工艺性试验方案-水泥搅拌桩(干法)试桩方案(一分部)

灌云试验段DK119+500～DK119+849.28处

水泥搅拌桩（干法）试桩方案

中交三航局连盐铁路工程指挥部

二〇一四年二月

灌云试验段DK119+500～DK119+849.28

水泥搅拌桩（干法）试桩方案

1编制依据

1）关于《上海铁路局建设工程工艺性试验管理办法》的通知 （上铁建[2011]28号）

2）《铁路路基工程施工质量验收标准》（TB 10414-2003 J285-2004）

3）《铁路工程地基处理技术规程》（TB10106-2010）

4）《铁路路基设计规范》（TB 10001-2005 J447-2005）

5）《新建铁路工程测量规范》（TB10101-99）

6）《铁路工程土工试验规程》（TB 10102）   

7）新建铁路连云港至盐城铁路《连盐施路-33-1》路基地基加固平面图

8）《客货共线铁路路基工程施工技术指南》（TZ202-2008）

2工程概述

2.1工程概况

本工点范围为灌云试验段，位于滨海平原地区，地势平坦开阔。地面标高2.3m左右，本段路基工程以填方形式通过。水泥搅拌桩（干法）起讫里程DK119+500～DK119+550，长50m。桩间距1.2m，梅花型（三角形）布置，桩长14m。

2.2工程地质条件

1）根据地质勘探资料，本工程DK119+500～DK119+849.28（试桩范围DK119+500～K119+550）地质条件如下：

①粘土：灰黄色、黄褐色，软塑，局部可塑，层厚1～2.3米，承载力基本容许值80Kpa；

②淤泥：灰黑色，流塑，含有机质，承载力基本容许值40Kpa，层厚9.8～12米；

③粉土：灰黄色，潮湿，中密~密实，层厚1.9～3.7米，承载力基本容许值110Kpa；

④黏土：灰黄色，软～硬塑，层厚4.4～6.6米，承载力基本容许值150Kpa；

⑤粉土：灰黄色，潮湿，密实，层厚1.4～5.4米，承载力基本容许值150Kpa；

⑥粉砂：灰黄色，层厚7～13.9米，承载力基本容许值160Kpa；

⑦黏土：灰黄色，青灰色，硬塑，含有少量钙质结核，承载力基本容许值180Kpa；

⑧粉质黏土：灰黄色，青灰色，软塑，承载力基本容许值180Kpa；

2）该段范围内地层主要为粉质黏土、黏土、粉土和粉砂。地下水主要为第四系孔隙潜水，主要受大气降水和地表水的补给。埋深0.8～1m；地下水作用环境等级为L2。

3）地震动峰值加速度：0.05g；

3试桩内容及目的

3.1试桩内容

依据设计图纸和施工现场实际情况，试桩里程DK119+500～+550段，按照水泥掺入量48kg/m、53kg/m、58kg/m、63kg/m控制，每种试桩3根，试桩数量12根，待试桩成功后方可进行水泥搅拌桩的正式施工。成桩28d后在桩径的1/4处用双管单动取样器在桩长的范围内取芯，检验桩体的完整性和均匀性；并做复合地基荷载试验。

3.2试桩目的

1）试验所确定的配合比是否合适；同时合理选择喷粉口的位置及大小；

2）掌握下钻、提升的困难程度，确定下钻、提升速度；

3）掌握钻头进入硬土层电流变化情况； 

4）确定合适的输粉量； 

5）掌握水泥到达喷粉口的时间、搅拌机提升、下沉、复搅提升速度等参数。

6）验证钻头叶片的角度设置；

7）验证成桩的均匀度及桩径大小；

4试桩准备

4.1施工技术准备

1）认真阅读设计文件及工程地质勘察报告，进行施工图会审， 有问题预先解决；

2）根据本工程相关施工图、技术规范、操作规范组织施工人员学习，切实掌握施工工艺；

3）在技术质量部门的组织下，进行工程质量策划，并在施工方案的编制及施工过程中体现质量策划结果；

4）核对工程技术资料表格，根据公司质量体系程序要求，严把质量关；

5）根据已审查批准的施工方案编制技术质量及安全交底书，并对全体施工人员进行详细交底；

6）、室内配合比试验：水泥搅拌桩固化剂选用甲供PS42.5水泥，使用前，将水泥的样品送中心试验室检验。设计水泥掺入量为12%～20%，分别按48kg/m、53kg/m、58kg/m、63kg/m控制。根据室内配合比试验结果和天然含水量情况确定实际施工时水泥用量。

