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水泥砂浆桩施工工艺性试验方案

水泥砂浆桩施工工艺性试验方案

XX集团有限公司XX枢纽项目经理部

1.2工程地质条件 1

1.2.1软土和松软土 1

37XX工程施工组织设计1.2.2地震液化 2

1.3水文地质特征 2

3、试桩目的及位置 3

3.2试桩需确定的施工工艺参数 3

3.2.1试桩人员、机械及配套设施 3

3.2.2工程地质资料验证 3

3.2.3施工配合比 4

3.2.4钻进工艺 4

3.2.5质量检测 4

4、施工组织及施工安排 5

4.1施工组织机构 5

4.4主要人员计划 7

5、施工方案及方法 8

5.1水泥砂浆桩设计参数 8

5.2设计配合比参数 8

5.4施工工艺流程 9

8、质量控制措施 14

9、施工安全措施 15

9.1施工现场安全措施 16

9.2冬季施工安全措施 16

9.3夜间施工安全防护措施 17

9.4大型机械施工安全措施 17

9.5防止挖断光电缆措施 18

9.6邻近既有线安全措施 18

10、环保、水保措施 20

11、文明施工措施 20

12、试桩资料收集汇总 21

郑州至徐州铁路客运专线徐州枢纽相关工程XX标

水泥砂浆桩施工工艺性试验方案

郑州至徐州客运专线铜山联络线工程Ⅱ标施工范围内共包含两段路基：

（1）铜山下行联络线路基LXDK4+033.887～LXDK6+059.08长2025m；并行既有杨铜联络线、站内六股及东走行线，对应既有陇海线里程为K231+856.33～K233+881.52。

（2）既有陇海上行线改线路基GLHDK0+000.00～GLHDK2+523.50长2523.5m；并行既有煤专线1及既有陇海线，对应既有陇海线里程为K229+006.04～K231+560.00。

标段内路基共设计水泥砂浆桩43302+28803根，490553+259700延米，直径0.5m，桩间距1.1m,正三角形布置，桩长8.0～18.9m。桩顶设0.5m厚碎石垫层及0.1m中粗砂，内铺一层双向土工格栅，抗拉强度不小于110KN/m，每侧回折不小于2.0m。

K229+006.04～K231+560.00范围地层为第四系全新统冲积层及上更新统冲洪积形成的黏性土、粉土及砂类土。

K231+856.33～K233+881.52范围内，上层为第四系全新统冲积层粉质粘土、粉土、粉细砂，下为第四系上更新统冲积形成的粉质粘土。

1.2.1软土和松软土

地震动峰值加速度为0.10g，动反映谱周期为0.40s，且地下水较发育，根据《铁路工程抗震设计规范》，采用标准贯入试验方法对上部粉土及粉细砂层进行液化判别，两路基范围内上部饱和粉土、粉细砂层为可液化土，当发生Ⅶ级地震时会发生液化，液化深度2.45m～14.85m，液化指数1.132～74.064，抗液化指数0.230～0.998。

地下水类型为第四系孔隙潜水和岩溶水，第四系孔隙潜水局部略具承压性，透水性好的粉土、砂土为主要含水层，主要接受地下径流及大气降水、地表水入渗补给，水量较小；岩溶水主要赋存于灰岩节理裂隙、溶隙、岩溶管道中，主要接受第四系孔隙潜水和地下径流的补给，水量丰富。地下水具有明显的动态变化特征，随季节、降水量变化而变化，测时地下水埋深0.8～3.7m，标高35.88～40.39m。地下水主要以地下径流及人工开采为主要排泄方式。

K229+006.04～K231+560.00路基范围内地表水、地下水具氯盐侵蚀，环境作用等级为L1；地下水具化学侵蚀，环境作用等级为H1，具盐类结晶破坏，环境作用等级为Y1。

K231+856.33～K233+881.52路基范围内地表水具氯盐侵蚀，环境作用等级为L1，具化学侵蚀，环境作用等级为H1，具盐类结晶破坏，环境作用等级为Y1；地下水具氯盐侵蚀，环境作用等级为L1。

4、《关于公布<上海铁路局建设工程工艺试验管理办法>的通知》（上铁建发（2011）28号文）；

5、《新建铁路郑州至徐州客运专线徐州枢纽相关工程XX标施工图》；

6、《新建铁路郑州至徐州客运专线施工图路基设计大样图集》；

7、工地现场调查、采集、咨询所获取的资料；

检验和确定在该地区的工程地质条件，为在此种地质条件下水泥砂浆桩施工提供数据，积累施工经验；确定科学合理的施工工艺、施工机械、人员配置。

3.2试桩需确定的施工工艺参数

3.2.1试桩人员、机械及配套设施

人员、机械及其配套设施的数量，是使工程能按期完成的关键，而合理的要素配置，是使工程达到经济效益最大化的决定性因素。试桩就是要确定如何配置要素，如何使各道工序紧密衔接，如何流水交叉作业，从而达到在有效的工期内按时完成任务，使成本控制达标。

