智能监控化五轴水泥搅拌桩施工技术规程征求意见稿

1T/CASMEXXXX—XXXX智能监控化五轴水泥搅拌桩施工技术规程本文件规定了智能监控化五轴水泥搅拌桩施工技术规程的术语和定义、总则、基本规定、设备、设计、施工、施工质量检验与验收。本文件适用于基坑围护、止水帷幕、复合地基的智能监控化五轴水泥搅拌桩施工。适用于淤泥质土、黏性土、粉土、砂土、素填土等地层，对碎石土、有机质土、污染土以及地下水具有腐蚀性或有动水压力的地层，应通过现场试验确定其适用性施工。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB22361《打桩设备安全规范》GB26545《建筑施工机械与设备钻孔设备安全规范》GB50010《混凝土结构设计规范》GB/T50783《复合地基技术规范》GB50026-2020《工程测量标准》JTS257-2008《水运工程质量检验标准》JGJ/T233《水泥土配合比设计规程》JTJ/T259《水下深层水泥搅拌法加固软土地基技术规程》DGJ08-11《地基基础设计标准》DG/TJ08-40《地基处理技术规范》DG/TJ08-61《基坑工程技术标准》3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1智能监控化五轴水泥搅拌桩Intelligentmonitoringandcontroloffive-axiscementmixingpiles采用具有五根钻杆的专用设备，利用智能施工控制系统进行实时可视、可控，通过钻杆上的切削叶片和设置在搅拌钻头上的喷浆(气)口喷射出的浆液和气体共同切割土体，并将水泥等固化剂与土体均匀搅拌，形成由5个单轴圆形截面搭接而成的具有一定强度和抗渗性的桩体，通过排浆、排气，实现成桩全过程对桩质量控制。同时，送浆系统也可以手动操作，控制在不同深度下的喷浆量，遇到土质不均匀的状况，可以及时控制喷浆量，提高了浆液的使用效率。3.2智能监控化施工Intelligentmonitoringconstruction2T/CASMEXXXX—XXXX根据智能监控系统中设定的成桩施工参数自动完成制浆与供浆、搅拌、喷浆与喷气、下沉与提升等过程的施工。3.3智能监控系统Intelligentmonitoringsystem智能监控系统由控制系统、定位系统及监控系统构成，具有成桩施工智能化控制、施工数据自动采集与显示、监控及预警的功能。3.4劲性水泥搅拌墙Stiffcementmixingwall在连续套接的水泥土搅拌桩内插入芯材形成的复合挡土隔水结构。3.5套接一孔法施工Mixingwithoneshaftoverlap在五轴水泥土搅拌桩的施工中，后施工的搅拌桩与先施工的搅拌桩有一孔重复搅拌搭接的施工方式。4总则4.1应遵守国家建设工程的有关法律法规，建立健全质量保证体系，明确质量责任，加强质量管理。4.2应遵守国家安全生产的有关法律法规，建立健全安全生产管理体系，明确安全责任，制定安全技术措施，严格执行安全操作规程，保障施工人员的职业健康。4.3本标准适用于智能监控化五轴搅拌桩的设计、施工和质量检验。4.4智能监控化五轴水泥搅拌桩应综合考虑周边环境、工程地质与水文地质条件、工程特性、施工条件和经济性等因素进行设计与施工。5基本规定5.1工程设计前，应对加固区域地质情况进行勘察和调查，勘察和调查深度应满足施工图设计要求。5.2工程设计单位应根据勘察和调查结果进行施工图设计，必要时选择有代表性的场地进行工艺试验。5.3工程施工前应编制智能监控系统五轴水泥搅拌桩专项施工方案，制定施工质量控制和安全管理措施，报监理工程师批准后实施。5.4智能监控化五轴搅拌桩可用于基坑工程中的围护结构、隔水帷幕与土体加固，地基处理工程，以及水利工程中的防渗墙和环境工程中的隔离墙等。也可作为真空预压密封墙，但该设备自重较大，对场地承载能力要求较高，而通常真空预压加固地基的土质软弱，需要额外采取措施提高地基承载力。