新建郑州至徐州铁路客运专线徐州枢纽工程
旋喷桩工艺性试验方案
中铁十二局集团郑徐客专徐州枢纽项目经理部
二0一四年一月
新建郑州至徐州铁路客运专线徐州枢纽工程
旋喷桩工艺性试验方案
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中铁十二局集团郑徐客专徐州枢纽项目经理部
二0一四年一月
目 录
1、工程概况 .................................................................... 错误!未定义书签。
1.1工程简介 ............................................................. 错误!未定义书签。 1.2工程地质条件 ..................................................... 错误!未定义书签。 2、试桩目的及需确定的施工工艺参数 ....................... 错误!未定义书签。
2.1试桩的目的 ......................................................... 错误!未定义书签。 2.2试桩需确定的施工工艺参数 ............................. 错误!未定义书签。 2.2.1试桩人员、机械及配套设施 ......................... 错误!未定义书签。
2.2.2工程地质资料验证 ................................... 错误!未定义书签。 2.2.3施工配合比 ............................................... 错误!未定义书签。 2.2.4钻进工艺 ................................................... 错误!未定义书签。 2.2.5质量检测 ................................................... 错误!未定义书签。
3、试桩计划 .................................................................... 错误!未定义书签。 4、现场准备情况 ............................................................ 错误!未定义书签。 5、施工组织与安排 ........................................................ 错误!未定义书签。
5.1施工组织机构设置原则 ..................................... 错误!未定义书签。 5.1.1施工组织机构设置 ......................................... 错误!未定义书签。 5.1.2架子队组织机构 ............................................. 错误!未定义书签。 5.2机械设备配置 ..................................................... 错误!未定义书签。 5.3材料 ..................................................................... 错误!未定义书签。 6、 施工工艺及控制要点 .............................................. 错误!未定义书签。
6.1施工准备 ............................................................. 错误!未定义书签。
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6.2设备安装 ............................................................. 错误!未定义书签。 6.3设备试运转 ......................................................... 错误!未定义书签。 6.4钻孔 ..................................................................... 错误!未定义书签。 7、质量检测 .................................................................... 错误!未定义书签。
