WSS工法桩试桩方案.doc
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南昌市轨道交通2号线一期工程土建5标
青～福区间东端头井WSS工法桩
试桩方案
编制：
审核：
审定：
上海城建市政工程（集团）有限公司
南昌市轨道交通2号线一期工程土建5标项目经理部
2015年3月30日
目录
一、工程地质概述 1
二、试桩桩位 3
三、施工参数 3
四、施工工艺流程 4
五、试桩位置、试桩桩长及试桩根数 4
六、试桩桩机类型选择及数量 7
七、试桩加固料品种 7
八、质量检测 7
九、质量控制措施 7
十、安全控制措施 8
十一、人员配备 9
十二、进度计划安排 9
十三、异常处理措施 9
一、工程地质概述
根据南昌市轨道交通2号线一期工程（二标）青山路口站～福州路站区间岩土工程勘察详勘报告，本工程穿越土层主要为：
人工填土（Q4ml）、第四系全新统冲积层（Q4al）、下部为第三系新余群（Ex）基岩。
按其岩性及其工程特性，自上而下依次划分为<1-1>杂填土、<1-2>素填土、<3-1>粉质黏土、<3-3>细砂、<3-4>中砂、<3-6>砾砂、<3-7>圆砾、<5-1-1>强风化泥质粉砂岩、<5-1-2>中风化泥质粉砂岩。
各土层物理力学参数详见:
<1-1>杂填土：
呈灰褐色、褐黄色、灰黄色等，，主要由粘性土、砂土及碎石角砾组成。
层厚0.40～1.30m，层顶埋深0.40～1.30m，层顶高程19.20～20.52m。
<1-2>素填土：
稍压实~压实，呈灰褐色、褐黄色、灰黄色等，稍密～中密，主要由粘性土、砂土及碎石角砾组成。
层厚0.50～6.00m。
<3-1>粉质黏土：
灰褐色、褐黄色、深灰色，软塑～可塑，土质较均，局部含少量粉细砂，粘性一般，切面较光滑，韧性中等。
层厚0.20～1.10m。
<3-3>细砂：
浅黄色、灰黄色、灰白色，饱和，稍密～中密，矿物成分以石英为主，长石次之，级配一般，局部含粘土薄层.层厚0.10～0.40m。
<3-4>中砂：
灰黄色、灰褐色，饱和，中密。
局部夹细砂或粗砂。
成分以石英、云母、长石为主，含少量砾石和粘性土.层厚0.10～2.10m。
<3-6>砾砂：
灰黄色、褐黄色、灰白色，饱和，中密～密实，磨圆度好，矿物成分以石英为主，长石次之，含少量圆砾。
层厚0.40～10.40m。
<3-7>圆砾：
浅黄色、灰褐色、褐黄色，饱和，以中密～密实状为主，级配一般，砾石母岩成分以石英质岩、砂岩为主，偶夹粘土薄层。
层厚0.40～2.20m。
<5-1-1>强风化泥质粉砂岩：
紫红、暗红、褐红色，多呈泥土夹岩块状，岩体基本质量等级为Ⅴ类。
层厚0.40～2.20m。
<5-1-2>中风化泥质粉砂岩：
紫红、暗红、褐红色，岩石风化强烈，节理裂隙极发育，岩芯呈半岩半土状、碎块状，遇水易软化、崩解，岩块手可掰断，局部夹有少量中风化碎块，岩体破碎、岩质软。
单轴天然抗压强度为8.74MPa，软化系数0.32。
岩体基本质量等级为Ⅳ类。
层厚0.40～2.20m。
勘察场地地下水类型分为分为孔隙微承压水、基岩裂隙水两种类型。
第四系含水地层主要以细砂<3-3>、中砂<3-4>、砾砂<3-6>、圆砾<3-7>层为主，分布广泛，厚度较大，透水性及富水性好，属中等透水～强等透水层。
勘察区砂砾层中地下水具统一的地下水面，属潜水，局部因上部有相对不透水层时，略具承压性，地下水流速较小。
始发端头地质剖面图
二、试桩桩位
WSS工法桩三个试桩桩号为1#、2#、3#。
