软基处理施工方案搅拌桩重型碾压袋装砂井.docx
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软基处理施工方案搅拌桩重型碾压袋装砂井
中铁十局集团有限公司黄大铁路施工五标
软基处理施工组织设计
编制:
审核:
批准:
中铁十局集团有限公司黄大铁路施工五标项目经理部
二〇一五年一月十五日
中铁十局集团有限公司黄大铁路施工五标
软基处理施工组织设计
一、编制依据及原则
1、编制依据
⑴、新建黄大铁路工程招投标文件;
⑵、标段内软基处理施工图纸要求;
⑶、施工通用图集及相关规范;
⑷、我单位对施工现场和周围环境的实地勘察、调查所掌握的情况;
⑸、本工程要求的质量标准、工期及我单位的创优规划;
2、编制原则
⑴、科学安排施工、突出重点,兼顾一般,安排好控制工程的工期,确保工程总工期的实现;
⑵、严格按照施工规范和设计要求精心施工,确保工程质量;
⑶、确保工程施工和防洪渡汛的安全;
⑷、优化施工组织方案,确保工、料、机的合理配置;
⑸、合理布置施工现场,确保少占山林和耕地,保护水源。
⑹、尽量减少施工对当地群众正常生活生产的影响,文明施工,保护环境。
二、工程概况
黄骅南(至)大家洼线为渤海湾铁路通道的重要组成部分。
线路位于河北省东部和山东省北部,北起朔黄铁路黄骅南站,纵跨河北、山东两省,经沧州、滨州、东营、潍坊4市12各区县(市),南接益羊铁路大家洼车站。
其中河北省境内,新建线路全长39.8km,新建重车下行疏解线长度5.0km;山东省境内,新建线路全长170.4km,合计总长215.2km。
本项目位于鲁北及冀东南地区,沿渤海海湾,覆盖黄河三角洲地区。
本线北接朔黄、黄万铁路,南连大莱龙、龙烟铁路、益阳铁路,与黄万、大莱龙、龙烟铁路一起形成环渤海海湾铁路运输通道。
中铁十局承建的新建黄大铁路5标段,起讫里程为DK82+500~DK101+994.14正线长19.495km。
线路走向由北向南,大部分位于滨州市沾化县境内。
软基处理工程来看主要包括:
重型碾压42.5万平方米、水泥搅拌桩15.3万米、袋装砂井73.9万米。
三、主要地质、气候特征
黄大铁路经过河北省东北部和山东省北部的滨海冲积平原,北东方向靠近渤海湾,地形平缓开阔,场地地形条件良好,海拔高程2~20m,相对高差为1~2m。
土质主要以粘性土(粘土)、粉土、粉砂、细砂为主。
根据国家质量技术监督局2001年《中国地震动参数区划图》(GB18306—2001)的区划,本标段线路范围内地震动峰值加速度为0.10g(地震基本烈度为七度)。
当地地下水位埋深1~3m,主要为大气降水及地表径流补给,地下水水质较复杂,以咸水为主,矿化度较高,大多地下水对圬工具有硫酸盐侵蚀性和氯盐侵蚀性,环境作用等级分别为H1~H4和L1~L3。
当地气候属暖温带亚湿润季风气候区。
受海洋气流影响比较明显,其主要特征是:
春旱多风,夏热多雨,冬季干冷,四季分明。
四、施工方案
1、水泥搅拌桩
1.1概况
标段内搅拌桩共计16.16万米,布置方式为正三角形布置,桩间距1.2m。
施工时最边缘一排桩需超出路基坡脚1.2m及以上。
主要分布及工程数量:
序号
水泥搅拌桩加固处理区段
布置形式
桩间距
桩径
桩长
数量
m
m
m
根
m
1
DK82+705.90-DK82+731.26
正三角形
1.2
0.5
10
526
5254
2
DK84+716.39-DK84+739.39
正三角形
1.2
0.5
10
1068
11063
3
DK85+327.76-DK85+343.76
正三角形
1.2
0.5
11
4
DK85+388.24-DK85+404.24
正三角形
1.2
0.5
11
732
7707
5
