三轴搅拌桩施工方案.docx
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三轴搅拌桩施工方案
上海轨道交通18号线工程土建4标
（下盐路站附属结构）（1号出入口及Ⅰ号风亭）
三轴搅拌桩（止水帷幕）
施工方案
编制单位：
上海天德建设（集团）有限公司
编制：
审核：
批准：
编制日期：
年月
三轴搅拌止水桩施工方案
一编制依据
（1）上海轨道交通18号线土建工程4标下盐路站施工设计图纸；
（2）现场勘察所掌握的情况和资料；
（3）地下综合管线探测成果报告；
（4）标准及规范
1）《基坑工程技术规范》DG/TJ08-61-2010；
2）《型钢水泥土搅拌墙技术规程》JGJ/T199-2010；
3）《地基处理技术规范》DG/TJ08-40-2010；
4）《市政地下工程施工质量验收规范》（DG/TJ08-236-2013）。
二工程简况
2.1设计简况
本工程位于浦东地区沪南公路与规划下盐路交叉路口，沿沪南公路南北向布置，为地下二层标准岛式车站。
车站附属结构共有2个风亭、4个出入口，其中Ⅱ号风亭与2号出入口合建，3号、4号出入口为预留出入口，拟采用顶管法施工，各附属结构均为地下一层现浇混凝土结构。
2.2工程地质及水文地质条件
根据上海岩土工程勘察设计研究院有限公司提供的《上海市轨道交通18号线一期工程4标下盐路站岩土工程勘察报告》所示，下盐路站1#风亭地质主要土层：
①1填土、②1粉质粘土、③淤泥质粉质粘土、③j粘质粉土、④淤泥质粘土、⑤11粘土、⑥粉质粘土、⑦11粘质粉土夹粉质粘土，三轴搅拌桩位于①1填土与⑤11粘土层内。
下盐路站1#出入口地质主要土层：
①1填土、③淤泥质粉质粘土、③j粘质粉土、④淤泥质粉质粘土、⑤11粘土、⑥粉质粘土，三轴搅拌桩位于①1填土与④淤泥质粉质粘土内。
2.3工程数量
本工程基坑围护采用φ800@950钻孔灌注桩支护加φ850@600三轴搅拌桩止水帷幕，1号出入口三轴搅拌止水帷幕桩为桩径为φ850@600，（桩长为20m、16.5m、18.5m、15m、9m等），1号风亭三轴搅拌止水帷幕桩为桩径为φ850@600，（桩长为17.5m、19m等）。
三轴搅拌止水帷幕桩采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量为20%（土体容重1.8t/m3）。
表2.3-1三轴搅拌桩工程数量表
1
1号出入口
9~20
2049.14
2
1号风亭
17.5~19
967.87
三施工部署
3.1施工进度计划
本工程三轴搅拌桩桩底伸入⑤11层粘土层中，采用1台三轴搅拌桩机及配套的注浆设备，试桩采用原位试桩，试桩完成后三轴搅拌桩预计一天施工15幅，计划施工工期如下：
（1）计划试桩时间：
2018年3月13日。
（2）计划1号出入口止水帷幕加固施工：
2018年3月13日~2018年3月20日。
（3）计划1号风亭止水帷幕加固施工：
2018年3月21日~2018年3月25日。
3.2主要施工机械设备配置计划
表3.2-1施工机具设备需用量一览表
序号
机具名称
规格
单位
数量
备注
1
动力头
Ф850
台
1
2
履带式桩架
SF808Ⅲ
台
1
3
压浆泵
BW-250
台
2
4
挖掘机
EX-200
台
1
5
空压机
6m3/min
台
1
6
搅拌注浆系统
Z20
套
1
3.3劳动力配置计划
表3.3-1劳动力需用计划
序号
工种
人数
备注
1
打桩机驾驶员
2
2
挖掘机驾驶员
2
3
普工
2
文明施工和施工帮助
4
司泵
2
开泵、维修泵
5
拌浆
3
操作自动拌浆系统、添加水泥
6
管理人员
2
3.4主要工程材料用量
3.4-1主要材料计划表
工程部位
