砾石、砂层,该层地下水连续分布;第3层地下水为承压水,赋存于具强透水性的第6大层卵砾石层及细砂、中砂层当中,该层承压水具有较高的压力水头。在勘探孔内实测的承压水头高达6～7m左右。各层地下水类型见表2－2。
本地区水位季节变化规律一般为:潜水11月份～来年3月份水位较高,其它月份相对较低,其水位年变化幅度一般为2m左右,即该层水位约在12～17 m左右。场区承压水11月份～来年3月份水位较高,其它月份水位相对较低,年变化幅度一般为3m～4m,即承压水水位在12m～19m左右。
深层承压水具有与第3层地下水(第一层承压水)相差不大的水头高程,由于各深层承压水的隔水顶板绝对标高较低,因此具有更高的承压性。
表2－2 地下水情况一览表
序号
地下水类型
北京市勘察设计研究院 3月中旬～4月上旬勘察结果
北京工业大学建筑勘察设计院 6月下旬勘察结果
水位埋深(m)
水位标高(m)
水位埋深(m)
水位标高(m)
1
台地潜水
3.30～6.50
32.07～35.59
未发现
未发现
2
层间潜水
15.30～17.60
21.99～23.58
19.30～19.80
19.20～19.70
3
第一层承压水
16.70～18.60
20.64～22.00
19.10～19.60
19.40～19.90
三、旋喷止水帷幕设计
3.1 止水帷幕总体设计思路
由于本工程拟建场区周边地下环境条件、水文地质条件复杂,如何有效地控制地下水,保证基坑施工和周边环境安全是本工程基坑支护结构设计应解决的首要问题。亦即在国贸三期深基坑开挖中,基坑支护结构形式很大程度上取决于地下水的处理方法。
本工程周边重要建筑物较多,坑外降水影响范围较大;基坑施工周期长,坑外降水风险性大;且地下水资源浪费严重,因此本工程不宜采用坑外降水方式,而应在基坑周边施工止水帷幕,实施内降水方法以截断潜水和第1层承压水。根据计算,止水帷幕需进入第⑦层粉质粘土层1.5～2.0m,以便彻底有效地切断基坑内外的潜水和第一层承压水之间的联系。
第2层承压水水头高度约为22.00m,其上的隔水顶板第⑦层粉质粘土层大部分厚度达4.5～6.5m,为一层真正的隔水顶板,基坑大面均不会形成管涌,在开挖过程中无需处理。仅在-27.10m深电梯井坑处(地勘报告20－20剖面B15地质钻孔所示),隔水顶板第⑦层粉质粘土层层厚5m左右,尽管不薄但对该层隔水顶板的抗渗流稳定性验算表明其不能满足规范要求,实际施工时有发生管涌的可能性。显然,为保证局部-27.10m深电梯井坑处的开挖安全,必须额外采取措施减小第二层承压水的影响,以避免该处基坑底发生管涌破坏。为解决上述问题,在开挖深度-27.10m电梯井坑周边施工一圈止水帷幕至第⑨层粘土—重粉质粘土层;即在主楼工程桩(Φ1200mm、桩间距3600mm)间增加3根旋喷桩(Φ1000mm),与主楼工程桩一起形成一道有效厚度500mm左右的止水帷幕。由地勘报告,旋喷桩底标高-7.00m,第⑧层卵石层厚度6m,旋喷桩顶标高为1.00m,旋喷桩长8m即可;同时考虑旋喷止水帷幕在⑦层粘土层中的绕流和斜向渗透问题,将止水帷幕的顶标高提到5.00m。
将-22.55m、-21.60m深基坑地下水位降低至-23.50m左右,局部电梯井坑单独考虑。亦即在每个电梯井坑附近均布置一口降水井,这样能够确保将来结构施工时,电梯井坑部位也能干槽作业;同时考虑到主楼与裙楼之间设置的后浇带需要后封闭,因此将井位布置在后浇带内,能够达到:1)对结构底板施工时的影响降至最小;2)在后浇带封闭时将降水井一并封闭,减少底板渗漏的潜在因素。
基坑内部降水井均施工至第⑥层砂卵石层中,对已经施工了止水帷幕的基坑内部的潜水层和第一层承压水进行降排水。在基坑支护结构外面再施工两口观察井,当基坑周边止水帷幕形成坑内联动抽水后,经过观察井能够知道止水帷幕的施工质量,确保达到业主招标要求的”基坑支护结构外面水位不致降低350mm以上的要求”。如果发现坑外土体中的水位下降超过警戒值,应立即对隔水帷幕堵漏或在坑外土体中回灌水,以保证周边建筑物的安全。
3.2 旋喷桩设计
(1)高压喷射桩简介
高压喷射注浆桩利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至护坡桩间土层的预定深度后,以高压设备使浆液或水成为20～40Mpa的高压喷射流从喷嘴中喷射出来,冲击破坏土体,同时钻杆以一定速度渐渐向上提升,将浆液与土粒强制搅拌混合,浆液凝固后,在土中形成一个固结的止水帷幕。
高压喷射注浆一般分为旋转喷射(简称旋喷)、定向喷射(简称定喷)和摆动喷射(简称摆喷)三种形式。

