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最全三轴搅拌桩施工技术总结

岩土工程市场2021-09-14

一、施工过程简介

三轴搅拌桩主要施工工序:设备组装→钻机就位→灰浆搅拌泵送→钻进、提钻

1、设备组装

三轴搅拌桩主要分为步履式和履带式两种,此种为步履式

水泥罐(存储水泥)及后台(搅拌水泥浆),水泥罐的数量和吨位应根据现场每日需求水泥量进行配置,保证水泥量充足

2、定位及调整垂直度

定位线应尽量拉长,避免同一直线多次放控制线,保证桩位平直

挂铅锤测垂直度

3、搅拌系统及浆液泵送

后台搅浆系统

三轴配三台泵机,两台泵浆(两边孔),一台泵气(中间一孔)

4、钻进及提钻

各种参数的观测仪器

二、工艺参数及质量控制

1、水泥量计算

1)计算依据

(1)《型钢水泥土搅拌墙技术规程》JGJ/T199-2010中4.1.5第三条规定水灰比宜为1.5-2.0。

(2)《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012中7.2.6规定水泥浆液水灰比宜为0.6-0.8,同时规定施工应符合《建筑地基处理技术规程》。

(3)《建筑地基处理技术规程》JGJ79-2012中7.3.1第六条规定水灰比可为0.45-0.55。

(4)《湖北省基坑基坑工程技术规程》DB159-2012中6.6.4第三条规定水泥土搅拌桩水灰比宜为1.5-2.0,说明6.6.4中表明:“水灰比越小搅拌桩的强度及防水性能越好。”

2)计算案例

(1)φ850@600,实桩长20米,空桩3.2米,水泥掺量20%,空桩掺量7%,水灰比1.5,土体比重取1.8(没有特殊要求均按1.8取值)。

(2)根据《型钢水泥土搅拌墙技术规程》JGJ/T199-2010中条文说明规定:三轴水泥土搅拌桩单幅桩由3 个圆形截面搭接组成。对于首开幅,单幅桩的被搅拌土体体积应为3 个圆形截面面积与深度的乘积;采用套接一孔法连续施工时,后面单幅桩的被搅拌土体,相应为2个圆形截面面积与探度的乘积,圆形相互搭接的部分应重复计算。(有时设计会要求套打的一孔重复计算,那么每一幅桩都应该按三个圆计算)。我们以规范要求为例,计算如下。

①20m长单根实桩体积:0.425*0.425*3.14*20=11.34m³;

②3.2m长单根空桩体积:0.425*0.425*3.14*3.2=1.81m³;

③实桩水泥参量:

11.34*2*1800*0.2+1.81*2*1800*0.07=8.6t(标准幅)

11.34*3*1800*0.2+1.81*3*1800*0.07=12.9t(第一幅)

水灰比为1.5,则一次搅拌水泥浆为600kg水泥加900kg水(受搅拌桶容积限制),共需搅拌8.6/0.6=14次水泥(称之为14盘)。

但是在规范要求及实际生产中,三轴搅拌桩一般为跳幅施工,具体如下图:

转角处及接头处施工顺序

按照正常顺序施工则会导致中间后施工一幅桩的水泥含量高于两边先施工的两幅桩,尤其是中间后施工一幅的中间孔水泥量相比于两边先施工幅的中间孔水泥量偏高,所以实际生产中一般将两边先施工幅水泥量稍微增加(称之为大幅),中间后施工一幅水泥量稍微减少(称之为小幅),保证平均每幅水泥桩水泥含量满足要求,具体以施工实际情况为准。

2、浆量、流量及喷浆压力

1)喷浆压力

《湖北省基坑基坑工程技术规程》DB159-2012中8.10.2规定喷浆压力不宜大于0.8Mpa(没有国标,仅供参考)。

2)浆量及流量计算

一般水泥搅拌桩成桩要求配置流量计,以保证成桩水泥量的均匀性。具体计算如下:

水泥用量8.6吨,水8.6*1.5=12.9吨

浆液体积(水泥密度取3):8.6/3+12.9=15.8m³=15800L

搅拌时间:下钻时间取1m/分钟,提钻时间取1m/分钟。总时长为46.4分钟(关于下钻及提钻时间控制在下面具体讲述)。

喷浆流量:15800/46.4=340L /分钟,两台浆泵,每台浆泵的流量应为170L /分钟。

3、钻进速度的控制

1)《型钢水泥土搅拌墙技术规程》JGJ/T199-2010中5.3.2规定下沉宜为0.5-1m/min,提升宜为1-2m/min。

2)《湖北省基坑基坑工程技术规程》DB159-2012中8.10.2规定水泥土搅拌桩下沉宜为0.5-1m/min,提升宜为1-2m/min,环境保护要求较高的情况下沉宜为0.5-0.8m/min,提升宜为<1m/min。

4、现场控制情况

三轴搅拌桩整体施工工艺主要分为两喷四搅及两喷两搅,一般地质条件下水泥量很容易控制,但若是遇到地质条件坚硬的硬土,由于难以下钻,成桩时间过长,很容易造成水泥量损耗过大,在这种情况下应对泵机流量进行动态调控,成桩速度过慢时应减小泵机流量,待穿越硬质土层后恢复泵机流量,同时,在地质条件较软的条件下,也要控制下钻速度在规定的时间范围内,根据规范下钻时间反算泵机流量,以保证成桩质量。在20的桩长下时间控制在30-60分钟左右是比较合理的。

5、其他控制要点

1)正式施工前应检查机械设备的功能完整性。三轴搅拌桩机应具有工作电流显示功能,垂直度调整功能,卷扬机无级调速功能。泥浆泵应具有调速功能,且应配备计量装置和压力表,压力表的额定功率不应小于2.5MPa。

2)现场应配备水泥浆指标和垂直度检测仪器,泥浆比重计和铅锤仪。水泥浆拌制前应对水泥进行检查,合格后方可使用。施工过程中还应抽查水泥浆比重。

3)导沟开挖前,必须复核开挖线,符合设计要求(导沟主要用于防止水泥浆置换出来的泥浆外溢)。

4)导沟开挖前将原地面压实、防止塌方。

5)开挖时不得破坏附近结构的相关设施,若距离过近需采取措施保护(如地连墙或钻孔灌注桩预埋件,包括注浆管、声测管、测斜管等)。

6)开钻前,复核钻头中心位置,钻杆中心位置偏差不大于20mm,成桩单桩的桩位偏差不得超过50mm。

7)检查钻杆垂直度(预先在钻杆上挂设铅锤,用钢尺测垂直度偏差),要求钻机垂直度偏差控制在1/250以内。

8)下沉时速率应该控制在0.5m/min--1m/min之内且保持匀速。钻进过程中及时检查钻杆垂直度,发现有偏差及时纠正,保证桩身垂直度。

9)提钻时速率控制在1m/min--2m/min,且保持匀速提升,避免提升过快产生孔内负压导致周边土体扰动,影响成桩质量。

10)钻机正常情况下应上下各一次对土体进行喷浆搅拌,对含砂量较大的土层宜在搅拌桩2--3m范围内上下重复喷浆搅拌一次。

11)开钻前应事先在钻杆上做出标记,以便控制桩底标高。要求桩底允许偏差值为+50mm。

12)水泥进场后应对材料进行检查,合格后方能使用。且现场应配备相应的水泥浆性能指标检测仪器。

13)水泥浆应按设计配比进行拌制(初搅桶)并通过滤网倒入具有搅拌装置的贮浆池(复搅桶),防止水泥浆离析。

14)水泥浆拌制后,应对浆液比重进行检查,比重理论计算式1+(1/(水灰比*3+1)*2)。

15)搁置时间过长导致水泥浆初凝的应作废桨处理。

16)施工时严格控制水泥用量,宜采用流量计进行计量。

17)施工时根据搅拌下沉速率调整喷浆流量,保证桩身水泥参量的均匀性。

18)因故停浆时应在恢复喷浆前将机头提升或下沉50cm后再喷浆搅拌。

19)搭接间隔时间应控制在24h之内,若超过24h,则应放慢搅拌速度,若无法搭接或搭接质量不良,应作为冷缝记录,并与设计沟通采取补救措施。常用的冷缝搭接措施如下所示。

(本文来自岩土工程市场,点击链接阅读原文)

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