1、郑州市城市轨道交通一号线搅拌桩施工方案郑州市城市轨道交通一号线一期土建工程围护结构帷幕止水及进出洞地基加固施工方案编制： 审核： 批准： 第一章 工程概况及工程特点1.1工程简介车站位于金水东路和黄河东路相交路口，在金水东路机动车道下呈东西向布置。站位西北角为中义阿卡迪亚住宅小区，站位东北角为在建小区，站位西南角为聚龙城住宅小区，站位东南角为兴东龙腾盛世住宅小区，小区均为刚刚建成的新式住宅。黄河东路站是远期规划线路6号线的换乘车站，本站为地下两层岛式车站，车站总长268.35米，有效站台宽度为12.0米，标准段基坑深度为17.6米，车站覆土3.0米。围护结构采用钻孔灌注桩钢支撑支护体系，帷幕止
2、水采用三轴搅拌桩，直径为850mm,深度为35m，搭接的方式为套打。1.2编制依据1、建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）；2、地基处理手册（第二版）；3、叶观宝编著.地基加固新技术（第二版）；4、王健. 劲性水泥土地下连续墙技术的发展及应用。1.3地质和水文地质条件1、地层描述第(1)层：杂填土（Q）: 杂色，稍湿，松散，主要由粉土、砖块、水泥块等垃圾组成。层厚0.503.60m，平均厚度1.66m，平均埋深1.66m。第(2)层：粉土（Q），浅褐黄色，稍湿，中密，干强度低，韧性低，含绣黄色铁质氧化物斑点及黑色铁锰质斑点，具砂感，局部孔夹0.501.0m左右的粉砂。层厚1.003.7
3、0m，平均厚度2.05m，平均埋深3.58m。第(3)层：粉土（Q）,褐黄色，湿，稍密，干强度低，韧性低，含豆状小姜石及蜗牛壳碎片，局部粘粒含量高。层厚1.303.40m，平均厚度2.40m，平均埋深5.97m。第(4)层：粉土（Q），浅灰色褐黄色，湿，中密，干强度低，摇振反应中等，韧性低，含少量铁质斑点，偶见豆状小姜石及蜗牛壳碎片，砂感较强。层厚1.004.20m，平均厚度2.60m，平均埋深8.69m。第(4-1)层：粉砂（Q），黄褐色，稍湿，稍密，颗粒级配一般，颗粒成分主要由石英、长石组成。该层仅在个别孔有揭露。层厚0.701.50m，平均厚度1.06m，层底标高81.6382.95m，
4、平均标高82.46m，层底埋深7.508.70m，平均埋深7.96m。第(7)层：粉土（Q），灰色，湿，稍密，干强度低，摇振反应迅速，韧性低；偶见黑色铁锰质斑点，含蜗牛壳碎片。层厚1.003.30m，平均厚度1.81m，层底标高77.6579.92m，平均标高79.03m，层底埋深10.5012.80m，平均埋深11.35m。第(7-1)层：粉质粘土（Q）：灰色灰黑色，软塑可塑，切面稍有光滑，干强度中等，韧性中等。含蜗牛壳碎片。层厚0.502.40m，平均厚度1.10m，层底标高79.6281.18m，平均标高80.73m，层底埋深9.2010.70m，平均埋深9.66m。第(8)层：粉土（Q
5、），浅灰色，湿，中密，干强度低，摇振反应迅速，韧性低，偶见灰色斑点及豆状小姜石。层厚0.904.10m，平均厚度2.01m，层底标高75.4378.62m，平均标高77.02m，层底埋深11.8014.90m，平均埋深13.36m。第(9)层：粉质粘土（Q），灰褐色灰黑色，软塑可塑，干强度高，切面光滑，韧性中等，含蜗牛壳碎片、腐植质，含有机质，见青灰色条纹及灰绿色斑点浸染。层厚1.505.10m，平均厚度2.83m，层底标高71.8475.92m，平均标高74.19m，层底埋深14.3018.50m，平均埋深16.19m。第(13)层：粉土（Q），浅灰色灰黄色，湿，中密密实，干强度低，摇振反应
