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南水北调东线一期工程鲁北段工程 小运河段工程标段3 （合同编号： NSBD/LBD-XYH003 ） 多头小直径水泥土搅拌桩试桩方案 中国水利水电第 ** 工程局有限公司 南水北调鲁北段小运河段工程项目经理部 二 0 一一年十一月十二日 编写： 审核： 批准： 南水北调东线一期工程鲁北段工程小运河段工程标段3 多头小直径水泥土搅拌桩试桩方案 1 多头小直径水泥土搅拌桩试桩方案 一、工程概况 1.1 工程概况 徒骇河倒虹吸工程位于聊城市东昌府区潘屯村南的徒骇河上，起点桩号为 36+813， 末端桩号为 37+091， 建筑物全长 278米 徒骇河倒虹吸设计输水流量为50m3/s， 工程级别为 1 级建筑物 徒骇河倒虹吸采用3 孔钢筋砼箱涵，每孔3.5m× 3.5m，每节长 9~12m，洞身下均 设 C15 素砼垫层，分缝下均设钢筋砼垫梁以减少不均匀沉降；为方便运行管理及检修 维护，每隔 200m 左右设置 0.8m× 0.8m 的检修井洞身段基础采用多头小直径水泥土 搅拌桩对地基围封处理方案， 防渗墙厚度 0.3m，防渗墙面积约 4427.9m2地基处理范 围：长度方向为整个洞身长度范围内，宽度方向为整个洞身宽度范围内，搅拌桩采用 强度等级为 42.5的普通硅酸盐水泥，搅拌桩水泥掺入比 15% （与被加固湿土的质量比） 。

根据《中国地震动参数区划图》 （GB18306-2001） ，徒骇河倒虹地震动峰值加速度 为 0.15g，相应的地震基本烈度为Ⅶ度；地震动反应谱特征周期为0.35s 1.2 工程地质 根据工程地质勘探报告， 徒骇河倒虹吸场区地貌类型为黄河冲积平原场区地层 主要为第四系全新统冲积堆积物，上部为砂壤土，夹有粘土、裂隙粘土、壤土等，下 部为粉细砂，底部为中砂地层分为7 层，从上至下分述如下：①层砂壤土，层厚 0.7~2.2m，底高程 30.80~32.98m；②层裂隙粘土，层厚0.50~1.70m，底高程 30.30~31.88m；③层砂壤土，层厚6~8.8m，底高程 21.89~24.3m；④层粘土，层厚 0.4~0.8m，底高程 21.08~23.80m；⑤层砂壤土，层厚 2.5~4.8m，底高程 16.69~18.58m； ⑥层粉细砂，层厚 8.7~9.4m，底高程 6.89~12.2m倒虹吸洞底板高程21.05m，座在⑤ 层砂壤土和⑥层粉细砂粉细砂顶部⑤层砂壤土在Ⅶ度地震条件下为液化层，根据设 计要求需要进行多头小直径水泥土搅拌桩围封处理 1.3 水文地质 输水工程沿线地下水为第四纪孔隙潜水，分布于沿线第四系松散沉积层中。

主要 受大气降水补给；临黄河段接收黄河水的侧渗补给以地下缓径流及人工取水为主要 排洪途径地下水位年变幅2.0~4.0m左右地下水埋藏深度受地形和引水影响勘探 期间，地下水埋深一般0.90~7.80m，局部深达 8.56~10.08m 南水北调东线一期工程鲁北段工程小运河段工程标段3 多头小直径水泥土搅拌桩试桩方案 2 地下水化学类型主要为重碳酸氯化物-钙镁型、重碳酸硫酸氯化物 -钙钠型、重碳酸 -钙镁型等，受污染的河水为重碳酸氯化物硫酸-钠钙镁型等地下水矿化度为 0.65~1.58g/l，无侵蚀性 CO2，对混凝土无腐蚀性 二、试验目的 根据业主、设计、监理等单位要求，徒骇河倒虹吸洞身段多头小直径水泥土搅拌 桩需要进行工艺试验，通过工艺试验确定供浆、供气压力、搅拌下沉速度、搅拌提升 速度、各工序工作时间等各项施工参数，用以指导大批量多头小直径水泥土搅拌桩的 施工 三、施工准备 （1）试验场地 根据现场实际情况，拟定在19#洞身两侧，两台桩机各做两个单元的防渗墙，首 先进行场地平整，并清除地上的障碍物，为工艺试桩提供施工平台 施工前沿防渗墙轴线开挖一条深不小于0.5m，宽约 0.3m 的工作槽，防止泥浆外 流，以保持场地的清洁。