材料
数量（t）
备注
1号出入口
水泥
740
水
1110
1号风亭
水泥
350
水
525
四施工工艺及方法
附属基坑围护结构采用∅850@600三轴水泥土搅拌桩作为止水帷幕，采用套打三轴搅拌设备。
4.1施工准备
组织有关人员熟悉图纸和分项工程施工工艺，了解施工现场地上和地下物及管线现状，做好充分的技术准备工作。
根据施工进度编制材料进场计划、提前做好定货工作，完善有关技术资料。
在施工实践中，施工员、技术员应随着设计和施工条件等因素的变化调整和补充完善施工方案。
根据图示坐标尺寸与勘测院提供的控制点进行定位，根据国家水准点引测相对标高。
4.2工艺试桩
1）根据设计进行工艺性实验，数量不得少于2根。
2）根据试桩结果、按照图纸要求的水泥掺量，对以下技术参数进行复核性计算：
①水泥掺量、②水灰比、③喷嘴流量、④水泥浆泥浆比重、⑤下沉速度、⑥提升速度、⑦喷浆压力、⑧搅拌深度等。
3）以上参数作为施工控制依据，要求在现场必须做到挂牌施工严格执行，以保证搅拌桩水泥掺量符合设计图纸要求。
4.3工艺流程
1）场地平整：
首先对原地面及以下3M左右的杂物进行清理，管线的迁改,然后进行回填，场地平整；因施工时，为加强路面的稳定，桩机施工道路需铺设垫层，桩机下铺设钢板，以确保桩机的安全与施工质量。
2）测量放线：
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，做好测量技术放复单。
3）开挖沟槽：
在三轴搅拌桩施工过程中会涌出大量的泥浆，为了保证桩机的安全移位及施工现场的整洁，需要使用挖机在搅拌桩桩位上预先开挖沟槽。
沟槽宽约1.0～1.2m，深0.7~1m。
；
4）桩机就位：
桩机移位由当班组长统一指挥，移动前必须仔细观察现场情况，移位做到平稳、安全。
桩机桩位定位后，由当班组长负责对桩位进行复核，偏差不得大于50mm；
5）桩机垂直度校正：
利用在桩机上的水平仪调整桩架四个方向的水平度，即把钻机立柱导向架垂直度误差控制在1/250内。
同时，施工前应在钻杆上做好标记，控制搅拌桩桩长不得小于设计桩长；
6）水泥浆液拌制：
a.选用强度等级P.042.5级新鲜水泥，材料检测合格后方可使用；在施工过程中，所使用的水泥应过筛，严格控制浆液水灰比，制备好的浆液不得离析，泵送应连续进行；
b.对储存在储浆桶内配置好的水泥浆液进行比重测试，以控制水泥浆液比重，满足设计及施工方案的要求；
c.搅拌设备应采用经国家计量部门认证的自动计量装置，计量段浆量、总浆量、搅拌深度等指标，保证搅拌桩喷浆总量、喷浆均匀。
d、制备好的浆液不得离析，水泥浆严格按预定的配合比制作，浆液不得停置时间过长，超过两小时的浆液应降低强度等级使用。
7）搅拌下沉、提升喷浆：
a.采取一搅一喷工艺，钻机在钻孔和提升全过程中，保持螺杆匀速转动，匀速下钻，匀速提升，同时根据下钻和提升二种不同的速度（钻时每分钟0.5～1M，提升每分钟1～2M），注入不同量的搅拌均匀的水泥浆液（下钻70%～80%，提升30%～20%），为使水泥土翻搅，并往孔内注入压缩空气，使水泥土搅拌桩在初凝前达到充分搅拌。
b.施工顺序采用单侧挤压方式。
桩与桩的搭接时间间隔不宜大于24h。
若因特殊原因超过上述时间，应对最后一根桩先进行空钻留出榫头以待下一批桩搭接；如间歇时间太长（如停电等）与下一根无法搭接时，应在设计和建设单位认可后，采取局部补桩或注浆措施。
图4.3-1单侧挤压施打示意图
c.在桩底标高原位喷浆30s以上，在浆液与桩端土充分搅拌后，再开始提升搅拌头。
d.施工时如因故停浆，宜将搅拌机下沉至停浆点以下0.5m处，待恢复供浆时再喷浆搅拌提升。
若停机超过3h，为防止浆液硬结堵管，宜先拆卸输浆管路，妥为清洗。
8）提钻、转移：
