高压旋喷桩工程施工组织设计方案

三环线~汤逊湖排水通道工程

高

压

旋

喷

桩

施

工

方

案

编制人：

审核人：

审批人：

2017年4月

目录

一、编制说明

二、工程概况

三、管理机构及资源配置

四、施工部署

五、主要施工方法、工艺流程、控制要点

六、质量保证措施

七、安全保证措施

八、环境保证措施

九、旋喷桩施工应急预案

高压旋喷桩施工方案

一、工程概况

建设单位：地铁集团

勘察单位：市政工程设计研究院有限责任公司

设计单位：市政工程设计研究院有限责任公司

监理单位：磐石建设监理有限责任公司

施工单位：市汉阳市政建设集团

三环线～汤逊湖排水通道工程, 本次工程新建排水通道，承接野芷湖车辆段南侧生活区的雨水以及上游南东路的雨水通过雨水过街箱涵排入规划雨水滞留塘，并最终汇入汤逊湖。工程起点为南东路（京广铁路），工程止点至文化大道，工程围全长约1295m。

另外，为了配合地铁车辆段的建设，三环线下两条地面辅道也纳入本工程围，地面辅道西起南东路，东接文化大道地面道路，其中三环线北侧辅道（R线）长1348m；南侧（T线）长1258m。

雨水箱涵K0+070～RK0+190、K0+560～K0+660、RK0+864～Tk0+811处双口箱涵的下方采用600500高压旋喷桩满堂加固处理。共有高压旋喷桩3622根，桩径D=600mm，桩长取10m，且桩端置于黏土①1或粉质黏土①2，进入深度不小于10m。加固后的复合地基承载力特征值不小于220KPa。

二、编制依据

1、《建筑地基处理技术规》（JGJ79-2002）。

2、《建筑地基基础工程施工质量验收规》（GB50202-2002）。

3、岩土工程勘察报告。

4、工程现场踏勘调查资料。

5、设计施工图纸。

6、国家和建筑部现行的设计、施工、验收采用的规、规程规则和标准。

7、本工程项目所明确的现行有效的有关设计、施工、验收规、规程、标准及有关法律、法规等。

8、公司部有关施工技术管理、工程质量管理、安全生产管理、文明施工管理的规章制度及办法。

（二）、编制原则

1、确保技术方案针对性强、操作性强；施工方案经济、合理。坚持技术先进性、科学合理性、经济适用性与实事相结合。根据工程地质、水文地质、周边环境及工期要求等条件选择最具实用性的施工方案和机具设备。

2、技术可靠性原则

根据本工程特点，依据类似工程施工经验，选择可靠性高、可操作性强的施工技术方案进行施工。

3、经济合理性原则

针对工程的实际情况，本着可靠、经济、合理的原则比选施工方案，施工过程实施动态管理，从而使旋喷桩加固施工达到既经济又优质的目的。

4、环保原则

施工前充分调查了解工程周边环境情况，紧密结合环境保护进行施工。施工中认真作好文明施工，减少空气、噪音污染，施工污水、废浆经沉淀并达到规定的标准后方可排放。

（二）、地质情况

1.岩土分层情况

在勘探孔所揭穿的深度围，场地地基土主要由人工填土、全新统冲湖积相淤泥、淤泥质土、黏性土和上更新统冲洪积相黏性土构成。据野外钻孔岩性描述，原位测试结果及室土工试验成果可将拟建工程场地勘探深度围地层划分为四大层九个亚层。各地层岩性特征见下表1。

工程地质分层表表1

各地层空间分布详见工程地质剖面图，现状湖、塘底分布有厚1～2m不等的浮淤。

2.岩土参数统计结果

1）土的物理力学性质指标统计分析

本次勘察对场地土层进行了常规的物理力学性质试验，试验统计结果见表2及表4。

表2

有机质含量（%）统计表表3

注：根据试验结果按有机质含量分类，2-1淤泥为有机质土，2-2淤泥质黏土属无机土。

抗剪强度（直快）C、φ值统计表表4

根据勘察结果，拟建工程场地及周边无滑坡、泥石流等动力地质作用的破坏影响，但存在地面沉降问题，其他不良地质作用不发育。

箱涵基底下部土层主要为1层人工填土，该段箱涵下部持力层地基不均匀。

三、管理机构及资源配置

（一）、管理组织机构

1、本工程实行项目经理责任制，项目经理受公司法人代表委托，在授权围代表公司处理与该工程有关事宜，并按局及宿淮公司关于标准化管理人员配备标准化的规定，构建作业架子队，设架子队长、技术负责人、技术员、安全员、质量员、试验员、材料员、领工员和工班长，规施工管理，全面落实“六位一体”管理要求，实现各项管理目标。