旋 喷
定 喷
摆 喷
施工方法
喷嘴一面喷射一面旋转并提升,固结体呈圆柱状。
喷嘴一面喷射一面提升,喷射的方向固定不变,固结体形如板状或壁状。
喷嘴一面喷射一面提升,喷射的方向呈较小角度来回摆动,固结体形如较厚墙状。
作用
主要用于加固地基,提高抗剪强度,也可组成闭合的帷幕。
用于基坑防渗、改进地基土的水流性质和稳定边坡工程。
用于基坑防渗、改进地基土的水流性质和稳定边坡工程。
三种型式

(2)护坡桩间旋喷止水帷幕
本工程采用超高压桩间旋喷水泥浆+地下连续墙形成全封闭止水帷幕,可靠的切断坑内外水力联系并在坑内设降水井抽排残留水的方式控制地下水问题。在基坑四周,旋喷桩、护坡桩和地连墙均进入第⑦层粘土层内1.5～2.0m,形成四周封闭的”盆地”,并在计算需要的嵌固深度以下,将仅起帷幕止水作用的护坡桩和地连墙均设计为素混凝土,进一步节约造价。为了解决护坡桩之间衔接可能漏缝问题,在Φ800、间距1500的护坡桩间施工Φ1000的旋喷桩;在桩～墙之间和护坡桩转角处,经过旋喷水泥浆实现可靠的”软连接”。另外,根据当前的地质勘察资料分析,也不排除使用”摆喷”的可能性。
旋喷桩数量和位置详见下表3－1。
表3－1 基坑支护形式与旋喷桩位置一览表
序号
旋喷桩位置
钻 孔
旋 喷 桩
桩 号
起止
标高
根数
数量(m)
起止
标高
根数
数量(m)
1
国汇大厦东南侧
1-1剖面
-1.5~
41
1373.5
-16.6~
41
754.4
1~41#
-35.0m
-35.0m
2
商场东侧(北段)
2-2剖面
-10.2~
22
545.6
-16.6~
22
404.8
42~63#
-35.0m
-35.0m
商场东侧(南段)
3-3剖面
-7.5~
23
632.5
-16.6~
23
423.2
64~86#
-35.0m
-35.0m
3
商场南侧
4-4剖面
-10.2~
82
2033.6
-16.6~
82
1508.8
87~168#
-35.0m
-35.0m
4
主楼南侧
5-5剖面
-10.2~
53
1314.4
-16.6~
53
975.2
169~221#
-35.0m
-35.0m
5
主楼西侧
6-6剖面
-10.2~
56
1388.8
-16.6~
56
1030.4
222~277#
-35.0m
-35.0m
6
大宴会厅西侧
7-7剖面
-10.2~
44
1091.2
-16.6~
44
809.6
278~321#
-35.0m
-35.0m
7
大宴会厅北侧
8-8剖面
-10.2~
48
1190.4
-16.6~
48
883.2
322~368#
-35.0m
-35.0m
8
局部电梯井
--
-19.0~
51
1377
-34.0~
51
612
---
-46.0m
-46.0m
合 计