7.1开挖检验 ............................................................. 错误!未定义书签。 7.2取芯检验 ............................................................. 错误!未定义书签。 7.3复合地基承载力检测（静荷载试验） ............ 错误!未定义书签。 8、质量控制和保证措施 ................................................ 错误!未定义书签。 9、施工环保与安全 ........................................................ 错误!未定义书签。
9.1环境保护 ............................................................. 错误!未定义书签。 9.2施工安全 ............................................................. 错误!未定义书签。 10、成果整理 .................................................................. 错误!未定义书签。 11、附表 .......................................................................... 错误!未定义书签。
旋喷桩工艺性试验方案
1、工程概况
1.1工程简介
本工点位于徐州至大湖客车联络线2#和3#特大桥之间。地处黄淮冲积平原区，地势相对平坦、开阔，辟为城区、村庄、农田、苗圃，线路与陇海线铁路并行。场区范围零星分布水塘，道路纵横，交通便利。沿线所经过的地层岩性较复杂，按其成因和时代分类主要有：第四系全新统冲积层冲积形成的黏性土、粉土及沙类土；下伏基岩为寒武系灰岩局部地段夹砂质页岩、泥质灰岩，弱风化，微晶质结构，层状构造，节埋裂隙较发育，岩溶发育。
依据设计图纸要求，KSDK8+592.413～KSDK8+774.660线桥路过渡段及设置悬臂式挡墙地段地基采用旋喷桩加固，桩径0.6m，桩长12m，正三角形布置，其中KSDK8+624.413～KSDK8+774.660段桩间距1.4m，KSDK8+592.413～+624.413段桩间距1.5m。KSDK4+697.140～KSDK4+827.39段路基基底设旋喷桩加固，桩径0.6m，桩长10～15.14m，正三角形布置，桩间距1.4m。KSDK4+832～KSDK5+769.73段重力式、悬臂式挡墙基底设旋喷桩加固，桩径0.6m，桩长6.4～6.9m，正三角形布置，桩间距1.3m。共设计8764根,79560延米。桩顶设0.6m厚碎砾石垫层内夹一层抗拉强度不小于110KN的双向土工格栅。
1.2工程地质条件
根据勘察揭示，场区的岩土层按其成因分类主要有： 各岩土层地层岩性分述如下： 第四系全新统湖冲积层（Q4al）: 1、第四系全新统人工堆积层（Q4ml）：
（1）2-2Q4人工填土，杂弃土，填筑土，灰褐色，松散，稍湿。 2、第四系全新统冲洪积 层（Q4al+pl），分布于全段:
（2）3-2泥质黏土，褐灰色，软塑，基本承载力为σ0=130kPa。
（2）4-2粉土：灰黄色，稍密，饱和，基本承载力为σ0=120kPa。 2、试桩目的及需确定的施工工艺参数
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旋喷桩施工提供数据，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。
2.2试桩需确定的施工工艺参数 2.2.1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。 2.2.2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。 2.2.3施工配合比
