三轴搅拌桩试桩施工方案
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二O一七年十二月
三轴搅拌桩试桩
1、简述
本基坑支护工程前期已部分施工，现场基坑内标高已经降至-6.30m，基坑上部土钉墙支护基本施工完毕。目前，基坑内工程桩已经施工完毕，工程桩采用后压浆施工工艺，依据工程桩施工单位提供数据，现场大部分工程桩已经注浆完毕，西北侧局部工程桩尚未注浆。
本工程围护止水桩设计深度A-A剖面最深初达36.30m，虽然坑内场地标高已经下降至-6.30m，但实际施工深度仍然将达32.30m。为确保本次施工的成功，依据现场实际工况，进行本次试桩。根据试桩实际情况总结施工各项控制参数。
2、试桩的目的
2．1 由于三轴搅拌桩深度较深，所穿土层较硬，通过试验，为工程正式施工提供可靠的工艺及参数。
2．2 验证工程桩后注浆对三轴搅拌桩施工的影响。
3、本工程地质条件
各土层的类型及厚度如下：
第1层 杂填土 稍密~中密，厚度0.4~5.7m，平均厚度2.41m。
第2层 新近沉积粉土，稍密~中密，厚度2.20~4.00m，平均厚度3.16m。 第3层 新近沉积粉质粘土， 饱和，可塑，厚度0.70~3.50m，平均厚度1.55m。 第4层 新近沉积粉土，中密，厚度1.00~3.00m，平均厚度2.08m。 第5层 新近沉积粉质粘土层底深度4.40～8.60m，平均层底深度6.69m，厚度0.30～2.00m，平均厚度0.97m。
第6层 新近沉积粉土（Q4-3al），褐黄～灰黄色，湿，中密，干强度低，摇振反应迅速，无光泽反应，韧性低，土中含有锈黄色斑点；有水纹层理，平均厚
度3.03m。
第7层 粉质粘土（Q4-2l），灰色～深灰色，饱和，可塑，干强度中等，平均厚度3.20m。
第8层 粉土（Q4-2l），灰色，湿，中密，干强度低，平均厚度0.93m。 第9层 粉质粘土（Q4-2l），灰～灰黑色，饱和，可塑，干强度中等，无摇振反应，韧性中等，平均厚度1.54m。
第10层 粉土（Q4-2l），浅灰色～灰色，湿，密实，干强度低，摇振反应中等，韧性低，无光泽反应，土质分布不均匀，土中含蜗 牛 壳碎片，小姜石，下部近粉砂, 层底深度13.90～18.50m，平均层底深度16.55m，厚度0.50～2.30m，平均厚度1.55m。
第11层 粉砂（Q4-1al+pl），褐黄色～灰色，饱和，中密～密实，平均厚度2.95m。
第12层 细砂（Q4-1al+ pl），褐黄色，饱和，密实，平均厚度8.25m。 第13层 粉质粘土（Q4-1al+ pl），褐黄色，饱和，可塑～硬塑，稍有光滑，干强度高，韧性中等，厚度0.80～3.20m，平均厚度1.72m。
第14层 细砂（Q4-1al+ pl），褐黄色，饱和，密实，颗粒级配一般，粘粒含量高，主要成分为云母、长石、石英, 层底深度29.00～35.80m，平均层底深度32.25m，厚度1.00～6.30m，平均厚度3.01m。
第15层 粉质粘土（Q3al），褐黄色～棕黄色，饱和，硬塑，光滑，干强度高，无摇振反应，韧性高，土中含铁锰质结核，土层粘性较大，层底深度37.70～43.00m，平均层底深度40.11m，厚度4.80～11.00m，平均厚度7.86m。
第16层 粉土（Q3al），棕黄色，湿，密实，干强度低，摇振反应中等，无光泽反应，韧性低，土质分布不均匀，中间夹粉质粘土,局部地段姜石胶结成16-1层，层底深度41.50～46.00m，平均层底深度43.74m，厚度1.50～5.70m，平均厚度3.62m。
4、选用三轴搅拌桩工法施工设备
主要机械设备参数
序号 1 2 3 4 设备名称 中空三轴搅拌钻机 步履式桩架 搅浆注浆系统 空压机 BW-320 6M3 规格 Φ850 自重约120吨 泵流量90升/分钟、145升/分钟、250升/分钟 空气压力不大于7公斤/㎝ 2主要设备参数 最大扭矩15.6KN.m，转速31.5转/分钟
5、三轴搅拌桩试桩施工参数 ①、三轴搅拌桩钻进速度
根据以往类似工程经验,结合本地地质情况，下沉搅拌钻进平均速度控制约在0.5米/分钟左右，提升搅拌速度控制在1米/分钟左右。
②．根据经验及日本推荐水泥浆配比（日本水泥浆内掺入5%左右的膨润土），掺入粉煤灰及膨润土后可以有效改进搅拌和易性，防止细砂层塌孔,减少埋钻得风险。
③．设计水泥掺量为20%，每立方米土体掺入量配合比具体配比如下: 水泥掺入量 360kg，粉煤灰 86kg 膨润土 22kg 每桶搅拌水泥浆配合如下：
水泥200kg：粉煤灰40kg：膨润土10kg：水450kg 水泥浆(包含粉煤灰及膨润土)比重约为1.3左右。 ④.三轴搅拌桩各项控制参数