420
10947

420
7401.6

(3)-27.1m深主楼电梯井防管涌措施
主楼基坑电梯井深度达-27.1m,为防止第二层承压水造成局部管涌,在该电梯井四周基础桩间施工Φ1000的旋喷桩,高度从第⑦层粘土层顶向下穿过第⑧层卵石层入第⑨层粘土层1m,确保阻断第二层承压水的联系,降低坑底管涌的压力水补给,同时有效避免第二层承压水在旋喷桩顶端的绕流和向电梯井坑底的斜向渗透;另外在该电梯井坑内布置4口降水井兼减压井,从而进一步控制第二层承压水的影响;经过井坑内4口降水井兼减压井确保主楼井坑内水位控制在-28.1m以下、其余井坑内水位在-25.5m以下。　
3.3旋喷桩布置形式

图3-1支护桩与连续墙及旋喷桩之间位置(西侧)

图3-2支护桩与连续墙及旋喷桩之间位置(东侧)

图3-3支护桩与旋喷桩之间位置
图3-4支护桩与旋喷桩之间转角位置

图3-5电梯井工程桩与旋喷桩之间位置
四、旋喷桩施工准备
4.1 旋喷桩与其它工序的关系
旋喷桩施工顺序在护坡桩施工与第1道(帽梁上)锚杆施工工序之间。首先必须施工完成一段护坡桩,然后在完成的护坡桩之间施工旋喷桩。因此合理协调这三种工序之间的交叉施工是保障本工序施工工期的关键。
4.2 旋喷桩施工准备工作
(1)完成施工现场的平面布置;
(2)完成接水、接电工作;
(3)完成钻机、旋喷车、高压泵、泥浆泵、管线和排浆池的设置;
(4)安排人员作好现场保卫工作;
(5)机具、人员进场;
(6)所需材料－水泥及外掺剂进场;
(7)设备调试和检验;
(8)开工前进行施工交底和安全教育。
4.3 施工机具配置
根据旋喷桩的工程量、现场场地的大小、配电容量、废浆场地大小、机械设备施工效率和工期要求,决定安排1～2台套超高喷注浆施工设备,每台套机具配置如下:
序号
设备名称
设备型号
数量(台)
功率(KW)
用途
1
地质钻机
XY-2B或XY-1B
2
30
造 孔
2
旋喷机
GPD-22或CJD－3
1
22
提升管、旋喷注浆
3
超高压水泵
3DK
1
75
泵送高压清水
4
超高压泥浆泵
XPB-90
1
90
泵送高压水泥浆
5
空气压缩机
V/F-3/7
1
18
输送压缩空气
6
灰浆搅灌机
WJG-11
1
15
搅拌、灌注灰浆
7
污 水 泵

2
5
排放积水
8
灰 浆 泵
HB-80
1×2
4.5×2
浆液循环、泥浆排放
每台套总动力约264KW,使用约需200KW
4.4 施工场地布置
本施工场地为L形,基坑周边总长度约700m,旋喷桩施工长度(水平)约610m(施工作业面宽度8~10m宽),钻孔施工深度约24.8~35.0m,旋喷桩体长度18.4m。布置1～2台套并列施工,施工设备及辅助设施的布置应根据材料运距短、便于运输和存放,水电接头方便,机具设备集中,便于指挥,高、中、低压软管距离短(一般不超过50m,管线太长压力损失加大),设备管线移动方便,冒浆易于处理等原则进行。据此把旋喷机、钻机及相应的泥浆泵布置在工作面两侧不同位置外,其它配套机具及辅助设施均布置在相对集中的地方即水泥库、高压泵等组成施工后台,且与旋喷机保持较近的距离。
根据场地现状,浆池位于基坑底位置,尺寸为15m长,10m宽,逐层放浆固化。
4.5 主要设备性能
(1) GDP-22型高喷钻机
①总体结构形式
钻机总体结构形式采用液压动力头,动力头在工作卷扬机钢丝绳的牵引下,在主塔上移动,动力头的回转由液压马达经过减速箱驱动,可实现回转及不同角度的摆动,并在一定范围内,其转速可实现无级调速,以满足各种施工艺参数上的要求。
主塔架为22米,为提高野外场地的工作效率,该钻机采用了组装式高架塔结构,主塔架6米,其余两节副塔架分别为8米,其工作有效行程为20米;卷扬机由主副卷扬机组成,液压马达经过变速箱分加紧驱动主副卷扬。主卷扬机主要用于工作时旋喷钻具的提升,副卷扬主要用于装、卸钻具使用。主卷扬机在一定范围内可实现无级调速,以满足各种施工工艺上的参数要求。钻机的移位采用液压驱动纵横步履式,可沿垂直两方向进行坐标移动。
②主要技术参数
1.动力头
油马达驱动
  转速
0-25 r/min
  扭矩
1500 N.m
  动力头摆角
20°到180°
  通孔直径
Ø89 mm～108mm
2.主塔