将搅拌钻头提出地面，停止主电机、空压机，填写施工记录表，桩机移位并校正桩机垂直度后进行下一根桩施工。
图4.1-1三轴搅拌桩一喷一搅单侧挤压施工流程图
4.4施工参数选择
a、施工参数
搅拌桩桩径：
850mm
桩间搭接：
250mm
初凝时间：
45min
成桩垂直度误差：
≤0.5%
水泥掺量：
20%
水灰比：
1.5-2.0
水泥浆比重：
1.29-1.37
浆液流量：
160L/min
桩径偏差：
≤50mm
下沉速度：
0.5-1.0m/min
提升速度：
1-2m/min
加固抗渗系数不大于10-7cm/sec，最终应形成封闭的隔水帷幕，以确保基坑安全。
注浆泵出口压力保持在0.4~0.6MPa，单位体被搅拌土体中的水泥用量≥360Kg/m³。
b、水泥浆比重的计算
设：
水泥浆比重为X，水灰比为n，水泥体积为1，水泥密度取3.1。
有X=3.1（n+1）/（3.1n+1）
当n取1.5时，得X=1.37
当n取2.0时，得X=1.29
c、单桩水泥用量计算
止水帷幕（1号出入口）
序号
桩号
桩数
桩顶
桩底
桩长
单桩方量
小计
水泥掺量
单桩水泥
小计水泥
1
1-30、55-64
40
5.2
-11.3
16.5
18.71
748.44
20.0%
6.74
269.44
2
31-54、71-78
32
5.2
-13.3
18.5
20.98
671.33
20.0%
7.55
241.68
3
65-70
6
5.2
-14.8
20
22.68
136.08
20.0%
8.16
48.99
4
79-82、118-121
8
5.2
-9.8
15
17.01
136.08
20.0%
6.12
48.99
5
83-117
35
5.2
-3.8
9
10.21
357.21
20.0%
3.67
128.60
合计
121
2049.14
737.69
止水帷幕（Ⅰ号风亭）
序号
编号
桩数
桩顶
桩底
桩长
单桩方量
小计
水泥掺量
单桩水泥
小计水泥
1
1-17、23-28、33-48
39
5.2
-12.3
17.5
19.85
773.96
20.0%
7.14
278.62
2
18-22、29-32
9
5.2
-13.8
19
21.55
193.91
20.0%
7.76
69.81
d、三轴施工参数计算
桩长（m）
提升速度（m）
下沉速度（m）
单桩时间（分）
水灰比
浆液比重
泵量（L）
浆液总量（吨）
水（吨）
水泥（吨）
单桩土体重量
水泥掺量
16.5
1
0.65
42
1.5
1.36
145*2=290
16.56
9.94
6.63
33.68
20%
18.5
1
0.65
47
1.5
1.36
145*2=290
18.57
11.14
7.43
37.76
20%
20
1
0.65
51
1.5
1.36
145*2=290
20.08
12.05
8.03
40.82
20%
15
1
0.65
38
1.5
1.36
145*2=290
15.06
9.03
6.02
30.62
20%
9
1
0.65
23
1.5
1.36
145*2=290
9.03
5.42
3.61
18.37
20%
17.5
1
0.65
44
1.5
1.36
145*2=290
17.57
10.54
7.03
35.72
20%
19
1
0.65
48
1.5
1.36
145*2=290
19.07
11.44
7.63
38.78
20%
4.5桩体强度检测
基坑开挖前应检验水泥土搅拌桩的桩身强度，强度指标为加固后土体28天龄期无侧限抗压强度qu,28d≥1.0MPa。
水泥土搅拌桩的桩身强度宜采用浆液试块强度实验的方法确定，也可采用钻取桩芯强度实验的方法确定。