三根桩所在位置在选在青山路口站东端头地连墙侧（叠山路立交桥西侧围挡内）。
三、施工参数
WSS工法桩施工前，按施工图纸的要求和结合以往类似工程WSS工法桩施工中总结的成功经验，拟选择二重管无收缩双液注浆的施工方法进行现场成桩试验，以便确定用于本工程施工的技术参数、浆液配比及选择合适的桩机类型。
根据以往同类地层施工经验拟采用坑道钻机先进行化学浆液注浆（前进式），后进行双液浆注浆加固（后退式）施工方法可以确保注浆均匀性，同时具有施工可行性。
试桩主要内容及拟采用的施工参数：
1、钻进速度：
采用二挡或三挡钻进，钻进速度0.15～0.5m/min（需根据现场地质情况适当调整），严禁采用一挡钻进以免埋钻杆。
注浆咬合要求：
自下往上注浆、钻杆逐节拆除后重新下杆注浆咬合尺寸不小于0.3m/次。
注浆时提升速度：
0.1～0.3m/min。
注浆期间采取注浆压力和注浆量双重控制（以注浆压力为主），地面情况稳定时注浆压力达到1.5MPa，可停止注浆，如地面发生严重隆起可适当调整注浆压力和注浆量。
2、在A液、B液、C液相互配制配比一定时，分别采取三种不同的水泥掺量10%、12%、15%进行工法桩试桩施工。
3、注浆孔直径：
44mm。
4、浆液扩散半径：
1.5m。
5、浆液凝结时间：
20s～30s（可根据实际情况调整浆液凝固时间）。
四、施工工艺流程
WSS工法桩试桩拟采用“前化学浆液注浆、后双液浆注浆”的工艺流程，试桩工艺流程如下图所示：
测放桩位
钻机就位
钻机成孔
启动高压泵
配制A液
配制B液
开孔检查
抽芯检测
注双液浆（A、C液）
设计桩顶（加固完成）
等强3~7天
复喷（注A、B液）
配制A液
配制C液
不塌孔塌孔
不塌孔
五、试桩位置、试桩桩长及试桩根数
为使试桩参数具一定代表性，WSS工法桩桩试验的试验区初步选在青山路口站东端头地连墙侧（叠山路立交桥西侧围挡内，但不在设计加固范围内）。
试验根数初定为3根（每种水灰比各试桩1根），试桩长度为21.06m，具体的试桩情况如下表。
桩号
项目
1#
2#
3#
所需时间min
试桩长度（m）
21.06
21.06
21.06
/
水玻璃：
水（A液）
1:
1
1:
1
1:
1
/
磷酸：
水（B液）
1:
15
1:
15
1:
15
/
水泥浆（C液）水灰比
1.1:
1
1.3:
1
1.5:
1
/
水泥掺量（%）
10%
12%
15%
/
水玻璃掺量（%）
8.88%
11.6%
16.67%
/
A液:
B液（体积比）
1:
1
1:
1
1:
1
/
A液:
C液（体积比）
1:
1
1:
1
1:
1
/
钻进速度（cm/min）
40
40
40
50～60
注化学浆提升速度
（塌孔复喷）（cm/min）
20～30
20～30
20～30
60～80
注双液浆提升
（压力Ma）
1.5
1.5
1.5
150～180
注双液浆流量（L/min）
46
46
46
双液注浆每次提升
高度（cm）
30～40
30～40
30～40
每根桩（12米）
水泥用量（T）
17.46
20.95
26.20
/
每根桩（12米）
水玻璃用量（T）
15.51
20.25
29.12
/
备注：
1、因本次加固地层为细沙及砂砾，故提速均可一致。
2、掺量指的是掺入材料和加固土体的比值。
掺量计算：
1、水泥用量：
水泥掺量为10%，M水泥=3.14*1.5*1.5*12*2.06*0.1=17.46T