另外，该设备具有智能监控系统，用该设备施工技术要求较低的真空预压黏土密封墙，性价比不高。5.5五轴水泥土搅拌桩正式施工前应通过试成桩确定施工工艺和施工参数；正式施工时应根据确定的施工参数，由数字化施工控制系统控制成桩过程自动化施工，并对成桩过程进行监控和预警。5.6智能监控化五轴水泥搅拌桩施工期间，应对涉及施工安全、周边环境安全及可能危及人身安全的对象采取保护措施，并进行工程监测。6设备6.1一般规定6.1.1智能监控化五轴搅拌桩设备应由搅拌系统、辅助系统及智能施工控制系统组成。智能监控化五轴搅拌桩设备如图1所示。6.1.2搅拌系统应由动力头、三通道异形钻杆及搅拌钻头组成；6.1.3辅助系统应由桩架、自动制浆与供浆系统及供气系统组成；6.1.4智能监控系统应由控制系统、定位系统及监控系统组成。3T/CASMEXXXX—XXXX6.1.5智能监控系统应具有成桩施工的自动化控制、施工数据自动采集与显示、监控及预警的功能。智能监控系统如图2所示。6.1.6智能监控化五轴搅拌桩设备应定期维护、保养并对相关计量装置进行校验。1-搅拌系统；2-桩架；3-智能施工管理系统；4-供气系统；5-自动制浆与供浆系统图1智能监控化五轴搅拌桩设备4T/CASMEXXXX—XXXX图2智能监控系统6.2搅拌系统与辅助系统~~6.2.1动力头应配置变频电机，变频范围宜为5Hz155Hz，钻杆的工作转速宜为15r/min40r/min，单根钻杆的最大扭矩不宜小于40kN·m。6.2.2钻杆内部应采用三通道布置，具有同时喷浆、喷气的功能；外部应具有排浆、排气功能。钻杆应具备移动式导向定位装置，成桩深度超过30m时应配置2个。6.2.3桩架应配置垂直度检测仪，并应具有水平和垂直调整功能，施工作业及稳定性应符合现行国家标准《打桩设备安全规范》GB22361、《建筑施工机械与设备钻孔设备安全规范》GB26545的相关规定。6.2.4制浆与供浆系统应由数字化施工控制系统进行控制，应配置流量计量与压力测量装置，并应具有自动计量浆量的功能。浆泵应采用变频电机，并具有将水胶比0.6的浆液泵送距离不少于50m的能力，最大泵送流量不宜小于150L/min。6.2.5供气系统的空压机排气量不宜小于9.0m³/min，供气压力宜为0.4MPa~0.6MPa。6.3智能监控系统功能要求6.3.1控制搅拌系统下沉与提升。6.3.2控制浆液流量与成桩速度匹配。6.3.3按地内压力设定值调整喷气压力。6.3.4控制上下转换喷浆。6.3.5检测册成桩过程中的垂直度。6.3.6控制冲洗喷管。6.3.7自动记录施工参数。6.3.8监控和预警。6.4应对成桩施工过程中浆液流量、下沉与提升速度、成桩垂直度等参数以及设备运行情况进行监控，并应对异常情况进行预警。6.5系统采集与显示的内容应包括浆液流量、地内压力、成桩深度、下沉与提升速度、成桩垂直度等参数，并可生成包含施工时间、地内压力、浆液用量、成桩垂直度等参数。7设计7.1一般规定7.1.1智能监控化五轴搅拌桩设计前应具备以下资料：1场地岩土工程勘察报告。2场地内不良地质条件、地下障碍物等调查资料。3场地周边建（构）筑物、管线、轨道交通设施等环境调查资料。4用于市政、水利或环境工程时还应具备相应的专项资料。5T/CASMEXXXX—XXXX7.1.2五轴水泥土搅拌桩水泥宜采用强度等级不低于P.O.42.5级的普通硅酸盐水泥。设计前宜进行拟加固土的室内水泥土配比试验，明确固化剂及掺入量，提供各龄期的强度参数。计算水泥用量时，被搅拌土体的体积可按搅拌桩单桩圆形截面面积与深度的乘积计算。水泥用量和水灰比应结合土质条件和采用的机械设备等指标通过现场试验确定。7.1.3智能监控化五轴水泥土搅拌桩平面布置时，搭接应符合下列规定：1作为重力式围护墙及板式支护结构时，相邻搅拌桩搭接咬合不应小于200mm，圆弧和转角搭接宜加强。2作为隔水帷幕及内插芯材时，相邻搅拌桩搭接采用套接一孔。