  塔高
6、8、8m(分段组装)
  行程
20 m
3.卷扬机组
油马达驱动
  主卷扬机

  提升力
25KN
  提升速度

  工作时
0.06-0.25m/min
  高速时
21 m/min
  提升力
10 KN
4.移动机构
纵横向移动液压步履底座
  纵向步履行程
1200 mm
  横向步履行程
500 mm
5.总功率
20.5 KW
6.钻机外廓尺寸

  工作状态
6.2×4.95 ×22.5 m(三节钻塔,组装连接)
  运输状态
6.2×3.8×2.0 m
7.钻机重量
9000 Kg
(2)GJD- 3 型钻机
①总体结构形式
钻机总体结构形式采用机械动力头形式,动力头在工作卷扬机钢丝绳的牵引下,在主塔上移动,动力头的回转由调速电机经过减速箱驱动,在一定范围内其转速可实现无级调速,以满足各种施工艺参数上的要求。为了提高工作效率,该钻机采用了高架塔结构,其工作有效行程为12米,为了便于运输,钻塔采用折叠形式,可折叠放在底盘上,起落塔采用卷扬机牵引来完成,卷扬机由主副卷扬机组成,动力均采用电动机驱动,主卷扬机主要用于工作时旋喷钻具的提升,副卷扬主要用于装、卸钻具使用。主卷扬机在一定范围内可实现无级调速。钻机的移位采用液压驱动纵横步履式,可沿垂直两方向进行座标移动。
②主要技术参数:
1.动力头

 转速
0-20 r/min
 扭矩
2500 N.m
2.主塔

 塔高
15 m
 有效行程
12 m
3.卷扬机组

 主卷扬机

 提升力
35 KN
 提升速度
0-2.4 m/min
 副卷扬机

 提升力
20 KN
 提升速度
0-15 m/min
4.移动机构

 纵向步履行程
1000 mm
 横向步履行程
500 mm
5.钻机总功率
32 KW
6.钻机外廓尺寸

 工作状态
4.5×2×15 m
 运输状态 
9×2×3.8 m
7.钻机重量
7000 kg
(3)3DK超高压水泵

(4)VF-3/7空气压缩机

主要技术性能参数
序号
产品型号
及名称
冷却
方式
排气量
m3/min
进气压力
MPa
排气压力
MPa
转速
r/min
外形
尺寸mm
重量
kg
驱动电机
型号
功率
Kw
电压
V
1
VF-3/7
固定式
空压机
风冷
3
大气压
0.7
970
1660
×1185×1210
970
Y200L1-6
18.5
380
(5) XPB-90C 高压注浆泵
性能参数表
电机最大转速
1320r/min
最高冲次
180/min
柱塞行程mm
100
变速比
7.27
理论流量
电机功率(KW)
柱塞
直径
mm
75
90
M 3 /h
L/min
额定排出压力 (Mpa)
6.0
100
39
45
50
5.0
85
46
55
45
4.0
66
59