3.2.2工程地质资料验证

通过试桩钻孔，记录钻进过程中各地层地质情况，对照设计文件，核查实际地质情况。

通过试桩确定砂浆稠度是否满足搅拌桩施工要求，是否造成堵管等，通过试验调整并确定最佳的配合比。

通过试桩须确定施工使用的机械是否合理，钻进的速度、提升的速度是否合适，单桩喷浆量是否符合施工工艺要求。

通过试桩确定承载力、沉降量、桩身强度上升速度等其他各项指标，为后续大面积开展施工提供参数。

根据设计文件的地质资料，经过分析，确定在铜山下行联络线路基段K233+515～K233+546里程段取9根桩作为试验桩，试桩位置采用距离营业线最外侧的水泥砂浆桩。试桩布置图见图1，试桩点地质柱状图见图2

图1泥砂浆桩试桩桩位布置图

图2水泥砂浆桩地质柱状图

4、施工组织及施工安排

负责现场的施工生产工作

负责现场的施工技术工作

根据本工程特点设置1个专业桩基施工队。

工期目标：2014年3月22日水泥砂浆桩试桩施工准备

2014年4月1日开始水泥砂浆桩试桩施工

2014年4月28日进行试桩检查桩体强度、桩体直径及地基承载力

安全目标：杜绝责任伤亡事故；杜绝重伤、死亡事故，轻伤率控制在3‰以内，杜绝责任机械设备事故。

环境目标：保持良好的作业环境、卫生环境和工作秩序，严格控制各种粉尘、废水、固体污染物、噪音对周围环境的污染和危害，节能降耗，杜绝环境事故。

质量目标：杜绝一般及以上工程质量事故以及严重影响企业声誉的质量事故。

根据工程实际情况，拟投入本工程的主要施工设备见表1，拟配备本工程的试验和检测仪器设备见表2。

拟投入的施工机械设备表表1

转盘最大扭矩55KN·m，链条进提力≤156KN，接地地压0.03MPa

作为备用电源，保证正常施工

投入的检测实验仪器设备表表2

5.1水泥砂浆桩设计参数

1、两段路基范围内的水泥砂浆桩桩径均为0.5m，桩间距均为1.1m，均采用正三角布置。

（1）作业前对相关人员进行相关安全培训及三级技术交底，使作业工人掌握安全知识；对参加培训人员进行考核，考核合格方可上岗作业；特殊工种作业人员除了参加相关安全培训外，还必须取得特种作业资格证书，才可持证上岗；禁止非专业人员作业。

（2）根据设计所提供的控制点，采用全站仪现场布置控制网并复核。依据桩基中心轴线坐标值，用坐标法放样桩基中心线、桩基中心点等，并打入标桩，中心线的放样误差控制在2cm范围内，并设置十字形控制桩，便于校核，桩上标明桩号。

（3）试桩前进行了施工场地勘查，该处没有架空电线电缆、地下电缆、给排水管道等设施，属于不妨碍施工且对安全操作没有影响的地段。

（4）通过挖掘机、装载机等机械使施工现场实现“三通一平”，既施工道路、用水、用电畅通，场地平整。

（5）原材料进场经检验合格并备料充足。

（6）机械设备进场安装与调试完毕，可以投入使用。

（7）砂浆配合比已审批。

（8）施工现场有各类施工标识牌。

⑴场地平整：施工前联系相关设备单位，采用探测仪及人工开挖探沟的方法，探明地下线缆，并做好标识。在没有地下线缆的区域采用护栏围挡，所有试桩施工不超出护栏范围。人工配合小挖机将施工区域整平。

⑵桩位放样：根据设计资料利于CAD绘制布桩图，并注明桩位编号及试桩说明。测量放线前对各控制点进行复核后，采用全站仪结合钢尺按设计图纸放样，准确定出各砂浆桩的位置，砂浆桩桩位应采用竹签进行现场定位，并点白灰。

⑶钻机就位：移动钻机就位，利用安置在钻机塔身相互垂直的两个立面上的锤球控制钻杆垂直度，在垂线两米处以垂线为中心标出一边3cm的允许偏移刻度，垂直度偏差＜1.5%；在远离既有线的一侧设置缆风绳防止倾覆。缆风绳使用直径9mm钢绞线，在不同方向固定桩机上，固定端有足够抗拔力，缆风绳与地锚间采用与缆风绳拉力相适应的花篮螺栓拉紧，缆风绳垂度未超过0.01L（L为长度），缆风绳与地面夹角不大于60°。