DK87+063.98-DK87+078.98
正三角形
1.2
0.5
10
6
DK87+139.02-DK87+155.77
正三角形
1.2
0.5
10
1027
10270
7
DK88+331.92-DK88+353.92
正三角形
1.2
0.5
10
8
DK88+502.08-DK88+523.08
正三角形
1.2
0.5
10
616
6160
9
DK91+469.7-DK91+483.90
正三角形
1.2
0.5
10
318
3180
10
DK91+822.10-DK91+837.70
正三角形
1.2
0.5
10
806
8924
11
DK92+088.44-DK92+105.44
正三角形
1.2
0.5
12
12
DK92+168.55-DK92+185.95
正三角形
1.2
0.5
10
450
4500
13
DK93+101.13-DK93+118.13
正三角形
1.2
0.5
12
430
5160
14
DK93+164.49-DK93+215.00
正三角形
1.2
0.5
10
1587
15870
15
DK93+326.05-DK93+340.45
正三角形
1.2
0.5
10
16
DK93+695.55-DK93+708.55
正三角形
1.2
0.5
8
273
2184
17
DK94+988.35-DK95+009.95
正三角形
1.2
0.5
15
673
10095
18
DK95+077.43-DK95+097.43
正三角形
1.2
0.5
12
1055
12660
19
DK95+186.35-DK95+205.55
正三角形
1.2
0.5
12
20
DK95+367.83-DK95+386.43
正三角形
1.2
0.5
12
996
11952
21
DK95+835.69-DK95+853.69
正三角形
1.2
0.5
12
22
DK95+966.32-DK95+982.92
正三角形
1.2
0.5
8
780
6240
23
DK96+413.70-DK96+429.70
正三角形
1.2
0.5
8
24
DK96+490.93-DK96+505.33
正三角形
1.2
0.5
10
343
3430
25
DK98+026.26-DK98+041.26
正三角形
1.2
0.5
10
347
3470
26
DK98+085.24-DK98+101.24
正三角形
1.2
0.5
10
726
7260
27
DK98+357.90-DK98+372.90
正三角形
1.2
0.5
10
28
DK98+484.84-DK98+499.84
正三角形
1.2
0.5
8
330
2640
29
DK100+663.48-DK100+678.48
正三角形
1.2
0.5
10
344
3440
30
DK100+739.52-DK100+754.92
正三角形
1.2
0.5
10
720
7200
31
DK101+183.77-DK101+199.17
正三角形
1.2
0.5
10
32
DK101+276.83-DK101+293.03
正三角形
1.2
0.5
10
405
4050
33
DK101+972.94-DK101+995.14
正三角形
1.2
0.5
13
686
8916
合计
15238
161625
1.2施工准备
1)、为满足钻机施工要求,在需要做水泥搅拌桩的位置进行场地平整,做好施工平台。
2)、场地平整完毕后由技术人员采用全站仪进行中心线放样,利用米尺进行桩位布置,按正三角形布置,间距1.2m。
3)、施工主要机具
机械名称
数量
备注
深层搅拌机
20
钻孔、灌浆
灰浆搅拌机
20
搅拌水泥浆
集料斗