（2）试验人员 技术工人 16 人，工程技术人员 5 人管理人员 2 人 （3）机械设备 现已进场一次成墙及两次成墙多头小直径截渗桩机各1 台（现已组装调试完毕， 就位待命），另配备输浆泵 2 台，制浆设备 2 套，挖掘机 1 台 （4）施工材料 水泥选用强度等级为42.5 级普通硅酸盐水泥进场水泥必须具备出厂合格证， 拌制水泥浆所用水泥要求新鲜无结块，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，备好满足试桩要求的水泥量同时做好现场水泥的防雨、防潮措 施 （5）施工供水 抽取无砂管井内地下水 （6）施工供电 接当地网电，备足柴油发电机 四、参数设定 南水北调东线一期工程鲁北段工程小运河段工程标段3 多头小直径水泥土搅拌桩试桩方案 3 4.1 设计参数 （1）加固剂：强度等级为42.5 的普通硅酸盐水泥； （2）水泥掺入比： 15%（与被加固湿土的质量比） ； （3）有效桩长3.94～11.18m ，施工桩长4.44～11.68m保证桩深穿透粉细砂层 以下 1 米； （4）最小墙厚：不小于300mm； （6）搅拌桩渗透系数：不大于2×10 -6cm/s ； （7）搅拌桩抗压强度：不低于1.5MPa。

4.2 施工参数 （1）水灰比： 1.5：1，泥浆比重： 2.5/(1.5/1+1/3.1)=1.37； （2）垂直度允许偏差：≤ 0.5%； （3）桩位允许偏差：≤ 1cm； （3）桩径：本次共投入多头小直径搅拌桩机2 套，一套一次成墙，一套两次成 墙 一次成墙桩桩径 440mm， 桩距 320mm， 搭接宽度 120mm， 理论成墙厚度 302mm， 下一单元移位 960mm，具体成桩布置图详见下图： R= 22 0 ⅠⅠⅡⅡⅡⅠ 两次成墙桩桩径380mm，单序桩桩距450mm，临序桩桩距225mm，搭接宽度 155mm，理论成墙厚度 306mm，Ⅱ序桩移位 225mm，下一单元移位 1350mm，具体 成桩布置图详见下图： R =19 0 ⅡⅡⅡ ⅠⅠⅠ 南水北调东线一期工程鲁北段工程小运河段工程标段3 多头小直径水泥土搅拌桩试桩方案 4 （4）水泥掺入量 每米桩（包括 3 颗桩）长掺入水泥量： 1）一次成墙桩 每米土的体积： 3V=3×πr 2× 1m =3× 3.14 × 0.222× 1 =0.456m3 土的湿密度： ρ=1.96g/cm 3=1.96 × 103kg/m3（地勘报告） 每米土的质量：G=V × ρ=0.456m3× 1.96 × 103kg/m3=893.76kg 15%的水泥掺入量 M=893.76kg× 15%=134.06kg 即：每米桩长水泥掺入量为134.06kg；需要加水 134.06× 1.5=201.09kg； 需要配置水泥浆体积 (201.09+134.06)/1.37=0.25m 3。

2）两次成墙桩 每米土的体积： 3V=3×πr 2× 1m =3× 3.14 × 0.192× 1 =0.34m3 土的湿密度： ρ=1.96g/cm 3=1.96 × 103kg/m3（地勘报告） 每米土的质量：G=V × ρ=0.34m 3× 1.96 × 103kg/m3=666.52kg 15%的水泥掺入量 M=666.52kg× 15%=99.98kg 即：每米桩长水泥掺入量为99.98kg；需要加水 99.98× 1.5=149.97kg； 需要配置水泥浆体积 (149.97+99.98)/1.37=0.18m 3 五、施工方法 5.1 一次成墙桩机施工方法 采用“二喷二搅”施工工艺 （1）测量放样 根据业主移交的水准点和控制网点坐标等永久标桩进行复查核实，确保准确无误 根据施工图纸，用全站仪定出防渗墙轴线，按设计图定出每单元桩的桩位以及应该打 设的深度，并做好标记和记录，编制防渗墙施工桩深控制表，每根桩位平面允许误差 ≤1cm每个单元幅起始点用顶端涂有红漆的30cm长竹签垂直插标， 标志点高出地面 5cm 左右桩位测放完毕后报监理核查，合格后方可施工 试验桩按同样的方法， 测放两个单元桩位。

