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1、XX市建工工程总承包有限公司 超深三轴搅拌桩在XX工程中的应用 前言 近年来 随着建设规模的不断扩大 结构形式的日益复杂 超高层建筑不断涌现 地下工程越来越多 大量深基坑工程不断涌现 SMW工法是一种新型的基坑支护技术 该工法于1976年在日本开发应用 并得到广大推广 三轴深层水泥搅拌桩工艺也属于SMW工法系列 具有工期短 止水效果好 工程造价低 对环境影响小 无污染等优点 三轴搅拌桩在我国的应用还刚起步 近年 在我国上海 南京 天津等城市推广SMW工法 广泛应用于地铁基坑工程 市政建设工程 建筑基坑工程及海岸防渗工程等 随着今后类似工程施工深度的不断增加 它在地基加固工程中的应用会越来越多
2、是一种很有推广前途的施工方法 前言 目前 我国已知的SMW工法最大施工深度为30m左右 适用在地层标准贯入度在30击以内的施工范围 而本工程超深三轴水泥土搅拌桩的设计深度为45m 大大超出常规做法 且桩体需穿越地质报告中的第7层粉砂层 该层土质标准贯入指标超过70 80击非常坚硬 根据勘察数据显示 该土层的标准贯入指标最大值达到90击 在施工三轴水泥土搅拌桩时存在着钻进难的问题 本课题研究的主要内容是 结合滨海新区的特殊地质条件 铁砂层和超深三轴搅拌桩的技术参数和质量要求 研究超深三轴搅拌桩的施工工艺 而形成标准化 定型化的施工工艺 一 工程概况 1 1本工程拟建场地位于XX市XX区XX区一期
3、3 06 3 08地块 四周规划道路为北至XX路 南至XX道 西至XX路 东至XX路 主要建筑物为两幢超高层建筑 1幢180米高商务酒店大楼和1幢298 7米高行政办公大楼 统一设三层地下室 1 2本工程围护止水结构采用超深 850 600 咬合250mm 三轴水泥土搅拌桩 三轴水泥土搅拌桩采用套接一孔法施工 3 06地块主楼区域周边止水帷幕标高范围为 2 5m 47 3m共计118组 主楼与裙楼交界区域隔水帷幕标高范围为 18 15m 47 3m共计123组 3 08地块主楼区域周边止水帷幕标高范围为 2 5m 47 3m共计124组 主楼与裙楼交界区域隔水帷幕标高范围为 18 9m 47
4、3m共计121组 一 工程概况 1 3水泥搅拌桩的基本工艺类型有 单轴搅拌法 二轴搅拌法 三轴搅拌法和超深三轴搅拌法等四种方法 本工程重点介绍超深三轴搅拌桩 二 工程特点 3 1 水文地质条件由于主楼基坑开挖深度为16 00m基坑底抗渗流稳定性安全系数不能满足规范安全要求 基坑底部土层在第一微承压水头作用下将会被冲溃 造成基坑失稳 因此采用超深止水帷幕的施工从而增强基坑下部土体强度 降低渗透性 二 工程特点 3 2地基土层特征由于桩体插入7层粉砂层 该层土质非常坚硬 根勘察数据显示 该土层的标准贯入指标最大值达到90击 在施工45m 850三轴水泥土搅拌桩时存在着钻进难的问题 因此 本工程采用
5、预钻先导孔的方法 预成孔施工时选用150kw的单轴长螺旋钻进工艺 纯螺旋长度为10m 从而使三轴搅拌桩施工时的难度降低 二 工程特点 地质参数表 二 工程特点 三 预钻先导孔施工 采用150kw单轴长螺旋进行预钻先导孔 预钻过程中采用膨润土泥浆护壁 膨润土掺量为被搅拌土体重量的15 先导孔隔孔设置先导孔下沉速度在0 5m min 1 2m min提升速度在0 8m min 1 2m min 三 预钻先导孔施工 3 1预钻先导孔施工工艺流程 三 预钻先导孔施工 3 2钻先导孔及三轴搅拌桩平面布置先导孔隔孔设置 即每组搅拌桩的两边两根桩采用先导孔施工 三 预钻先导孔施工 3 3大功率单轴长螺旋钻机