图3-1 组织机构框图

（二）、劳动力组织

劳动力配置见表3-1

劳动力配备一览表

表3-1

（三）、主要机械设备

主要机械设备见表3-2

主要机械设备一览表

四、施工部署

（一）、部署原则

1、满足施工安全、质量、进度、安全、文明、环保和职业健康要求。

2、满足业主和设计要求，结合我单位施工特长、技术装备、施工经验和施工能力。

3、按照“确保安全，提高质量，均衡生产，文明施工，降低成本”的思路进行。（二）、管理目标

1、质量目标：总体质量等级达到合格等级，杜绝质量事故，工程全部达到国家和

铁道部现行的工程质量验收标准和设计要求；工程一次验收合格率达到100％。

2、安全生产目标：认真贯彻“安全第一，预防为主”的安全工作方针，杜绝责任生产安全较大事故及以上事故；杜绝责任铁路交通较大事故及以上事故；杜绝责任工程质量大事故及以上事故；杜绝责任人身伤亡事故。

3、工期目标：科学合理安排施工程序，抓好工序衔接，提高施工效率，加快施工进度，确保关键工期和合同工期目标如期实现。结合现场实际情况计划：

4、环保、水保目标：环境污染控制有效，土地资源节约利用，工程绿化完善美观，节能、节材和水保措施落实到位，努力建成一流的资源节约型、环境友好型工程。确保生态平衡不破坏、周围无集体投诉。

五、主要施工方法、工艺流程、控制要点

（一）、施工准备

1、施工用水为线路填方取土坑的水，施工前对水质进行了检测，符合使用要求，可以使用。

2、施工用电采用发电机现场发电。

（二）、原材料的检测及进场储存

1、施工所用水泥为甲控材料，标号为42.5级普通硅酸盐水泥，水泥进场后必须进行检测，合格后方可用于工程施工。水泥进场后储存必须覆盖一层毡布对其进行严密遮盖，防止淋雨或受潮。

（三）、机械设备

本工程使用的机械设备见表3-2，设备进场后，对其进行了调试、检验，设备处于良好的工作状态，可保证其能正常进行，并报监理单位验收通过。

（四）、室配合比试验

根据设计要求的喷浆量或现场土样的情况，按不同含水量设计并调整几种配合比，通过在室将现场采取的土样进行风（烘）干、碾碎，过2～5mm筛的粉状土样，按设计喷浆量、水灰比搅拌、养护、力学试验，确定施工喷浆量、水灰比。一般水灰比可取1.0～1.5。为改善水泥土的性能、防沉淀性能和提高强度，可适当掺入木质素磺硫钙、石膏、

三乙醇胺、氯化钠、氯化钙、硫酸钠、土、碱等外掺剂。若试验之前土样的含水量发生了变化，应调整为天然含水量。

（五）、工艺性试桩试验

根据室试验确定的施工喷浆量、水灰比制备水泥浆液在试验工点打设数根试桩，并根据试桩结果，调整加固料的喷浆量，确定搅拌桩搅拌机提升速度、搅拌轴回转速度、喷入压力、停浆面等施工工艺参数。

（六）、放线定位

按设计要求完成施工放样，用木桩定出桩位，用白石灰作出明显标识。

（七）、工艺流程

本标段拟采用单管旋喷法，工艺流程为施工准备→测量定位→机具就位→钻孔至旋喷开始→提升旋喷注浆→旋喷结束成桩（流程图见图5-1）。

图5-1 施工工艺流程图

（八）、施工方法

1、场地平整先进行场地平整，清除桩位处地上、地下的一切障碍物，场地低洼处用粘性土料回填夯实，并做好排浆沟。

2、测量定位

首先采用全站仪根据高压旋喷桩的里程桩号放出试验区域的控制桩，然后使用钢卷尺和麻线根据桩距传递放出旋喷桩的桩位位置，用小竹签做好标记，并撒白灰标识，确保桩机准确就位。

