粉喷桩主要施工方法及技术措施.docx
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粉喷桩主要施工方法及技术措施
粉喷桩主要施工方法及技术措施
1.1施工准备
(1)参加设计单位的技术交底,进行图纸的自审和会审工作,进行施工技术交底和安全技术交底;
(2)编写详细的分部施工组织设计,送交建设单位或监理单位审定;
(3)组织机械设备进场,组装、调试;
(4)与甲方做好测量控制网点的交接工作,按图纸测放桩位,绘制桩位编号图。
(5)收集有关技术资料,重点熟悉施工场地的工程地质及水文地质资料,并认真理解、掌握设计意图及有关要求。
(6)掌握操作规程及搅拌桩的“四搅二喷”法工艺流程,了解选用设备的性能。
(7)平整场地,清除地上和地下的障碍物,设定场地标高控制点。
(8)检查水泥(固化剂)质量是否符合设计要求,是否具备合格证明;检查是否进行过加固土室内试验。
如需补做试验,应将其结果及时反馈至设计单位。
1.2主要施工机具配置
(1)粉喷桩桩机:
采用铁道部武汉工程机械研究所生产的PH-5D型桩机;
(2)粉体发送器,如YP-1型;
(3)空气压缩机:
Q>1m3/min;
(4)搅拌钻头:
直径Φ580,钻头的型式应保证在反向旋转提升时,对加固土体有压密作用。
粉喷桩搅拌机配套机械示意图如下图8-1示:
1.3粉喷桩(干法)施工流程
干法粉喷桩的施工工艺流程为:
场地平整、施工放样、钻机定位、钻杆下沉钻进、喷粉提升强制搅拌、搅拌、喷粉、搅拌、再喷粉,提出钻杆、移机。
粉喷桩施工必须作好施工流程控制,通常一个粉喷桩的施工过程应遵守以下施工程序:
(1)平整场地,整套设备依实际地形安装就位。
(2)喷粉桩机自动纵横向移位,钻头对准孔位(图8-2(a))。
(3)启动搅拌钻机,钻头正向旋转,实际钻进作业。
为了不致堵塞钻头上的喷射口,钻进过程中不喷固化料,只喷射压缩空气,既确保顺利钻进,又减小负载扭矩。
随着钻进,使被加固的土体在原位受到搅动(图8-2(b))。
(4)钻至设计孔底标高并进入持力层停钻(图8-2(c))。
(5)启动搅拌钻机,反向旋转提升钻头,同时打开发送器前面的控制阀,按需要量向被搅动的疏松土体中喷射加固粉体料,边提升边喷射边搅拌,尽量达到均匀搅拌,使软土与固化料充分混合,喷射量与控制阀的开放大小成正比,与钻头的提升速度成反比(图8-2(d))。
(6)当钻头提升至高出桩顶40~50cm时,发送器停止向孔内喷射粉料,桩柱形成,将钻头提出地面(图8-2(e))。
(7)再次向正旋转下降钻头,进行复搅拌深度(喷射粉体),直到钻头提出地面,即完成该桩的施工转入另一桩位。
(8)利用喷粉桩机底座的步覆功能移动钻机至新孔位重复以上的过程。
详细施工流程图如下图8-2。
1.4施工工艺方法
1.4.1粉喷桩施工技术要求
根据招标文件及相关规范要求,本项目粉喷桩施工技术要求如下:
(1)保证桩位准确,桩位偏差不得大于50mm;桩体垂直,垂直偏差应小于1%。
成桩直径和桩长不得小于设计值。
水泥掺入量为15%,水泥为#425普通硅酸盐水泥。
(2)喷粉施工前应仔细检查搅拌机械、供粉泵、送气(粉)管路、接头和阀门的密封性、可靠性。
送气(粉)管路的长度不宜大于60m。
(3)施工时搅拌头旋转一周,其提升高度不得超过16mm。
(4)搅拌头的磨耗量不得大于10mm。
(5)当搅拌头到达设计桩底以上1.5m时,应即开启喷粉机提前进行喷粉作业。
当搅拌头提升至地面下500mm时,喷粉机应停止喷粉。
(6)成桩过程中因故停止喷粉,应将搅拌头下沉至停灰面以下1m处,待恢复喷粉时再喷粉搅拌提升。
(7)粉喷桩施工工艺采用“四搅二喷”。
(8)施工过程中要由专人作实时详细记录,严禁事后补记。
(9)施工完成一周后提供完整的施工记录和竣工报告。
粉喷桩施工质量允许偏差如下表(包括但不限于)8-1。
表8-1施工质量允许偏差表
