绿色高效新工艺五轴水泥土搅拌墙2.docx
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绿色高效新工艺五轴水泥土搅拌墙2
绿色高效新工艺五轴水泥土搅拌墙
上海建工五建集团第一工程公司
2014年8月26日
目录
摘要:
2
引言:
2
一、工程概况2
二、五轴概论3
三、五轴水泥土搅拌墙的工法4
(一)五轴水泥土搅拌墙的施工要求:
4
(二)五轴水泥土搅拌墙施工工艺及操作流程5
(三)五轴水泥土搅拌墙质量保证措施9
四、五轴水泥搅拌墙相对于三轴搅拌桩的不同与发展10
(一)五轴水泥土搅拌墙在施工机器上的改进11
(二)五轴水泥土搅拌墙在施工工艺上的特点11
(三)五轴水泥土搅拌墙优势分析12
(四)五轴水泥土搅拌墙常见质量问题及处理预案12
(五)五轴水泥土搅拌墙目前的市场价格13
结论:
14
参考文献:
...................................................................................................................15
绿色高效新工艺五轴水泥土搅拌墙
楼超自贸区青年突击队
摘要:
随着社会的发展,效率,环保被更多的应用到建筑行业的生产工作中。
在上海浦东机场综合保税区公共服务中心(二期)工程项目中,浦东机场青年突击队对五轴水泥土搅拌墙技术进行了研究。
详细介绍了五轴水泥土搅拌墙技术,以及结合工程地理环境,建筑特性所取得了的显著成效。
最后,在实践中验证了五轴水泥土搅拌墙的工法.效率及环保方面的优越性。
经过数据材料的整理得出了五轴水泥土搅拌墙高效环保的结论。
关键词:
五轴水泥土搅拌墙;施工参数;施工要点;优势.
引言:
五轴钻具是近2年出现的新型国产设备,由5根钻杆及动力头及附件构成,5根钻杆分别对应3根供浆管和2根供气管,目前只有ø650钻具,采用90KW×2动力驱动,可以替代原ø650三轴钻具施工。
五轴施工与三轴施工相类似,最大的不同在于供浆管、供气管的数量有区别。
其中最明显的优势有:
1.由于钻杆数量增加,对单根桩施工而言,五轴施工时间较三轴施工时间增加约50%,但是1幅五轴相当于2幅桩(大、小幅)三轴,总体上施工效率有所提高。
2.对单个桩孔而言,由于施工时间延长使得孔内土体搅拌次数增加,提高了搅拌墙体的均匀性和整体性。
3.由于五轴技术具有对周围地层影响小.施工噪音小.无振动.产生废土少.无泥浆污染等环保优点。
相信在未来五轴技术将得到更加广泛的应用。
一、工程概况
本工程为上海浦东机场综合保税区公共服务中心(二期)工程,位于上海浦东机场综合保税区内B9地块,东侧为硕放路,西侧为萧山路,北侧为闻居路,与公共服务中心(一期)隔路相望,南侧为武夷山路。
建筑总面为117164.98
,地上8层面积76302.91
,地下2层面积40862.07
上海浦东机场综合保税区公共服务中心(二期)项目,其结构及基坑概况如下:
(1)主体建筑:
1幢8层高层商务办公楼;
(2)地下结构:
地下两层(含人防);
(3)基础型式:
桩筏基础;
(4)基坑规模:
基坑周长约573.964m,基坑面积约20000m2;
(5)基坑挖深:
本工程基坑开挖深度为9.6m(板底),局部电梯井(集水井)落深1.6~3.0m;
(6)围护形式:
基坑采用三轴(南侧为五轴)搅拌桩加钻孔灌注桩围护体系,坑内加固采用深层搅拌桩和高压旋喷桩。
五轴水泥土搅拌桩采用5∅800,三轴搅拌桩采用3∅850型,围护桩分别采用∅900@1100、∅1000@1100;
(7)本工程共有1457根工程桩,其中纯承压预制管桩829根,承压兼抗拔预应力管桩599根,桩径均为500mm;29根钻孔灌注桩(西北侧古树旁边),桩径650mm;