3、机具就位

人力缓慢移动至指定桩位，由专人指挥，用水平尺和定位测锤校准桩机，使桩机水平，导向架和钻杆应与地面垂直，倾斜率小于1.5%。对不符和垂直度要求的钻杆进行调

整，直到钻杆的垂直度达到要求。将钻头对准孔位中心，同时整平钻机，放置平稳、水平，钻杆的垂直度偏差不大于1%～1.5%。为了保证桩位准确，必须使用定位卡，桩位对中误差不大于5cm。就位后，首先进行低压（0.5MPa）射水试验，用以检查喷嘴是否畅通，压力是否正常

4、钻孔、插管

采单管旋喷法施工。该方法插管与钻孔两道工序合二为一，即钻孔完成时插管作业同时完成。

当第一阶段贯入土中时，借助喷射管本身的喷射或振动贯入。其过程为：启动钻机，同时开启高压泥浆泵低压输送水泥浆液，使钻杆沿导向架振动、射流成孔下沉；直到桩底设计标高，观察工作电流不应大于额定值。

在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可用较小压力（0.5～1.0MPa）边下管边射水，至设计标高后停止钻进。

5、浆液配置

桩机移位时，即开始按设计确定的配合比拌制水泥浆。高压旋喷桩的浆液，采用普通硅酸盐水泥42.5，水泥含量约35%，，每立方米被搅拌土体中水泥掺量约为630KG，水泥浆比重1.49。

搅拌灰浆时，首先将水加入桶中，再将水泥倒入，开动搅拌机搅拌10～20分钟，浆液在灰浆拌和机中要不断搅拌，直到喷浆前。

喷浆时，拧开搅拌桶底部阀门，放入第一道筛网（孔径为0.8mm），过滤后流入浆液池，然后通过泥浆泵抽进第二道过滤网（孔径为0.8mm），第二次过滤后流入浆液桶中。水泥浆通过胶管送到旋转振动钻机的喷管，最后射出。

6、喷射注浆

在插入旋喷管前先检查高压设备和管路系统，设备的压力和排量必须满足设计要求。各部位密封圈必须良好，各通道和喷嘴不得有杂物，并做高压水射水试验，合格后方可喷射浆液。

旋喷作业系统的各项工艺参数都必须按照预先设定的要求加以控制，并随时做好关于旋喷时间、用浆量，冒浆情况、压力变化等的记录。

喷浆管下沉到达设计深度后，停止钻进，旋转不停，喷射时，高压泥浆泵压力增到施工设计值（20～40MPa），坐底喷浆30s后，边喷浆，边旋转，水泥浆与桩端土充分搅拌后，再边喷浆边反向匀速旋转提升注浆管，提升速度为260mm/min，直至距桩顶1米时，放慢搅拌速度和提升速度。

中间发生故障时，应停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即检查排除故障，重新开始喷射注浆的孔段与前段搭接不小于1m，防止固结体脱节。

7、桩头部分处理

当旋喷管提升接近桩顶时，应从桩顶以下1.0m开始，慢速提升旋喷，旋喷数秒，再向上慢速提升0.5m，直至桩顶停浆面。

8、冲洗

喷射施工完成后，应把注浆管等机具设备采用清水冲洗干净，防止凝固堵塞。管、机不得残存水泥浆。

向浆液罐中注入适量清水，开启高压泵，清洗全部管路中残存的水泥浆，直至基本干净。并将粘附在喷浆管头上的土清洗干净。

9、重复以上操作，进行下一根桩的施工。

10、补浆

喷射注浆作业完成后，由于浆液的析水作用，一般均有不同程度的收缩，使固结体顶部出现凹穴，要及时用水灰比为1.0的水泥浆补灌。

（九）、质量要求

（十）、控制要点

1、正式开工前应认真作好工艺性试桩工作，确定合理的施工技术参数和浆液配比。

2、施工前，要求检查旋喷管的高压水与空气喷射情况，各部位密封圈是否封闭，合格后方可喷射浆液。

3、制作浆液时，水灰比要按设计严格控制，不得随意改变。在旋喷过程中，应防止泥浆沉淀，浓度降低。不得使用受潮或过期的水泥。浆液搅拌完毕后送至吸浆桶时，

应有筛网进行过滤，过滤筛孔要小于喷嘴直径1/2为宜。

4、喷射时，先应达到预定的喷射压力、喷浆量后再逐渐提升注浆管。中间发生故障时，应停止提升和旋喷，以防桩体中断，同时立即进行检查排除故障；如因机械出现故障中断旋喷，应重新钻至桩底设计标高后，重新旋喷。

