河南某地铁工程三轴搅拌桩成桩工艺试验

1、目录一、工程概况2二、试验依据22.1主要参考依据22.2主要计算参数2三、主要试验项目及目的43.1试验目的43.2主要试验项目4四、成桩试验施工工艺54.1试桩前主要检查参数54.2施工工艺流程图54.3水泥搅拌桩施工顺序64.4搅拌桩施工方法6五、试验部位、桩长和详细参数75.1试桩部位75.2试桩桩长和详细参数8六、劳动力、机械设备配置96.1主要机械配备96.2人员配备9七、质量检验要求10八、试验成果提供11九、 安全文明施工和环保措施11一、 工程概况广播台站是郑州市轨道交通2号线一期工程的起点站，为初期折返站，站后设交叉渡线和故障车停车线。本站为地下两层岛式车站，车站总长470

2、m，台宽度为10.4m，标准段基坑深度为16.22m，车站覆土3.0m。车站小里程区间端接2号线一期工程，大里程端为2号线一期工程盾构区间始发端。广播台站站主体围护结构采用钻孔灌注桩的围护形式，本站范围内地下水位在底板以上，因此需要采取降水措施，为了减少降水对周边环境的影响，本站采取坑内降水、坑外止水的措施，钻孔灌注桩桩间采用三轴搅拌桩止水帷幕。主体围护结构采用10001200mm钻孔灌注桩，钻孔灌注桩外侧采用850600三轴深层搅拌桩做止水帷幕，止水帷幕搅拌桩长：右线：1-37轴线26米，37-60轴线28米；左线：1-60轴线28米，相对围护结构按50mm外放。设计要求三轴搅拌桩建筑材料为

3、p.c32.5水泥，水泥参入量为18%20%。二、 试验依据2.1主要参考依据1、 建筑基坑支护技术规程jgj-120-19992、 建筑基坑工程技术规范yb 9258- 973、 客运专线铁路路基工程施工技术指南z212-20054、 基坑工程手册5、 广播台站施工设计图6、 广播台站相关地质勘测资料2.2主要计算参数2.2.1水泥用量计算根据建筑基坑技术规程规定（jgj120-99）5.5.2条款规定，喷浆搅拌的水泥量宜为被加固土体土重度的15%18%，设计图中要求水泥掺量不小于18%20%，根据地质资料，地层中被加固土体中的重度为1.982.15g/cm3, 可知，每立方加固土体的水泥掺

4、入量18%时为297387kg，水泥掺入量20%时为356430kg。高于书籍及资料中所述，实际试桩时采用180360kg/m3，同时在浆液中掺入3%的膨润土。2.2.2水泥浆配合比选择 根据设计图及相关书籍资料，水泥采用32.5复合硅酸盐水泥，水灰比选择在1.5之间.根据现场设备的大小进行施工配合比的确定。钻孔两幅，取值为1.5、2.0、2.5分别进行试验，最终确定配合比的区间。2.2.3水泥浆的喷出量计算水泥浆的喷出量主要考虑要与成桩时间匹配。2.2.4下沉和提升搅拌时间计算(1)下沉搅拌时间计算 根据不同土质的n值确定一幅桩下沉搅拌时间t1,按公式t1=*l1(min/幅)计算。 式中-

5、不同土质下沉1m喷浆搅拌时间（min/m） l1-一幅喷浆下沉搅拌长度。不同土质下沉1m喷浆搅拌时间，根据下述公式计算在砂质土中=（0.03n+1.5）1.2，粘性土=（0.05n+1.5）1.2 粉土、2-4粉质粘土层中n为210，细砂土中n为1152，中砂中 n为3260；4-6粉质粘土层n为2432。粉土、2-4粉质粘土细砂中砂4-6粉质粘土n值210115232602432（min）1.922.42.23.672.953.963.243.72（平均2.16）（平均2.94）（平均3.46）（平均3.48）地层厚度（平均m）8982一幅桩下沉搅拌时间（min）4.6626.4627.68