6、施工先导孔方法3 3 1清障 开导槽根据业主提供的坐标基准点 遵照图纸制定的尺寸位置 在施工现场采用D8885型全站仪及J2 2型经纬仪进行轴线引测 提请总包监理复核认可 采用1m3挖机开挖施工沟槽 沟槽宽度为1500mm 深度为800mm 遇到有地下障碍物时 利用挖土机清除 清障后产生过大的空洞 需回填粘土压实 重新开挖沟槽 3 3 2铺设钢板在导槽两侧及桩机停留区域铺设规格为1500 6000 25mm的钢板 保证桩机的垂直度 从而保证预钻先导孔的垂直度 三 预钻先导孔施工 3 3 3放置导轨先导孔两侧分别采用一根规格为500 300 10 16H型钢作导向轨 设定施工标志 3 3 4单轴
7、长螺旋钻机的定位微调桩机的位置 当导向轨与施工标志相对应 确认施工方向时 桩架就位 三 预钻先导孔施工 3 3 5钻掘加接钻杆临时放置孔预先在导槽内注入配制好的膨润土泥浆后 钻孔到一定深度后 连接加接钻杆位置 在钻孔的同时螺旋钻具的前端喷出膨润土泥浆液与原地基土混合搅拌 挖土机挖出钻孔时发生的置换土 三 预钻先导孔施工 3 3 6先导孔加接钻杆卸开钻杆 下部钻杆临时固定在导轨上 移动桩机至加接钻杆临时放置孔位置 钻杆对接逆转上提 移动桩机与先导孔下部钻杆连接 3 3 7逆向旋转提升搅拌单轴全螺旋钻机钻达先导孔设计深度后 逆向旋转提升搅拌 进行钻杆拆卸作业 3 3 8钻机移位先导孔施工完毕后 移
8、位至下一孔位施工 待先导孔施工一段工作面后 平整钻孔 三轴搅拌桩机准备施工 四 超深三轴水泥搅拌桩 目前国内常规SMW工法最大施工深度在30m左右 适应在地层标准贯入指标 N值 在30击以内 在于家堡起步区3 06与3 08地块工程中 设计要求三轴施工至45m的深度 因此引进SMW工法 三轴水泥土搅拌桩 坚硬地层 超深工法施工工艺 具体采取的施工步骤是 对于超深桩采用预钻先导孔施工并加接专用六方钻杆的方式满足设计45m孔深的要求 四 超深三轴水泥搅拌桩 掺灰量的控制完全依靠数控技术 合理可行 开始施工时桩机悬挂钻杆长度为21 7米 根据施工深度要求 本工程确定加接钻杆两次 第一次加接10m 第
9、二次加接18m 四 超深三轴水泥搅拌桩 4 1施工要求4 1 1 本工程围护结构采用 850 600超深三轴水泥土搅拌桩止水帷幕 深的止水帷幕上部 m 15m水泥掺入量为20 下部15m 45m水泥掺量为30 30m深的止水帷幕 2 5m 18 15m范围内水泥掺量为8 18 15m 47 3m水泥掺量为30 两种搅拌桩分段施工 并设置明显标识 以防混淆 4 1 2 水泥土搅拌桩采用P O42 5级普通硅酸盐水泥 在特别软弱的淤泥和淤泥质土中应适当提高水泥掺量 水灰比1 5 墙体抗渗系数10 7cm sec 搅拌桩28d无侧限抗压强度标准值不小于1 0MPa 四 超深三轴水泥搅拌桩 4 1 3
10、 水泥土搅拌墙采用 850 600的三轴搅拌桩设备进行施工 搅拌桩应采用套接一孔法施工 在桩体范围内必须做到水泥搅拌均匀 C剖面 2 5m 18 90m 18 15m 范围内水泥掺量定为8 4 1 4 本基坑工程三轴水泥土搅拌桩桩长较长 而且需要穿越深厚密实 坚硬的砂层 常规三轴水泥土搅拌桩施工工艺不能满足设计桩长的要求 另一方面常规螺旋搅拌钻头也无法穿越坚硬地层 因此本工程三轴水泥土搅拌桩拟采用预钻先导孔和连续加接长钻杆的三轴搅拌桩新型施工工艺 预钻先导孔隔孔设置 预钻孔过程中采用膨润土泥浆成孔 膨润土掺量为被搅拌土体重量的15 四 超深三轴水泥搅拌桩 4 1 5 对于影响搅拌桩成桩质量的不
11、良地质和地下障碍物 应事先予以处理后再进行搅拌桩施工 同时应适当提高搅拌桩水泥掺量 4 1 6 三轴搅拌桩施工时应保持桩机底盘的水平和立柱导向架的垂直 成桩前应使桩机正确就位 并校验桩机立柱导向架垂直度偏差小于1 200 4 1 7 三轴水泥土搅拌桩搅拌下沉速度与搅拌提升速度应控制在0 3 1m min范围内 并保持匀下沉与匀速提升 搅拌提升时不应使孔内产生负压而造成周边地基沉降 具体选用的速度值应根据成桩工艺 水泥浆液配合比 注浆泵的工作流量计算确定 搅拌次数或搅拌时间应确保水泥土搅拌桩成桩质量 四 超深三轴水泥搅拌桩 4 1 8 浆液泵送流量应与三轴搅拌机的喷浆搅拌下沉速度或提升速度相匹配
