深层搅拌桩施工控制与总结复习进程.doc

海晏北路车站工程深层搅拌桩施工控制与总结中铁一局集团有限公司中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司二零一一年三月二十六日一、工程概况宁波轨道交通一号线一期工程TJ-VII标包含世海区间海延北路站及西延段海福区间及5个出入口。其中区间隧道工程采用盾构法施工，海晏北路站及西延段采用明挖法施工。海晏北路站西延段：180.8m。 海晏北路站：267.25m。 1.1工程设计情况宁波市轨道交通1号线TJ-VII标工程由宁波市轨道交通有限公司建设，中国中铁一局集团有限公司承建，北京城建勘察设计院设计，广州地铁监理咨询有限公司监理。本工程包括世纪大道站海晏北路站、海晏北路站福庆路站两个盾构区间，盾构掘进总长3131.837m。海晏北路站及西延段总长448.05m。其中海晏北路站及西延段均为为地下二层岛式站台车站（除换乘处为为地下三层）；车站范围为单柱双跨或双柱三跨矩形框架结构。围护结构施工800mm厚 的地下连续墙（除换乘节点位置为1000mm厚地下连续墙）基坑内土体进行抽条及裙边加固。 1.2工程地质 拟建场地处于宁波平原中东部，地貌类型位属海相沉积平原。地势平坦，现状标高为+2.3.5m。拟建场地地层均为第四纪沉积地层，成因类型以海相沉积为主，整套地层主要为粘土、淤泥质土、粉性土、深层的砂土组成，地层分布规律较复杂。1.3水文情况场区内地下水由浅部土层中的潜水及深部粉（砂）性土层中的承压水组成。（1）潜水潜水主要赋存于浅部粘性土、粉性土中，地下水位随降雨、潮汛影响而略有变化。（2）承压水本场区内主要承压水赋存于1层灰色粉砂、3层灰黄色砂质粉土、2-T层灰色砂质粉土中。1.4 不良地质情况：该场地不良地质主要为地面沉降、厚层填土及流砂，特殊性岩土为软土。（软土：其具天然含水量大于或等于液限，天然孔隙比大于或等于1.0，压缩性高，强度低，灵敏度高，透水性低等特点。拟建场地软土层由3层灰色淤泥质粘土、2-1层灰色淤泥、2-2层灰色淤泥质粘土组成。） 大面积厚层软土分布对本工程建设会带来一系列岩土工程问题，主要表现为：由于软土广泛分布，其引发的区域性地面沉降将可能导致地铁结构长期处于沉降状态；车站基坑开挖时，施工风险也随之增大。 二.地基加固施工宁波轨道交通一号线一期工程海晏北路站及西延段施工，因考虑工程处于软土地层，场地工程地质条件差，为顺利开挖土方和完成结构施工，保证基坑安全，采用抽条及裙边搅拌桩加固，水泥搅拌桩是用于加固软弱地基的一种技术，它利用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机械，在地基深处将原状软土和水泥强制搅拌，经过物理化学作用生成一种特殊的、具有较高强度、较好变形特性和水稳定性的混合柱体，它对提高软土地基承载力、减少基坑的隆起有明显效果。三.加固形式:海晏北路站车站加固形式采用抽条加固，加固深度为基底以下3m，间距为3m。海晏北路站加固形式 海晏北路站西延段车站加固形式采用采用裙边加抽条，裙边为基坑两侧4m范围，抽条间距为9m，抽条裙边均为基坑以下3m。海晏北路站西延段加固形式四三轴搅拌桩施工工艺流程测量放样准备、开挖导向沟提升、搅拌、送浆、喷浆下钻、搅拌、送浆、喷浆桩机就位、并校正复核桩机水平、垂直位置调配、拌制水泥浆残土处理下一施工循环桩机移位 三轴搅拌桩施工工艺流程五三轴搅拌桩施工基本参数及参数确定1、三轴搅拌桩施工基本参数 本基坑基底加固采用三轴搅拌桩，设计桩径为850mm，轴心距为600mm，搅拌桩咬合250mm。