水泥掺量为12%，M水泥=3.14*1.5*1.5*12*2.06*0.12=20.95T
水泥掺量为15%，M水泥=3.14*1.5*1.5*12*2.06*0.15=26.19T
2、注浆量
A、水灰比1.1、水泥掺量为10%
每立方米水泥浆水泥用量为：
m1=1/（1.1+1/3）*1000=697.7kg
水泥浆V1=17.46*1000/697.7=25.02m³
B、水灰比为1.3、水泥掺量为12%
每立方米水泥浆水泥用量为m2=1/（1.3+1/3）*1000=612.2kg
水泥浆V2=20.95*1000/612.2=34.22m³
C、水灰比为1.5、水泥掺量为15%
每立方米水泥浆水泥用量为：
m3=1/（1.5+1/3）*1000=545.5kg
水泥浆V2=26.19*1000/545.5=48.01m³
3、磷酸用量：
M磷酸=1.69*1/（15*1.69+1）*23*21/0.4=77.44kg（1.69为磷酸的密度，23为成孔时的喷浆流量，0.4为钻进速度）
4、水玻璃用量：
成孔时m1=1.45*1/（1.45+1）*23*21/0.4=714.64kg（1.45为水玻璃的密度，23为成孔时的喷浆流量，0.4为钻进速度）
注双液浆时
A、水灰比为1.1、水泥掺量为10%m2=1.45*1/（1.45+1）*25.02=14.8T
水玻璃用量M水玻璃=15.514T
B、水灰比为1.3、水泥掺量为12%m2=1.45*1/（1.45+1）*34.22=20.25T
水玻璃用量M水玻璃=20.964T
C、水灰比为1.5、水泥掺量为15%m2=1.45*1/（1.45+1）*48.01=28.41T
水玻璃用量M水玻璃=29.124T
5、土体的重量M土=3.14*1.52*12*2.06=174.646T（2.06为地层的密度）
故:
A、水灰比为1.1、水泥掺量为10%
水玻璃掺量为15.514/174.646*100%=8.88%
B、水灰比为1.3、水泥掺量为12%
水玻璃掺量为20.25/174.646*100%=11.6%
C、水灰比为1.5、水泥掺量为15%
水玻璃掺量为29.124/174.646*100%=16.67%
磷酸掺量为0.077/174.646*100%=0.44%
六、试桩桩机类型选择及数量
根据南昌市轨道交通2号线一期工程（二标）青山路口站～福州路站区间岩土工程勘察详勘报告资料显示，该端头主要由素填土、粉质黏土、细砂、中砂、砾砂构成。
WSS工法桩试桩设备拟选用型号ZLJ-700D钻机和型号ZBSB-148～23/4-15双液注浆机进行施工，双液注浆机配有压力表，施工过程中可通过压力表控制注浆压力和注浆量。
拟调配进场试桩设备型号为：
ZLJ-700D钻机，数量1台。
该钻机机配备φ42mm螺旋钻头、钻杆长度1.8m，一台双液注浆机，一台搅拌机。
七、试桩加固料品种
试桩选用普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5，拟采用国内知名正规厂家出厂的并且检测合格的水泥，水玻璃采用45Be〃，磷酸浓度不小于85%。
八、质量检测
试桩施工完成后3d～7d内，采用XY-2钻机对3根桩进行抽芯取样，检验桩身成桩均匀程度成桩完整性及抗压、抗渗性，并且根据检测报告确定最终加固的各项参数。
检测指标：
抗压强度≥0.8Mpa；渗透系数≤1*10-7cm/s。
九、质量控制措施
（1）试桩使用的水泥强度等级不得小于42.5，试桩施工只能使用一种品牌的水泥，不允许混用。