通过试桩确定水泥浆稠度是否满足旋喷桩施工要求，是否造成堵管等，通过试验调整并确定最佳的配合比。 2.2.4钻进工艺
通过试桩须确定施工使用的机械是否合理，钻机旋转的速度、提升的速度是否合适，单桩喷浆量是否符合施工工艺要求。 2.2.5质量检测
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。 3、试桩计划
⑴根据设计文件地质资料，经过分析，试桩采用MGD-50型旋喷桩桩机施工。
⑵桩基础原材料采用指定水泥，水泥为P.O42.5普通硅酸盐，水泥
2.1试桩的目的
掺入量不小于15%;水泥浆水灰比为1.0。详细参数见表1。
⑶试桩根数：本次计划做试桩9根，桩径0.6m,桩长6.4米，间距1.3米，正三角形布置。设置三组，每组3根桩。布桩图见图1。
⑷试桩位置：KSDK5+450附近。试桩位置地质情况见表2. ⑸试桩时间：2014年1月15日
表1 试桩采用的技术参数 项目 类别 第一组 第二组 第三组 水泥用量 (kg/m) 100 110 120 水灰比 1.0 1.0 1.0 转速 r/min 20 20 20 提升速度m/min 0.2 0.3 0.4 喷浆压力 Mpa 20 22 24
1.31.31.3
第一组111 Φ=0.6m3第二组21.321.321.31.3第三组331.3图1 旋喷桩布桩图
4、现场准备情况
⑴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。
⑵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。
⑶采用全站仪、水平仪对桩位放样、临时水准点测设，复核准确无误。
⑷原材料进场经检验合格并备料充足。
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⑸机械设备进场安装与调试完毕，可以投入使用。
表2 地质柱状图
旋喷桩地质情况示意图标段：ZXZH-Ⅰ标段施工单位：郑徐客专徐州枢纽相关工程项目经理部 工程名称里 程设计桩径徐州至大湖客车上行联络线路基KSDK5+4500.6m37.24桩间距设计桩长1.3m6.4m粉质粘土32.74粉土30.84
⑹水泥浆配合比已审批。 ⑺施工现场有各类施工标识牌。 5、施工组织与安排
5.1施工组织机构设置原则
根据工程内容、工程特点、施工条件、工期安排及施工方法的不同进行规划布置。确保重点突出、兼顾一般。
组建强有力的施工管理人员和专业施工队伍进场，投入先进的施工机械设备，采取多点流水作业，优化资源组合，优化施工方案，加强科学管理。
5.1.1施工组织机构设置
项目经理部设在长山村，一分部设在长山村，一分部下设工程技术部、安全质量部、物资设备部、综合管理部、计量合同部、财务部、六个职能部门。下辖一个软基队，全面保证软基工程优质高效完成。
5.1.2架子队组织机构
分部主要工程技术和管理人员由具有丰富的铁路施工经验、专业技术能力强、综合素质高；曾参加过国内大型铁路干线的桩基工程施工任务，并参加过铁路安全技术知识培训的管理人员和工程技术人员组成， 并严格按照原铁道部颁布的《关于积极倡导架子队管理模式的指导意见》(铁建设[2008]51号文)的要求进行施工管理。
架子队组织机构见下图“架子队组织机构框图”。
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架子队组织机构框图
技术负责人 架子队队长 技术员 材料员 质检员 安全员 试验员 5.2机械设备配置
表2 机械设备配置表 序号 1 2 3 4 设备名称 高压旋喷桩机 装载机 RTK 发电机 规格型号 MGD-50 ZL50 250KW 数量 2 1 1 2 性能状态 良好 良好 良好 良好 备注 仅试桩所用机械设备 仅试桩所用机械设备 仅试桩所用机械设备 仅试桩所用机械设备 领工员 工班长 5.3材料
水泥采用普通硅酸盐水泥(PO42.5)，经检测各项指标均符合设计要求。
6、施工工艺及控制要点
旋喷桩施工工艺流程图（图6-1）。 6.1施工准备
⑴对段内地表水、地下水及施工用水水质进行取样复测，与设计不符时，及时通知有关单位进行再次复测，有侵蚀性水不得作为施工用水。
⑵对桩机性能做全面的检查；在桩机的井架上准确画出每米的深度标示线，在钻头落地的情况下准确标示出“零”起点的位置，并在井架