本工程优先采用浆液试块强度检验的方法确定。
1）、浆液实况强度检验应提取刚搅拌完成而尚未凝固的水泥土搅拌桩浆液。
试块制作应采用70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方体试模。
实验数量及方法为每台班抽查2根桩，每根桩设置不少于两个取样点应在基坑坑底以上1m范围内和坑底以上最软弱的图层处的搅拌桩内设置取样点，每个取样点设置三个水泥土试块。
2）、采用钻取桩芯强度实验的方法确定。
钻取桩芯强度实验宜采用直径110钻头，钻取搅拌桩施工后的28d龄期的水泥土芯样，钻取的芯样应立即密封并及时进行无侧限抗压强度实验，取芯数量不小于总桩数的2%，且不宜小于3根。
每根桩取芯数量为连续钻取全桩长范围内的不同深度不同土层桩芯上取不应少于5点，且在基坑坑底附近应设取样点，每点3件试块。
钻取桩芯得到的试块强度宜乘以1.2-1.3的系数。
钻孔取样后空隙应注浆充填。
4.6施工技术指标
水泥土搅拌桩成桩质量检验标准如下表所示：
工程
序号
检查工程
允许偏差或允许值
检查方法
单位
数值
主控工程
1
水泥
设计要求
查产品合格证书或抽样送检
2
水泥用量
按20%掺量计算
查看流量计
3
桩体强度
设计要求
优先采用制作试块
1
桩底标高
mm
﹢100
水准仪
-50
2
桩位偏差
mm
≤50
用钢尺量
3
桩径
mm
±10
用钢尺量
4
垂直度
%
≤0.5
经纬仪
4.7特殊情况处理措施
1）有异常时，如遇无法达到设计深度进行施工时，应及时上报甲方、监理，经各方研究后，采取补救措施。
2）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。
3）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，均应将搅拌机下降至停浆点以下0.5m处，待恢复供浆时再喷浆钻搅，以防止出现不合格桩体；如因故停机时间较长，宜先拆卸输浆管路，妥为清洗，以防止浆液硬结堵管。
4）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1.0m后方能继续注浆，等10～20秒恢复向上提升搅拌，以防断桩发生。
5）三轴搅拌桩冷缝处理：
a、主要表现形式
相邻三轴水泥土搅拌桩施工间歇超过24小时，未形成“套接”及“搭接”的有效组接形式，未起到护壁或止水等作用。
b、产生的主要原因
施工过程中出现机修故障、停电、停水
遇到深层障碍物
施工过程出现交叉等待
c、主要防治措施
为了保证基坑的止水效果，施工现场机械需定期进行检修维护，现场备用一台发电机，调整好施工工序避免施工交叉等待。
d、出现后补救措施
在搅拌桩搭接的部位采用三根双重管高压旋喷桩进行冷缝处理，高压旋喷桩桩径600mm，桩间距350，桩底标高和止水帷幕一样。
冷缝处理如下图所示：
图4.4-1
冷缝处理示意图
五质量控制措施
5.1施工技术关键及保证措施
为达到设计图纸及施工验收规范规定的质量标准，除了在人、机、料、法、环各个影响质量的环节上进行全过程控制以外，具体还要注意以下几方面：
⑴施工现场应先进行场地平整，清除施工区域的表层硬物和地下障碍物，遇地表地层较弱时，铺设钢垫板，使地表承载力应满足重型桩机平移、行走稳定的要求，确保搅拌桩垂直度达到设计要求。
⑵水泥搅拌桩应按设计要求进行试成桩，确定在本工程中实际采用的水泥浆液水灰比、成桩工艺和施工步骤，试桩不少于2组。
⑶工程拟采用袋装水泥，现场拌制，因故搁置超过2小时的浆液应降低标号使用。
⑷严格控制搅拌桩下沉速度和搅拌提升速度，并保持匀速下沉（提升），搅拌提升时不应使孔内产生负压造成导坑周边地基沉降，在桩机筒身上做好明显标志，严格控制搅拌桩桩顶和桩底标高。