对中采用相对对中法，在钻机的一侧焊接三根钢筋，其中一根钢筋与钻杆在钻机的同一截面上。在钢筋上吊垂球，三个锤球的相对位置与设计布桩位置一致（示意图见下图）；

⑷灰浆搅拌：水泥浆液制备采用二次搅拌工艺，搅拌顺序为：向搅拌桶里注入规定量的水（根据拟定配合比计算出用水体积，根据桶的直径反算出放入规定量的水时桶内液面高度）用φ8钢筋或铁丝做一个挂钩，其深入桶内长度为桶的深度减去液面高度，标示用水液面（示意见下图）；

搅拌桶直径（内）为0.9m，深度0.8m，容量为0.509m³。考虑到搅拌桶的容量和试验桩单桩总用浆量，施工过程中，每根桩的总用浆量分两次拌制，每次拌制总用浆量的一半。

启动搅拌机，边搅拌边掺入规定量的水泥，水泥为袋装水泥，重量容易控制，不足一袋重量的水泥，用台秤称量；搅拌约60秒，当水泥浆搅拌均匀后，逐量加入规定量的砂并搅拌均匀，砂用量用小砂桶和台秤称量；搅拌均匀后，放入二次搅拌桶内进行二次搅拌。

制浆过程中，搅拌桶出口应略高于二次搅拌桶上口；灰浆放入二次搅拌桶时必须设置过滤网，高压灰浆泵进浆口必须加设滤网。

⑸预搅下沉：钻机精确对位及浆液搅拌完成后，先开动钻机空转约30秒，然后开始钻进，同时开启送浆泵向土体喷水泥砂浆，钻进至设计深度后，停止钻进，在桩端就地持续喷浆搅拌30秒，使桩端水泥土充分搅拌均匀（磨桩端）。

⑹喷浆搅拌提升：搅拌机下沉到达设计深度，并磨桩端后，使钻头反向旋转，喷浆、搅拌、提升至桩顶停浆面，停止喷浆。过程中，严格按照拟定的提升速度提升搅拌机，保证水泥砂浆的密度。

⑺重复钻进搅拌下沉、提升：为使松软土和水泥砂浆搅拌均匀，再次将钻头下沉搅拌喷浆至设计桩底高程，在桩端持续喷浆搅拌30秒，然后再喷浆、搅拌、提升。

⑻移位：关闭搅拌及喷浆设备，移动至相邻的下一桩位，进行下一根桩的施工。

图3水泥砂浆桩施工工艺流程图

本次试验完成后及时对以下试验资料进行整理并分析：

1）通过试验确定相关设备的组合模式及配备数量。

2）通过试验确定相关工艺性参数，如：浆液的配合比、泵送时间、压力、搅拌机提升、下钻的速度及旋转速度等。3）了解下钻及提升的阻力情况，选择合理的搅拌头形式、电机功率与搅拌叶片的宽度和倾角等。4）验证搅拌均匀程度及成桩直径。5）通过试验为施工提供相关参数，如桩体无侧限抗压强度、复合地基承载力，确定水泥砂浆经输浆管到达搅拌机喷浆口时间和提升速度等施工参数。

6）通过试桩确定施工工艺和参数，为大面积施工提供依据。

7）原材料合格证及试验报告；

8）试桩施工方案、试桩施工记录、试桩隐蔽工程验收记录；

9）设计变更通知书,事故处理记录及有关文件（没有出现变更和事故不上报）；

整理完毕后将以上试验成果报监理工程师审批。根据监理审批意见改进桩基施工工艺、施工方法，作为本工区后续桩基施工的指导依据。

水泥砂浆桩桩身完整性、均匀性、桩身强度、单桩或复合地基承载力。

1、成桩7天后，可采用浅部开挖桩头，深度宜超过停浆面下0.5m，目测检查水泥砂浆桩的均匀性，量测成孔直径。检查数量为总桩数的2‰，且不少于3根。试验桩全部检查。

2、成桩28天后，采用双管单动取样器在桩径方向1/4处、桩长范围内垂直钻孔取芯，观察桩体完整性。均匀性，取不同深度的不少于3个试样作无侧限抗压强度试验。检验数量为施工总桩数的2‰，且不少于3根。试验桩全部检查。