项次
检查项目
规定值及允许偏差
检查方法(每幅车道)
1
桩位(mm)
≤50
钢尺测量
2
桩径(cm)
不小于设计(60)
钢尺测量
3
桩长(m)
不小于设计(13m)
查施工记录
4
竖直度(%)
≤1%
查施工记录
5
单桩喷灰量(%)
符合设计
查施工记录
6
强度
不小于设计
试验检测
1.4.2施工参数确定
(1)搅拌次数
土体中任一点的搅拌次数t根据不同设备有所不同,要保证工程施工质量,必须在开始施工前对每台设备的搅拌次数进行试验确定。
搅拌次数的计算如下:
t=w×(h×∑z)/v
式中:
h—钻头叶片高度(m);
z—钻头叶片总数(个);
w—搅拌轴转速(r/min);
v—钻头提升速度(m/min)。
(2)单位时间内粉体喷出量
单位时间粉体喷出量计算如下:
q=3.14*D2*rd*aw*v/4
式中:
rd—地基土的干容重(KN/m3);
aw—固化剂掺入比,由室内配比试验提供;
D—搅拌钻头直径(m)。
1.4.3粉喷桩详细施工工序
具体工序如下:
(1)测量放样。
粉喷桩全面施工前,必须进行平整场地和根据可靠的水准点及控制桩进行放样。
应将地面平整至水泥搅拌桩施工高程,必须清除桩位处地上、地下的一切障碍物(包括石块、树根、垃圾等),场地低洼处应回填素土压实,沟塘处应抽水、清淤并回填素土至粉喷桩施工高程,回填压实度大于85%。
桩位布置完毕后将粉喷桩机就位,将钻头准确对准桩位,并使搅拌轴保持垂直,倾斜度偏差不得大于1%。
本阶段检查控制的要点是:
标高符合要求、布桩位置准确、总布桩数量满足设计要求。
主要通过现场测量进行控制。
(2)钻孔。
启动粉喷钻机,钻头边旋转边钻进。
为了不致堵塞喷射口,不喷射水泥而是喷射压缩空气,将泥沙从喷射口吹出,钻进一定深度启动一次。
钻进时喷射压缩空气(管道压力控制在0.1~0.2MPa),可使负载扭矩小,有利于顺利钻进。
钻孔深度靠钻机的钻深刻度盘指示数据控制,垂直度通过钻机上的双侧垂球进行控制。
钻进速度以小于或等于0.9m/min进行,可通过检查电脑记录单及现场检查钻机的工作档位控制。
应控制钻进深度不能小于设计规定。
本阶段检查控制要点是:
控制钻进深度、钻进速度、垂直度。
(3)喷水泥、搅拌。
当钻至设计标高后,即可开启空压机连接水泥罐的阀门,边提升钻杆边喷射水泥(水泥通过空压机与钻杆顶部连接的橡皮胶管,靠空气压力,从钻杆内孔穿过,由钻头中部小孔喷射),直至孔口。
喷粉搅拌提升速度按0.7m/min进行控制,并且边喷粉边搅拌提升。
喷粉阶段管道压力控制在0.25~0.4MPa,平均喷粉量为36g/min左右(标准值35g/min)。
沿深度方向水泥的喷出量,根据发送器输出的水泥量与搅拌叶片提升速度的关系来确定。
根据招标文件要求,水泥搅拌桩水泥用量约为76kg/m,根据地质情况可对施工喷粉量进行适当调整,确保达到最佳设计效果。
施工喷粉量误差不得大于1%。
对于淤泥、暗沟等部位应适当增加喷粉量,以提高土的固结性能。
当钻头提升至整平高程以下50cm时,发送器停止向孔内喷射粉料,为使水泥搅拌均匀,再将钻头钻进对其进行全长复搅拌,复搅及提升速度控制在小于0.8m/min,将剩余水泥粉喷完再旋转将钻头提出,成柱结束。
对于不良土层(含水量过大或土质较差层段)、搅拌阻力较大的施工地段,按照分段复搅的工艺进行施工,为保证分段搅拌质量,分段衔接部分进行1m左右的重叠,并采取增加搅拌次数或适当加大喷粉数量,以确保处理的整体效果,但相关控制要严格经过试桩确定,严禁随意进行。
另外,由于喷粉装置的回路是封闭的,在回路内输送过程中,粉体不会向空中喷发和飞散,在搅拌钻头距地表50cm处应停止粉喷,避免喷粉溢出地面对环境造成污染。
本阶段检查控制要点是:
喷粉数量、搅拌速率、复搅深度。
喷粉数量依据自动记录电脑打印单进行检查,对照水泥消耗台帐、施工进度记录数据进行复核;搅拌速率现场检查,结合每根桩施工耗费时间、每天完成数量进行复核;复搅深度与地质不良地段加强依据电脑记录单、现场检查进行控制。