7.1.4智能监控化五轴水泥土搅拌桩用于基坑工程时，桩入土深度不宜大于45m；作为隔水帷幕或搅拌桩内插芯材时，28d龄期无侧限抗压强度不应小于设计要求，且不宜小于0.5MPa，渗透系数不应大于1×10-7cm/s。7.2基坑工程7.2.1智能监控化五轴搅拌桩用作基坑工程的重力式围护墙、劲芯水泥土墙、隔水帷幕、槽壁加固和土体加固时，应符合现行相关规定7.2.2采用五轴水泥土搅拌桩隔断地下水时，进入相对隔水层不宜小于2.0m。7.2.3采用五轴水泥土搅拌桩(墙)作为灌注桩排桩的隔水帷幕，当相邻灌注桩间净距大于200mm时，应验算桩间隔水帷幕的抗剪承载力。7.2.4智能监控化五轴水泥搅拌桩材料用量和水胶比宜符合表1的规定。表1智能监控化五轴水泥搅拌桩材料用量和水胶比土质条件单位被搅拌土体中的材料用量平均水胶比水泥掺量（质量比）膨润土（kg/m³)淤泥质土16%～18%00.90~1.15黏性土14%～16%0~51.00~1.15砂土（粉土）14%～16%5~101.00~1.15注：1在芯材依靠自重和必要的辅助设备可插入到位的前提下，水胶比宜取小值；2在填土、淤泥等特别软弱的土中施工，水泥掺量宜取大值；3平均水胶比为单幅搅拌桩消耗浆液中的水与固化剂用量的质量比。7.2.5劲性水泥土搅拌墙的计算抗弯刚度只计算芯材的截面刚度。在进行围护结构内力和变形计算以及基坑抗隆起、抗倾覆、整体稳定性等各项稳定性验算时，围护结构的计算插入深度应取芯材的插入深度。7.2.6作用于劲性水泥土搅拌墙的弯矩和剪力应由芯材承担，并应对芯材的抗弯抗剪承载力进行验算。当芯材是分段接长时，尚应验算连接接头的抗弯和抗剪承载力、局部抗压承载力。7.3地基处理7.3.1智能监控化五轴水泥土搅拌桩用作复合地基加固时，要满足上部结构的承载力和沉降及地基稳定性的要求。设计内容主要是确定桩长、置换率(平面布置)和水泥掺量。7.3.2智能监控化五轴水泥搅拌桩用于大面积复合地基处理时，宜选用Ⅱ型桩；用于构筑物、挡墙或需提供抗滑稳定性的边坡地基处理时，可选用I型或Ⅱ型桩。7.3.3竖向承载五轴水泥土搅拌桩的长度应根据复合地基承载力和沉降控制的要求确定，并宜穿透软弱土层。7.3.4智能监控化五轴水泥搅拌桩在浆液中添加粉煤灰或其他材料时，应通过室内试验确定相关参数。7.3.5竖向承载五轴水泥土搅拌桩的平面布置可根据上部结构特点及对承载力的要求，采用条状、壁状、格栅状或块状等加固形式。7.3.6智能监控化五轴搅拌桩用于水下地基处理时，应符合下列规定：6T/CASMEXXXX—XXXX1处理区域宜铺设不小于2m厚的砂垫层，泥面上1m砂垫层内应喷浆搅拌；2施工引起的地表隆起和侧向位移应满足设计要求；3采用智能监控化五轴搅拌桩用作水下地基处理时除应符合本标准的有关规定外，尚应符合现行行业标准《水下深层水泥搅拌法加固软土地基技术规程》JTJ/T259的相关规定。7.4水利与环境工程7.4.1智能监控化五轴水泥搅拌桩用作水利工程中的防渗墙时，应符合下列规定：1应根据地层分布、渗流控制效果和地下水环境影响分析确定采用落底式或悬挂式防渗墙，且墙体深度应满足抗渗流稳定性要求；2墙体厚度应根据允许渗透比降和水头差确定；3墙体中固化剂、外加剂材料的成分和掺量应根据地层特性、水土中的腐蚀性成分和设计使用年限等通过试验确定；7.4.2智能监控化五轴水泥搅拌桩用作环境工程中的污染控制隔离墙时，应符合下列规定：1墙体的成分、厚度、深度应满足化学相容性和击穿时间要求、施工和运行时的防渗、防污和变形稳定性要求；2墙体固化剂、外加剂材料的成分和掺量应根据污染物的成分特征和设计使用年限通过试验确定，并满足设计要求；3墙体底部宜嵌入隔水层中，有效嵌入深度应满足抗渗流稳定性要求，且不宜小于1.5m；4相邻幅搅拌桩应采用套接一孔法施工。8施工8.1施工准备8.1.1施工前具备资料：施工图纸、主要施工机械及其配套设备的技术性能资料。完成方案报批工作，完成安全技术交底，严格按确定施工参数进行施工。8.1.2测量放样定位后应做好复核工作,应复核验收并签证。8.1.3根据定位控制线开挖导向沟，应在沟槽边设置五轴水泥土搅拌桩定位标志。