下沉速度桩长 水灰比 （m/min） （m/min） （L/min） 间（分） 提升速度注浆流量注浆时水泥用量 备注 32.3m 1.8 0.5 1 145 260 11.99吨
6 、工艺流程
工艺流程施工工艺
1）测量放线
根据坐标基点，按设计图放出试桩桩位，试桩桩位图符后，并设临时控制桩，填好技术复核单，提请验收。
2）开挖导沟及放置控制线
采用1.2m3小型挖掘机挖沟槽，并定好桩位标志。 3）搅拌机定位、调正
施工时确保有足够的平整度和垂直度，控制桩位布置与设计的误差不大于±20mm，标高误差±100mm，桩机垂直度偏差不超过5‰。
4）搅拌及注浆速度
在钻进和提升过程中注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度，一般下沉速度为1m/min，提升速度为1.0～1.5m/min，在桩底部分重复搅拌注浆，并做好原始记录。试桩过程中为总结不同地质条件下的成桩质量，应适当放慢成桩速度，下沉速度调整为0.5m/min，提升速度为1.0m/min。
施工放样 开挖沟槽，清除地面、地下障碍物 设置导向定位线 桩机就位，校正、复核桩机水平和垂直度 桩机钻头下沉 钻头切割土体下沉至设计桩底标高 钻头提升、喷浆升至设计桩顶标高 施工结束，转下一道工序
图 三轴搅拌桩施工工艺流程图
5）制备水泥浆及浆液注入
在开机前进行水泥浆液的搅拌，水泥浆液的水灰比为1.8~2.0，以下暂定掺量：水泥掺量16%即288kg/m3，粉煤灰掺量4%即72kg/m3，膨润土掺量1%即18kg/m3，注浆压力为1.0MPa左右。水泥土搅拌桩养护期不得少于28天，无侧限抗压强度大于1.5Mpa。
6）成桩
搅拌机在下沉过程和提升过程中注入水泥浆液，同时严格控制下沉和提升速度。
如图所示。
图 三轴搅拌桩（SMW工法）施工工艺流程图
9）施工技术要求
⑴严格按设计要求配置浆液；
⑵土体要充分搅拌，严格控制下沉速度，使原状土充分破碎有利于同水泥均匀拌和；
⑶浆液不能发生离析，水泥浆液严格按预定配合比配制，为防止灰浆离析，注浆前必须搅拌30s再倒入存浆桶；
⑷压浆阶段不允许发生断浆现象，输浆管道不能堵塞，全桩须注浆均匀，不得发生夹心层；
⑸发生浆管堵塞，立即停钻处理，待处理结束后立即把搅拌钻具上提或下沉1.0m后方能注浆，等10～20s恢复向上提升搅拌，以防断桩。
10）一旦出现冷缝则采取在冷缝处支护桩外侧桩方案，如图三轴搅拌桩冷接头处理示意图。
阴隐部分为24小时以前 施工的SMW搅拌桩图 三轴搅拌桩冷接头理示意图
7、试桩应急准备及响应预案 7.1 目的
为有效防止在搅拌桩施工过程中特殊情况发生, 确保试桩成功，准确找到工程桩施工的工艺和参数，特指定本预案。 7.2 组织机构及职责 (1) 组织机构
由项目部成立指挥小组，负责指挥及协调工作 组 长： 副组长： 成 员： (2) 分工与职责 具体分工与职责如下：
① 负责组织人员进行事故处理。 ② 负责技术交底、工艺及参数的确定。
③ 负责联系，及时通知总包、监理、业主。 ④ 负责现场技术、方案或故障等技术排出。 ⑤ 负责现场生产。 7.3特殊情况发生的应急预案
地质情况或工程桩后压浆影响无法成桩
试桩过程中，试桩位置选择在工程桩后压浆区域内，受郑州地区地质影响及工程桩后压浆影响，三轴搅拌桩可能打不下去，碰到此种情况时应及时记录桩入土深度、地质情况及机械设备各项参数，确定无法继续钻进后，选择备用试桩桩位，重新进行试桩施工。本次试桩选用一组备用桩位，备用桩位选择在工程桩没有进行后压浆的工程桩区域。见试桩桩位布置图。 8 重点、难点应对措施
（1）. 三轴搅拌桩进入细砂层，钻机下沉搅拌喷浆过程电流可能会增大，钻机提升搅拌喷浆过程电流亦会有增大现象，施工至该深度应密切注意电流变化，并降低钻进速度，前台应注意水泥掺量变化时及时通知后台调整泵流量。 （2）．三轴钻机下沉及提升时水泥浆水灰比为1.8，定期检查搅拌水泥浆比重，若发现电流较大，气体释放明显减少，应及时调整水灰比至2.0，同时相应调整粉煤灰和膨润土的掺量。
（3）．注入水泥浆体积=泵流量×2台×搅拌时间
注入水泥浆重量=泵流量×2台×搅拌时间×1.3（以实际测量为准） 注入水泥重量=注入水泥浆重量÷2.8
（4）. 根据以往施工经验，三轴搅拌桩施工采用以下措施以保证施工的安全。 a、加强现场施工管理，施工前由专人负责设备及电路检查，并进行试运转，确保设备正常运转，由专人负责记录注浆泵压力，并根据前台反馈信息，及时调整注浆泵流量及水泥浆比重。
b、保证桩机供电容量及专线供电，搅拌桩施工期间严禁其他施工设备接入专用线路，以防止搅拌过程由于超负荷而产生跳闸；钻机搅拌过程专人负责记录钻机电流变化情况，电流增大时必须控制钻进速度，并及时通知后台。
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