7）、施工主要技术参数

钻进速度：＜1.5m/min；

平均提升速度：0.8～1.2m/min；

搅拌速度： 30～50转/min；

钻进喷灰、复搅时管道压力：0.4～0.6Mpa；

4.2施工机械、人员配置及材料准备

1）机械设备

施工采用PH-5型深层搅拌桩机，施工时与其配套的机具有贮灰罐1台，容量1.3m3，设计压力0.6N/mm2,带灰罐架、旋转供料器、电子计量系统，用于贮存粉料和加压输送；空气压缩机1台，XK0.6-0.10型，工作压力1.0N/mm2,排量1.6m3/min,电机功率13kw，输送、喷固化剂、供气；钻机开钻之前由监理工程师和项目部组织检查验收合格后方可开钻。

表4-1  PH-5 深层搅拌桩机主要参数

表4-2 试桩主要设备配备表

2）人员配置

在施工过程中应及时对每根桩做好施工记录。及时办理汇总、验收、签证等手续。施工人员配备见表4-2

表4-2  试桩施工人员配备组织机构如下

按照试桩数量，备足充分的水泥，加强水泥的保管储存，对每批进场材料进行自检、报检。

4.3施工现场准备

1）对施工现场进行必要的平整、碾压等工作；

2）完成场地临近道路、管线、高压输电线、构筑物、边坡、环境等保护措施。

5工艺流程及施工方法

5.1 施工方法

水泥桩采用干喷法，双向搅拌。具体施工工序为：

1)平整场地到设计标高峰，按施工图设计桩位放样；

2)桩机运到工地，先行安装调试，内外杆旋转、粉喷及计量设施一切调试正常后，桩基移到桩位，

3)将搅拌头对准桩位，先启动内钻杆电机并下沉钻杆，当喷粉口到地下0.3m后时，启动粉喷开始喷粉；

4）当反向叶片到地面时启动外钻杆电机，待转速正常后，边旋转边切土下沉边喷粉直到加固深度；

5）在桩底持续喷粉搅拌10秒以上关闭喷粉，边旋转搅拌土体边提升钻杆至地面；

6）桩头二次喷粉搅拌；

7）关闭电源，移动设备，施工下一根桩

5.2施工工艺流程

施工流程见“图5-2水泥搅拌桩施工流程图”

水泥搅拌桩施工工艺流程图

1）整平场地；

2）双向搅拌机定位：双向搅拌机移动，将钻头对准桩位；

3）下钻：先启动内钻杆钻头（反向），后启动外钻杆钻头（正向），然后启动加压装置，加压装置中的链条同时对内外钻杆加压，使内外钻杆沿导向架向下，内钻头先切土、入土，外钻头后入土、搅拌；

4）喷灰、搅拌：开启喷粉装置，在内钻头（反向）入土后喷灰，其二层旋转叶片作用为：下面一层是破土，上面一层为搅拌；外钻头（正向）入土后，其二层旋转叶片作用为搅拌、压灰；直到设计深度，停止喷灰；

5）提升、搅拌：在达到设计深度时，先将外钻杆钻头换向（反向），后对内钻杆钻头换向（正向），同时对加压装置换向，链条将钻头提升至设计桩顶标高，完成双向搅拌桩施工。

5.3施工注意事项及常见问题解决

1）当桩周成层土时，对相应软土层增加搅拌或土中增加掺灰量。

双向水泥土搅拌桩的施工与常规水泥土搅拌桩的施工在水泥掺入量、场地要求、地质适用范围等许多方面是一致的，但在桩身受力、搅拌均匀、施工工艺流程等方面存在一定的差别。现将有关双向水泥泥土搅拌桩施工中注意事项及常见问题作一说明。