设计要求基底以下3米（强加固区）加固区水泥土强度达到1.2MPa。根据宁波地区的经验，本项目采用二搅二喷方式，强加固区水泥掺入量设定为20%，基底以上（弱加固区）水泥掺入量设定为7%。2、三轴搅拌桩施工基本参数的确定 在搅拌桩施工过程中，需要通过控制水泥浆液的水灰比、水泥浆的流量、喷浆时间（搅拌桩提升速度和下沉速度）以及加固深度来控制水泥掺入量。 （1）根据经验及注浆泵的性能，设计水泥浆配比为1.5：1，水泥浆由搅拌机配制，每桶浆采用施工配比为水1500kg：水泥1000kg，水泥浆液的比重控制在1.361.37左右。 水泥浆液搅拌机3、水泥用量及水泥浆液量计算（1）每幅搅拌桩强加固区水泥用量计算本标段设计三轴搅拌桩强加固区水泥掺入量为20%，每幅桩水泥用量计算公式如下：水泥用量=桩长*桩截面积*土体密度*水泥掺入比式中，三轴搅拌桩桩截面积取1.495，土体密度设定为1800kg/m3以西端头施工为例，则水泥用量计算如下：强加固区：3*1.495*1800*20%=1614.6kg（2）每幅搅拌桩强加固区水泥浆液用量计算水泥浆液用量=喷浆的泵送时间*泵浆流量根据计算公式：单位体积水泥含量=1/（水灰比+1/水泥容重），（设水泥的容重为3T/m3），可计算出水灰比为1.5：1的水泥浆中水泥含量为：1/（1.5+1/3）=0.545kg/L；则每幅搅拌桩强加固区水泥浆液量为：1614/0.545=2961L；(3)喷浆时间计算本标段使用BW-250型泥浆泵，施工过程中，该泥浆泵设定控制档位为A2-B4，根据该设备铭牌参数：A2-B4档位对应的泵浆流速为145L/min。则可以根据公式计算出，每幅搅拌桩强加固区的喷浆时间为：2961/2*145=10min。 BW-250型泥浆泵 4、三轴搅拌桩施工实例 三轴搅拌桩下沉、提升时间控制图桩号断面面积（m2）设计桩长(m)下沉喷浆时间（分）上升喷浆时间（分）水泥用量（kg）水泥掺入比泵浆流 速144#1.4950-17.5170017.5-20.513474.1523.3%290L/min20.5-17.513474.15290L/min17.5-20.513474.15290L/min20.5-17.513474.15290L/min17.5-0212686.857.05%290L/min 三轴搅拌单桩施工记录表根据三轴搅拌桩各施工阶段时间计算出实际水泥掺入比和水泥用量：1、三轴搅拌桩下沉0-17.5米（弱加固区）：主要喷水，水泥用量为零。三轴搅拌桩下沉17.5-20.5米（强加固区）：喷浆水泥用量=290L/min*3*0.545=474.15kg三轴搅拌桩上升17.5-20.5米（强加固区）：喷浆水泥用量=290L/min*3*0.545=474.15kg三轴搅拌桩下沉17.5-20.5米（强加固区）：喷浆水泥用量=290L/min*3*0.545=474.15kg三轴搅拌桩上升17.5-20.5米（强加固区）：喷浆水泥用量=290L/min*3*0.545=474.15kg强加固区总水泥用量为：474.15kg+474.15kg+474.15kg+474.15kg=1884.6kg 实际强加固区水泥掺入比为：1884.6/1800/1.495/3=23.3%。