20
灰浆泵
20
动力控制箱
20
接入、接出电缆
输浆管
若干
输送泥浆
4)、劳动力分配
序号
分项工程
人数
1
深层搅拌机钻孔、灌浆
40
2
拌制水泥浆
40
3
其他辅助工作
20
合计
100
5)原材料
水泥应采用矿渣水泥,水泥标号为42.5级。
水泥浆拌和用水需符合规范要求。
1.3施工试验
1)、浆液配合比试验:
使用前,先将水泥的样品送试验室检验,检验合格后方可使用。
根据设计要求进行室内和现场的水泥掺入量,水灰比试验,并将试验成果报送监理人审批。
水泥掺入量,水灰比试验和现场抽样检验的结果应满足设计要求(每米掺入量65kg)。
水泥掺入量、水灰比试验测试内容包括浆液拌制时间,浆液密度、浆液流动性,浆液的沉淀速度和沉淀稳定性,浆液的凝结时间(初凝和终凝)以及浆液固结体密度、强度、弹性模量和透水性等。
2)、现场水泥土搅拌桩注浆试验:
在现场水泥土搅拌桩作业开始前,选择地质条件具有代表性的区段,并按室内试验选定的配合比进行搅拌喷浆的工艺试验,以确定搅拌头下沉与提升速度,喷浆压力等工艺系数。
3)、试桩:
深层搅拌桩施工是藉搅拌头将水泥浆和软土强制拌和,搅拌次数越多,拌和越均匀,水泥土的强度也超高。
但是搅拌次数太多,施工时间太长,工效也可能降低。
试桩的目的是为了寻求最佳的搅拌次数、确定水泥浆的水灰比、泵送时间、泵送压力、搅拌机提升速度、下钻速度以及复搅深度等参数,以指导下一步水泥搅拌桩的大规模施工。
每个不同基础的试桩不少于3根,且必须待试桩成功后方可进行水泥搅拌桩的正式施工。
试桩检验可采取7d后直接开挖取出,或至少14d后取芯,以检验水泥搅拌桩的搅拌均匀程度和水泥土强度。
1.4水泥搅拌桩施工
1)、工艺流程:
桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开高压注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面以下0.5m→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。
2)、施工工艺:
①首先进行放样定位,其轴线定位偏差不得大于50mm。
②起吊机架就位后,应进行机架调平和主轴调整,桩架水平误差不超过2°,立杆倾斜度前后左右不超过1.5%。
3)、浆液制备:
①本工程所采用的水泥品种根据设计为普通酸盐水泥,要求水泥细度通过80微米方孔筛余量不大于5%。
②灌浆用水泥必须符合质量标准,并按批量收集出厂合格证和抽样检验,未经复检水泥不得使用,不合格水泥不得进场,不得使用受潮结块的水泥,严格做好贮存防潮工作,以严密及时的供货计划来保证正常施工和缩短存放时间。
③灌浆用水应符合拌制水工混凝土用水的要求。
④制浆材料必须称量,误差不大于5%。
水泥等固定材料采用重量称量法。
浆液必须搅拌均匀并测定浆液密度。
施工中随时对现场水泥进行计量,严格按配合比制浆。
⑤水泥浆液的搅拌时间不少于3min,浆液在使用前过筛,自制备至用完的时间少于2h。
⑥制浆站严格按配合比配制水泥浆,并及时泵送至第二拌和站备用,输送浆液流速为1.4-2.0m/s,制浆站每盘测定浆液比重一次,并对制浆量及比重作详细记录。
⑦浆液的稳定性和自由析水率每5d测一次,如浆料发生变化,应随时加测。
4)、钻孔搅拌:
①就位调平。
台车就位,桩位偏差不得大于30mm,垂直轴线方向偏差用台车前后标杆与施工轴线导向桩拉线间距离测量,沿轴线方向偏差用台车上线锤与预先固定的标尺(标准移位尺)测量,台车机身调平采用已固定于机架上的三根水平连通管控制,垂直度偏差不得大于1‰,就位偏差及垂直偏差由机手做好记录。
桩深必须达到设计要求,桩深达设计要求后应经监理人员复查确认。
②搅拌