2）注意事项

①搅拌的均匀性

搅拌的均匀性是影响桩身质量的一个重要因素。它主要指两个方面：一是机械在桩身任意一点的搅拌次数；二是固化剂在任意点的掺入量。

实践经验表明，任意一点的搅拌次数N在20次为最佳搅拌次数。单程次数可以通过公式：

N=(h cosα+b)(n1+n2)z/2v

求得，式中：N——桩身任意点的搅拌次数

h——叶片的宽度

α——叶片与钻杆的角度（锐角）

b——叶片的厚度

n1——内钻管的转速

n2——外钻管的转速

z——钻头上叶片总数

v——钻杆提升或下降速度

固化剂在桩身任意一点的掺入量除应满足设计的要求外，还应依据地质条件调整每一段的掺入量，以保证桩身强度和桩体受力的一致性。调整的原则是：桩身上部灰量多、下部少；土层好的少、差的多；含水量高的多、低的少。

②桩顶部位的处理

搅拌桩施工完毕，桩的顶部0.3～0.5m范围内，因上覆土压力较小，使土层变成蜂窝状，应对桩顶进行如理，处理的方法有两种：一是将桩顶质量较差的部分人工挖除；二是在桩顶1.0～1.5m的范围内进行二次喷灰搅拌,并人工修整。

③常见问题及处理方法

双向搅拌桩施工中常见问题及处理方法见下表

4）在施工粉喷桩前，实测该处软基的实际容量，按设计水泥掺入率，严格控制每米水泥掺入量。

5）粉喷桩所用粉体固化剂入罐时必须过筛，以保证入罐固化剂颗粒最大不超过0.5cm，无纸屑、石块等杂物。

6）在施工中孔口设喷粉防护装置；喷粉开始时，使喷粉过程在电子计量显示下进行。喷粉时，记录人员随时观察电子称的变化显示，以保证各段喷粉均匀。严禁尚未喷粉即进行钻机提升作业和无粉计量装置的粉喷机投入使用。

7）每根桩的施工全过程有详细的流程工艺记录，由专人在现场记录，将原始数据现场封存。

6质量检验

双向搅拌桩施工允许偏差及方法见表6-1

表6-1水泥搅拌桩桩施工允许偏差及检验方法

7质量保证措施

1）出台详细的水泥管理制度，将管理任务主要交给桩机组和旁站人员，制定详细的奖罚措施。建立一个可以控制现场，可以进行相互对比，现场可实时求证的水泥台帐，它将水泥的消耗控制到每一天，每天进行一次确认。每天早上八点由旁站人员清点所管辖桩机的水泥量，并根据前一天的库存情况及当天的施工情况检查当天水泥消耗是否正常。使桩机组和管理人员每天皆能做到心中有数，发现问题及时整改，屡教不改严肃处理。

2）搅拌机配置喷粉量电脑自动记录仪及打印设备，以便了解和控制水泥用量及灰量均匀程度。计量装置施工前必须标定准确, 且处于检定有效期内，施工过程中还需经常校验。电脑经检查符合要求后由项目部统一贴封条，不可私动，施工过程中采用实时打印。严格控制单桩施工时间、假资料的出现和施工桩长的弄虚作假。有关技术参数及时提供现场监理工程师，以作为控制搅拌桩质量的依据。

3）为保证桩体搅拌均匀，桩机钻头应焊接至少6个横向搅拌刀片，且在每个横向刀片上焊接1～2个竖向搅拌刀片，同时保证桩体的竖向搅拌效果，竖向搅拌刀片长度>5cm，宽度≥2cm。

4）搅拌次数以1次喷粉4次搅拌为宜，且最后1次提升搅拌宜采用慢速提升，提高搅拌转数，边搅拌，边提升，提高拌和均匀性。当喷粉口到达桩顶标高时，宜停止提升，搅拌数秒，以保证桩头的均匀密实。

5）桩机司机与供灰工保持联系，保证搅拌机喷粉时连续供灰。施工时因故停灰，将搅拌机下沉至停灰点以下0.5m，待恢复供灰时再喷灰提升。若停机超过3小时，应疏通管路，在原桩位旁边进行补桩处理。