12、 确保搅拌桩中水泥掺量的均匀性 根据试桩的数据 确定浆液流量平均为360L min 施工时如因故停浆 应在恢复压浆前将深层搅拌机提升或下沉0 5m后再注浆搅拌施工 以保证搅拌桩的连续性 4 1 9 桩体垂直度偏差不大于1 200 桩位偏差不大于50mm 桩深偏差不得大于50mm 成桩直径偏差不得大于10mm 4 1 10 水泥土搅拌桩的桩身强度试块试验数量及方法 每台班抽查2根桩 每根桩制作水泥土试块三组 取样点应取沿桩长不同深度的三点 最上点应低于有效桩顶下3m 采用水中养护测定28d无侧限抗压强度 四 超深三轴水泥搅拌桩 4 1 11 三轴水泥土搅拌桩桩身强度应采用试块试验并结合28天龄期
13、后钻孔取芯来综合判定 钻取桩芯宜采用 110钻头 连续钻取全桩长范围内的桩芯 取出的桩芯不得长时间暴露空气当中 应及时蜡封 立即送检 4 1 12 加强对搅拌墙体施工过程的监理及对成品墙体的质量检测工作 如发现质量问题应主动与设计单位联系 以便及时采取补救措施 避免造成不必要的损失 4 1 13 三轴水泥土搅拌桩止水帷幕施工时可根据施工经验掺加适量的膨润土以增强其强度以及止水效果 四 超深三轴水泥搅拌桩 4 2施工工艺流程及施工顺序4 2 1工艺流程 四 超深三轴水泥搅拌桩 4 2 2施工顺序机械设备沿基坑围护轴线移动 直线段施工采用图1顺序的方法套钻 图中数字序号即为施工顺序 四 超深三轴水
14、泥搅拌桩 4 3主要施工设备 四 超深三轴水泥搅拌桩 施工设备特点普通三轴搅拌桩动力设备为150KW1台 而超深三轴动力设备为150kw两台 普通三轴配套空气压缩机为6M3 而超深三轴配套空气压缩机为12M3 普通三轴压浆泵 而超深三轴功率为60KW4台 普通三轴钻杆 而超深三轴钻杆为加接专用六方钻杆 四 超深三轴水泥土搅拌桩 4 4施工方法4 4 1 测量放线 开挖导沟 施工前 先根据设计图纸和业主或总包提供的坐标基准点 精确计算出搅拌桩中心线角点坐标 利用测量仪器精确放样出围护中心线 并进行坐标数据复核 同时做好护桩 根据已知坐标进行土体加固范围和加固平移轴线的交线定位 并提请总包 监理进
15、行放线复核 现场配备的一台挖掘机开挖搅拌桩施工沟槽 根据中心线开挖工作沟槽 沟槽宽度为1m 深度在1 0m 1 5m之间 四 超深三轴水泥土搅拌桩 4 4 2 桩机就位由当班班长统一指挥桩机就位 移动前看清上 下 左 右各方面的情况 发现有障碍物应及时清除 移动结束后检查定位情况并及时纠正 桩机应平稳 平正 4 4 3 加接钻杆的临时放置用膨润土泥浆充填预钻先导孔 临时放置三轴加接钻杆 四 超深三轴水泥搅拌桩 4 4 4 连接钻杆施工说明采用高度30米DH658履带式桩机 悬挂MAC 240 3B 850三轴搅拌机具 使用现场连接钻具的方式进行钻孔灌注桩内侧坑内三轴深层搅拌桩止水帷幕施工 四
16、超深三轴水泥土搅拌桩 4 4 5 成桩搅拌速度及注浆控制 喷浆搅拌速度控制在1m 14m位置下沉时控制在0 9m min提升时控制在1m min 15m 23m下沉时控制在0 5m min提升时控制在1m min 24m 30m下沉时控制在0 8m min提升时控制在0 8m min 31m 45m下沉时控制在0 6m min提升时控制在0 5m min 四 超深三轴水泥土搅拌桩 搅拌钻孔时 两侧钻杆借助钻头端部的压浆孔压入水泥浆液 钻机在钻孔下沉和提升过程中 匀速下钻 匀速提升 在下沉和提升过程中均注入水泥浆液 中间钻杆辅以高压气流 充分拌和水泥浆与土体 四 超深三轴水泥搅拌桩 4 4 6 加接钻杆作业断开钻杆 下部钻杆临时固定在导轨上 移动桩机至加接钻杆孔位 连接加接钻杆 逆转上提 移动桩机至原来位置 加接钻杆与下部钻杆连接 四 超深三轴水泥搅拌桩 4 4 7置换渣土处理产生的置换土积聚在导槽内或者堆放在现场临时设置的弃土坑内 固结后采用自卸式土方车装运出场 4 4 8施工冷缝 四 超深三轴水泥搅拌桩 4 5质量保证措施4 5 1保证工程质量的技术措施为达到设计图纸及施工验收规范规