测量工作由专人负责， 实行定期复测、 校正施工期间所有的施工放线、测量记录和绘制图表及时整理、汇编、妥善保存， 做为施工记载资料 （2）桩机就位 搅拌桩机到达作业位置，由当班机长统一指挥，移动前仔细观察现场情况，确保 南水北调东线一期工程鲁北段工程小运河段工程标段3 多头小直径水泥土搅拌桩试桩方案 5 移位平稳、安全，待桩机就位后，调整桩机液压支腿，使调平装置中三个水管液面偏 差在± 3mm 内同时，在钻杆顶部用10 米长细钢丝悬吊一锤球，下部放置一个间距 为 1 厘米的圆盘，可从圆盘直接读出偏移尺寸及方向每次调平搅拌桩机平台后使静 止状态下锤球对准中心，向下钻进一半时，读出锤球中心偏移刻度，打倒桩底时，再 读出刻度，如果超出允许偏移量则对机架重新进行复钻，确保垂直度偏差不大于0.5%， 并在桩机架上画出以米为单位的长度标记，便于钻杆入土时观察、记录钻杆的钻进深 度，确保搅拌桩长不少于设计桩长 为了在施工过程中确保垂直度控制良好，在钻机四个支座处加设较大面积的钢垫 箱，使钻机在钻进中保持平稳，钻进时要经常检查垂直度，如发现偏差则边钻进边调 整，对于设计长度较长的水泥搅拌桩，在开始保持较慢的钻进速度，待机身稳定后再 加快钻进速度。

桩的孔位置与图纸偏差不得大于10mm （3）配制泥浆 按本方案“四、参数设定”规定的参数并结合每单元幅（或每序桩）的桩长配置 水泥浆，按每单元幅（或每序桩）一桶浆定量，严格控制每桶搅拌桶的水泥用量及液 面高度水泥浆的制备须有充分的时间，要求不小于3 分钟，以保证搅拌均匀性水 泥浆从泥浆搅拌机倒入储浆罐时，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3 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、泵压以及泵送水泥浆的时间应有 专人记录 （4）喷浆搅拌下沉 启动浆喷机电动机，放松起重机或卷扬机钢丝绳，使浆喷桩机沿导向架自上而下 浆喷切土下沉， 下沉速度 V≤1.0m/min， 开启泥浆泵同时喷浆， 注浆压力：1.5~2.5Mpa， 边喷浆边旋转，输浆管道不能发生堵塞，使水泥浆和原地基土充分拌合，直到下沉钻 进至桩底标高并超深10~20cm，偏差不大于 50mm，并原位喷浆 30S以上 （5）提升喷浆搅拌 钻进至桩底标高并超深10~20cm且在原位喷浆 30S以上后，调整泥浆泵档位及桩 机档位，以 V≤2m/min 的速度提升搅拌钻头，边喷浆边旋转，提升到超出桩顶设计标 高 50cm 后关闭泥浆泵，在原位转动喷浆30s，以保证桩头均匀密实。

第一个单元施工 完成，检查水泥浆用量，确保一个单元一桶浆 南水北调东线一期工程鲁北段工程小运河段工程标段3 多头小直径水泥土搅拌桩试桩方案 6 （6）桩机移位 第一个单元施工完成后， 主机整体沿预先标定的方向移动960mm 至下一单元就位， 两单元搭接尺寸为120mm （7）重复（ 3）~（5）工序，施工下一单元，试验桩施工完成 5.2 两次成墙桩机施工方法 同样采用“二喷二搅”施工工艺 （1）测量放样 测量放样方法同一次成墙桩机，测放处两个单元共四序桩的桩位及高程，技术标 准同一次成墙桩机 （2）桩机就位 同一次成墙桩机 （3）配制泥浆 同一次成墙桩机，配备两个单元共四序桩的水泥浆量，每序一桶 （4）喷浆搅拌下沉 同一次成墙桩机 （5）提升喷浆搅拌 同一次成墙桩机，完成第一个单元第Ⅰ序桩施工 （6）机架移位 第一个单元第Ⅰ序孔施工完成后，主机上机架纵移225mm 至该单元第Ⅱ序桩，调 平主机 （7）重复（ 3）~（5）工序，施工第一单元第Ⅱ序桩，完成第一单元施工 （8）主机整体沿预先标定的方向移动1350mm 至下一单元第Ⅰ序桩就位，两单元 搭接尺寸为 155mm （9）重复（ 3）~（7）工序，施工下一单元，试验桩施工完成。

六、施工质量控制与检测 （1）测。