8.1.4施工操作前，应对施工机械各组成部分进行系统检查，五轴水泥土搅拌桩桩机经现场组装、试运行正常后方可就位。8.1.5浆液制备和注入装置、浆液输送管线等组成的供浆系统，应先进行调试，试运转正常后再进行五轴水泥土搅拌桩的施工。8.1.6原材料进场时，应检查产品合格证、出厂检验报告。进场后，应按有关规定检验和复试，质量合格后方可使用。8.1.7特殊土质水泥浆配合比宜通过室内和现场试验进行确定。8.1.8正式施工前应进行试成桩，试成桩应根据设计要求、工程特点、地质条件和周边环境等选择有代表性地层的区域进行，数量不应少于2幅。8.1.9施工应采用智能监控系统进行自动化施工和全过程质量控制。8.1.10施工前应对垂直度检测仪、地内压力传感器等进行校核。8.2搅拌桩施工8.2.1搅拌桩机安装后可通过底部轨道自行就位、对中。桩机安装必须水平、稳固，机底必须用枕木或钢板垫平、垫实，在桩机上测出高程控制线，并用红漆在机架上划出深度标志，机架正、侧面和搅拌杆必须垂直，搅拌头对准桩位，并用线锤设桩架垂直度，经检查符合要求后方可开钻。8.2.2定桩位时，因桩位处设置有排浆沟，无法直接设置定位桩，在桩轴线前1m处平行与桩轴线设置测量桩及拉线，拉线上按桩间距设置标记，搅拌桩机前端中间应设置悬挑铅锤，悬挑铅锤前端距离桩杆中心间距为测量拉线与桩轴线垂直距离，即1m，当搅拌桩机移机就位时，通过悬挑铅垂线与测量拉线上的桩位标记重叠偏差来确定桩位定位偏差。为确保定位偏差满足设计及规范要求，定期采用GPS复核7T/CASMEXXXX—XXXX测量拉线及桩机定位偏差。8.2.3制浆1按照配合比拌制水泥浆，水泥浆比重按±0.02控制。搅拌机预搅前，后台拌制固化浆液，拌好的合格浆液过筛后通过空压机和输浆管输送至搅拌桩机。2制浆区由水泥罐、自动制浆输送系统两部分组成，自动制浆输送系统由自动搅拌桶和后台两部分组成。制浆时水泥由水泥罐进入水泥浆自动搅拌桶按设计水灰比进行搅拌制浆。8.2.4钻进、搅拌喷浆1桩机调正后，进行地面试喷，防止喷浆口堵塞。确认正常喷浆后启动主电机，以根据试钻后确定的速度进行钻进，沿导向架边旋转、边切土、边下沉直至设计深度。2下沉喷浆通过后台空压机分3道输浆管输送至搅拌桩桩基3个钻头喷嘴处，最后随搅拌桩机钻进过程中喷射搅拌至土体中。3下沉速度可由电机的电流监测表控制，工作电流不大于40A。8.2.5搅拌提升1搅拌下沉至设计深度后，持续喷浆搅拌把水泥浆压入软土层中，以确定提升参数的均匀速度，边提升、边搅拌、边喷浆，使水泥浆与土体充分拌合。2提升喷浆通过后台空压机分3道输浆管输送至搅拌桩桩基3个钻头喷嘴处，最后随搅拌桩机提升过程中喷射搅拌至土体中。8.2.6成桩施工时应采用数字化施工控制系统对制浆与供浆、供气、搅拌等进行自动化控制。当智能监控系统出现异常情况报警时，应进行人工辅助处理，待异常情况解除后方可继续进行自动化成桩施工。8.2.7智能化施工控制系统在成桩施工过程中应对浆液流量、下沉与提升速度、垂直度与地内压力进行监控，当出现报警时，可按下列规定进行处置：1当出现浆液流量不足的报警时，应及时检查供浆管路及制浆系统，恢复正常后方可继续施工；2当出现下沉与提升速度异常的报警时，应及时核对地层及卷扬机的工作情况，恢复正常后方可继续施工；3当垂直度偏差超过设计要求时，应通过反转提升、重新下钻的方式进行垂直度的调整；4当地内压力值超过设定值时，可通过减小加气压力、降低施工速度等方式减小地内压力。8.2.8当采用套接一孔法施工时，相邻桩的搭接时间间隔不宜大于24h。当超过24h时造成无法搭接，应作为冷缝记录在案，并经过设计单位确认后，采取补救措施。8.2.9施工时如因故停浆，应在恢复喷浆前，将搅拌机头提升或下沉0.5m。在确保桩体上下喷浆搭接0.5m后再进行施工。8.3成桩完成和移位8.3.1将搅拌桩叶片及喷浆口上包裹的泥土清洗干净，然后移位，进入下一根桩施工。8.3.2每天施工完成停机后向集料斗中注入适量清水，开启灰浆泵