⑸认真填写每班组水泥记录及相应报表备查。
⑹施工过程中随时检查施工记录，并对照规定的施工工艺对每组桩和检验批进行质量评定，检查重点是：
水泥用量、桩长、制桩过程中有否断桩现象、搅拌提升时间。
⑺水泥土搅拌桩成桩后可以进行必要的质量跟踪检验，了解搅拌均匀程度、桩身强度、以及防渗止水效果，如出现个别不符合规定要求的桩身部位，应采取有效补救措施。
（8）水泥浆液渗入量应使用流量计计量以用于控制现场施工水泥浆液流量。
5.2成桩施工期的质量控制
⑴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。
⑵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。
⑶严格控制水灰比为15-2.0，设计桩长及水泥掺入量，确定下沉速度0.5-1m/min，提升速度1.0-2.0/min。
⑷施工机械性能良好，三轴搅拌桩机、在进场前检修，施工时及时例保、检查；压浆泵及时维修、保养，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。
⑸施工前对桩机垂直度进行检查校正。
⑹加强上述施工质量点的全面管理，工程部实现24小时岗位值班制度，做好施工过程质量控制记录。
⑺施工过程中，由专人负责填写施工记录，施工记录表中详细记录桩位编号、桩长、断面面积、下沉（提升）的时间及深度、水泥用量、水泥掺入比、水灰比。
⑻搅拌速度及注浆控制：
三轴水泥搅拌桩在下沉和提升过程中均有一次注入水泥浆液，同时按照后台浆液输送量等因素调整控制好下沉和提升速度,做好每次成桩的原始记录。
配制水泥浆液及浆液注入：
在施工现场搭建拌浆施工平台，开钻前对拌浆工作人员做好交底工作。
浆液流量为200L/min，现场施工浆液流量的测定使用流量计进行测定。
5.3三轴搅拌桩常见施工问题及处理措施
序号
常见问题
产生原因
应对措施
1
预搅下沉困难，电流值高，电机跳闸
1、电压较低；
2、土质较硬，阻力太大；
3、遇大石块或树木等障碍物
1、调高电压；
2、适量冲水下沉；
3、开挖排除障碍物
2
搅拌桩机下沉不到预定高度，但电流值不高
1、土质太黏；
2、搅拌桩机自重不够。
1、加设反压装置；
2、增加搅拌桩机自重。
3
输浆管路堵塞、爆管。
1、输浆管内有浆液硬结块；
2、喷浆口球阀间隙太小
1、拆洗输浆管；
2、使喷浆口球阀间隙适当
4
搅拌桩机卡钻
1、停电；
2、机械设备故障
1、备用发电机；
2、定期检修维护机械设备
六文明施工与环境保护措施
6.1文明施工
1、本工程建设将全面开展创建文明工地活动，施工中无管线高放；施工现场排水畅通无积水；施工现场道路平整无坑塘；施工区域与非施工区域必须严格分离。
2、施工现场必须标有安全宣传标语和警告牌，办公室内布置争创文明工地的宣传内容。
3、工地现场材料必须堆放整齐，现场材料由材料员统一管理。
工程材料，制品构件分门别类，由条理地堆放整齐。
机具设备定机定人保养，保持机容整洁，运转正常。
4、工地上制定卫生制度，定期进行大扫除，保持生活设备整洁卫生和周围环境卫生。
5、文明施工要求的各项资料由专人负责，做到及时准确。
施工中严格按照施工组织设计实施各道工序，工人操作要求达到标准化、规范化、制度化，做到工完料清，场地上无积水，施工道路平整畅通，实现文明施工。
6、工程部、施工队每周检查文明施工落实情况，经常征求建设单位和施工监理对文明施工的批评意见，及时采取整改措施，切实搞好文明施工。
6.2环境保护
1、所有的废水、污水按批准的方法处理后，排入排污系统。
施工垃圾按批准的方法运往批准的地点按规定进行处理，生活垃圾按照城市规定，每天集中，纳入城市垃圾处理系统。