启动供浆泵(BW150型三缸泵)开始供浆,同时开启搅拌桩机搅拌下沉至设计深度后提升,深度偏差不得大于50mm,施工前应在钻杆及浓度转盘上做好标记。
搅拌过程中,应根据地层情况选择合适钻进档位,并与供浆泵密切配合,提升过程中应保证孔口微微返浆,供浆标准为既能满足按钻进提升档位相匹配的水泥渗入量(15%),又能保证下部局部不密实区吃浆量大的要求,确保水泥搅拌桩连续密实完整。
例如,提升至某一浓度,尽管按计算供浆量已达到15%的渗量,但孔口不返浆就需要加大供浆量。
搅拌时间及浓度均应做好记录。
本工程采用二喷四搅的施工工艺。
拌和站应对供浆量做详细记录,并对浆液每半小时复核比重一次,供浆过程中,应密切关注输浆泵的工作状况,如出现故障及时通知搅拌桩机停搅。
③重复上、下搅拌(即:
二喷四搅工艺)
深层搅拌桩提升至设计加固深度的顶面标高时,集料斗中的水泥浆应正好排空。
为使软土和水泥浆搅拌均匀,可再次将搅拌机边旋转边沉入土中,至设计加固深度后再将搅拌机提升出地面,即二喷四搅施工工艺。
每次下钻和上提的喷浆量应经试验确定,一般第一次下钻浆量应大,第二次下钻浆量次大,第一、二次上提浆量应小。
下钻时速度一般控制在0.5m/min左右,提升时速度一般控制在0.9-1.0m/min。
到达桩底深度和到达桩顶时,都须喷浆搅拌10s左右,以保证桩底结合密切,桩头均匀密实。
④检测
水泥搅拌桩成桩28d后,用钻孔取芯的方法检查其完整性、桩土搅拌均匀程度及桩的施工长度。
每根桩取出的芯样由监理工程师现场指定相对均匀部位,送实验室做(3个一组)28d龄期的无侧限抗压强度试验,留1组试件做3个月龄期的无侧限抗压实验,以测定桩身强度。
钻孔取芯频率为1%~1.5%。
如果某段水泥搅拌桩取芯检测结果不合格率小于10%,则可认为该段水泥搅拌桩整体满足要求如果不合格率为10%~20%时,则应在该段同等补桩如果不合格率大于30%,则该段水泥搅拌桩为不合格。
对搅拌桩取芯后留下的空间应采用同等强度的水泥砂浆回灌密实。
外观鉴定:
桩体均匀圆顺,搅拌均匀,凝体无松散,群桩桩顶齐,间距均匀。
⑤特殊情况处理
a)在沙砾或砂层吃浆量大属正常情况,但如吃浆量急剧增加并经初步灌注无效时,应考虑存在架空现象,宜作好记录,并在后期用工程钻机钻孔灌注水泥砂浆封闭。
b)施工中如遇有石块等杂物时,注意调节搅拌下沉速度,以避免损坏钻具及影响搅拌质量;或者在水泥搅拌桩搭接的情况下经监理工程师认可后改变前进路线,并及时做好有关记录。
5)、清孔
向集料斗中注入适量清水,开启灰浆泵,清洗全部管路中残存的水泥浆,直至基本干净。
并将粘附在搅拌头的软土清洗干净。
6)、资料收集和整理
现场施工人员认真填写施工原始记录,记录内容应包括:
施工桩编号、施工时间、天气情况、设计喷浆深度、实际喷浆深度、停浆标高及灰浆泵压力、管道压力钻机转速钻进速度、提升速度浆液流量每米喷浆量和复搅深度和次数。
1.5工程质量保证措施
1)、施工现场事先予以平整,不得回填杂填土或生活垃圾。
施工前检验机具性能和施工工艺各项技术参数,并进行实际标定,有关技术参数及时提供现场监理工程师,以作为控制搅拌桩质量的依据。
2)、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。
当桩周为成层土时,应对相对软弱土层增加搅拌次数或增加水泥掺量。
3)、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。
4)、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1.5%,桩位的偏差不大于50mm,成桩直径及桩长满足设计要求。
5)、制备好的浆液不得离析,不得停放时间过长,泵送必须连续。