40
注:以上参数是介质比重为 1.0 时的理论数据

(6) XY-1B钻机
1.钻机适用范围:
XY-1B 型钻机适用于铁路、水电、交通、桥梁、坝基等建筑物的工程地质勘察。地质岩芯钻探、物理勘察。小型灌浆孔、爆破孔的钻进。
钻机配有上球卡式持机构并带有六方主动钻杆,可实行不停机倒杆,工作效率高,操作方便,安全可靠。
配有孔底压力表指示压力,便于掌握孔内情况。手柄集中,操作方便。

2.技术参数:

1.钻机

  钻孔直径
75,91,110,130,150 mm
  钻孔深度
150,100,70,50,30 m
  钻杆直径
42 mm
  钻孔倾角
90-75°
  钻机外形尺寸
1433×697×1273 mm 
  钻机重量(动力机除外)
500 Kg
2.回转器

 立轴转速(4档) 
66,133,310,620 r/min
  立轴行程
450 mm
  立轴空载向上最大移动速度
0.05 m/s
  立轴空载向下最大移动速度
0.067 m/s
  立轴最大给进力
15 KN
  立轴最大起重力
30 KN
  立轴最大输出转矩    
1.25 KN.m
3.卷扬机

 最大起重量(单绳)
15 KN
 卷筒转速
18,36,84,168 r/min
 钢丝绳直径
9.3 mm
4.油泵 :型号
YBC-12/80
  额定压力
8 MPa
  流量
12 L/min
 额定转速
1500 r/min
5.水泵(XY-1B-1型钻机配备)

 类型
单缸卧式又作用
 最大压力  
1.2  Mpa
 工作压力 
0.7  Mpa
 6. 电动机
型号
Y160M-4
额定功率
11 KW
额定转速
1460 r/min
4.6 劳动力组织
根据本工程的特点,施工实行每天2班工作制,每班工作时间12小时。每套设备的劳动力人员配备如下:
职名
工 作 内 容
人数
备 注
队长
全面组织管理劳动力协调各种关系
1
1~3台套设备1人
技术员
掌握技术,控制质量,整理资料
1
3台套设备1人
班长
全面掌握施工、质量和安全
1×2×1
台套数×班数×人
旋喷工
操作旋喷机、安拆提升喷管、移位
1×2×1
同上
钻 工
操作钻机、钻孔、移位、维修
1×2×3
同上
泵 工
操作高压泥浆泵
1×2×2
同上
搅灌工
操作搅灌机,灰浆泵,测灰浆比重
1×2×1
同上
普 工
倒运水泥
1×2×2
同上
普 工
排水,排浆,移动管线
1×2×2
同上
机修工
设备维修保养
1×2×2
同上
电 工
设备和照明用电装修,安全用电
1
每台套设备1人