(4)养护及其它要求。
粉喷桩施工结束后,要立即对桩顶50cm部分采用同剂量的水泥土回填,并进行施工桩数量点验避免漏桩。
之后进行养护,养护期为28天。
主要是在15天内严格控制重型设备进入,避免地基挠动形成断桩,冬季施工要进行桩头覆盖。
1.4.4施工中其它几个应当注意的事项
(1)严格控制喷粉标高和停粉标高,不得中断喷粉,确保桩体长度;严禁在尚未喷粉的情况下进行钻杆提升作业。
(2)施工中发现喷粉量不足时,应整桩复打,复打的喷粉量应不小于设计用量。
如遇停电、机械故障等原因造成喷粉中断时,应在12小时内采取补喷措施,补喷重叠长度应大于1m。
否则也应重新打设,新桩距报废桩的距离不得大于桩距的15%,并填报在施工记录内备查。
(3)若发生空洞情况应立即用素土回填空洞,重新下钻喷粉进行接桩处理,重叠长度不小于1m,直到成桩为止。
(4)施工机具设备的粉体发送器必须配置粉料计量器具,并记录水泥的瞬时喷入量和累计喷入量,严禁无粉料喷入计量装置的粉体发送器投入使用。
(5)储存罐容量应不小于1根桩的用灰量加50kg;若储量不足时,不得对下一根桩开钻施工。
(6)钻头直径的磨损量不得大于1cm。
1.5施工质量保证措施
为确保工程质量,符合设计要求及有关规范的规定,实行过程控制为主,工后检测为辅的方法,从人员、设备、材料、施工前的准备、工程施工过程等方面对工程质量进行预控。
(1)人员
a)实行岗位责任制,做到定机、定人、定岗、定责。
每处施工现场确定一名机长,制定详细的操作手、机长、自检人员岗位责任制。
对现场施工和质检人员进行培训,从干部到职工都强化质量意识,凡参加粉喷桩施工的人员上岗前首先要了解、掌握、重温有关施工技术规范,明确岗位责任,做到未经培训不得上岗。
b) 充分发挥质检人员对工程质量的控制作用,对成型后的每根桩实行施工队、项目部全过程工地自检,全部合格后方可报请监理组抽检。
项目部质检人员和监理人员对质量具有一票否决权。
(2)设备
设备是保证施工质量的前提,进场的粉喷桩机必须达到以下要求:
a)性能良好;
b)机架稳定性良好;
c)配备先进的称量工具和能自动打印喷粉量。
根据总体设计计划进度,配备满足要求的机械设备并进行编号。
施工前应委托计量部门对进场的每台粉喷桩机进行标定,合格者方可使用。
(3)材料
只有合格的材料才能保证合格的工程,施工中建立健全材料管理台帐,施工中使用的水泥应经过自检后方可进场,进场后的水泥应按批进行报检,报请监理工程师抽检合格后方可投入使用。
a)水泥总量控制:
及时向监理组提供与水泥厂家签定的进料合同,同时使用三联式水泥进料验收单。
b)建立粉喷桩机的水泥台帐审核签认制度,台帐中应注名明水泥的领料日期、数量及施工桩点号等。
粉喷桩机的水泥必须由机长领取,同时必须由旁站人员现场核实后签认,施工人员在原始记录上应注明每根粉喷桩的施工桩号。
(4)施工前的准备
a)室内配比试验:
根据每个断面的实际状况进行室内配比试验,确定每延米的喷粉量。
对天然含水量50%<W土≤70%的路段,增做一组53kg/m的配比,增设5根水泥用量为53kg/m的试桩。
b) 工艺试桩:
每台粉喷桩机施工前应按规定进行工艺试桩,确定好各项技术参数(钻进速度、喷粉提升速度、复搅下沉速度等),并将试桩报告上报监理组。
c) 挂牌:
将试桩确定的技术参数制作铭牌,悬挂在机械旁。
(5)工程施工过程质量控制
a) 施工场地应平整,不得有积水,在施工段面两侧要有排水设施。
平面上的布桩位置要清晰可辨,桩位要准确。
水泥要堆放在高处,且下面应离地面约15cm,使下面有良好的通风效果,堆放水泥的场地四周要排水畅通,保证阴雨天气无积水现象。
水泥要分品种整齐堆放
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