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岩土研究院

三轴搅拌桩试桩方案及其质量控制措施

3593 2020-11-26 11:13:36
本文中涉及项目位于广州市荔湾区，毗邻珠江，采用三轴水泥搅拌桩加桩间双管旋喷桩体系作止水帷幕。水泥用量对于三轴搅拌桩的成桩质量控制尤其重要，故编制了相应的三轴搅拌桩试桩方案来确保成桩质量。

1、试桩方案

1.1 试桩概述

按照设计要求、地质实际情况和机械设备性能进行工艺试验桩。试桩的目的是为了寻求最佳的水泥掺量及施工工艺等。以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。
试桩计划施工4根4种不同掺量的三轴搅拌桩，掺量分别为18%、20%、22%、25%每种掺量做两根试桩。试桩区域为A1区。具体试桩编号为A1-1，A1-2，A1-3，A1-4数量共4幅。在成桩7天后采取取芯法,根据取芯芯样中水泥的含量以及成桩效果来判断不同掺量的成桩效果。

1.2 设计参数

（1）搅拌桩施工方法采用二喷二搅。
（2）试桩区域设计桩长为11米，如遇到岩层，则桩端到达岩面停止。
（3）水泥选用42.5R普通硅酸盐水泥。
（4）水灰比约1.5，水泥掺入比18%、20%、22%、25%。
（5）搅拌提升速度≤0.8m/min，下沉速度≤1m/min
（6）搅拌桩施工垂直度≤1.0%，桩位误差小于50mm。

1.3 施工过程质量检测

因为所试的4幅三轴搅拌桩水泥掺量不一样，先以25%掺量为例，说明施工过程质量监测。
三轴搅拌桩开启后，随即开启后台水泥浆泵送器，根据喷浆量调控后台的泵送档位。前台根据实际操控，调整仪表上的喷浆压力，同时控制好钻机的下沉速度1m/min，提升速度0.8m/min。

前台喷浆压力阀门

后台泥浆泵送器

为判断下沉速度和提升速度是否满足要求，工长和搅拌机操作手应进行计时，分别确定1、开始时间；2、下沉搅拌时间；3、提升搅拌时间；4、结束时间，填入施工记录表。在施工结束后计算施工所用5、合计时间。
根据钻机下沉深度和现场施工场地位置，填写6、桩号；7、桩顶实际标高；8、桩顶设计标高；9、桩底设计标高；10、桩底设计标高。

后台分别根据消耗的水泥浆桶量，统计本幅搅拌桩共用了多少水泥浆，计算所得累计的水泥用量。填写累计水泥用量。根据现场实际打入搅拌桩桩长，和25%水泥掺量的每米用量675kg/m，相乘积可算得本幅搅拌桩的理论用量。若累计水泥用量满足理论用量，本幅搅拌桩即满足设计要求。
同时记录下水泥筒仓下放本幅搅拌本幅所用水泥量，用以验证所搅拌水泥用量是否满足要求，如下图所示。

最后可根据进场过磅的水泥总量，和所打的搅拌桩实际桩长，计算水泥总量是否大于搅拌桩的水泥计算用量，验证水泥掺入量是否满足要求。

1.4 理论用量计算

由基坑支护设计图纸，可知三轴搅拌桩桩径d=850mm，桩心距=600mm，水灰比f=1.5。按照水泥掺量k=25%，下沉速度1.0m/min，提升速度0.5m/min，泥浆土比重η= 1800kg/m³，水泥密度3g/cm³为例计算。
三轴搅拌桩参数需要计算每米水泥用量A，水用量B，喷浆量C，以及水泥筒仓水泥搅拌罐中水泥投入量D，水投入量E。
一副三轴搅拌桩截面为三个等径相交同轴圆，示意图如下

1.5 施工方法

1.5.1 施工准备

（1）清除地表下各种障碍物（包括建筑垃圾等）。
（2）进场道路畅通，将施工用水、电接至施工现场。
（3）材料进场，进场水泥必须具备出场合格证，并经现场取样送试验室复检合格，存放场地要充分满足施工需要，现场布局合理。

1.5.2 测放桩位

（1）施工前，首先根据轴线交叉点坐标用全站仪定出轴线。
（2）根据桩位平面图及主要轴线，用经纬仪定向，钢尺量距，确定桩位。
（3）引出主要控制点于施工现场不易碾压的位置，用混凝土固定保留。
（4）测量现场地面标高，确定桩顶标高。对桩位进行编号，以至于施工管理和资料整理。