6、迅速，韧性低，砂感较强，局部为粉砂，该层局部缺失。层厚0.704.10m，平均厚度1.74m，层底标高69.8673.97m，平均标高72.47m，层底埋深16.5020.60m，平均埋深17.91m。第(16)层：粉砂（Q），浅灰色，饱和，中密密实，颗粒级配一般，颗粒成分由石英、长石、云母组成。局部夹灰色密实粉土。层厚0.903.80m，平均厚度2.43m，层底标高67.9572.08m，平均标高70.21m，层底埋深18.0022.50m，平均埋深20.18m。第(17)层：细砂（Q），灰褐黄色，饱和，中密密实，偶见蜗牛壳碎片、小姜石，颗粒级配一般，颗粒成分主要由石英、长石组成，含少量暗色
7、矿物。层厚8.5014.30m，平均厚度11.39m，层底标高56.3558.30m，平均标高57.45m，层底埋深31.9034.10m，平均埋深32.93m。第(17-1)层：粉土（Q），灰色,湿，密实，干强度低，摇振反应迅速，韧性低，含姜石及黑色铁锰质斑点，局部夹硬塑状粉质粘土。层厚0.803.00m，平均厚度1.74m，层底标高58.8862.23m，平均标高60.63m，层底埋深28.3031.80m，平均埋深29.75m。第(32)层：粉质粘土夹粉土（Q），棕黄色，可塑硬塑，干强度高，韧性中等，切面稍有光滑，含较多姜石及黑色铁锰质斑点浸染，局部夹黄色密实粉土。层厚3.506.70m
8、，平均厚度5.32m，层底标高50.8753.84m，平均标高52.07m，层底埋深36.5039.50m，平均埋深38.27m。2、水文地质条件含水层分为两层，即上层的潜水和下层的承压水。潜水主要赋存于16.0m以上的粉土、粉质粘土中，属弱透水层，主要受大气降水补给和地下水开采的影响；承压水主要赋存于16.0m20.0 m以下的粉细砂中，该层富水性好，属强透水层，具有微承压性，与上部潜水有一定水力联系。潜水静止水位在地面以下9.511.0m，下层承压水静止水位在地面以下12.0m左右。潜水、承压水水位埋深均较大，主要是受郑东新区大规模建设基坑降水所影响。在不受降水影响时，场地内上部潜水水位在
9、地面下2.0m左右，承压水水位在地面下4.0m左右。1.4三轴搅拌桩帷幕止水及地基加固施工特点根据黄河东路站地质水文情况可知，土层自稳性比较差、地下水位比较高、渗水系数比较大、粉细砂层标贯值大（粉细砂层厚度在9.4-18.1m，标贯值在30-60之间，最大值甚至达到71），并且黄河东路站承压水处在1620米的位置，考虑到搅拌桩加固深度及成桩质量的问题，此次搅拌桩施工必须严格控制施工参数。本工程使用JB-160（850mm）三轴搅拌机具、进口动力头、钻杆、配套加接钻杆施工工艺以及N值大的地层使用先行钻具，来解决三轴搅拌桩施工深度及粉细砂地层的难题。第二章 搅拌桩施工方案2.1搅拌桩施工范围本次搅