6）严格控制搅拌机钻进和提升速度、供灰与停灰时间。应有专人记录搅拌机每米下沉和提升的时间。深度记录误差不得大于50mm，时间记录误差不得大于5s。

7）用有效的电脑自动记录仪，正确记录各种参数并自动打印输出：桩号、日期、始钻和结束时间、设计桩长、实际桩深、每延米的喷粉量及累计数量、搅拌深度等，确保粉喷桩质量。严格控制钻机下钻深度、喷粉高程及停灰面，确保桩长达到要求。粉喷施工一次喷搅成桩。当中途停喷，续喷时复搅至少1.0m。钻头钻至设计深度，保留一定的时间，以保证加固粉料到达桩底。

8）在钻进和提升的整个过程中都应使钻机转盘水平,机架垂直,机身平稳,在桩机井架的正面和侧面一定要吊挂垂球，垂球重量不小于2kg，防止施工时桩机倾斜，最终导致检测时桩体无法检测到底，到时候桩体质量固然再好也是惘然。

9）项目部制定详细的旁站管理制度，组织学习并下发至每个旁站人员，严格按此执行。指派专人全过程旁站，抓住施工中控制的要点，对关键点实行重点控制。旁站人员选择25～40岁之间，初中学历以上的人员，到工地后首先对他们进行集中培训，从理论上先了解双向搅拌桩的施工原理、施工方法、施工控制要点等。旁站人员一般2个人最多按管理5台桩机分配，无论在任何情况下，旁站人员必须坚守岗位。

10）现场施工人员认真填写施工原始记录，记录内容应包括：1施工桩号、施工日期、天气情况；2喷粉深度、停粉标高；3灰泵压力、管道压力；4钻机转速；5钻进速度、提升速度； 6每米灰用量；8复搅深度；9泵送时间；10、当值期间桩机施工是否正常、有无机械损坏情况，修理时间，修好后开工时间、有无无故停机的情况，停机时间及开机时间。

8施工安全防护措施

1)进入施工现场人员一律佩戴安全帽，不准穿拖鞋、高跟鞋，不得赤脚作业。高空作业人员佩带并系好安全带，穿防滑鞋。施工时严禁嬉戏、打闹。 

2)各种机电设备的操作人员，都必须经过专业培训，考试合格具有上岗证书，懂得本机械的构造、性能、操作规程，能维护保养和排除一般故障。 

3)所有电力线路和用电设备由持证电工安装。由专职电工负责日常检查和维修保养，禁止其他人员私自乱接、乱拉电线。 

4)现场施工用电线路一律采用绝缘导线，移动式线路使用胶皮电缆，使用时提前认真检查确保电缆无裸露现象，地上线路架空设置，以绝缘固定。 

5)现场试桩主要机械设备按规定报验合格，所有电动机械设备使用前按规定进行检查、试运转，作业完拉闸断电锁好电闸箱，防止发生意外事故。

9文明施工及环境保护措施

9.1文明施工保证措施

1）为加强文明施工工作的领导和落实，项目部成立“标准化文明工地建设实施领导小组”。领导小组下设办公室，由办公室具体组织实施。

2）组建标准化文明工地创建领导小组，结合本工程实际情况，制定详细的创建标准化文明工地实施方案。

3）标准化文明工地建设实施方案不得低于业主规定的标准。

4）告示牌

①项目经理部设施工告示牌，施工告示牌尺寸要求相关规定要求。

②告示牌内容：项目名称、起讫桩号、工程概况，施工、监理单位名称，施工、监理负责人姓名及开工、交工时间。

③合同段施工平面示意图（尺寸同施工告示牌），做成效果图。施工告示牌及平面示意图立于项目经理部或现场其它醒目位置，不少于2块。

④警示牌:在变压器、高压区、交叉施工现场、油库等设警示标志，以提醒施工及过往人员注意安全。警示牌采用三角形或圆形，制作和图标符合国家及有关部门的规定。

5）施工现场作业区内施工便道按要求合理布设，每隔200m设置会车道、并设置路标。便道设简易路面，由专人负责养护，确保路面平整，并做好洒水、排水工作，确保晴天不扬尘、雨天不泥泞。施工材料运输车辆采取有效的封闭措施，防止材料沿途泄漏，造成对环境的污染和扰民。

