水泥搅拌桩实验方案

梧州至贵港高速公路第No3-1合同段（K81+5000～K91+850）水泥搅拌桩试验方案编制：审核：审定：编号：WGGS003河北省建设集团有限公司日期：二O一O年五月十日1.工程概况根據地質情況，我標需對部分軟基路段進行水泥搅拌桩先行试验段的施工、试验及数据采集分析工作，选择在主线龙甫中桥附近（K30+114~K30+198）范围内的K30+180~K30+198路段开展搅拌桩先行试验。试验区面积约360m2，试验场地平整，场地地质条件为山前洪积地貌，地层为亚粘土、淤泥、淤泥质亚粘土和残积亚粘土，地下水丰富，水位接近地表。试验桩桩径0.5m，桩间距1.1m，等边三角形布置，共约300根。通过抽芯进行室内土工试验与现场原位测试试验相结合对搅拌桩的桩身强度及承载力进行试验检验。2.试验目的(1)通过室内配合比试验确定可达设计强度要求的最佳配合比。(2)大量工程实践表明，现场强度远小于室内强度，本试验计划通过现场载荷试验与桩身实测强度的平行试验，验证设计标准（28天无侧限设计抗压强度为1.5MPa，单桩设计承载力≥125KN）。3.试验主要工程量本试验主要工程量详见附表1。4.试验步骤、方法4.1试验步骤试验流程如下表：工作项目工作内容预期资料和成果地质勘探(1)静力触探(2)钻探取样(3)室内土工试验(1)静力触探曲线图(2)钻孔柱状图(3)地层剖面图(4)天然地基土物理、化学、力学性质试验成果表及有机质的含量(5)地下水腐蚀性评价搅拌桩施工(1)湿喷水泥浆搅拌桩施工(1)搅拌桩施工记录(2)搅拌桩施工地面返泥浆记录抽芯及室内土工试验(1)桩身及桩间土钻孔取芯(2)N10试验，N63.5试验(3)不同龄期水泥土的室内物理、力学性质测试(1)钻孔柱状图(2)N10、N63.5击数与桩身强度关系统计图表(3)不同龄期水泥土的物理、力学性质试验成果表现场载荷试验单桩及复合地基载荷试验(1)p-s曲线、s-t曲线、s-lgt曲线(2)载荷－桩土应力比曲线(3)复合地基承载力试验成果表资料整理、分析整理、分析试验数据，总结试验成果试验报告4.2试验方法4.2.1地质勘探搅拌桩施工前，通过静力触探、十字剪切板试验和钻探相结合，查明试验场地的地质条件，并测试出地基土和地下水的物理、化学、力学性质及有机质的含量。静力触探试验采用双桥探头，触探孔2孔，布置在起止位置路基中线附近，静力触探深度以能达到最大深度为止，试验后编制静力触探曲线图，并在静力触探孔附近进行十字板剪切试验，完成后绘制十字板剪切曲线图。为进一步鉴别、划分地层，在场地中心布置2个地质钻孔。孔径110mm，回转钻进，钻孔尽量使用干钻，必要时才使用泥浆护壁，但必须小流量、低转速，尽量减少对地基土的扰动。取样：全孔连续取样，取样质量要达到Ⅰ级要求，采取率不小于95%，取土器使用薄壁原状土取土器，并采用压入法。对取得样品必须轻拿轻放，经编录后立即用样筒密封，按顺序放置于柔软防震的样品箱中，并贴好标签。钻孔后抽干孔内水，第二天用水样瓶采取钻孔中部的水样300ml。水样编录好后，两天内送检，主要检查其对水泥土的腐蚀性。取样后3天内开样试验，按地层分层情况每层选取有代表性的土样进行室内土工实验。试验项目见附表2。试验后计算出各层土的塑性指数、孔隙比、饱和度、液性指数、压缩模量、压缩指数及变形模量。4.2.2搅拌桩施工结合本标段搅拌桩的施工进行搅拌桩试验测试。施工前应先整平，场地整平后，再鋪0.5~1.0m的工作垫层，标高应比搅拌桩设计标高出0.5m，主要是由于在桩顶0.3~0.5m范围时，因上覆压力较小，搅拌质量较差，待施工完成后再开挖至原地面，鋪设垫层，确保水泥搅拌桩的成桩质量。在平整场地后立即进行测量放样，。施工前对施工人员进行必要的技术、安全交底，对进场机械、原材料进行检查。只有在人员经过培训、机械状态良好，原材料质量合格条件下方可开始施工。