实行门前三包环境责任制，保持施工区和生活区的环境卫生，及时清理垃圾，运至指定地点按规定进行处理。
2、工程施工期间，按《建筑施工场界环境噪声排放标准》（GB12523-2011）、《声环境质量标准》（GB3096-2008）和上海市有关部门对夜间施工的规定控制噪声对环境的影响，满足国家和上海市有关法规要求。
在选择施工设施、设备及施工方法时，充分考虑由此产生的噪声对施工人员和周围居民的影响，选用低噪音设备，采取消音措施，同时合理安排施工作业时间，以防噪音扰民。
3、制定减少工程施工对周围环境影响的措施。
保证施工作业所产生的振动不影响周围建筑物的安全、不破坏有关精密仪器设备的正常精度、不危害居民的身体健康。
4、按上海市有关规定办理夜间施工许可证。
施工过程中充分考虑高考、中考、节假日及城市有关部门重大活动等期间，夜间施工对周围居民、企事业等单位造成影响。
5、弃土、弃浆按上海市弃土、排放泥浆的有关规定办理相关手续。
弃土、弃浆弃至指定地点，同时加强对施工车辆的管理。
弃土、弃浆的运输路线、堆放地点、堆放方式等按照图纸设计和上海市有关部门的规定。
弃土、弃浆场地按规定进行妥善保护，避免因弃土、弃浆引起排水不畅、污染水源等不良后果。
弃土、弃浆车按上海市有关部门规定只能夜间出土。
土方运输车辆采用载重量20t成色较新的自卸车。
6、施工场地内随时洒水或采取其他抑尘措施。
对易于引起粉尘的细料或松散料进行遮盖或适当洒水润湿，运输时用遮盖物覆盖。
施工场地经常洒水，防止扬尘。
装运建筑材料、土石方、建筑垃圾、弃土、弃渣的车辆，采用遮盖措施，保证运输途中不污染道路和环境。
7、对施工中遇到的各种管线，先探明后施工。
妥善保护各类地下管线，确保城市公共设施的安全。
施工中发现影响施工的地下障碍物时，于8小时内以书面形式通知监理工程师，同时提出处置方案，按监理工程师批准方案进行处置。
8、对城市绿化，在施工范围内严格按照法规执行。
合理布置施工场地，生产、办公设施布置在征地红线以内，尽量不破坏原有的植被，保护自然环境。
严格履行各类用地手续，按划定的施工场地组织施工，不乱占地、不多占地。
对施工中可能遇到的各种公共设施，制定可靠的防止损坏和移位的实施措施，向全体施工人员交底。
施工场地采用围挡，施作业队的材料堆放、材料加工、出碴及出料口等场地均设置围挡封闭。
施工现场以外的公用场地禁止堆放材料、工具、建筑垃圾等。
施工场地位于城市，施工中尽量不破坏原有设施和影响行车。
工程竣工后搞好地面恢复，恢复原有植被，防止水土流失。
9、加强全员文物保护意识教育，做到不损坏文物，对施工中发现地下文物，及时上报文物主管部门，配合文物管理部门做好文物保护。
七安全保证措施
7.1基本要求
1、进入现场必须正确佩戴安全帽。
操作人员在作业前必须对工作现场环境、现场机械及车辆的行驶道路、架空电线、建筑物以及拟吊装构件重量和分布情况进行全面了解。
2、现场施工负责人应为起重机作业提供足够的工作场地，清除或避开起重臂起落及回转半径内的障碍物。
7.2机械设备使用安全要求及防护
1、严禁无证人员上岗进行机械操作。
2、机械操作人员严格按照操作规程运作机器，不得违规操作。
3、机械操作司机对机械的各个传动部分、操作控制部分经常检查，发现异常情况必须马上报告设备部门及有关人员维修，严禁行车带病工作。
4、爱护机械设备，做好机械的保养和清洁工作。
5、在机械运作范围内严禁非机械操作人员滞留。
6、机械设备应停放在指定地点，严禁乱停、乱放。
7、做好机械运作记录，定期进行机械检修、保养。
8、定期组织机电设备、车辆安全大检查。
9、各种机械要定
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