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：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。

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：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：（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×πr2×1m =3×3.14×0.222×1 =0.456m3土的湿密度：ρ=1.96g/cm3=1.96×103kg/m3（地勘报告）每米土的质量： G=V×ρ=0.456m3×1.96×103kg/m3=893.76kg15%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=0.25m3。

2）两次成墙桩每米土的体积：3V=3×πr2×1m =3×3.14×0.192×1 =0.34m3土的湿密度：ρ=1.96g/cm3=1.96×103kg/m3（地勘报告）每米土的质量： G=V×ρ=0.34m3×1.96×103kg/m3=666.52kg15%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=0.18m3。

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。

（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。