三轴搅拌桩标准化

.,2017.2.18,三轴搅拌桩施工标准化手册,南昌轨道交通3号线建设工程,.,1、作业准备,2、施工方法及工艺流程,5、技术要求,大纲,4、特殊情况处理,3、施工具体要求,6、说明及附件,.,1、作业准备,作业准备包含内业准备、外业准备、资源配置三项内容。1.1内业准备（1）掌握施工性施工组织设计、阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，并熟悉设计图纸、会审记录、建筑地基处理技术规范等相关规范规程、三轴搅拌桩施工工艺等。制定施工安全保证措施，提出应急预案。对施工人员进行安全技术交底，对参加施工人员进行上岗前培训，考核合格后持证上岗。（2）根据现场实际情况及三轴搅拌桩施工编号图制定三轴搅拌桩顺序，编制施工方案、技术交底及安全技术交底。（3）制定质量保证措施、应急措施及雨季施工保证措施。（4）三轴搅拌桩桩机进场后报监理验收，相关仪器表必须经当地计量检测单位检测合格后报监理验收，监理验收合格后方能施工。,.,1.2外业准备,1.3.1施工人员组织在试桩方案、施工方案中应明确现场管理人员、技术人员名单，并明确相关管理人员岗位职责，人员配备见下表：,1.3资源配置,三轴搅拌桩施工前应进行施工现场、施工机械作业条件、给排水及供电条件、周边环境及地下管线、水文地质情况进行详细调查，并形成调查结果，作为施工方案的重要内容。,.,1.3.2主要施工机械设备,现场条件调查清楚后应进行机械选型（根据所施工区域地层情况及施工深度选择功率合理的机械及钻头）。（1）钻头选型地铁3号线地质情况以富砂层为主，由于砂层磨阻力较大，三轴搅拌桩机在砂层中钻进时动力头动力要求高，且在砂层中螺旋式钻头较叶片式钻头与土体接触面积大，因此要求在富砂地层中钻进时采用叶片式钻头。若钻进深度不超过14m，且不钻入砂层时，可选择螺旋式钻头;若超过14m时,采用叶片式合金钻头。要求每台三轴设备钻头配置不得低于2套，当钻速度低于控制速度的10%以上时,根据磨损程度进行更换钻头及维修。,.,叶片式钻头图例,螺旋式钻头图例,（2）打桩架选择,通常要求采用全液压步履式机架，如JB160A、IB250、JN250、JB250等型号。当场地狭窄、地面承载力较高、较为平整时可选用履带式机架，使用履带式机架时土路基应铺垫路基板。,.,（3）钻孔机选择,要求功率不小于180KW，可选用ZLD180/85-3-M2-S（电动机功率90KW*2）、ZKD85-3B（电动机功率75KW*3）等型号钻孔机。,三轴搅拌桩机常用型号一览表,.,三轴搅拌桩设备配备一览表,1.3.3主要物资计划,三轴搅拌桩主要涉及物资为42.5普通硅酸盐水泥，应提前进场向监理报验及试验送检，检测合格后方能投入使用。,.,2、施工方法及工艺流程,2.1施工工艺流程,三轴水泥搅拌桩采用两喷两搅工艺，是用深层搅拌机为工具，以水泥为固化剂，在地基土中进行原位的强搅拌，待水泥土固化后形成桩体，以用作加固土体的方法。其施工原理为利用三轴搅拌桩钻机在原地层中切削土体，同时钻机前端低压注入水泥浆液，与切碎土体充分搅拌形成隔水性较高的水泥土柱列式挡墙。三轴水泥搅拌桩施工流程及布置详细流程见下图所示：,.,搅拌桩施工工艺流程图,.,2.2三轴搅拌桩施工顺序,三轴搅拌桩施工流程图如下所示：阴影部分为重复套钻，以保证桩与桩之间充分搭接，确保墙体的连续性和接头的施工质量，达到止水的作用。（1）跳槽式双孔全套复搅式连接：一般情况下（平直无转角处、围护结构、止水帷幕、槽壁加固）均采用该种方式进行施工，施工顺序如下所示：,跳槽式施工示意图,.,（2）单侧挤压式连接方式：对于围护结构转角处或有施工间断时采用此方式，施工顺序如下所示：,单侧挤压式施工示意图,.,2.3工艺性试桩,搅拌桩前应根据设计进行工艺性试桩，数量不少于6组。