10、拌桩施工范围为黄河东路站围护结构一周以及盾构进出洞加固。1、帷幕止水桩围护结构一周帷幕止水桩共布设509根，加固深度为38米，单桩直径850mm，桩中心间距600mm，相邻幅间搭接方式全为套打一根桩，见图1单排桩套打施工顺序（帷幕止水桩布设位置见附图1帷幕止水三轴搅拌桩平面布置）。图1 单排桩套打施工顺序图2、盾构进出洞加固盾构进出洞采用三轴搅拌桩进行地基加固，三轴搅拌桩共布置364根，盾构进出洞地基加固范围为812m，三轴搅拌桩列与列搭接长度为250mm，行与行搭接长度为350mm？，桩深度为18.1m。地基加固三轴搅拌桩与帷幕止水三轴搅拌桩之间采用600高压旋喷桩进行填实；帷幕止水、三轴搅
11、拌桩与灌注桩之间的空间同样采用600高压旋喷桩进行填实，高压旋喷桩共布置265根，桩深18.1m，直径为600，桩与桩搭接长度为250mm。具体见图2西端头井盾构进出洞地基加固平面布置、图3东端头井盾构进出洞地基加固平面布置、图4盾构进出洞地基加固剖面图。图2西端头井盾构进出洞地基加固平面布置图3东端头井盾构进出洞地基加固平面布置图4盾构进出洞地基加固剖面图2.2施工工艺及流程2.2.1 三轴水泥土搅拌桩施工工艺概述水泥土搅拌法是用于加固地基的一种方法。它是利用水泥(或石灰）等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂(浆液或粉体）强制搅拌，由固化剂和软土间所产生的一系列
12、物理和化学反应，使软土硬结成具有整体性、稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和防渗性能。适用于深基坑的基坑内加固、深井的洞口加固、基坑抗渗帷幕等。三轴水泥土搅拌法加固地基隔水效果好，比较注浆、高压旋喷等地基加固工艺而言，更具有加固体抗渗性能强、对周围地层环境影响小、加固体强度指标比较均匀、加固桩直径明确可靠的特点，故本工程选用850mm三轴搅拌桩作为帷幕止水。2.2.2 超深三轴水泥土搅拌桩施工工艺流程超深三轴水泥土搅拌桩施工工艺流程图如下：图5 超深搅拌桩施工流程图具体步骤如下：场地平整 搅拌桩施工前，必须先进行场地平整，清除施工区域内表层草皮及浮土。在对施工区域进行障碍物清理之后
13、，用碎石土回填夯实，并在桩机车辆的行走区域上面铺设钢板和路基箱，确保桩机的行走安全。 测量放样根据本工程的坐标基准点，按照设计图进行放样定位工作，并做好标志。以便挖掘机开挖。然后提请监理进行复核验收。 开挖沟槽根据测量放样采用挖机开挖沟槽，并清除地下障碍物，施工沟槽的中心线为三轴搅拌水泥土墙的施工中心轴线，沟槽的宽度不大于1米，具体见图6开挖沟槽。图6 开挖沟槽 搅拌桩机的拼装本项工法要求对施工设备进行选型，选型的主要依据是桩深、桩截面形状和尺寸等，通常要确定的内容包括：桩机型号、桩架高度、钻杆组合等。基于上述因素，本次加固选用JB-160进行三轴搅拌桩施工，桩机形式为步履式桩机。 根据技术要
14、求对桩架、电机和钻杆进行组装，组装要求至少需要有40m15m的场地，并需要50吨的吊车配合施工，具体见图7搅拌桩机组装。图7 搅拌机的组装 桩机就位由工长统一指挥，桩机就位。移动前看清上、下、左、 右各方面的情况，桩机就位桩机应平稳、平正，并用桩机自带的仪表进行垂直度检测。检测前需要先用经纬仪对垂直度仪表进行归零校正，桩架两个方向的垂直度偏差不大于1/200。 三轴搅拌桩孔定位搅拌桩机上设置2个线锤，垂线距钻杆中心线为1000mm，导沟开挖好后，在沟漕中心线向外1000mm处用固定物做出标记，并在固定物上标记好每幅桩的中心点。这样，桩机线锤对准标记，即完成孔位定位。搅拌下沉启动电动机，根据土质