灰浆泵输浆量,灰浆经输浆管到达喷浆口时间以及钻头起吊提升速度按试验标定参数进行。
6)、前台操作与后台供浆应密切配合,前台搅拌机喷浆提升的次数和速度与试验桩已标定的施工工艺参数相吻合。
7)、后台供浆停机时,及时通知前台以防止断桩和缺浆。
使搅拌桩机下沉至停浆点以下0.5m,待恢复供浆时再喷浆提升。
停机后3h,将输浆管拆下,妥为清洗。
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。
8)、当搅拌桩桩顶接近设计标高时,应特别注意桩头的施工质量,桩顶1-1.5m范围内增加喷浆搅拌一次。
同时搅拌自地面以下1m喷浆搅拌提升出地面时,宜应慢速,当喷浆口至桩顶标高时,宜停止提升,搅拌10s-20s,以保证桩头密实均匀。
9)、当输浆管有弯折、外压或漏浆情况时要及时检查、理顺管道,清除外压,发现漏浆点应进行补漏,严重时停机换管。
当输浆管道过长,沿程压力损失增大时可使制浆池布置靠近桩位,以缩短送浆管道。
当场地条件不具备时,可适当调增泵送压。
1.6、安全管理体系
贯彻“安全第一、预防为主”的方针,针对本工程的施工特点,建立以项目经理为主的安全保证体系。
经理部配备专职安全员,负责对整个工程实施过程进行监督检查。
安全生产管理制度
遵守国家及地方关于安全生产的规定,为保证施工现场安全作业,避免发生安全事故,制定如下管理制度:
1)、安全生产负责制
在项目经理部领导下,安全员、机长、班组长、操作工人,逐级建立安全管理责任制度。
分工明确、责任到人。
管理者坚持安全生产“五到位”:
即“健全机构到位,批阅安全文件到位,深入现场到位,检查到位,处理问题到位”。
实行“四全”管理,即:
“全员、全过程、全方位、全天候”安全管理。
2)、建立安全教育制度
对所有进场的职工、民工进行入场安全教育,针对不同工种分别进行安全操作规程教育,建立安全教育卡片。
需持证上岗的特殊工种工人首先经过培训考试,在取得有关部门颁发的合格证书后上岗。
每天上班前,由机长进行安全施工教育。
3)、坚持安全交底制度
技术人员在编制施工方案、技术措施时,同时编制详细的、有针对性的安全措施,并向操作人员进行书面交底。
4)、安全预防制度
在编制施工方案和下达施工计划时,同时制定和下达施工安全技术措施。
对机具设备经常进行保养和定期维修,消灭一切安全隐患。
施工现场设安全标志。
5)、坚持安全检查制度
每周由项目经理牵头对工地进行一次安全大检查,专职安全员每天进行检查。
对检查出的问题做好文字记录,落实到人限期整改,对危及人身安全的隐患立即整改,整改完毕后由安全员进行验证。
6)、安全事故处理制度
现场发生任何安全事故,都本着“三不放过”的原则进行处理,查明事故原因、事故责任者。
对事故的直接责任者进行处罚,达到教育大家的目的。
制定整改及预防措施,避免以后再次发生类似事故。
重大事故发生后及时向上级部门及地方有关部门汇报,积极配合和接受有关部门的调查和处理。
安全保证措施
1)、进入现场人员一律佩戴安全帽,不准穿拖鞋、高跟鞋,不得赤脚作业。
高空作业人员佩带并系好安全带,穿防滑鞋。
施工时严禁嬉戏、打闹。
2)、进入施工现场人员一律佩带安全上岗证。
3)、所有电力线路和用电设备由持证电工安装。
由专职电工负责日常检查和维修保养,禁止其他人员私自乱接、乱拉电线。
4)、现场施工用电线路一律采用绝缘导线。
移动式线路使用胶皮电缆。
使用时提前认真检查确保电缆无裸露现象。
地上线路架空设置,以绝缘固定。
5)、现场所有电动机械设备使用前按规定进行检查、试运转,作业完拉闸断电锁好电闸箱,防止发生意外事故。
2、袋装砂井
2.1概况
标段内袋装砂井共计96.24万米,布置形式为正三角形布置,间距有1m及0.8m,最边缘一排桩超出坡脚0.8m及以上。