的正面和侧面挂上垂球，用红油漆标示出垂球的中心位置。
⑶合理选好后台供浆位置，避免供浆线路过长。
⑷施工场地事先予以平整，且在一侧要开挖排水边沟，保证场地不积水；地表过软时，采取防止桩机失稳的措施。
启动空压机送风 启动高压泵送水 移钻 试喷检查 插入高喷管 引孔钻机就位 开孔检查 测放桩位
钻进成孔
换浆清渣 清孔 浆液配制泵送 高喷作业 回灌 孔内保持满浆 钻机移位 观察高喷参数 图6-1 旋喷桩施工工艺流程图
6.2设备安装
钻机基本就位后，调平安稳，将转盘、钻杆轴线对准桩位竹片桩，对准误差控制在2cm以内，再调整钻架、钻杆，使钻杆垂直度控制在1.0%以内。
安装旋喷桩机、高压泥浆泵、输注浆管路、水电接头、闸阀、仪表等。辅助设备安装应满足下列要求：①制浆机应略高于贮浆罐上口；②高压泥浆泵进浆口必须加设滤网，并稍低于贮浆罐出口；③高压泥浆泵与旋喷管间必须用高压胶管连接。
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安装完毕后，必须再次检查高压设备、管路系统，确保规格符合设计要求、连接密封完好。并尽量缩短高压注浆管的长度，控制在20m以内为宜。
6.3设备试运转
桩机设备安装完毕后，必须进行试运转，确保状态良好、运转正常。设备试运转应满足下列要求：
⑴钻机转速、提升速度符合设计规定值，误差在5%以内； ⑵设备工作电压、电流稳定，电压保持在380V±15V，电流不超过额定值；
⑶输、注浆液管路、水管路畅通，无渗漏；闸阀使用正常；压力、流量等仪表显示正确；
⑷高压泥浆泵电机达到设定转速，能保持设定泵压；浆液排放量符合设计流量；
⑸制、贮浆液设备的制备浆液能力满足注浆要求； ⑹设备运转平稳，操作人员配合默契。
6.4钻孔
⑴钻机就位：钻机需平置于牢固坚实的地方，钻杆对准孔位中心，水平位置偏差不超过5cm，竖直度控制在1.5%桩长内。
⑵钻孔下管：钻孔的目的是将注浆管顺利置入预定位置，在下管过程中，需防止管外泥砂堵塞喷嘴，确保下管顺利，下管过程中同时输送压缩气流，直至注浆喷头下到预定位置（根据钻杆上的长度标志）。
⑶制浆：本段旋喷桩喷射注浆材料采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比根据适配暂定为1：1。
⑷试管：当注浆管置入土层预定深度后应用清水试压，若注浆设备和高压管路安全正常，则可搅拌制作水泥浆开始高压注浆作业。
⑸高压注浆作业：高压射浆自下而上连续进行，注意检查浆液初凝时间、注浆流量、压力、旋转和提升速度等参数并进行记录，应符合操作规程要求。开动高压注浆泵，开始注浆，当注浆压力和电机转速稳定
并达到试桩设计参数后，再按试桩设计提升速度开始提升钻杆，边旋转边喷浆边提升。
⑹喷浆结束与拔管：喷浆由下而上至设计高度后，停止喷浆，拔出喷浆管，喷浆即告结束，把浆液填入注浆孔中，多余的清除掉，但需防止浆液凝固时产生收缩的影响，拔管要及时，不可久留孔中，否则浆液凝固后将难以拔出。
⑺注浆设备清洗：当喷浆结束后，立即清洗高压泵、输浆管路、注浆管及喷头。
⑻移位：桩机移至下一桩位，重复进行上述步骤的施工。 7、质量检测
7.1开挖检验
成桩7天后，采用浅部开挖桩头，深度超过停浆面下0.5m，目测检查桩体的均匀性，量测成桩直径。检验数量为成桩数的2‰，且不小于3根。
表7-1 旋喷桩施工允许偏差、检验数量及检验方法 序号 1 检验项目 桩位（纵横向） 允许偏差 50mm 按成桩数的10%抽2 桩身垂直度 1% 样检验，且每检验批不少于5根 3 桩体有效直径 不小于设计值 施工单位检验数量 检验方法 经纬仪或者钢尺丈量 经纬仪或掉线侧钻杆倾斜度 开挖50～100m后钢尺丈量 测量钻杆长度，并4 桩长 不小于设计值 全部检验 在施工中检查是否达到设计深度标志 7.2取芯检验
试桩完成28天以后，于桩径1/4处采用双管单动取样器在桩长范
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围内垂直取芯，检验桩体的完整性和均匀性，检验数量为施工总桩数的0.5%，且不少于3根，每个孔每2m取试样做无侧限抗压强度，要求桩身强度不小于1200kPa。取芯后的孔洞应采用水泥砂浆灌注封闭。
7.3复合地基承载力检测（静荷载试验）
试桩完成28天以后，任意抽取总桩数的2‰进行单桩复合地基载荷试验，且每检验批不应少于3点，复合地基承载力不得小于工点设计要求承载力。要求单桩复合地基承载力不小于200kPa。 8、质量控制和保证措施