15、情况按计算速率，放松卷扬机使搅拌头自上而下切土、搅拌、下沉，直到钻头下沉钻进至设定标高。 各种参数的计算，以水泥掺入比为基数， 土体的重度（19.020.0kN/m3）、水灰比（1.52.5）、泵流量（200L/MIN）为已知条件，计算一下每幅墙的水泥用量和水泥浆的用量。可以折算成每幅墙每米的水泥和水泥浆的用量。下沉时候的水泥量也需要计入在内。图8 搅拌下沉拆卸钻杆接头第一组钻杆下沉到预定深度时，在搅拌桩槽幅两侧架设H型钢或者路基箱，再用用铁扁担顶托住三轴抱箍（即连轴器），铁扁担将钻杆组的三轴抱箍挑起，搁置在导梁或路基箱上（见图9、10）。拆下接头，使机架与第一组钻杆脱离，桩机移位。图9 将三
16、根一组的钻具放置在三轴抱箍上图10 拆接钻杆图 加接预埋钻杆先将待加接的钻杆放置在地下预先钻好的桩位孔中（见图12），通过移动桩机来“获取”待加接的钻杆组，使钻杆加接的操作可以由人工在地面上进行，利用桩机本身的提升动力，拉动预置在地下的钻杆。 将桩机移动到预埋钻杆的位置，并将预埋钻杆连接到桩架上，提升动力装置和其下部连接的第二组钻杆（预埋钻杆），再移动桩机回到原来的桩位。仔细调整桩架的垂直度和平面位置，使加接钻杆和第一组钻杆的接头准确对接。加接钻杆的流程示意图见图11。1用搅拌桩机施工预埋孔，放入预埋钻杆。2进行水泥土搅拌桩施工。搅拌下沉钻杆，到第一组钻杆结束。3拆下钻杆接头，移动桩机到预埋钻
17、杆位置。4连接预埋钻杆，提升预埋钻杆，移动桩机回到原桩位。5将预埋钻杆和第一组钻杆连接起来，继续搅拌下沉。6重复步骤35直至到达设计桩深。提升搅拌时，拆卸钻杆放回预埋孔中。 图11 钻杆加接流程示意图图12 预埋钻杆图图13 桩机移位图 钻杆继续下沉撤掉铁扁担，钻杆继续旋转下沉，直至钻进深度达到设计要求的桩深。 反转提升搅拌钻杆反转，按照不大于1m/min的提升速度，低档转速，喷浆、喷气，当搅拌钻头提升到高出桩顶设计标高50cm后，关闭灰浆泵。此时单幅搅拌桩的搅拌施工结束，按照施工顺序可以移动桩机到下一幅桩位进行施工。2.3水泥土搅拌桩主要施工技术参数1、帷幕止水技术参数根据以往的施工经验，一
18、般都是按照控制电流不超过额定电流的方法，来随时选择调整下沉速度。由于粉细砂层厚度在9.418.1m，标贯值在3060之间，最大值甚至达到71，Ps值在9.723.1Mpa之间，地层非常的坚硬致密。在这样的地质条件下，搅拌桩机很难达到理想的施工速度。在这种条件下，设备的下沉速度将会非常缓慢，并且扭矩会大大增加。在下沉速度受限情况下，需要持续以较高的流量进行喷浆，以减少搅拌扭矩，才能使搅拌钻头继续下沉。这样进尺很慢的施工状态，会导致桩体的置换率提高，弃土量大，所以只有提高水泥掺入量，加大水泥浆的流量才保证搅拌桩的成桩质量。根据上述情况，止水帷幕三轴搅拌桩水泥掺量应适当提高，水泥掺量为 20，桩身垂
19、直度控制小于1/200。搅拌桩水泥浆液配比： 水：水泥 = 1.21.5，水泥采用42.5普通硅酸盐水泥。请增加一下各组施工参数的计算过程三轴水泥土搅拌（帷幕止水）桩各项技术参数见表1。三轴水泥土搅拌桩（止水帷幕）施工技术参数表 表1项 目技术参数下沉速度（m/min）0.3-0.8提升速度（m/min）1注浆压力 （Mpa）1 2.5输浆速度（L/min）2002、盾构进出洞加固黄河东路站地面以下18.1m范围内土层情况为杂填土、粉土、粉质粘土，局部夹一层粉砂，各土层标贯值都比较小，根据地质资料及搅拌形式、搅拌动力设备上分析，搅拌下沉到成桩是没问题的，但考虑到此次加固是保证盾构机始发和到达的