6、6.9665.76下沉平均速度为0.5m/min。 (2)提升搅拌时间计算 一幅桩提升搅拌时间t2，按公式t2=0.8l2+5 (min/幅) 计算,其中l2-一幅桩提升搅拌长度（m） 计算得一幅桩提升搅拌时间t2=26.6min，可知提升速度为1m/min(3)根据相关书籍结合本车站地质情况，并结合以上计算下沉速度区间取值为0.51.0m/min，提升速度区间取值为12m/min，通过成桩试验最终确定下沉和提升速度。三、 主要试验项目及目的3.1试验目的我公司在厚砂土层、高水位地铁施工中缺乏施工经验，通过此次试验可提高我公司施工生产水平，树立公司的郑州市场形象，创精品工程；保证成桩效果，确保

7、施工基坑外围止水效果，满足基坑开挖要求，保质、保量圆满完成施工生产任务；通过三轴搅拌桩的工艺试验，深入地了解三轴搅拌桩的施工工艺，提高技术人员及现场施工人员对三轴搅拌桩施工工艺的认知，并熟练掌握该施工工艺。具体详细项目划分如下：（1）确定合理的水泥参入量，使其既能满足质量验收要求，又能不浪费材料，节约经费。（2）确定合适水泥的水灰比和外参剂种类用量，使其既方便施工，又能保证桩体质量。（3）当两喷两搅能满足质量验收要求时，采用两喷两搅而无需采用四搅两喷，节约经费，提高施工效率。（4）确定好搅拌机得下降和提升速度，是为了做到施工既快速施工又满足质量验收要求。（5）灰浆泵的压力、料管和送灰管送灰流量

8、测定，是为了测出相关参数，保证机器运转正常，浆液供应满足成桩速度的要求。3.2主要试验项目（1）水泥参入量；（2）灰浆的水灰比、外掺剂的掺量和种类（减水剂、膨润土）；（3）搅拌桩成桩工艺为四搅两喷或两搅两喷；（4）搅拌机下沉和提升速度；（5）灰浆泵流量和下沉提升速度的匹配参数。四、 成桩试验施工工艺4.1试桩前主要检查参数4.1.1三轴搅拌钻机的主要技术参数检查(1) 桩架的主要技术参数检查 桩架的主要技术参数表 参数/型号参考规范书籍现场实际jb160立柱筒体直径（mm）920最大立柱长度（m）39卷扬机单绳拉力（kn）91.5（第一层）卷放绳速度（m/min）026（无级变速）行走方式全液

9、压步履式全液压步履式额定输出功率（kw）电动机45接地比压（mpa）0.1外形尺寸（长宽高）149.541钻机的主要技术参数检查型号/参数参考规范书籍现场实际zkd85-3钻头直径（mm）850钻杆根数（根）3钻杆中心距（mm）600/600钻进深度（m）30主功率（kw）752（902）钻杆转速（正、反）（r/min）1635单根钻杆额定扭矩（knm）30.6钻杆直径（mm）273传动方式动力头顶驱总质量（t）384.1.2水泥浆流量计及其他计量装置检查 水泥浆流量计等计量装置是否经过检校。4.2施工工艺流程图搅拌桩采用两搅两喷施工时，工艺流程图如下，采用四搅两喷时，应增加相应步骤。场地平整

10、测量放样喷浆搅拌至设计深度钻机就位喷浆、搅拌、提升提升至停浆面钻机移位泥浆排泄处理图1 三轴搅拌桩施工工艺流程图4.3水泥搅拌桩施工顺序本工程采用业界领先的jb160步履式三轴桩机施工，在桩体施作顺序中采用套钻成孔施工，施工步骤为：先施作编号为1的孔（搅拌成桩，然后进行编号为2的桩钻孔、搅拌、成桩。编号为2的桩施作时间应在两边桩施作完12小时内进行，以保证咬合部分的浆体易于切削。搅拌机在下沉过程和提升过程中注入 图2 搅拌桩施工部序图水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度。水泥掺入量和水灰比、搅拌机下沉和提升速度是搅拌桩施工确保质量和顺利施工的重要指标，这些重要参数通过本次试验确定。4.4搅拌桩