主要分布及工程数量
序号
袋装沙井加固处理区段
布置形式
沙井间距
桩径
桩长
沙井数量
m
m
m
m
4
DK84+739.39-DK85+327.76
正三角形
1
0.07
10
216444
18
DK94+800-DK94+988.35
正三角形
1
0.07
12
149055
22
DK95+097.43-DK95+186.35
正三角形
0.8
0.07
10
53333
25
DK95+386.43-DK95+835.69
正三角形
0.8
0.07
12~13
320742
37
DK101+600-DK101+972.94
正三角形
0.8
0.07
12
222860
合计
962434
2.2施工准备
1)、场地平整,施工现场必须清除地上和地下一切障碍物后再予以平整。
遇有水塘、明沟应抽水和清淤,分层回填砂性土料或粘性土并压实,不得回填杂填土。
当场地过于软弱,不利于桩机行走时,宜铺设中粗砂或细石工作垫层。
2)、场地平整完毕后由技术人员采用全站仪进行中心线放样,随后利用米尺进行桩位布置,按正三角形布置。
3)、施工主要机具
机械名称
数量
备注
袋装砂井机
20台
铁锹
20个
砂井袋
96.25万米
直径7cm
4)、劳动力分配
序号
分项工程
人数
1
袋装砂井机操作
20
2
灌注砂井袋
40
3
其他辅助工作
10
合计
70
2.3施工工艺及方法
1)、施工工艺
袋装砂井施工工艺:
整平原地面(清除地表)→摊铺砂垫层(第一层)测设放样(布桩)→机具定位→打入钢套管→沉入砂袋→拔钢套管→机具移位→埋砂袋头→摊铺砂垫层(第二层),其工艺流程见下表《袋装砂井施工工艺流程图》。
整平原地面
摊铺砂垫层(第一层)
测设放样
机具定位
打入钢套管
沉入砂袋
拔钢套管
机具移位
摊铺砂垫层(第二层)
质量检验合格
2)施工方法
袋装砂井施工前先进行试钻孔,根据设计深度,钻机钻进情况判断是否达到设计要求的地质层。
钻机在钻进过程中,钻进速度突然发生变化,钻杆同时发生振动,则认为进入持力层,此时即可停止钻进,然后测定钻孔深度。
如地质情况发生变化,需要调整设计桩长时,及时通知总监办、业主、设计代表现场勘察后确定。
①整平原地面
测量人员首先对原地面进行断面复测,放出地基处理边线,利用挖掘机清除地表后用压路机压实整平,顶面向外设4%横坡。
如遇有水塘、河沟等,应先排水、清淤,再分层回填砂性土并进行压实。
②摊铺砂垫层(第一层)
砂垫层总厚度50cm,分两层填筑第一层厚30㎝,为确保砂垫层压实质量,碾压时应适当洒水,砂垫层填筑宽度应宽出路基边角0.8m。
垫层中设土工格栅,土工格栅材料采用单向拉伸塑料土工格栅。
砂垫层顶面设向外4%的横坡。
③孔位放样
先采用全钻仪定出中线,然后根据设计图的处理宽度准确放出边线,如实测横断面图的宽度与该处砂井设计宽度出入较大,应按实测横断面图度宽予以调整。
中线、边线定出后,再根据设计间距逐井定位,并编上各井井号,绘制出砂井平面布置图。
④机具定位
根据砂井平面布置图制定出砂井施工顺序并组装好机具到达定位置,机具定位后检查砂井机基础是否稳定牢固。
⑤打入钢套管
移动并调整钻机位置,确认钻机位置、钻井垂直度无误后,即可开机钻孔,钻孔按试钻时要求进行。
一旦达到持力层,立即停机,同时测量出孔深,并作好深度记录。
孔深测量方法用钢尺丈量,先在钻杆顶部作一明显标志,从标志处往下一直量到钻头得出总长并记录好数据,钻孔完成后,再测量标志处到地面距离,用总长减去该距离即为孔深。
砂井尽量垂直,个别最大偏差<1.5%,用吊垂球进行测定,垂球自机顶吊下,待垂球稳定后,量得垂
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