(8)支撑体系:
本基坑采用两道钢筋混凝土内支撑,并在南侧设置混凝土栈桥;
(9)加固体系:
①、坑内被动区土体加固:
采用双轴搅拌桩∅700,水泥掺量13%(坑底标高以下)及8%(坑底标高以上)。
②、坑内局部深坑加固:
采用高压旋喷桩∅700,水泥掺量25%;
(10)降水:
本基坑采用深井降水,降水降至坑底下0.5~1.0m。
对保税区特殊的环境条件,紧凑的施工安排,以及对工程成本的节约方面考虑,经过通力合作仔细研究以及对五轴技术的仔细研究,最终促使基坑围护部分南侧部分得以采用目前先进的五轴水泥搅拌墙技术进行施工并取得了多重的收获。
二、五轴概论
多轴搅拌桩机己广泛应用于基坑围护结构工法桩,重力式挡土墙,止水帷幕,地基加固等施工.其具有对周围地层影响小,抗渗性好,施工噪音小,无振动,工期短,废土产生量少,无泥浆污染,大壁厚,大深度,适用土质范围广,技术经济指标好等优点。
目前,多轴搅拌桩主要以三轴搅拌桩为主。
近年,为了更好发挥多轴搅拌桩的优点,克服其缺点,桩径650mm,850mm两种五轴搅拌墙应运而生。
五轴水泥土搅拌墙是在吸取传统双轴、三轴搅拌桩工法优点的基础上,采用全新研制的高集成化、高智能化的水泥土搅拌成桩设备,实现的一种的高效、环保绿色的新型搅拌桩。
五轴水泥土搅拌墙技术普遍应用于建筑或市政基坑工程中的挡土结构或隔渗帷幕、水库大坝的防渗墙等等,用于挡土结构时,需要在成墙施工过程同时插入芯材,以保证墙体抗弯、抗剪性能满足要求;该技术还用于防止地基液化、地基加固处理、防止地基中的污染物扩散以及水库护岸等。
基于五轴上述特点以及上海地区地质特点,五轴技术在上海地区的运用显得更加合适,也是本工程大胆采用五轴技术的缘由。
三、五轴水泥土搅拌墙的工法
(一)五轴水泥土搅拌墙的施工要求:
(1)五轴水泥土搅拌墙宜采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥,水泥掺量宜取13%,根据土层情况,水灰比可在0.8~1.2之间合理选取。
在特别软弱的淤泥和淤泥质土中应适当提高水泥掺量。
建议水灰比0.8。
搅拌桩28d无侧限抗压强度标准值不小于0.8MPa。
五轴水泥土搅拌墙工程量的计算,参照临时定额2-5-21。
水泥土搅拌墙采用五轴水泥土搅拌墙设备进行施工,搅拌墙成墙应采用一喷一搅的施工工艺,在墙体范围内做到水泥搅拌均匀。
(2)开工前对五轴水泥土搅拌墙沿线进行探障,确定障碍物的大小,进行清理,障碍物过大,清理后用不含块石及建筑垃圾素土分层回填,压实。
(3)五轴水泥土搅拌墙施工时桩机就位应对中,平面允许偏差应为±40mm,立柱导向架的垂直度偏差不应大于0.5%。
五轴水泥土搅拌墙喷浆搅拌下沉速度宜控制在0.5m/min~1.5m/min,提升搅拌速度宜控制在1m/min~1.5m/min,并保持匀速下沉或提升。
提升时不应在孔内产生负压造成周边土体的过大扰动,搅拌次数和搅拌时间应能保证水泥土搅拌桩的成桩质量。
具体选用的速度值应根据成桩工艺、水泥浆液配合比、注浆泵的工作流量计算确定,搅拌次数或搅拌时间应确保水泥土搅拌桩成桩质量。
五轴水泥土搅拌墙施工过程中,应严格控制水泥用量,宜采用流量计进行计量。
因搁置时间过长产生初凝的浆液,应作为废浆处理,严禁使用。
水泥土搅拌桩搭接施工的间隔时间不宜大于10h,当超过10h时,搭接施工时应放慢搅拌速度。
若无法搭接或搭接不良,应作为冷缝记录在案,并应经设计单位认可后,在搭接处采用补救措施。
浆液泵送流量应与五轴搅拌机的喷浆搅拌下沉速度或提升速度相匹配,确保搅拌桩中水泥掺量的均匀性。
施工时如因故停浆,应在恢复压浆前将深层搅拌机提升或下沉0.5m后再注浆搅拌施工,以保证搅拌桩的连续性。