试桩采用根据实际情况可进行原位试桩，试桩应满足以下要求。,2.3.1试桩目的,通过工艺性试桩应达到以下效果：确定满足设计要求的各地层及水位以上、水位以下地层的浆液配合比、钻进速度、提升速度、喷浆压力等最优施工参数，作为正式施工控制依据。检验选定的施工设备和施工工艺是否满足要求，用以指导大面积施工。,2.3.2试桩要求,设计要求加固后土体强度值及掺量为综合平均值，试桩过程中应以桩体均匀完整，并到达设计要求为目的，针对不同地层，区分水位上土层及水位下土层，确定不同的试桩参数，水泥掺量及无侧限强度不得低于设计要求。,.,南昌轨道交通3号线设计要求参数如下表所示：,试桩主要通过调整水灰比、注浆时间、注浆流量、水泥掺量等参数进行。建议通过调整水灰比、水位以上提升（下沉）速度控制水位以上地层的三轴搅拌桩成桩质量；调整水灰比、水位以下提升（下沉）速度、注浆流量为变量控制水位以下地层的三轴搅拌桩成桩质量。进行多角度分析试桩工艺，形成三轴搅拌桩施工参数控制表。,.,试桩质量最终以钻孔芯样为准，现场取得芯样应现场封存不得销毁。施工过程中施工单位及监理单位全程参与、盯控，如实记录，进行分析。试桩原始记录表详见附件4-14-2：三轴搅拌桩施工记录表。,2.3.3试桩参数控制,（1）端头加固试桩参数控制端头加固试桩时应针对弱加固区、强加固区、水位下地层、水位上地层设定不同的参数，并要充分考虑水位下地层渗透系数，确定是否增加膨润土等外加剂。试桩根数不小于6根，建议以水灰比、水位以上提升（下沉）速度为变量控制水位以上搅拌桩成桩效果，其根数不小于3根；以水灰比、注浆流速、水下提升（下沉）速度为变量控制水位以下搅拌桩成桩效果，其根数不小于3根，外加剂根据设计要求、地质特点可选择是否需要。桩底复搅时间不得低于10min。,.,端头加固试桩方案中应形成三轴搅拌桩试桩控制变量情况一览表、三轴搅拌桩试桩控制参数一览表，样表如下表所示：,三轴搅拌桩试桩控制变量情况一览表（样表）,.,三轴搅拌桩试桩控制参数表（样表）,.,三轴搅拌桩试桩控制参数表（样表）,.,下面以试桩1为例，计算水泥掺量。试桩1参数见下表：,已知水灰比1.5：1时水泥浆比重分别为1.375；2.0：1时比重1.295.计算时间时间S（min）=深度h（m）速度v（m/min）由下沉及提升速度以及深度可分别计算出下沉及提升时间为：,.,计算水泥用量水泥用量m（t）=流量L（l/min）时间S（min）水泥浆比重1（水灰比值+1）；则可得出弱加固区水泥用量：m1=180（11.4+8.6）1.2951（1+2）=1554kg=1.554t；水位以上强加固区水泥用量：m2=290（18.9+13.5）1.3751（1+1.5）=5167.8kg=5.1678t；水位以下强加固区水泥用量：m3=290（7.6+7.6+10）1.3751（1+1.5）=4019.4kg=4.0194t；,.,计算水泥掺量水泥掺量=水泥用量（加固体积1.8）。弱加固区水泥掺量=1.554（1.4956.8581.8）=8.4%；水位以上强加固区水泥掺量=5.1678（1.4959.4621.8）=20.3%；水位以下强加固区水泥掺量=4.019（1.4953.0381.8）=49.1%；强加固区总水泥掺量=（5.1678+4.019）（1.49512.51.8）=27.3%。,.,试桩根数不小于6根，建议以水灰比、水位以上提升（下沉）速度为变量控制水位以上搅拌桩成桩效果，其根数不小于3根；以水位以下提升（下沉）速度、外加剂为变量控制水位以下搅拌桩成桩效果，其根数不小于3根。试桩方案中应形成三轴搅拌桩试桩控制变量情况一览表、三轴搅拌桩试桩控制参数一览表。