理论完成每幅桩共计使用50分钟，共计需用水泥5203.65T。 三轴搅拌桩施工图组通过以上施工控制，海晏北路站及海晏北路站搅拌桩已全部完成，经对搅拌桩进行抽芯检测，结果符合设计要求，见表 抽芯检测结果统计表桩号检测桩长(M)取芯深度(M)桩身强度 (MPa)983201.38993201.3西端头321.741.14C-8321.741.29水泥土芯样抽芯现场 经现场实际查看，工法桩实体外观搅拌基本均匀；经抽芯检测，搅拌桩桩身的无侧限抗压强度满足设计要求。六、施工准备的质量控制1、施工准备及场地平整 收集有关技术资料，重点熟悉施工场地的工程地质及水文地质资料，并认真理解，掌握设计意图及相关要求；编制详细的施工组织设计，制定合理的施工方案以及施工的质量保证措施和现场安全保证措施；平整场地，清除地上地下障碍物。 2、施工放样 首先用全站仪(或经纬仪)准确地放出施工段落的起始桩位及边线位置，然后用钢尺按设计要求的桩距用小木棍在施工范围内标示出桩位。 3、原材料的质量控制 水泥质量是关键，所用水泥品种和质量应符合设计及规范要求。采用42.5级普通硅酸盐水泥作为固化剂，使用前应将水泥样品送实验室检测，检测合格方可使用。进场水泥数量应能满足施工进度的要求，不合格或过期、受潮、硬化、变质的水泥拒绝进场使用。施工用水应为河道水。对水源做水质分析，检验合格方可使用。 4、施工机械 水泥搅拌桩施工机械必须具备良好及稳定的性能，所有钻机开钻之前应检查验收，合格后方可开钻。主要检查以下4个方面：钻头直径及钻杆长度是否满足设计要求；水泥制浆罐和压力泵是否能正常工作；输送水泥浆的导管是否漏浆或堵塞；桩机机身的竖直度是否符合要求。 5、实施过程中的质量控制 （1）、试桩 试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数、确定水泥浆的水灰比、泵送时间、搅拌机提升速度等参数和搅拌均匀的必要步骤及程序，了解下钻和提升的阻力以及地质变化情况，采取合理的技术措施。在进行大面积施工之前，须进行水泥搅拌桩成桩试验。（2）、制浆质量的控制按设计并通过试桩确定的水灰比(水和水泥按重量比严格控制)，在制浆罐中进行拌制，备好的浆液还应不停地搅拌，使其均匀稳定，不得离析或停置时间过长，浆液倒入集料时应加筛过滤，以免浆内结块，损坏泵体。 (3) 桩长的控制 度盘读数控制法：可利用钻机上控制钻杆钻入深度的圆盘,通过指针读数可直接反映出钻桩的长度。钻杆标线控制法：施工之前丈量钻杆长度,用红色油漆在钻杆上划桩长的明显标志，以便掌握钻杆钻入深度、复搅深度，确保设计桩长。 (4) 单桩水泥用量的控制 控制好水灰比。施工前计算出单桩水泥用量，严格按确定的水灰比进行制浆，不得随意乱调水灰比。本项目搅拌桩的水泥渗量为20，水灰比为11.5。搅拌头的回转数、提升速度应相互匹配。控制好输浆泵。泵必须有足够的压力和稳定的输浆能力，输浆量必须与桩机的钻进速度、搅拌速度及提升速度相匹配。控制好桩机的钻进速度、搅拌速度及提升速度，喷浆搅拌应慢速提升(0.5m/min)。 (5) 桩机操作的控制由专人负责水泥搅拌桩的施工，所有施工机械应编号，将现场技术人员、钻机长，现场负责人、水泥搅拌桩桩长、桩距等标牌悬挂在钻机明显处，确保人员到位，责任到人。 采用四喷四拌工艺。桩机对位后，精调桩身竖直度，使搅拌轴保持垂直；启动搅拌钻机，钻头边旋转边向下钻进。