桩体垂直度偏差不大于0.5%,桩位偏差不大于40mm,桩深偏差不大于50mm,成桩直径偏差不大于10mm。
根据上述要求进行现场的五轴水泥土搅拌墙试成桩试验,确定实际采用的水泥掺量、水泥浆液水灰比、成桩工艺、钻机下沉与提升速度等施工参数和施工步骤,试成桩的数量不少于3根,并根据试成桩过程中出现的问题进行调整,试成桩数据及时提交业主、设计、监理及相关单位。
结合试成桩试验的结果提供详尽的五轴水泥土搅拌墙施工方案,提交设计、业主及相关单位,经各方认可后方可实施。
(二)五轴水泥土搅拌墙施工工艺及操作流程
图1五轴水泥土搅拌墙
五图2五轴水泥土搅拌墙工法流程示意图
1、测量放线
根据测量成果表提供的坐标基准点,遵照图纸制定的尺寸位置,在施工现场放置围护结构的轴线,并做好永久及临时标志,放样定线后做好测量技术复核单,提请监理进行复核验收签证。
确认无误后进行搅拌施工。
2、开挖导沟
采用日立200挖机开挖工作沟槽,沿围护内边控制线开挖。
遇有地下障碍物时,利用挖土机清除,如遇特殊情况,有总包负责制订清除方案后,协助配合施工,直至清除完毕,清障后产生过大的空洞,需回填土压实,重新开挖导沟以保证五轴水泥搅拌桩施工顺利进行。
图3沟槽示意图
3、定位、钻孔、移机
前台指挥人员根据确定的位置严格控制钻机桩架的移动确保钻杆轴芯就位不偏;同时为控制钻杆下钻深度达标,根据图纸确定的设计标高,换算钻进深度在钻杆上用红油漆做好标记。
严格控制下钻、提升的速度和深度。
机械设备的移动,沿着基坑围护轴线,采用跳槽式双孔全套复搅的施工顺序施工,以此循环直至围护墙体成型。
4、搅拌注浆
在施工现场搭建拌浆施工平台,平台附近搭建水泥库,在开机前应进行浆液的搅制,开钻前对拌浆工作人员做好交底工作。
拌浆及注浆量以每幅桩的加固土体方量换算,浆液流量以浆液输送能力控制。
土体加固后,搅拌土体28天抗压强度不小于0.8Mpa。
根据设计所标深度,钻机在钻孔和提升全过程通八达中,保持螺杆匀速转动,匀速下钻,匀速提升,喷浆搅拌下沉速度宜控制在0.5m/min~1.5m/min,提升搅拌速度宜控制在1m/min~1.5m/min,并保持匀速下沉或提升。
提升时不应在孔内产生负压造成周边土体的过大扰动,搅拌次数和搅拌时间应能保证水泥土搅拌桩的成桩质量。
在五轴水泥土搅拌墙止水帷幕施工中,应采用套接一孔施工法。
对于硬质土层,可利用主机配备的加压卷扬进行加压钻进搅拌。
浆液泵送量应与搅拌下沉或提升速度相匹配,保证搅拌桩中水泥掺量的均匀性。
搅拌机头应向下正转掘进同时喷浆至设计墙底标高,喷浆量控制为70%,在设计墙底标高区间进行复搅,之后钻杆反转提升搅拌,并喷浆30%。
对含砂量大的土层,宜在搅拌墙底部2m~3m范围内上下重复喷浆搅拌一次水泥浆液应按设计配比和拌浆机操作规定拌制。
五轴水泥土搅拌墙施工过程中,应严格控制水泥用量,宜采用流量计进行计量,并按规定做好施工记录。
因搁置时间过长产生初凝的浆液,应作为废浆处理,严禁使用。
(三)五轴水泥土搅拌墙质量保证措施
(1)外购水泥、严格控制质量标准。
做到工艺检查,设备检查,施工操作检查,搭接质量检查,建立严格验收把关制度。
散装水泥检测按500T/次及时送检。
(2)施工现场设专职质量检查人员,检查复核桩机,桩架的走位,钻孔的深度、速度,检查水泥浆液的搅拌操作规范、水灰比。
(3)桩机移位、开钻、提升由现场指挥负责,开钻前,检查桩机平稳性,做到固定端正,桩架垂直,并采用测量仪器或手段,完成桩机的水平度,桩架的垂直度,在确认无误后,指挥下达操作命令。
(4)根据确定的水泥浆液的配合比,在水泥浆搅拌台张贴标准配合比,做好量具的检测可行手段,严格控制水灰比,搅拌时间,浆液质量,注浆时控制注浆压力和注浆速度
(5)严格控制钻管下钻,提升的速度,若出现注浆孔堵或断浆现象,应及时停泵,排除故障后,再采取有效的措施进行复喷浆,严防断桩、空桩。
