水泥土挤密桩工艺试验方案.

水泥土挤密桩工艺试验方案.
水泥土挤密桩工艺试验方案
一、工程概述
新建铁路山西中南部铁路通道自山西省吕梁市兴县瓦塘镇至河南汤阴东段土建工程ZNTJ-7标段从南吕梁山隧道出口段至洪洞北车站，起迄里程DK310+800～DK359+834,正线全长48.8km。

一分部管段起迄里程为DK322+860至DK348+300，长25.44km，位于临汾市尧都区和洪洞县境内，路基长12km。

本线路穿越黄土高原的丘陵及低山区及临汾盆地，以黄土梁和深切冲沟为主；地形起伏强烈，河谷地段沟深壁陡；主要为湿陷性黄土、松软土，设计采用水泥土挤密桩进行加固处理。

二、试验目的及检测标准
试验段目的：明确水泥土挤密桩施工作业的工艺流程、操作要点，并通过试验确定设备性能及功效、填料量与夯击次数的关系及填料松铺系数。

检测标准：为消除场地黄土湿陷性，提高地基土的承载力，根据设计要求，水泥土桩身土平均压实系数均不小于0.95。

三、试验场地及试验计划
水泥土挤密桩工艺性试验拟在已平整好的路基实验段DK341＋583～＋839，长256m，位处临汾盆地，黄土塬区，塬顶地势较平坦，冲沟发育，线路主要以填方通过，地层为浅黄色新黄土，为Ⅳ级（很严重）自重湿陷性黄土场地，湿陷系数0.015～0.147，厚度为0～20m。

设计本段采用φ40cm水泥土挤密桩进行路基加固处理，桩长8m，间距1m，正方形布置，加固范围为路堤坡脚外4m。

根据设计要求，本次试桩分3组进行，每组9根，共计27根，以每锹投料夯击2次为基数依次增加进行试验，确定每次投料的最佳夯击次数。

试验计划于2010年6月7日开始，6月8日前完成试桩及桩身、桩间土的相关检测项目。

四、机具设备及人员安排
1、设备
成桩设备：采用沉管桩机，为履带吊改装而成，沉管固定于管架前方，其顶部加设自重2.5t以上柴油锤锤击沉管成孔，成桩回填采用夹杆锤进行夯实，夹杆锤锤（含杆）重约120kg，锤直径30cm，杆长根据桩长而定，夯实时电闸开启时不间断提锤落锤。

搅拌设备：采用滚筒搅拌机进行搅拌。

其他机具设备：发电机、手推车、10～20mm铁筛、铁锹、量斗、水车、大水桶等。

2、人员
根据工艺流程及各道工序的劳动强度，计划每作业工班9人，其中桩孔定位2人、机长1人、桩基操作手1人、起重工3人、材料填装2人；拌合小组6人，其中筛分2人、计量1人、填料拌合3人。

试验期间项目部管理人员分工见下表：
项目部管理人员分工表
五、施工工艺
1、施工工艺及操作要点
（1）施工工艺流程
隔排隔行，间隔1～2孔跳打，成孔后立即回填，以防止邻孔之间互相挤压造成相邻孔缩孔或振动坍塌。

当整片处理时宜由内向外进行，局部处理宜由外向内进行。

施工工艺流程见下图：
挤密桩施工工艺流程图
（2）操作要点
①场地平整
场地平整时应避免基底土层受扰动，桩顶标高以上应预留约500mm 厚的土层，待地基处理完后再挖至设计标高，整平场地。

试桩开始前先对地基土的含水率、饱和度，桩间土分层取样进行检测，取样深度为设计桩长，确定土样的最大干容重及湿陷系数。

当地基的含水率大于24%、饱和度大于65%时，一般不宜选用挤密桩，应及时通知设计单位予以确认，由设计单位确定是否变更设计。

②放线定位及测量高程
施工前，根据基础平面布置图及桩位图，通过坐标控制点，准确定出每个施工桩位点，并做好标识（小木桩系醒目标志），经检验无误后，再进行施工，并做好记录。