5、旋喷过程中，冒浆量小于注浆量的20%为正常现象，若超过20%或完全不冒浆时，应查明原因，调整旋喷参数或改变喷嘴直径。

6、钻杆旋转和提升必须连续不中断，拆卸接长钻杆或继续旋喷时要保持钻杆有10～20cm的搭接长度，避免出现断桩。

7、旋喷过程中，应按表5-2的要求作好施工记录。

现场负责人：记录人：

8、相邻两桩施工时间间隔不小于48h，间距不小于4～6m。

9、高压喷射注浆完毕后，应迅速拔出喷射管。

10、施工中做好泥浆处理，及时将泥浆运出。

六、质量保证措施

（一）、质量保证体系图

坚持“百年大计，质量第一”方针，项目经理部以贯彻ISO9000标准为主线，以保证和提高工程质量为目标，以强化责任和管理、施工过程控制为手段，建立一个从设计源头开始到工程计划、质量、安全环保、综合协调、物资设备采购，再到工程试验、项目施工保证的质量保证系统，把质量管理各阶段、各环节的质量职能严密组织起来，形成一个既有明确任务、职责、权限，又能互相协调、促进的质量保证体系。

图6-1质量保证体系框图（二）、质量管理组织机构

质量管理组织机构见图6-2。

图6-2质量管理组织机构图（三）、质量管理职责

质量管理职责见表6-1。

表6-1 质量管理职责

（四）、质量保证措施

为保证旋喷桩的施工质量，根据施工条件、设计要求和相关行业规，拟采取如下质量保证措施达到施工质量目标。

1、放注浆管前，先在地表进行射水实验，待喷射压力正常后，才能下注浆管施工。

2、高喷施工时隔两孔施工，防止相邻高喷孔施工时串浆。相邻的旋喷桩施工时间间隔不少于48小时。

3、采用42.5普通硅酸盐水泥作加固材料，每批水泥进场必须出具合格证明，并按每批次现场抽样外检，合格后才能投入使用。施工中所有计量工具均应进行鉴定,水泥进场后，应垫高水泥台，覆防雨彩布，防止水泥受潮结块。

4、浆液水灰比、浆液比重、每米桩体掺入水泥重量等参数均以现场试桩情况为准。施工现场配备比重计，每天量测浆液比重，严格控制水泥用量。运灰小车及搅拌桶均做明显标记,以确保浆液配比的正确性.灰浆搅拌应均匀，并进行过滤。喷浆过程中浆液应连续搅动，防止水泥沉淀。

5、施工前进行成桩试验，由设计、业主、监理、施工单位共同确定旋喷桩施工参数，保证成桩直径不小于设计桩径。

6、严格控制喷浆提升速度，其提升速度应小于260mm/min 。喷浆过程应连续均匀，若喷浆过程中出压力骤然上升或下降，大量冒浆、串浆等异常情况时，应及时提钻出地表排除故障后，复喷接桩时应加深0.4米重复喷射接桩，防止出现断桩。

7、高喷孔喷射成桩结束后，应采用含水泥浆较多的孔口返浆回灌，防止因浆液凝固后体积收缩，桩顶面下降，以保证桩顶标高满足设计要求。

8、因地下孔隙等原因造成返浆不正常，漏浆时，应停止提升，用水泥浆灌注，直至返浆正常后才能提升。

9、实行技术人员随班作业制，技术人员必须时刻注意检查浆液初凝时间，注浆流量，风量，压力，旋转提升速度等参数是否满足设计要求，及时发现和处理施工中的质量隐患。当实际孔位孔深和每个钻孔的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与工程地质报