3、水泥砂浆桩承载力检验在成桩28天后进行，采用单桩或复合地基载荷实验，检查数量为总桩数的2‰，且不少于3根。试验桩全部检查。

水泥砂浆搅拌桩工艺试验施工技术指标如下表所示：

水泥砂浆桩施工允许偏差、检验数量及检验方法

按成桩数的10%抽样检验，且每检验批不少于5根，试验桩全部检查

经纬仪或掉线侧钻杆倾斜度

开挖50～100m后钢尺丈量

1、钻机就位必须正确，其孔位偏差不得大20mm，钻杆垂直度偏差不得大于1.5%。钻机开钻前，现场施工员必须进行检查，及时调整。

2、施工前应认真检查相关设备及管路系统。设备的性能应满足设计要求。管路系统的密封必须良好，管道必须畅通。 

施工现场按标准化要求制作水泥砂浆配合比牌子，施工时严格按配合比拌制砂浆。试桩施工前用磅秤标定一只水桶用以量测施工用水和细砂，投料顺序为：水—水泥—砂，搅拌时间必须达到60s以上，浆液的密度采用浆液比重计检测，不得采用一只桶边拌边抽的方式施工，在喷浆过程中搅浆机应连续搅动，防止浆液发生离析，确保成桩质量。 

4、搅拌机钻头下沉和提升速度、供浆与停浆时间 

钻机对准桩位，记录仪器置零下钻，操作手同时通知后台送浆，下钻达到设计深度时（电子记录仪上显示深度与每米浆量），应原位喷浆搅拌约30s，桩底水泥砂浆与土体充分搅拌均匀，再开始提升搅拌头，确保成桩质量。深度、喷浆高程及停浆面、单桩喷浆量应符合施工工艺的要求，并应有专人记录。 

5、成桩过程中，如因故停浆，继续施工时必须重叠接桩，接桩长度停浆面以下不小于0.5m。接桩时间不得大于3小时，否则应在原桩位旁边补桩处理。 

6、施工中若发现喷浆量不足时，应按要求复搅，复喷的喷浆量不小于设计用量（根据电子记录仪上显示每米浆量）。 

7、现场各项原始记录必须真实、齐全。

8、对每批进场的水泥、外加剂等原材料，严格检查标号、出厂日期和出厂实验报告等材质证明文件并抽样检查，各项性能指标均符合设计要求才能使用，严禁使用不合格或过期硬化水泥。除外加剂另委托相资质的试验室进行1～2次专门检验外，其余原材料抽样检查的主要要求如下：

(1)水泥：工地试验室按每200t为一个抽样批次进行抽样送检，检验项目包括强度等级、凝结时间、安定性等指标。取样与检验方法依据有关水泥标准。

(2)砂：每日对拌和楼料场的砂进行抽样试验，试验项目包括筛分析和含泥量。

9.1施工现场安全措施

1、作业前对作业人员进行相关安全培训及技术交底，使作业工人掌握安全知识；对参加培训人员进行考核，考核合格方可上岗作业；特殊工种作业人员除了参加相关安全培训外，还必须取得特殊作业资格证书，才可持证上岗；禁止非专业人员作业。 

2、严格执行安全用电制度，所有线路规范架设，做到一机一闸，按要求安装漏电保护装置； 

3、现场杜绝闲散人员进入，限制工人作业的范围； 

4、施工前进行设备安全性能检查，确保安全后方可开展施工； 

5、人员进入现场必须按要求佩带安全防护用具；

6、各种用电设备的安全措施

（1）使用自备电源或与外电线路共用同一供电系统时，电气设备应根据当地要求作保护接零或作保护接地；

（2）移动式发电机供电的用电设备，其金属外壳或底座，应与发电机电源的接地装置有可靠的电气连接；

（3）手持电动工具和单机回路的照明开关箱内必须装设漏电保护器，照明灯具的金属壳必须做零保护；

（4）各种型号的电动设备必须按使用说明书的规定接地或接零，传动部位按设计要求安装防护装置；

（5）维修、组装和拆卸电动设备时，应断电挂牌，专人防护，防止其他人私接电动开关发生伤亡事故；

（6）必须实行“一机一闸一漏”制，严禁“一闸多用”。

9.2冬季施工安全措施

冬期施工具体措施如下:

(2)进入冬期施工前后，密切注意天气变化，重视天气预报，以防突然降温，并提前提出防寒材料、设备、劳保用品计划。

(3)组织参加冬季施工的工长、施工班组学习施工方案GTCC-035-2018 铁路信号计轴设备，以提高冬期施工的质量意识。

(4)对机械设备进行一次全面检查，及时更换防冻油液，防止受冻。对机械传动部位应及时检查，如有缺陷，及时维修、调整。

9.3夜间施工安全防护措施

⑴夜间施工要有专人统一指挥，设专人盯班盯岗，确保施工机械及人员安全。

⑵加强对机具电器设备的检查维修，并有专人负责，夜间施工要有足够的照明，并配齐各种电器配件农业综合开发项目施工组织设计，遇雨天及时更换防爆灯具，保证工程顺利进行。

⑶施工作业区及运输路径，设置良好的照明设施，作业照明灯必须使用安全电压，工地运输交叉路口、转弯处设置慢行警示灯并设专人防护。

⑷夜间施工必须配置两路电源或自备发电设备，确保不间断照明。