,2、建筑物隔离桩、接缝止水、附属SMW工法桩参数要求,建筑物隔离桩、接缝止水、附属SMW工法桩设计要求地下水位以上水泥掺量不小于20%，地下水位以下水泥掺量不小于30%，平均水泥掺量不小于25%。试桩时应针水位下地层、水位上地层设定不同的试桩参数，并要充分考虑水位下地层渗透系数，确定是否增加膨润土等外加剂。,.,三轴搅拌桩试桩控制变量情况一览表（建筑物隔离桩、接缝止水、附属SMW工法桩样表）,.,三轴搅拌桩施工过程及控制掺量（建筑物隔离桩、接缝止水、附属SMW工法桩样表）,.,下面以试桩1为例，计算水泥掺量（参照型钢水泥土搅拌墙技术规程（JGJ/T199-2010）。试桩1参数见下表：,已知水灰比1.5：1时水泥浆比重分别为1.375。计算时间时间S（min）=深度h（m）速度v（m/min）由下沉及提升速度以及深度可分别计算出下沉及提升时间为：,.,计算水泥用量水泥用量m（t）=流量L（l/min）时间S（min）水泥浆比重1（水灰比值+1）；水位以上强加固区水泥用量：m2=290（19.4+12.4）1.3751（1+1.5）=5072.1kg=5.072t；水位以下强加固区水泥用量：m3=290（17.7+27.7）1.3751（1+1.5）=7241.3kg=7.241t；三轴搅拌桩截面积：（1.495+0.567）/2=1.0312m21.495大幅三轴搅拌桩截面积0.567小幅三轴搅拌桩截面积,.,计算水泥掺量水泥掺量=水泥用量（加固体积1.8）。水位以上强加固区水泥掺量=5.072（1.031213.61.8）=20.1%；1.031套打工艺标准幅三轴搅拌桩截面积水位以下强加固区水泥掺量=7.241（1.031210.61.8）=36.8%；强加固区总水泥掺量=（5.072+7.241）（1.031224.21.8）=27.4%。,3、槽壁加固试桩参数要求,槽壁加固三轴搅拌桩设计要求水泥掺量不小于20%，试桩时，建议试桩根数不小于3根，建议以水灰比、提升（下沉）速度为变量控制搅拌桩成桩效果。应形成三轴搅拌桩试桩控制变量情况一览表、三轴搅拌桩试桩控制参数一览表，水泥用量计算参考端头加固计算公式。,.,槽壁加固试桩控制变量情况一览表（样表）,.,三轴搅拌桩施工过程及控制掺量（槽壁加固样表）,.,2.3.4质量检验,试桩完成后对工艺性试桩的质量进行必要的检验，可采取以下几种方法：1、成桩7天后，采用浅部开挖桩头进行检查，开挖深度超过停浆（灰）面下0.5m，目测检查搅拌的均匀性，量测成桩直径。2、桩身强度检验应在成桩2860d后，用双管单动取样器钻取芯样作搅拌均匀性和水泥土抗压强度检验，如60d后仍取不出芯，重新试桩。取芯方案如下。,取芯方案:钻探深度以地面至桩底设计位置的深度；对于试桩的三轴搅拌桩每幅均进行取芯，每幅取一根；取芯位置应为每幅桩中未重复施工的位置，且桩径1/4处。根据是否采套打工艺，取芯位置应不同，详见下图：,.,.,2.3.5试桩总结,三轴搅拌桩试桩完成28d60d应进行钻孔取芯验证桩体质量，取得取芯报告后，项目部应进行编制完善试桩总结报告，报监理批复后，由监理组织业主、设计、施工等相关单位对试桩结果总结、分析，形成最终的试桩总结报告，作为三轴搅拌桩施工控制依据，试桩总结应包含以下内容：1、总结、分析试桩过程中投入设备、资源组织是否合理，能否指导后续施工。2、总结、分析施工工艺是否满足设计要求，能否作为后续施工标准工艺。3、对钻进速度、提升速度、喷浆压力、水灰比、基底复搅时间等试桩参数进行全面分析，通过分别对比水位以上地层、水位以下地层的成桩效果，确定满足设计要求的最优参数。