告不符等情况时，应详细记录，认真如实填写施工报表，客观反映施工实际情况。

10、根据地质条件的变化情况及时调整施工工艺参数，以确保桩的施工质量。调整参数前应及时向业主、监理、设计部门报告，经同意后调整。

11、施工现场配备常用机械设备配件，保证机械设备发生故障时，能够及时抢修。

七、安全保证措施

根据注浆作业的施工特点，按照国家《劳动保护法》发放相应的劳保用品：如安全

帽、工作服、防护眼镜、橡胶手套、防尘口罩等。在岗前对员工进行安全知识教育培训，并持证上岗。严格执行国家法律、法规、作业标准和局、宿淮公司关于施工安全管理和

标准化管理的有关规定，确保安全目标的实现。

（一）、施工现场

1、加强对安全生产的管理，对职工进行安全生产教育，工地设置专职安全检查员，及时发现、处理安全隐患。

2、制定各工种安全生产规章制度，严格施工程序，加强对桩机操作员的管理，施工机械由专人持证上岗，严禁串岗作业。

3、严禁违规操作，不得违章指挥。

4、定期或不定期组织安全大检查，及时发现、整改安全隐患，对违章作业人员进行一定的处罚。

5、施工材料堆放有序，不侵入运输通道施工界限。

6、施工机械的转动部分有安全罩。

7、所有吊装装置必须有安全检验证书，并定期维修管理。

8、配电箱开关有操作指示和安全警示。

9、机械定期维修,确保作业安全。

10、危险品必须严格管理，其存放、运输、使用均要符合国家和地方的有关规定。

11、临时设施及变压器等供电设施，应按《施工现场临时用电安全技术规》的规定，采取防护措施，并增设屏障、遮栏、围栏、保护网。凡可能漏电伤人或易受雷击的电器

设备，均设置接地装置或避雷装置，并派专业人员检查、维护、管理。

12、调制水泥浆时，应戴好防尘口罩。

（二）、机械操作安全技术要点

1、高压泥浆泵

①泵体不得留有残渣和铁屑，各类密封圈套必须完整良好，无泄漏现象。

②安全阀中的安全销要进行试压检验，必须确保在规定达到最高压力时，能断销卸压，决不可安装未经试压检验的或自制的安全销。

③指定专人司泵，压力表应定期检修，保证正常使用。

④高压泵、钻机、浆液搅拌机等要密切联系配合协作，一旦某部发生故障，应及时停泵停机，及时排除故障。

2、钻机

①司钻人员应具有熟练的操作技能并了解旋喷注浆的全过程和钻机在旋喷注浆的作用。

②钻孔的位置需经现场技术负责人确认，确认无误后方可开钻。

③人与喷嘴距离应不小于600mm，防止喷出浆液伤人。

3、管路

①高压胶管：在使用时不得超过容许压力围。

②胶管：弯曲使用时不应小于规定的最小弯曲半径。

4、清洗及检修

①喷射注浆施工结束后，应立即将钻杆、泵及胶管等用清水清洗干净，防止浆液凝结后堵塞管道，造成再次喷射时管道压力骤增而发生意外。

②施工中途发生故障，必须卸压后方可拆除连接接口，不得高压下拆除连接接口。（三）、施工用电安全保证技术要点

1、严格执行《施工现场安全生产保证体系》、《施工现场临时用电安全技术规程》相关规定。

2、电缆接头不许埋设和架空，必须接入线盒，并固定在开关箱上，接线盒应能防水、防尘、防机械损伤，并远离易燃、易爆、易腐蚀场所。

3、采用“三级配电，二级保护”的要求配电；所使用的配电箱必须符合JGJ46-88规要求的电箱，配电箱电气装置必须做到一机一闸一漏电保护。

4、开关箱的电源线长度不得大于30m，并与其控制固定式用电设备的水平距离不超过3m。

5、所有的配电箱、开关箱必须编号，箱电气完好匹配。

6、所有电机、电器、照明器具，手持电动工具的电源线应装置二级漏电保护器。

7、施工现场的电器设备设施必须有有效的安全管理制度，现场电线电气设备设施必须有专业电工经常检查整理，发现问题及时解决。

八、环境保证措施

在本工程施工的全过程中，系统地采用和实施一系列环境保护管理手段，以期得到最优化的结果。根据客观存在的粉尘、污水、噪声、废气和固体废物等环境因素，实