桩孔中心点的偏差不超过5cm 。

③成孔
成孔采用柴油锤锤击，沉管法成孔，成孔机械表面应有明显的进尺标记，以此来控制成孔深度。

A、桩机安装就位后，使其平整稳固，然后吊起桩管，对准桩位，并在桩管与桩锤间垫好缓冲材料，缓缓放下，使桩管、桩尖、桩锤于同一锤线上，借锤击力及桩管自重，将桩管压入土中。

B、桩尖开始入土时，先低锤轻击（或低提重打），待沉入土中1—2m 各方面正常后，再用预定的速度、落距、锤击沉管至设计深度。

C、夯击沉管时，当桩的倾斜度超过1.5%，应拔管填孔重打，若出现桩孔斜移，桩靴损坏等情况，应及时回填挤密重打，每次成孔拔管后应及时检查桩尖。

D、用柴油锤沉桩至设计深度后，应立即关闭油门，及时均速（≤1m /min ，软弱层及软硬交界处0.8m /min）拔管，有困难时可采用旋活桩管后起拔，拔出桩管后立即测量桩孔直径和深度。

桩孔直径允许偏差不超过设计值±50mm。

④填料的拌制
水泥土要求采用现场拌合，各种用料计量准确，配合比符合设计值，水泥土混合料外观颜色均一，混合料需拌和均匀，混合料中不应含有大于20mm的土块，拌和后确保水泥土含水量接近最优含水量，其允许偏差不得大于±2%。

混合料拌和后现场可根据“手捏成团、落地散花”判断其含水量是否合适。

水泥土拌制根据回填要求随拌随用，已拌成水泥土不得超过6小时或隔夜使用，被雨水淋湿、浸泡水泥土严禁使用按作废处理。

下雨期间不进行水泥土拌制。

当地下水位较高时,桩身可能有部分浸在水下,这时可用三七灰土或掺入10 %～20 %(体积比) 的水泥,以提高其早期强度和抗水性。

⑤水泥土回填夯实
成孔后及时夯填，夯填前先进行检孔，测量成孔深度、孔径，作好记录。

在向孔内填料前先夯实孔底，底夯夯实次数不小于8击。

然后根
据设备性能边投料边夯实，选择不同的投料速度已进行试验，针对施工机具（锤重、落距），在工艺试验中找出满足密实度要求的每次投料量及夯击次数，作为施工的参数。

水泥土回填夯实采用连续施工，每个桩孔一次性分层回填夯实，
每次加料前夯击必须听到“清脆锤击声”或“夹杆开始颤抖”后，再加料回填，直至原地面。

不得间隔停顿或隔日施工以免降低桩的承载力。

（3）施工中常见问题预防及处理措施
①提高土中含水量的方法
当土的天然含水量低于14 %时,将使沉管困难。

这时可以预先加水浸润以提高土的含水量。

当需要浸水的土层深度小于6 m时,宜采用表面浸水法,即在加固范围四周用土筑埂,高约30 cm～60 cm ,往其中注水。

如浸水土层深度超过 6 m ,表面浸水法所需时间太长,且不均匀。

这时可用洛阳铲按1. 0 m～1. 5 m 间距掏尽水孔(孔径约8 cm) ,孔深达设计桩孔深度以上0. 5 m ,孔中填入小石子,其深度为预计浸水的3/ 4 ,然后筑埂放水,浸水后1 d～3 d(冬季稍长) 即可施工,每孔浸润影响半径约为1. 25 m。

②缩颈处理
当土层中含水量较高或存在软弱土层时,拔管后,桩孔中常产生缩颈现象,缩颈将使桩孔面积减小,夯锤无法下落,甚至使填料中途堵塞。

如产生缩颈现象,应认真处理。

当缩颈不严重,或只在桩孔上部出现时,可用洛阳铲将孔壁凸出部分铲去。

如缩颈严重时,则应采取复打办法解决,即在孔中填入适量生石灰块、干砂和碎砖渣,稍停一段时间后,再将桩管重新打入,将干灰、砖渣挤向孔壁,以吸收土中水分,如此重复几次,缩颈现象即可消除。