桩位成等边三角形布置，桩径0.5m，桩顶位置为现地面，桩长暂定为12m，以穿透软土层进入持力层0.5m为准，具体长度以静力触探和钻探确定的软土深度为准。水泥采用P.032.5R水泥，水灰比0.5：1，在试验区分三段进行施工，第一段水泥掺灰量为21%，第二段水泥掺灰量为20%，第三段为设计水泥掺灰量19%，路基中线将每段分为2个区，一个区采用设计施工工艺，另一个区采用“四搅四喷”施工，具体情况如图1所示，试验区搅拌桩总根数大约为300根。设计施工工艺如下：搅拌机就位—预搅下沉—制配水泥浆—喷浆搅拌、提升—重复搅拌下沉—关闭搅拌机、清洗—移位。搅拌机冷却水循环正常后，进行预搅下沉，下沉速率控制在0.38~0.75m/min，沉至设计加固深度后，以0.3~0.5m/min的均匀速度提升喷浆至地面顶，注浆压力保持在0.4~0.6Mpa，通过流量泵控制输设计工艺掺灰量19%路中线终点起点设计工艺掺灰量20%设计工艺掺灰量21%四搅四喷掺灰量21%四搅四喷掺灰量20%四搅四喷掺灰量19%图1搅拌桩施工分区示意图浆速度，并应使提升速度与输浆速度同步。浆液不得离析，泵送必须连续。“四搅四喷”施工工艺如下：施工程序为：钻机就位—制备水泥浆—喷浆下沉—喷浆提升—重复喷浆下沉和提升—移位。搅拌杆下沉速率为0.8~1.0m/min，提升速度为0.6~0.8m/min，但最后一次提升的速度应在0.5m/min左右，转速不小于50转/min，10m的搅拌桩的施工时间不应小于40min。通过控制提升速度分层加固软土，提升速度纯淤泥段尽量取小值，砂层可取大值，注浆泵出口压力应保持在0.4~0.6Mpa，并应使提升速度与输浆速度同步。浆液不得离析，泵送必须连续。施工时应保持搅拌桩机底盘的水平和导向架的竖直，搅拌桩的垂直偏差不得超过1％；桩位偏差不得大于50mm；搅拌浆液的数量、水泥用量和泵送浆液的时间等应作记录，严格控制水泥用量。因故停浆，应返回到停浆点以下0.5m，待恢复供浆时再喷浆提升。停机3小时以上，应拆洗管路，正常后重新施工。要求桩径和桩长不得小于设计值。搅拌桩施工时观察、记录地表返泥浆情况。施工后第2天实测返浆的体积后，立即清除表面返浆。4.2.3搅拌桩施工安全注意事项1、作业前做好组织工作，由作业负责人布置作业要求、安全措施及注意事项。对不适合工作要求的人员不能分配工作或不准执行登高、带电作业。2、按作业现场情况，认真执行停送电制度，要挂停电警告牌，工作完毕后，要进行复查，并在搞好全部接地线和警告牌后方可送电。操作者要服从指挥，搞清工作范围，了解各项工作要求，执行安全措施，佩带好安全用具。3、电器检修用安全工具，用具必须定期检查，试验经检查合格后方可使用。4、在低压线路及设备上、拉合闸或合闸上保险丝时，必须由一人监护、一人操作方可进行。操作者应穿戴好绝缘鞋、手套、使用合格的操作工具。5、操作时离开开关或保险丝应有一定的距离，并侧身操作，不要面向电门。6、拉闸后，必须在切断电源开关上挂上“有人工作，禁止合闸”的警告牌，未经挂牌人同意，任何情况下，不得合闸，不得摘下广告牌。7、不准带负荷或开关未打下的情况下安装保险丝。8、在多电源线路上作业时，要分别拉开各路刀闸，在支线上加封地线，处于多组接地中间。9、高空作业时必系安全带，不宜登高作业人员，不得从事高空作业；严禁酒后登高作业；高空作业不准穿拖鞋或硬底鞋；新工具、材料必须事先准备好，工具应放在工具袋内。10、高空作业与地面联系，应有专人负责。11、开始下钻时，应由慢转快；灌浆时，应按规定灌好水泥浆，不得漏灌。12、停工后，应立即清洗干净管内的水泥浆。4.3取芯及室内土工试验4.3.1取芯(1)桩身取芯成桩后28天龄期、90天龄期分别对搅拌桩进行抽芯，每次每区各抽2根，检查搅拌桩质量和制作试样，分层取样，每2~3m取一样，每层至少有一个试样，28天龄期时抽芯时同时进行标准贯入试验，要求每1米1次，另要求90天龄期抽芯原则上不影响施工进度，是否抽芯视具体情况而定。