11、施工方法（1）、测量放线根据坐标基准点，按设计图以及合理外放量放出桩位，设临时控制桩，填好技术复核单。（2）、搅拌机就位钻机定位前先开挖导沟，采用挖机开挖1200mm（宽）600mm（深）沟槽，并人工清理沟槽内土体，为确保桩位提供导向装置。在沟槽外侧测量定位控制桩根据桩位标志进行桩机定位，定位后桩机应平稳、平正，第一次施工时用全站仪器校准其垂直度，后续正常施工时用铅垂检查其垂直度。图3 搅拌桩搅拌施工示意图（3）、搅拌及注浆速度三轴搅拌机钻至土层设计桩底，开始提升。在提升过程中注入水泥浆液，根据试桩制定的注浆参数，严格控制下沉和提升速度，在桩底部分重复搅拌注浆，并作好原始记录。施工中可在水泥浆

12、液中适当增加高效减水剂的掺量，以减少水泥浆液在注浆过程中的堵塞现象。可掺入一定量的膨润土(25)，利用其保水性提高水泥土的变形能力，不致引起墙体开裂，对提高幕墙的抗渗性能很有效果。搅拌方法见图3搅拌桩搅拌施工示意图。（4）、成桩待水泥搅拌桩达到一定硬化时间后，将沟槽回填压实。为确保桩身强度和均匀性，施工过程中要求做到：严格控制按试桩相关参数配置浆液；土体应充分搅拌，严格控制下沉速度，使原状土充分破碎有利于同水泥浆均匀拌和；浆液不能发生离析，水泥浆液严格按预定配合比制作，浆液停置时间不得超过2小时，防止灰浆离析，注浆前必须搅拌30秒再倒入存浆桶；压浆阶段不允许发生断浆现象，输浆管道不能堵塞，全桩

13、须注浆均匀，不得发生夹心层；发生管道堵塞，立即停泵处理，待处理结束后立即把搅拌钻具上提或下沉1.0m后方能注浆，等1020秒恢复向上提升搅拌，以防断桩。（5）、检测搅拌桩施工完成后，按设计要求的项目进行检测，确保施工质量符合设计和规范要求，水泥土无侧限抗压强度不小于1.2mpa。五、 试验部位、桩长和详细参数5.1试桩部位在广播台站施工场地内选取有代表性地段进行三轴搅拌桩成桩工艺试验，根据本场地特点，在本场地内试桩里程无限制，建议取为yck9+660右附近段，试桩桩位不应选择在设计桩位上。5.2试桩桩长和详细参数试桩桩长内应包含止水帷幕深度范围内典型地质层，根据本场地特点，试桩桩长取为18m，

14、已包含典型地质层杂填土、粉土、粉质粘土、细砂、中砂。本次试桩根数取为3组（每组三根），各组主要相关试验参数设置如下第一组：（1）水泥参量180kg/m3(180kg/m3是指成桩1m3用水泥180kg)；（2）灰浆水灰比1.5，加设外参剂量：减水剂0，膨润土30kg/m3；（3）四搅两喷；（4）搅拌机喷浆搅拌下沉喷浆速度1.0m/min,提升喷浆速度，1.5m/min；灰浆泵压力等根据机器自身情况由机械工程师确定，要确保浆液流量和成桩速度匹配。第二组：（1）水泥参量240kg/m3(240kg/m3是指成桩1m3用水泥240kg)；（2）灰浆水灰比2.0，加设外参剂量：减水剂0，膨润土30kg