桩管应铅直打入,如有倾斜,既使土层不能均匀挤密又造成拔管困难,一般要求桩管倾斜率不超过1.5 %。

倾斜的主要原因是土质不均匀,桩两侧土一边软一边硬,沉管时向软土一侧倾斜。

当遇上空洞、墓穴或大块孤石、木材、石砌墓穴等障碍物时,更易造成桩管倾斜。

施工中应加强观察,一旦发现桩管倾斜率超过1.5%应及时停止沉管,并将管拔出,待孔中填入土料后再重新复打。

施工前应查清土质是否均匀以及
地下障碍物的分布情况,浅障碍物可以挖除,深的不便挖除则可减小桩长,但要适当增加桩数以弥补承载力的不足。

地下墓穴、空洞应提前处理。

当土质不均时,可在平面上
采取间隔跳打的方法。

③对邻近建筑物的影响
各种成孔方法都会使邻近建筑物受到振动。

例如600 kg 柴油锤打桩机施工时,在半径 2 m～4 m 范围内实测到的振动加速度均大于0. 1g (g 为重力加速度) ,这将对建筑物产生危害。

因此,在采取土桩挤密施工时,应考虑这点,以免产生不良后果。

目前由于实测资料很少,对各种打桩机械所引起振动的安全距离还无法提出,它与振动的大小,土的物理力学性质,建筑物的结构形式、刚度有关。

有的实测资料认为,600 kg 柴油锤的有害影响半径为 6 m;1800 kg 柴油锤的有害影响半径为8 m;对于较简单的土木结构房屋,上述安全距离还应适当加大。

六、质量控制及检验
1、质量控制
⑴严禁使用过时、过夜水泥土。

对已成好的孔要及时回填夯实，不得长时间空孔放置。

⑵施工过程中，设专人监理成孔及回填夯实的质量。

如发现地基土质与勘察资料不符，应立即停止施工，查明情况，待设计人员确认及采取有效措施（或变更设计）后，方可继续施工，并详细记录锤击次数和振动沉入时间、出现的问题和处理方法。

⑶在成桩过程中，随时观察地面升降和桩顶上升，桩顶上升过大就意味着断桩，要调整成桩施工工艺。

⑷雨季或低温季节施工，应采取防雨或防冻措施，防止水泥土和土料淋湿后冻结。

⑸水泥土挤密桩施工属隐蔽工程，施工完毕报监理签认后方可进行下一道工序施工。

2、质量检验
试桩过程中，进行桩身密实度检验。

用环刀取土样测定干密度，检测点的位置在距孔心2/3孔半径处，用轻型击实试验测定的压实系
数。

水泥土挤密桩的桩位、垂直度、有效直径的允许偏差应符合下表的规定。

水泥土挤密桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法
七、环保要求
1、噪音污染防治
在设备选型时，选择低污染或低噪声设备，并采取消音、隔音、护板等措施降低噪音。

2、大气污染防治
各种机械设备及运输车辆的废气排放量应符合《铁路工程环境保护设计规范》（TB10501）或地方政府的有关规定。

3、水污染防治
施工现场产生的污水及废水，应集中处理，符合环保部门规定要求。

八、施工安全保证及文明施工措施
1、施工安全保证措施
⑴成孔时，距振动锤，落距，冲击锤6m范围内，不得有人员走动或进行其他作业。

⑵振动或锤击沉桩机，冲击机操作时，应安放平稳，防止成孔时，突然倾倒或锤头突然下落，造成人员伤亡或设备损坏。

⑶已成的孔尚未填夯水泥土前，应加盖板，以免人员或物件掉入孔内。

2、文明施工措施
⑴合理进行施工现场的平面布置，做到计划用料，使现场材料堆放降到最低值，保证场内道路通畅。

⑵运输散装材料时，车厢后封闭，避免撒落，料车离场前，派人用水将料槽及车身、轮胎冲洗干净。

⑶搅拌机产生的污水须排入沉淀池，保证现场和周围环境整洁文明。