钻孔直径110mm和91mm（28龄期以上采用），回转钻进，钻孔尽量使用干钻，必要时才使用泥浆护壁，但必须小流量、低转速，尽量减少对地基土的扰动。采样时采用单动双管取芯管，对取得样品必须轻拿轻放，经编录后立即用样筒密封，按顺序竖放置于柔软防震的样品箱中，并贴好标签。4.3.2室内水泥土配合强度试验分别取有代表性的不同地层的原状淤泥进行室内配合强度试验。试块尺寸大小同水泥砂浆的试块尺寸。测量龄期为7天、14天、28天、90天的无侧限抗压试验。水泥掺量分别18％、19％、20％、21％，水泥的掺入状态同现场施工状态。试验项目见附表3。室内配合比土工试验是确定此次搅拌桩最佳配合比的关键，所有土工试验的方法和数量必须符合土工试验规范要求和满足统计规律需要。4.3.3N10试验成桩后第3天内进行，每区6根，共36根，检验桩身的早期强度，同时在天然地基土、不同间距的桩间土各6次试验，共12次，对比地基土施工前后强度变化。4.4现场载荷试验4.4.1试验参数和要求载荷试验分为天然地基、单桩、单桩复合地基和群桩复合地基试验。天然地基载荷试验2点，采用螺旋载荷板进行测试。单桩3根（掺灰量为15%的两种工艺各选1根，掺灰量为17%的选1根），群桩复合地基1组（4根/组，选在掺灰比为15%，采用两搅一喷施工艺的区域），采用一般加载方法，反力源采用堆载，试验方法为慢速维持荷载法，加载至破坏。载荷试验的参数和数量见下表：载荷试验参数及数量表类型数量（根）承载板面积（m2）承载板参数（m）堆载量（KN）单桩群桩复合单桩群桩复合单桩群桩复合单桩群桩复合喷水泥浆（1.1~1.3m）310.1965.8560.52.63001200加载级数为20级，前三次每次加2级，以后每次加1级。载荷试验数据采集使用自动数据采集仪。读数时间：每加一级荷载前后，各测读一次承压板沉降量一次，以后每15min读一次，累计一小时后每隔半小时读一次。在每级荷载作用下，桩的沉降量在每小时小于0.1mm时可视为稳定。当出现以下现象之一时，可以终止加载：(1)沉降急剧增大，土被挤出或承压板周围土出现明显的隆起；(2)承压板的累计沉降量已大于其宽度或直径的6%。加载至满足终止加载条件后卸载，卸载级数为加载级数的一半，等量进行。每卸一级，隔半小时读记回弹量。待完全卸载后间隔三小时读记总回弹量。第2天挖出桩头，观察桩头有没有破坏。4.4.2土压力盒埋设在桩顶及桩间土埋设土压力盒测量桩土荷载分担比。凿平桩头，平整试坑底部后，铺20mm中粗砂并压密实。然后安放土压力盒于桩身和桩间土，土压力盒必须水平放置，再在上面铺100mm中粗砂并压密实。单桩载荷试验在桩中心埋设1个土压力盒，总计3个，群桩复合地基试验时共埋设9个土压力盒(桩顶4个，桩间土5个)，具体详见图2。土压力盒承载板搅拌桩2#桩1#桩图2四桩复合地基载荷试验土压力盒埋设布置图4.4.3试验步骤(1)开挖：单桩载荷试验时试坑为直径1.5m，复合地基载荷试验时试坑为直径4.5m，深均为0.5m，除去上部0.5m桩体，凿平桩头，平整试坑底部，试坑周围高出四周200mm，以防止水进入坑内；(2)埋设土压计；(3)安装载荷板、千斤顶；(4)堆载：按设计堆载量进行堆载，堆载完后用材料布盖住，防止雨水进入试坑。(5)安装沉降观测仪器，基准梁的位置在试坑外，并不小于3m；(6)加载和观测；(7)卸载和观测；(8)整理试验数据。5．试验进度计划试验进度计划见附表4。6.机械、材料计划机械、材料计划见附表5。序号机械名称型号与规格数量检验状态进场时间1搅拌桩机4良好2010.62发电机3良好2010.63推土机D60P-11良好2010.34全站仪SET2101良好2010.15自动安平水准仪SETB201良好2010.1提交成果水泥搅拌桩试验报告。