每台套共计
31

五、旋喷桩施工工艺
5.1 旋喷桩施工技术要求
(1)超高压喷射三重管注浆(旋喷桩)工艺

图5-1 三重管超高压喷射工艺原理示意图
本工程旋喷桩是使用超高压喷射注浆装置(包括高压泵和注浆钻机),经过超高压水泥浆液切割周围土体,并使水泥浆与土体拌合成为水泥土桩体(即旋喷桩)。其工艺主要是进行两次切削破坏土层,第一次是上段超高压水和压缩空气的复合喷射流体切削破坏土层,紧接着的第二次是下段的超高压浆液(基本是水泥系硬化剂) 和压缩空气的复合喷射流切削土体;在第一次切削土层的基础上再次对土体进行切削,这样便增加了切削深度,加大了固结直径。
图5-2 超高压喷射工艺
(2)预导孔钻孔工艺
①地质钻机泥浆护壁成孔工艺
利用地质钻机带动小型组合牙轮钻破碎砂、卵石地层和风化岩及破碎地层,经过泵送人工配置的优质泥浆,利用组合的正反循环系统,将破碎的小颗粒砂卵石带出孔底;同时实践表明优质泥浆能够有效地稳定砂卵石层的孔壁,使所造的钻孔壁在相当长的时间内不坍塌。
成孔工艺中最重要的是泥浆的配比,根据实际情况,在钻孔前在实验室内要做好配比试验。根据以往的工程经验,采用类似工程使用的钻孔泥浆配比。
在钻进过程中,泥浆性能会因钻孔情况的变化而发生变化。如钻到粘土层时,泥浆会变稠,粘度、切力增大,糊钻、泥包钻头的情况增多;钻到砂层时,大量砂粒会混入泥浆中,使含砂量增加、泥皮松散、失水量与比重加大,这不但使护壁性能降低,加速水泵磨损,严重时还可能造成由于泥皮塌落而发生孔内事故;在遇到承压水层时,地下水会大量侵入孔内使泥浆稀释、性能被破坏等等。这时应及时调整泥浆的性能,否则就难以维持正常的钻进。
②泥浆配比设计
泥浆配比设计是确定泥浆各组分在泥浆中所占比例的过程,目的在于使所配泥浆的性能符合钻进的需要。例如,在流砂层或砂层中,要使泥浆具有足够大的比重,较小的失水量,薄而坚韧的泥皮;在细砂层,由于地表循环系统除砂较困难,需要更严格地控制泥浆的含砂量;在粘性土层中钻进,由于粘性土有自身造浆的特点,为此要设法控制泥浆粘度不断增大的趋势;如果遇到水敏膨胀性地层就应在泥浆中加入适量的防坍剂;钻进风化层、砾石层,要减少泥浆的比重,加大粘度等。因此,泥浆的性能设计须经初选—应用—改性—再应用直至基本达到要求这样一个过程。
(3)施工技术要求
① 孔位偏差:实际桩位与设计孔位的偏差不大于50mm;
② 钻孔孔底偏差值:

孔深(m)
20
30
40
50
60
最大允许偏差值(m)
0.25
0.5
0.8
1.15
1.5
孔深垂直度(%)
1.25
1.67
2.0
2.3
2.5
③ 桩径容许偏差 £ 50mm;
④ 主要喷射参数和浆液配比:
序号
施工参数内容
参数使用范围
现阶段施工标准
Ⅰ序孔
Ⅱ序孔
1
浆液喷射压力
30~60MPa
36
34
2
水喷射压力
38~70MPa
38
36
3
压缩空气压力
0.7~2.2MPa
0.7
0.4
4
水泵流量
70~110L/min
75L/min
70 L/min
5
浆泵流量
85~120L/min
90L/min
80 L/min
6
浆液配比
0.6:1~1.5:1
1:1
1:1
7
提升速度
0.05m/min~0.25m/min
0.18m/min
0.20m/min
8
旋转速度
10~25r/min
20r/min
22r/min
5.2 超高压喷注浆工艺流程
正确制定超高压旋喷桩施工工艺,是保质保量完成本工程的关键。合理的施工工艺和参数应经过现场工艺性试验来确定。
土层钻孔
旋喷机就位
地质钻机就位
超高压清水切割
排浆
下注浆管
制浆
冲洗移位
桩顶回灌
冒浆
测量放线定位
(1)超高压喷射注浆施工工艺流程