20、安全，所以采用850三轴搅拌桩对盾构进出洞进行地基加固。盾构进出洞地基加固分为A、B两区，A、B区加固面积分别为2.65124m和5.35124m，A、B区加固深度为18.1m。A区地面以下18.1m深度内采用两种水泥掺入量进行地基加固，即地面以下6.1m水泥掺入量为7%，地面以下6.1-18.1m水泥掺入量为20%，水灰比为1.21.5：1，水泥采用42.5普通硅酸盐水泥。B区地面以下18.1m深度内采用两种水泥掺入量进行地基加固，即地面以下6.1m水泥掺入量为7%，地面以下6.1-18.1m水泥掺入量为15%，水灰比为1.21.5：1，水泥采用42.5普通硅酸盐水泥。请增加一下各组施工参数
21、的计算过程三轴水泥土搅拌（帷幕止水）桩各项技术参数见表2。三轴水泥土搅拌桩（止水帷幕）施工技术参数表 表2项 目技术参数下沉速度（m/min）0.81提升速度（m/min）1注浆压力 （Mpa）1 2.5输浆速度（L/min）2002.4搅拌桩质量控制本工程加固体28天抗压强度：R280.8MPa。加固体强度采用钻孔取芯的方法进行检验。 确保搅拌桩成桩后水泥与土体搅拌的均匀性即成桩的整体性。 三轴搅拌桩施工质量检查、检验方法见表4。 搅拌桩质量检验表 表4序号检查项目允许偏差或允许值检查方法单位数值1桩底标高mm（+100,-50）测钻杆长度2桩位偏差mm30用钢尺量3桩径mm10用钢尺量4垂
22、直度1/200经纬仪5桩体强度Mpa钻孔取芯做抗压试验6抗渗性cms110-62.6劳动力及主要机械设备本工程计划投入劳动力39人，具体安排情况见表5： 人员配备表 表5工种人数负责的内容管理人员3施工管理及协调，突发事件处理指挥2放样，确定预埋孔位，指挥桩机施工和调头桩机驾驶员2挖机驾驶员2运输车驾驶员2废弃物外运材料与记录2管理材料、现场记录施工日志前台操作8拆接钻杆、冲洗钻杆、检查钻杆和销子、安放密封垫后台操作4控制自动拌浆系统、放浆、开泵保洁2工长2现场布置、水电连接、设备拼装、材料计算、设备损耗计算联系要料、突发事件的处理、考勤技术员2台帐记录、施工日记、编写业务联系单，施工平面布置
23、图，施工现象进度表、施工方案、竣工小结修理工4辅助工2电工2共计39人根据实际情况及现场条件，本工程机械设备具体配备见表6： 三轴水泥土搅拌桩主要施工机械设备表 表6序号设备名称型号数量用电量特性1三轴搅拌机JB-1601套180KW动力头、钻杆2地质钻机XY-21台？3压浆泵BW-2005台30KW4挖掘机PC2202台5吊车50吨1台6空气压缩机1台90KW7自动拌浆系统Z201套35KW每分钟出浆约200L/min8钻杆及钻头若干9运输车20M32辆(柴油动力)10装载机ZL401辆(柴油动力)11路基箱及钢板1套2.7施工进度计划2.7.1节点工期计划 设备进场：2009年7月？日20
24、09年7月？日。 设备组装：2009年7月？日2009年7月？日。 搅拌桩施工：2009年？月？日2009年？月？日。设备解体退场：2009年？月？日2009年？月？日。2.7.2 施工进度计划控制 严格按照工期要求，进行施工组织和进度计划安排。在保证质量的条件下，尽量提前工期。 合理划分施工段平行作业，明确关键工序，确保关键线路施工，并协调好各机组各单项工程进度，减少干扰，使整个工程协调有序进行。 优化施工方案，合理配置施工设备，从技术和施工设备仪器上提供可靠的保证，使安全、质量和进度同时满足要求。力求做到均衡生产，以保证资源的合理利用。第三章 双管旋喷桩施工3.1旋喷桩施工范围在围护结构灌