⑴加强施工机械设备准备，钻机提升所用电动机应能保证钻杆顺利提升，钻杆旋转所用电机能保证钻杆顺利按正常匀速旋转，防止出现卡钻和堵管现象。
⑵水泥浆不得离析：水泥浆要严格按设计的配合比配置，要预先筛除水泥中的结块。为防止水泥浆发生离析，可在灰浆拌搅机中不断搅动，待压浆前缓慢倒入料斗中。
⑶确保加固强度和均匀性
压浆阶段不得发生断浆现象，输浆管道不能发生堵塞，成桩过程中因故停止，恢复供浆时在断浆面上下重复搭接不小于0.5m。因故停机超过3小时，拆卸管道清洗，并在原桩位旁边补桩。
严格按设计桩位、桩长、桩数、喷浆量以及试验确定的参数施工，控制喷浆和旋转速度，喷浆量必须采用经国家计量部门认证的监测仪器进行自动记录，且处于检定有效期内。
⑷保证垂直度：为使旋喷桩基本垂直于地面，要注意旋喷桩机底盘的水平和导向架对地面的垂直度，旋喷桩的垂直偏差不得超过1.0%，桩位的偏差不得大于5cm；成桩直径和桩长不得小于设计值。
⑸施工顺序宜按从中间向外围进行，或由一边推向另一边的方式施工。旋喷桩施工完成28天内不得有任何机械在上面行走，待检测合格后方可进行上部路基施工，按设计要求埋设地面沉降、位移观测设备并进行观测。
⑹确保桩顶强度：当采用水泥浆液进行喷射时，在浆液与土粒搅拌混合后的凝固过程中，由于浆液析水作用，一般均有不同程度的收缩，造成固结体顶部出现一个凹穴，凹穴的深度随地层性质、浆液的析水性、固结体的直径和成孔深度因素不同而不同。单管旋喷的凹穴深度一般为设计桩径的1-1.5 倍。这种凹穴现象，对于地基加固是极不利的，必须采取有效措施予以清除。为防止因浆液凝固收缩而产生的凹穴现象，便于地基加固达到理想的效果，可采取超高旋喷、返浆回灌等措施。 9、施工环保与安全
9.1环境保护
⑴现场定期撒水，减少灰尘对周围环境的污染。
⑵严禁在施工现场焚烧有毒、有害、有恶臭气味的物质。 ⑶装卸或清理有粉尘的材料时，提前在现场撒水。 ⑷严禁向现场周围抛掷垃圾。
⑸加强机械设备的维修保养工作，确保机械运转正常，降低噪声。 ⑹夜间施工时，监督职工不得敲打钢管等，尽量减小噪音，施工时严禁大声喧哗。
⑺进出施工现场的所有车辆不得鸣号，出现场时不污染道路和环境。
⑻现场设置沉淀池，所有废液必须进行处理后排放。 ⑼采取降尘措施，防止水泥扬尘。
⑽现场垃圾集中于垃圾收集器具，完工后及时回收处理。 ⑾加强排水工作，防止水土流失。 9.2施工安全
⑴进入现场人员一律佩戴安全帽，不准穿拖鞋、高跟鞋，不得赤脚作业。高空作业人员佩带并系好安全带，穿防滑鞋。施工时严禁嬉戏、打闹。人员进入现场必须按要求佩带安全防护用具。
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⑵进入施工现场人员一律佩带安全上岗证。
⑶所有电力线路和用电设备由持证电工安装。由专职电工负责日常检查和维修保养，禁止其他人员私自乱接、乱拉电线。
⑷现场施工用电线路一律采用绝缘导线。移动式线路使用胶皮电缆。使用时提前认真检查确保电缆无裸露现象。地上线路架空设置，以绝缘固定。
⑸现场所有电动机械设备使用前按规定进行检查、试运转，作业完拉闸断电锁好电闸箱，防止发生意外事故。
⑹禁止非专业人员作业，作业前进行相关安全培训及技术交底，使作业工人了解安全知识。
⑺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。
⑻现场杜绝闲散人员进入，限制工人作业的范围。
⑼施工前进行设备安全性能检查，确保安全后方可开展施工。 ⑽操作泥浆泵人员必须佩戴防护眼镜，防止水泥浆喷伤眼睛。 10、成果整理
根据试桩情况，及时整理试桩报告，试验报告主要内容包括： ⑴试桩地质情况及设备选型。
⑵试桩采集到的工艺性参数整理分析处理。
⑶根据试桩成果报告，确定施工参数，指导现场施工。
试桩结果出来后，上报资料，进行专题研究，形成成果，为优化设计和指导施工提供依据。 11、附表
工程（标段）名称里程及部位设备名称及型号桩号起止时间地面高设计桩底施工桩底程（m）高程（m）高程（m）高压旋喷桩施工记录编号：施工单位布桩型式设计桩径设计桩长（m）施工桩长（m）单位工程施工日期水泥浆施工配合比成桩直径旋转速度提升速度喷浆压力（m）（r/s）（m/s）（MPa）设计喷浆实际喷浆作业人量（m³）量（m³） 记录人： 专职质量检查员： 施工技术负责人： 年 月 日
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