4、形成三轴搅拌桩施工参数控制表作为后续施工控制依据，表格样式如下表所示：,.,三轴搅拌桩标准化施工参数控制表（端头加固格式）,.,三轴搅拌桩施工参数控制表（隔离桩、止水、SMW桩）,.,3、施工具体要求,3.1施工场地平整,施工前，必须先进行施工区域内的场地平整，清除表层硬物，素土须夯实。路基承重荷载以能行走125t履带吊车及履带式桩架为准，为确保安全，在任何路基上桩机负重及行走须在路基箱上进行。因该工法要求连续施工，故在施工前应对围护施工区域地下障碍物及管线进行清理或移位，以保证施工顺利进行。,3.2桩位放样,根据提供的坐标基准点，按照设计图进行放样定位及高程引测工作，并做好永久及临时标志。放样定位后，请监理进行复核验收签证。确认无误后方可进行搅拌施工。当三轴搅拌桩作为围护结构或槽壁加固时，应进行适当外放，外放距离根据设备及施工经验确定，一般建议不小于0.003h（h钻孔深度）。,.,3.3开挖导向槽,在三轴搅拌桩施工过程中会涌出大量的置换土，为了保证桩机的安全移位和施工现场的整洁，需要使用挖机在搅拌桩桩位上预先开挖沟槽。根据基坑围护内边控制线，采用0.6m3挖机开挖导向沟，遇有地下障碍物时，用挖土机清除，开挖导向沟余土应及时处理，以保证桩机水平行走，并达到文明工地要求。沟槽开挖完毕及搅拌桩施工以前，在槽段外侧设置挡泥墙或其他隔离防护措施，防止泥浆污染地面。,.,由现场技术员根据设计图纸和测量控制点放出桩位，桩位平面偏差不大于2cm。本工程使用的三轴搅拌机桩径为850mm，轴心距为600mm，搅拌桩搭接250mm。用红色油漆做好标记，保证搅拌桩每次准确定位。,3.4搅拌桩孔位定位,3.5桩机就位与垂直度控制,用卷扬机和人力移动搅拌桩机到达作业位置，并调整桩架垂直度达到0.5%以上。在桩机上焊接一半径为5cm的铁圈，10m高处悬挂一铅锤，使铅锤正好通过铁圈中心。每次施工前必须适当调节钻杆，使铅锤位于铁圈内，即把钻杆垂直度误差控制在0.5%内。桩机移位由当班机长统一指挥，移动前必须仔细观察现场情况，移位要作到平稳、安全。桩机定位后，由当班机长配合技术员对桩机桩位进行复核，偏差不得大于20mm。,.,为便于成桩深度的控制，施工前应在钻杆上做好相应的标记，控制搅拌桩桩长不得小于设计桩长，当桩长变化时擦去旧标记，做好新标记。,中线放样及桩位控制线布设,钻杆垂直度控制,.,3.6水泥浆液拌制,水泥浆后台采用自动拌浆系统，后台附近搭建水泥库。施工前对全体工人做好详细的施工技术交底工作，水泥采用P042.5级普通硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比、比重按照试桩总结形成的参数控制表执行，水泥平均掺量强加固区不小于25%，弱加固不小于10%，渗透系数不应大于110-7cm/s,28d无侧限抗压强度标准值不低于0.8MPa（以具体设计要求为准）。技术员负责在拌浆平台张贴各类技术参数牌，泥浆配合比标识牌。,泥浆配合比标识牌,.,三轴后台泥浆拌制系统,水泥浆配制电子秤,.,（1）在施工现场搭建拌浆施工平台，平台附近搭建140水泥库，在开机前按要求进行水泥浆液的搅制，将配制好的水泥浆送入贮浆桶内备用。（2）水泥浆配制好后，停滞时间不得超过2小时，搭接施工的相邻搅拌桩施工间隔不得超过24小时。在开机前应进行浆液的搅制，开钻前对拌浆工作人员做好交底工作。采用42.5级普通硅酸盐水泥，设定水灰比为水位以上地层1.52.0，水位以下地层1.01.5（仅供参考，以试桩总结参数为准）。注浆时通过2台注浆泵2条管路同时注入，单管注浆流量约145L/Min。,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，直到钻头下沉钻进至桩底标高。按照搅拌桩施工工艺要求，钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液，每次下降时喷浆7080，提升时喷浆3020。