25、注桩与止水帷幕桩、止水帷幕桩与盾构进出洞地基加固桩之间采用600400高压旋喷桩进行填实，旋喷桩共布置265根，具体布置位置见图14西端头井旋喷桩平面布置和图15东端头井旋喷桩平面布置。图14 西端头井旋喷桩平面布置图15 东端头井旋喷桩平面布置3.2施工流程旋喷设备就位、调整角度，使钻杆的垂直精度控制在1%的范围内开动旋喷设备，将钻杆（喷杆）钻进至设计深度开启压缩空气浆液拌制开启高压浆泵按给定的参数旋转提升至桩顶标高废浆处理关闭气、浆成桩完毕、移动钻机到下一桩位图16二重管高压旋喷桩施工流程图3.3施工方法1、定孔位根据给定基准点测量放线，定出设计孔位，用木桩或钢筋做记号，标记要求清晰不易磨
26、损。本工程由于地层较硬，二重管钻孔能力较差，需要专门的钻机引孔，才能保证，所以工序需要改变一下，增加钻孔这一项，具体方案可以参考穿黄的高喷方案，也可以参考一下，王景贤的高喷方案。2、二重管旋喷机就位二重管旋喷机对中就位，调整钻杆垂直度。下设旋喷管到设计高程。3、喷射成桩钻具下到孔底后，在各泵压达到设计值并在孔口返出水泥浆后，开始提升喷浆，提升到设计桩顶标高，完成旋喷，提出钻具移到下一孔位。4、回灌由于旋喷用水量较大，浆液在凝固时析出清水，桩顶回落，桩顶达不到设计标高，因此在施工24小时以后必须对旋喷桩用返浆(必要时用较浓纯水泥浆)进行回灌，以充填回落部分，保证桩体质量和长度。3.4施工参数根据
27、现场地质情况，我部拟采用的二重管法施工参数详见下表7： 施工参数 表7旋喷注浆方法二重管法浆液压力(Mpa)2830流量(L/min)7090喷嘴个数2浆液水灰比0.81.0浆液比重1.61.5空气压力(Mpa)0.7流量(m3/min)2提升速度(cm/min)1012旋转速度(r/min)10水泥渗入量（kg/m）2503.5主要技术质量指标1、高喷桩径不宜小于600mm；2、无侧限抗压强度1.0MPa；3、确保高喷体连续、均匀、成整体。3.6劳动力及主要机械设备人员配备表工种人数负责的内容管理人员3人施工管理及协调，突发事件处理桩机驾驶员1人驾驶旋喷钻机工人2人电工1人共计7人三轴水泥土
28、搅拌桩主要施工机械设备表 表6序号设备名称型号数量用电量特性1高喷台车JP5012钻杆若干3泥浆泵 4空压机5软管若干第四章 施工筹划4.1 施工用水本工程已经在施工场地布设施工用水接口，同时配备临时钢板水箱，为帷幕止水和盾构进出洞地基加固施工提供用水保障。可以增加场地用水布置图4.2 施工用电增加前期用电布置图的内容和电箱布置图。4.3施工废浆的排放在超深搅拌桩施工中将会产生大量的废浆，我部在施工场地内规划出废浆堆放场地，将施工中产生的废浆集中堆放在场地内晾晒，待可装运时，采用挖掘机配合自卸车，将废浆运至我部弃渣场内堆放，用挖掘机和装载机修整、堆放整齐。第五章 质量保证措施（主要写搅拌桩的质量保证措施即可）1、开机前必须探明和清除一切地下障碍物，须回填土的部位，必须分层回填夯实，以确保桩的质量；2、桩机行使路轨和轨枕不得下沉，桩机垂直偏差不大于1%；3、采用标准水箱，按设计要求严格控制水灰比，水泥浆搅拌时间不少于23min，滤浆后倒入集料池中，随后不断的搅拌，防止水泥离析，压浆应