图5－3 帷幕高喷墙施工流程

(2)泥浆处理
高压旋喷注浆施工中将置换出一定量的废浆,除少量重复利用外,大部分尚需经沉淀浓缩处理后外运。本工程将设置2~ 3个废浆池供轮换使用,废浆处理后即可外运。
(3)水、电、水泥等材料供应计划
①自来水供应
自来水总供水管一个,直径Φ100,流量Q≥15m3/小时,通至施工现场,并安装足量程水表一块及阀门一个;分水管2个,其中1个生产用水管直径2.5"。流量均≥10m3/小时,通至施工设备附近。
②供电
供电总量250KW,最大施工用功率约200KW,电压220V/380V,每台套均装设开关柜一个,并通至施工现场。
③水泥
水泥品种:P.O 32.5普通硅酸盐水泥 (袋装) ;
水泥品质:复检合格。
供应量:每天20吨,供1~2台套机组使用。
5.3 施工步骤
(1)定位放线:根据布桩的类型决定施工方法和工序,再桩位放线并按不同桩型的标记布设孔位。
(2)钻机根据布设的孔位,先施工I序孔,待该桩I序孔注浆施工后再施工II序孔。
(3)终孔深度应至设计高度,终孔前应及时报告现场技术人员,并由相关负责人员签字后方可终孔。孔径应满足设计要求,保证不塌孔。
(4)旋喷机在已成的孔前定位,检查全系统工作是否正常,即在地面上给喷管通水(高压水泵和泥浆泵),有无漏水,压力能否达到施工要求。
(5)同时检查高压泥浆泵是否正常。
(6)用胶带封包喷管的水嘴和浆嘴,将喷管下至孔底并达到设计深度,由现场技术员认定后方可施工,不得擅自施工。如果出现下管困难,可先启动泥浆泵,带水或带浆下管。喷射施工完毕后,应把注浆管等机具设备冲洗干净,管内机内不得残存水泥浆。一般把浆液换成水,在地面上喷射,以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。
(7)全系统运行顺序:启动高压泵→待喷管旋转数圈后→不提升喷管,停留在底部旋转1~2分钟→以18~20cm/min速度提升,转速为20转/分→提升至预处理高度(标高),高压泵喷射压力为25~30MPa→向上提升喷管至预处理高度后,关停泥浆泵,提出喷管至地面→向孔内注入回浆→清洗钻具,移机至下一孔位。
(8)整个施工过程应以旋喷机为主,其它人员和设备密切配合,服从指挥和调遣。
六、质量控制及检查方法
6.1 施工质量控制要点
在本工程中,施工必须严格遵守<建筑地基处理技术规范>(JGJ79- )等国家规范的有关条文和设计图纸进行施工,确保工程质量。
为了使施工质量能够满足设计要求,不但要有完善的施工质量人员保证体系,还要在具体施工过程中,严格控制好各道工序的施工质量。
(1)正式施工前,各机械必须进行试运转,待各机械性能稳定、管路连接牢固密封,各运行参数符合设计要求后,方可施工。
(2)本工程设计桩长或桩端标高变化不一,每一孔号正式钻孔、喷射注浆前,技术员必须按照设计要求把该孔号的钻孔深度、下管深度、喷射注浆长度、搭接长度、超喷长度等参数以书面形式通知操作人员,并现场验证孔位后方可正式钻孔、喷射注浆。
(3)钻机塔架必须安放稳定、导孔垂直度满足设计要求,导孔过程中遇到的异常现象必须准确记录,经技术人员同意可终止钻孔。施工中经过经纬仪控制钻机塔架的垂直度来控制钻孔垂直度。
(4)施工过程中应对附近建筑、地面、地下管线的标高进行监测,当标高的变化值大于±10mm时,应暂停施工,根据实际情况调整压力参数后,再进行施工。
(5)每一孔号钻孔、喷射注浆结束前必须经技术员验证深度后方可终止。由于钻杆长度是一定的,因而经过钻杆数量即可控制孔深。
(6)保持引孔泥浆性能,孔壁完整,确保高喷管顺利下至孔底。
(7)高压泥浆泵的压力必须满足设计要求,当压力出现骤然下降、上升或冒浆异常现象时,必须停机检查原因,待排除故障后方可恢复工作。
(8)浆输送管线必须密封和畅通,如出现泄漏或堵塞,必须立即排除。
(9)浆液配合比必须符合设计要求,经常检查测定浆液比重,并做好记录。
(10)应准确、及时、完整地做好施工记录, 记录内容包括桩号、桩长、下管深度、开喷和终喷深度及起止时间,接换管深度和时间,中断喷射的时间、深度和原因。
(11)当喷射结束后,应及时利用加掺15~20%水泥的冒浆充填,直到孔口浆液不再下沉为止。
(12)在施工过程中随时接受甲方、监理人员的监督、检查。
6.2 质量检验内容及方法
(1)材质检查
a.每批水泥必须附有生产厂家质保书,使用时间须在该批水泥质量保证期内;
b.每种品牌的水泥均需抽样送交质检部门进行物理力学性能试验。
(2)施工工艺检查
检查现场施工工艺参数及每根桩的施工记录,内容包括:桩号,桩长,预钻孔深度,高压旋喷起止时间,提升速度,水气压力,灰浆比重以及