同时，启动压力泵工作，边钻进边喷浆；钻至设计标高后停钻，关闭搅拌钻机，钻进结束；再次启动搅拌钻机，钻头呈反向边旋转、边提升、边喷浆，使土体的水泥浆进行初步拌和；根据设计要求在地面下一定深度范围内进行重复搅拌。钻头边旋转、边钻进、边喷浆至设计要求复拌的深度后，再反向边旋转、边喷浆、边提升。使受到搅动的土块被充分粉碎，土体和水泥浆能充分拌和均匀。 施工时应严格控制喷浆时间和停浆时间。每根桩开钻后应连续作业，不得中断喷浆，严禁在尚未喷浆的情况下进行钻杆提升作业。 根据成桩试验确定的各项技术参数来指导施工。现场操作人员应详细记录每米下沉时间、提升时间，记录送浆时间、停浆时间以及施工桩长等参数的变化。6、施工后的质量检测搅拌桩的质量检测根据设计要求，每根桩的单轴抗压强度fcu，281MPa。 （1）检验方法抽芯取样检测：水泥搅拌桩成桩28天后，用钻孔取芯的方法取样检测，可反映出该搅拌桩整体喷浆均匀情况，桩身的长度、强度和完整性。每根桩取出的芯样由监理工程师现场指定相对均匀部位，送实验室做28天龄期的侧限抗压强度试验，钻孔取芯频率不少于3% 七.施工过程的质量：水泥土深层搅拌桩的施工工艺水泥土深层搅拌桩的施工工艺可概括为以下几个步骤:桩机就位搅拌下沉、拌制水泥浆注浆搅拌提升重复搅拌下沉重复提升关闭搅拌机械移位。1.深层搅拌机就位前,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。2.搅拌下沉、拌制水泥浆：在下沉过程中应将下沉时间控制在2m/min；注意下沉的垂直度度控制不宜超过1.5%，水泥浆液应在每次配浆完成后检测水泥浆的比重。3.注浆搅拌提升：在提升过程中为控制状体质量故提升速度不宜长过0.5m/min，在喷浆过程中必须注意供浆的连续性以防出现断桩现象。4.重复搅拌下沉：见第2步。5.重复提升：见第3歩。6.移机：顺序采用跳打的方法。以便垂直的有效控制。（加固循序示意图如下：） 加固循序示意图垂直度偏差的主要原因：1）规范规定的允许偏差值偏大，在防渗桩中设计要求标准需提高；2）场地未平整，引起桩机难垂直；3）桩机钻孔搅拌前未调整到规定垂直度；4）搅拌头动力不足，在搅拌过程中产生偏移；5）钻杆偏细扭动，产生垂直度偏差；6）地表层有块石，迫使钻杆偏移。 桩位偏差的主要原因：1）规范规定的允许偏差值偏大，在防渗桩中需提高标准；2）定位时以目测估计，产生误差；3）表土块石使桩位偏移；4）相邻桩搭接间隔时间过长。 桩径偏小的主要原因：1）搅拌头叶片磨损，桩径变小；2）灌浆泵压力不足，桩径偏小；3）水泥掺入量不足，使搅拌不匀，桩径偏小；4）水泥结块，浆液不匀，使桩径偏小；5）钻杆上下速度过快，搅拌不匀使桩径偏小；6）喷与搅不同步，使桩径变小；7）未做到“四搅二喷”，搅拌不匀使桩径偏小。 4.浆液冲走的主要原因：1）地基砂层渗漏大，浆液被带走；2）水位高，造成水力梯度大，浆液被带走；3）大量抽取地下水，造成水力梯度大，浆液被带走；4）水泥凝结时间过长，浆液慢慢被冲走；5）水泥及填充料掺入量未能填满砂层中的空隙，在水流的作用下，浆液被带走。六、总结以上是在宁波轨道交通一号线海晏北路及西延段中对水泥搅拌桩施工质量控制总结出来的一些具体措施和方法，对搅拌桩的施工质量得到了较好的控制，为下一部基坑土方开挖和主体结构施工提供了安全保证，如果施工质量不好，对整个工程进度、经济损失都有不可估量的影响。 因此，紧抓各个环节的质量控制，严格施工过程的质量管理，才能最终确保工程质量。