严禁使用受潮、结块、变质的水泥。
（2）桩机就位应平整、稳固，确保施工中不发生倾斜、移动；桩机钻杆垂直偏差不得大于1%，桩位偏差不得大于20mm。
（3）在注浆成桩过程中，如因送浆管路堵塞或机械故障等原因而停止注浆，第二次注浆接桩时，搭接长度不得小于30cm。
（4）注浆达到桩顶时，宜停止提升，继续注浆数秒，以保证桩头均匀密实。
钻至设计桩底提升注浆之前，必须在孔底搅拌数秒以确保混合浆液送至孔底才能提升注浆。
（5）注浆时，操作工应注意压力仪表的显示，及时调整浆液压力，以保证注浆工作均匀平稳；注浆施工过程中，值班技术人员应与机台操作人员、制浆工密切配合，以确保桩长、桩身垂直度、水灰比等重要指标满足设计要求。
（6）施工主要记录由机长记录完成，但必须有专业技术人员负责监控，施工中出现的问题和处理情况，均须如实记录在施工记录表备注栏中。
（9）开工前，应由技术人员对各施工班组进行技术交底，明确各级岗位责任制度以及桩机规程等。
（10）应定时对使用的钻头进行定期检查，其直径磨耗量不得大于10mm。
十、安全控制措施
（1）进入现场进行WSS工法桩试桩的人员，严禁穿拖鞋、必须戴好安全帽，爬高人员必须配带安全带，特殊作业人员要配带专门的防护用品，如电焊工要配带面罩和目镜。
（2）施工现场存放的设备、材料应整齐，堆放安全可靠，通道畅通。
（3）进场施工人员严禁在钻机机头正对面停留，并同注浆管保持适当距离，以防浆管突然断裂构成人员伤害。
（4）WSS工法试桩施工人员必须严格遵守岗位责任制和交接班制度，并熟知WSS工法桩的安全技术操作规程，在施工中坚守岗位，严禁酒后上岗。
（5）搬运材料和使用工具时，必须时刻注意自已、周围人员的安全；上、下传送器材或工具时，禁止抛掷。
（6）遇有恶劣天气影响施工时，禁止进行露天高空、起重作业。
（7）不得在架空电力线正下方施工、搭设作业棚、建造暂时设施和堆放物品。
（8）供电及照明安全措施：
a、夜间照明线路必须绝缘良好，布线整齐且应相对固定，并经常检查维修，照明灯悬挂高度应在2.5m以上，经常有汽车通过之处，灯线悬挂高度应在5m以上。
b、严禁将电源线芯弯成裸钩挂在电源线路或电源开关上通电使用。
c、照明线路拆除后，不得留有带电的部分，如必须保留时，则应切断电源，线头包以绝缘，固定于距地面2.5m以上的适当处。
d、WSS工法桩试桩配备的电气设备和线路等应装漏电保护器，做到一机、一闸、一漏电保护，以防止因潮湿漏电和绝缘损坏引起触电及设备事故。
十一、人员配备
（1）技术1人
（2）钻手4人
（3）制浆工3人
十二、进度计划安排
试桩进度计划安排如下：
2015年3月31日设备安装调试及挖填试桩施工平台；2015年4月1日～4月2日试桩施工。
十三、异常处理措施
（1）桩位偏差控制
桩位测量放样完成，通过移动桩机，使钻头中心对准桩位，桩位对中偏差不大于20mm，用水平尺调平桩机，确保钻杆的垂直度不大于1%。
（2）浆量不足
施工过程中，注意记录每个孔位的耗浆量，发现某个孔位注浆量不足时，应及时进行重复注入。
（3）应对坚硬粘土、含砂率高淤泥质土措施
拟采用适当降低提升速度、适当加大注浆压力的施工工艺。
（4）保证桩长措施
钻至设计桩底后，在设计桩底注浆数秒以确保浆液送至孔底才能逐步提升。
（5）保证桩头均匀性措施
注浆至设计桩顶时，应旋转注浆数秒，以确保桩头均匀密实。
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