15、/m3；（3）两搅两喷；（4）搅拌机喷浆搅拌下沉喷浆速度0.8m/min,提升喷浆速度，1.2m/min；灰浆泵压力等根据机器自身情况由机械工程师确定，要确保浆液流量和成桩速度匹配。第三组：（1）水泥参量360kg/m3(240kg/m3是指成桩1m3用水泥240kg)；（2）灰浆水灰比2.5，加设外参剂量：减水剂0，膨润土30kg/m3；（3）两搅两喷；（4）搅拌机喷浆搅拌下沉和提升速度，0.8m/min；灰浆泵压力等根据机器自身情况由机械工程师确定，要确保浆液流量和成桩速度匹配。各组实验桩在达到设计强度后，应严格按照第七章相关质量要求进行检查，选取最合理的参数作为后续大批量施工的技术参数。

16、六、 劳动力、机械设备配置6.1主要机械配备序号设备名称规格型号单位数量功率合计（kw）1三轴搅拌钻机 jb-160台116013挖机 1方台34压浆泵 bw-200台21525散装水泥自动拌浆系统套14516备用压浆泵 bw-200台21527电焊机 bz-500型台12018空压机 9m3台14516.2人员配备6.2.1管理人员管理人员及其分工如下表所示序号 职务人员主要职责1经理熊建辉试验总指挥3总工程师赵瑞明试验总技术负责4副经理 吴大奎负责组织试验实施穆明亮负责组织试验实施5工程部沈永林、李建华、付航、陆海云、韦茂秋、孙俪、张绍春。试验技术负责6机物部黄安义负责试验物质供应和机电设

17、备运转维护7 安环部万超明负责本次试验的安全、质量、环保控制8合同部顾森林、何德、张晶、黄奎负责试验相关经济控制，工艺明确后，根据工艺制定三轴搅拌桩施工经济控制措施。9广播台站作业队梅小龙负责组织试验实施牛东林试验技术负责10其它人员协助试验实施6.2.2施工人员施工人员配备如下表所示序号岗位名称 人数1前台指挥员23杂工 44后台指挥员25 挖机驾驶员26拌浆员47机修工18 电工1前台指挥员负责向桩机驾驶员发出完成桩机移位、钻机 定位、钻机下沉及提升、停止等一系列指令；杂工负责及时将搅拌桩沟槽内翻出的置换泥浆挖至沟槽边缘等；后台指挥员负责向拌浆、供浆人员发出开始拌浆、供浆及停止等一系列指令

18、；挖机驾驶员负责开挖水泥土搅拌桩施工沟槽、清除沟槽内障碍物；拌浆员负责按设计要求配比拌浆、供浆；机修工负责设备运行前的检修、保养及运行过程中故障的及时排除；电工负责用电设备运行前检修、保养、接线、运行过程中故障排除及安全用电监督。七、 质量检验要求搅拌桩施工主要检查项目应参照tz212-2005_客运专线铁路路基工程施工技术指南、jgj_120-1999_建筑基坑支护技术规程以及基坑工程手册中相关条款执行。详见表8所示。表8 浆体喷射搅拌施工质量检验标准 浆体喷射搅拌施工允许偏差序号项 目允 许 偏 差1桩位（纵横向）50mm2桩体垂直度1%3桩长不小于设计值4桩体有效直径不小于设计值5单桩喷浆量，水泥用量，水灰比参数指标6桩体无侧限抗压强度不小于设计值7桩身完整性满足设计要求8止水水帷幕渗透系数小于110-7cm/s9搭接桩施工间歇时间12小时基坑开挖期间基坑侧壁渗漏性情况检查复核搅拌桩的成桩质量。八、 试验成果提供成桩试验完成后，提供的试验成果主要包含以下内容序号主要内容通过试验确定的数据备注1水泥参入量2灰浆的水灰比、外掺剂的掺量和种类（减水剂、膨润土）3搅拌机的下沉和提升速度4四搅两喷或两搅两喷5浆泵流量要与成桩速度匹配九、 安全文明施工和环保措施(1)、机电设备必须专人操作，工作时必须遵守操作规程，特殊工种(电工