1.5.3 钻机就位

（1）桩机就位：在开挖的工作导沟两侧设计定位辅助线，按设计要求在定位辅助线上划出钻孔位置。垂直沟槽方向确定定位线，长约10m～20m，定位线必须放置固定好。检查钻杆长度，钻头直径，根据确定的位置移动桩机就位，就位误差不大于5cm，钻架的垂直度偏差不小于1/200。
（2）垂直度校正
搅拌桩机到达作业位置，调整桩架垂直度。在桩机上焊接一半径为5cm的铁圈，10m高处悬挂一铅锤，利用经纬仪校直钻杆垂直度，使铅锤正好通过铁圈中心。每次施工前必须适当调节钻杆，使铅锤位于铁圈内，即把钻杆垂直度误差控制在0.5%内。
桩机移位由当班机长统一指挥，移动前必须仔细观察现场情况，移位要作到平稳、安全。桩机定位后，由当班机长负责对桩机桩位进行复核，偏差不得大于20mm。为便于成桩深度的控制，施工前应在钻杆上做好标记，控制搅拌桩桩长不得小于设计桩长，当桩长变化时擦去旧标记，做好新标记。

1.5.4 搅拌桩施工

（1）水泥浆配制
本工程参照设计给出参数和现场实际地质情况进行试桩施工。要求配置的灰浆应有很好的流动性，不离析，便于泵送、喷搅。
施工前应搭建好拌浆施工平台，平台附近搭建水泥库，对全体工人做好详细的施工技术交底工作，水泥采用42.5R级普通硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比严格控制在1.5，具体根据可现场实际情况调整，水泥总体掺量为18-25%（重量）。
（2）喷浆、搅拌成桩
启动电动机，根据土质情况按计算速率，放松卷扬机使搅拌头自上而下切土拌和下沉，直到钻头下沉钻进至桩底标高。按照搅拌桩施工工艺要求，钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液。钻机钻进速度≤1.0m/min和提升速度≤0.8m/min，按照技术交底要求均匀、连续注入拌制好的水泥浆液，钻杆提升完毕时，设计水泥浆液全部注完。
（3）施工记录
施工过程中，由工长负责填写施工记录，施工记录表中详细记录了桩位编号、桩长、断面面积、下沉（提升）搅拌喷浆的时间及深度、水泥用量、试块编号、水泥掺入比、水灰比。施工过程中质检员、技术负责人、监理工程师监督施工，施工记录报项目监理审批。

1.6 试桩结果

由现场来看，实际用量与理论计算用量相符，满足要求。

2、质量控制措施

（1）材料进场应注意对水泥的品牌、强度、生产日期及生产合格证进行检查，发现不合格及时退场处理，做好水泥致潮措施。
（2）施工现场事先予以平整，不得回杂填土或生活垃圾。
（3）施工前根据设计要求进行工艺性试验，确定出各项施工参数，施工过程中严格按设计及工艺要求进行。根据试验桩时确定的灰浆稠度、控制喷浆、搅拌提升速度及重复搅拌时的下沉和提升速度等技术参数精心组织施工。
（4）搅拌头翼片的枚数、宽度、与搅拌轴的垂直夹角、搅拌头的回转数、提升速度相互匹配，确保加固深度范围内土体的搅拌次数满足规范要求。
（5）预拌下沉时不宜冲水，只有遇到较硬土层而下沉太慢时，方可适量冲水，但应考虑冲水对桩身强度的影响；
（6）施工中始终保持搅拌桩机底盘的水平和导向架的垂直，搅拌桩的垂直偏差不得超过1%，桩位的偏差不大于50mm，成桩直径及桩长满足设计要求。
（7） 水泥浆的制备须有充分的时间，要求大于3分钟，以保证搅拌均匀性。水泥浆从灰浆拌合机倒入储浆罐时，必须通过过滤网，把水泥硬块剔出。浆液进入储浆罐中必须不停地搅拌，以保证浆液不离析。拌制浆液的时间超过二个小时的应作为废浆处理，施工时泵送水泥浆必须连续，水泥浆用量以及泵送水泥浆的时间应有专人记录。
（8）喷浆搅拌提升的速度和搅拌次数符合设计及施工工艺要求，喷浆量及提升速度等由流量计控制并有专人记录。
（9）水泥搅拌桩桩顶接近设计标高时，搅拌头自地面以下1m喷浆搅拌提升出地面时，采用慢速以保证桩头质量。

3、总结

了解三轴搅拌桩中水泥用量的计算方法及过程的质量控制方法，对于三轴搅拌桩的成桩质量控制是至关重要的。

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