钻机钻进速度与提升速度按照技术交底要求均匀、连续注入拌制好的水泥浆液，钻杆提升完毕时，设计水泥浆液全部注完。,3.7注浆搅拌下沉,.,三轴搅拌桩喷浆搅拌下沉图例,三轴搅拌桩浆液柱塞泵,.,3.8喷浆搅拌提升,钻掘搅拌机下沉到设计深度后，在底部停顿持续喷浆600S，然后边喷浆、边旋转搅拌钻头，泵送必须连续，并提升至超设计标高50cm。建议按水位以下地层0.30.6m/min、水位以上0.81.5m/min（以试桩总结参数为准）的速度控制提升搅拌头，喷浆量采用流量表统计，搅拌深度钻杆标记方式进行记录。,3.9施工记录,施工过程中，由技术员负责旁站并填写施工记录，施工记录表中详细记录了桩位编号、桩长、水位以上地层及水位以下地层的下沉（提升）搅拌喷浆的时间及深度、水泥用量、试块编号、水泥掺入比、水灰比等数据（详见附件）。施工过程中质检员、技术负责人监督抽查，施工记录报监理确认。,.,4.1施工冷缝,施工过程中桩与桩的搭接时间不宜超过24h，若因搭接时间过长无法搭接或搭接不良，应作为冷缝记录在案。经监理单位和设计单位认可后，采取在冷缝处补做两根800400高压旋喷桩进行封堵加强的技术措施。冷缝处的高压旋喷桩施工须待其临近围护体施工结束，并达到设计要求强度后方可施工，施工方法如下图所示：,4、特殊情况处理,.,4.2遇孤石处理措施,一般情况下，三轴搅拌机对粒径10cm以下的卵石地层亦适用。在成桩过程中如遇较大孤石，则采用加水冲击，提高水泥掺量的方法，若孤石较大无法冲脱，则采用加桩补强的方法。,4.3垂直度控制及纠斜措施,准确定位桩的平面位置，桩机就位严格按桩的平面位置就位；对于有偏斜的桩位，采用加桩的措施，在其背面补作加强桩。,4.4意外停机时的意外措施,发生意处停机事件，将钻杆下沉0.5m，重新喷浆搅拌，防止出现断桩或夹层现象，若两桩咬合超过24h，则第二根桩采用增加20%浆量，或采用加桩。,.,4.5其他情况的处理,有异常时，如施工遇无法达到设计深度时，应及时上报甲方、监理，经各方研究后，采取补救措施。在碰到地面沟或地下管线无法按设计走向施工时，宜与设计单位、业主、监理共同协商，确定解决办法。施工过程中，如遇到停电或特殊情况造成停机导致成墙工艺中断时，均应将搅拌机下降（提升）至停浆点以上（下）0.5m处，待恢复供浆时再喷浆钻搅，以防止出现不连续墙体；如因故停机2小时以上，宜先拆卸输浆管路，进行清洗，以防止浆液硬结堵管。发现管道堵塞，应立即停泵处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上提和下沉0.5m后方能继续注浆，等1020秒恢复向上提升搅拌，以防断桩发生。,.,5.1成桩施工的质量控制要求,（1）认真做好各施工班组作业人员分层次技术交底，以及上岗前的培训工作，持证上岗，确保岗位工作质量。（2）材料供应部门在材料送至现场时，应同时提交材料质保单，水泥要做强度试验，测试报告应在正式施工前完成，确保使用设计强度等级的水泥，进场水泥及时送检，合格后方可使用。（3）施工班组长要下达作业指导书，明确作业要求。施工时质检员即时检查，作好记录，班后由班长、质检员核对，防止出现差错。（4）保证施工机械设备性能良好状态，施工时及时例行维保，对压浆泵进行每分钟压浆量检测，并准备应急备用压浆泵一套，从而确保喷浆的均匀性和连续性。,5、技术要求,.,5.2水泥浆液质量控制要求,（1）严禁使用过期水泥，受潮水泥，对每批水泥进行检查，合格后方能使用。（2）浆液不能发生离析，水泥浆液应严格按预定配合比制作，为防止灰浆离析，放浆前必须搅拌30秒再倒入存浆桶。（3）水泥浆的制备须有充分的时间，要求大于3分钟，以保证搅拌均匀性。水泥浆从灰浆拌合机