6）对出入施工场地的运输车辆加盖苫布，车厢设置挡板，防止材料撒落和污染环境。

7）加强环保意识，对施工中的废弃料不乱弃乱放，按要求运往指定地点存放；对易造成环境污染的施工材料，在运输、存放及使用的过程中，采取有效措施，使之不污染或把污染降低到最小程度。

8）施工结束后做好临时场地的恢复工作，对施工中使用的地方道路、桥梁做好恢复工作。

9）教育职工尊重当地民风民俗，遵守乡规民约，与当地群众和睦相处，共同创造维护和谐的施工环境。

10）所有施工人员均佩上岗证上岗。上岗证按照规定统一样式制作。

11）施工人员进入施工现场一律戴安全帽，管理人员、工人、特种工带不同颜色安全帽。

12）施工人员文明驾驶、文明作业。特种作业工人持证上岗，杜绝“三违”现象。

13）施工人员不赤膊、穿拖鞋进入施工现场。

14）工地严禁等不良行为。

15）设置安全部门，制定安全管理条例，按照招标合同的承诺配备足够数量的专职安全员，专职安全员佩戴安全标志，落实安全责任，定期对施工用电、交叉施工、工地临时油库、库房、发电机房等易发生安全事故的部位和工序定期或不定期检查。

16）生活区、生产区及施工机械、油库、库房等配备使用有效的防火、灭火设备，人人会用。

17）变压器、高压区及场内低压电路、电闸箱等电器设施安装、架设满足安全施工规范要求，专人负责。

18）现场操作人员应戴好防尘保护品，以免粉尘粘附皮肤或吸入肺内。所有操作动作要统一讯号，统一指挥，操作要相互协调。

9.2环境保护保证措施

9.2.1弃渣的处理

施工现场产生的渣土，先堆放于临时储存场，自然风干后再作为回填用土，临时储存场四周设置1m以上且不低于堆土高度的遮挡围栏；工程施工完毕后，委托当地环卫部门集中处理。

9.2.2污水及垃圾处理

1）污水处理措施

散料堆场四周设置防冲墙，防止散料被雨水冲刷流失，堵塞下水道或污染附近水体及土壤。

各类建筑材料运输车辆在离开施工现场时，清洗车辆的废水接入施工现场临时排水系统。

厕所设置化粪池，安排专人维护清洁，并定期消毒，并由市环保部门定期上门抽洁。

9.2.3垃圾处理

1）工程开工前按规定向建筑垃圾管理部门申报建筑垃圾的种类、数量、运输路线及处置场地等事项，并签定环境卫生责任书。

2）持建筑垃圾管理部门核发的处置证向运输单位办理建筑垃圾托运手续。

3）运输车辆按建筑垃圾管理部门会同交通部门规定的运输路线进行运输。

4）工程竣工后，确保一个月之内将工地所有垃圾处理干净。

5）建筑垃圾临时储存场四周设置1m以上且不低于堆积高度的遮挡围栏，并有防尘、灭蝇和防污水外流等防污染措施。

9.3施工粉尘控制措施

1）运输车辆进出主干道定期洒水清扫，保持车辆出入口路面清洁，减少由于车辆行驶引起的地面扬尘污染。

2）加强对建筑材料的存放管理，并采取防尘抑尘措施，如在大风天气对散料堆放采用水喷淋防尘。

3）运输、施工作业的车辆在离开施工作业场地前，对车辆的轮胎、车厢、车身进行全面清洗，防止泥粉在车辆在行驶过程中污染外界道路及空气质量。

4）加强运输管理，车辆行驶不得超速。

5）注意环境卫生，对灰罐中排出的水泥灰（气）应进行处理，防止污染附近的农作物和环境。

10试桩总结

项目部将通过试桩过程收集的各种技术数据，进行统计比选，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、设计审核。