四、五轴水泥搅拌墙相对于三轴搅拌桩的不同与发展
表三轴与五轴技术对比
项目
三轴搅拌桩
五轴水泥搅拌墙
施
工
工
艺
三轴搅拌桩采用3∅850型,全圆套打,采用一喷一搅工艺施工
采用∅800五轴水泥土搅拌墙设备进行施工,搅拌墙成墙应采用一喷一搅的施工工艺,在墙体范围内做到水泥搅拌均匀。
材
料
参
数
三轴水泥土搅拌桩宜采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥,水泥掺量宜取20%,根据土层情况,水灰比可在1:
5-2:
1之间合理选取。
28d无侧限抗压强度标准值不小于0.8MPa。
五轴水泥土搅拌墙宜采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥,水泥掺量宜取13%,根据土层情况,水灰比可在0.8~1.2之间合理选取。
在特别软弱的淤泥和淤泥质土中应适当提高水泥掺量。
建议水灰比0.8。
搅拌桩28d无侧限抗压强度标准值不小于0.8MPa。
允
许
误
差
三轴水泥土搅拌桩施工时桩机就位应对中,平面允许偏差应为±50mm,立柱导向架的垂直度偏差不应大于0.5%。
桩径误差不大于10mm,桩底标高误差不大于50mm
五轴水泥土搅拌墙施工时桩机就位应对中,平面允许偏差应为±40mm,立柱导向架的垂直度偏差不应大于0.5%。
桩体垂直度偏差不大于0.5%,桩位偏差不大于40mm,桩深偏差不大于50mm,成桩直径偏差不大于10mm。
施工
间歇
时间
相邻搅拌桩搭接施工的间歇时间易小于2小时,若搭接时间超过24小时,应按冷缝处理
水泥土搅拌桩搭接施工的间隔时间不宜大于10h,当超过10h时,搭接施工时应放慢搅拌速度。
若无法搭接或搭接不良,应作为冷缝记录在案,应经设计单位认可后,在搭接处采用补救措施。
成
桩
试
验
三轴搅拌桩施工前应进行成桩不小于2根工艺性试验,确定三轴搅拌桩机喷浆量、钻进速度、提升速度、搅拌次数等参数待工艺试验经检测满足设计和质量要求后,方能进行大面积施工。
五轴水泥土搅拌墙试成桩试验,确定实际采用的水泥掺量、水泥浆液水灰比、成桩工艺、钻机下沉与提升速度等施工参数和施工步骤,试成桩的数量不少于3根,并根据试成桩过程中出现的问题进行调整,试成桩数据及时提交业主、设计、监理及相关单位。
(一)五轴搅拌墙在施工机器上的改进
五型多轴钻孔机主要特点是:
钻杆五轴,施工较常规三轴机械理论效率提高100%;钻杆轴采用合金钢材质,垂直度好,经久耐用;六角接头加长,增加接触面,改进热处理工艺,使用寿命提高;引进国外先进技术,钻头改为二级三档,使之具有更快的钻进速度和良好的搅拌效果。
(二)五轴水泥搅拌墙在施工工艺上的特点
五轴施工与三轴施工相类似,一般采用“套接一孔法”施工,施工时也按照大、小幅跳桩施工;最大的不同在于供浆管、供气管的数量有区别,由此导致施工过程控制中需要增加一路供浆管和一路供气管。
主要特点有:
(1)、由于钻杆数量增加,对单根桩施工而言,五轴施工时间较三轴施工时间增加约50%,但是1幅五轴相当于2幅桩(大、小幅)三轴,总体上施工效率有所提高。
(2)、对单个桩孔而言,由于施工时间延长使得孔内土体搅拌次数增加,提高了搅拌墙体的均匀性和整体性。
(3)、五轴施工需要采用3路供浆、2路供气,需要增加设备,所以施工前需要按照3台供浆泵确定施工参数,施工时需要兼顾各管路的协调作业。
(三)五轴水泥搅拌桩优势分析,
1、SMW工法桩及止水帷幕
SMW工法桩及止水帷幕施工目前仍以三轴搅拌桩居多,常见的三轴搅拌桩直径有650,850,1000三种,五轴搅拌桩直径有650,850两种桩径。
五轴搅拌桩的出现,使五轴搅拌桩使用的基坑深度加深,扩大的五轴搅拌桩的施工范围。
另外,五轴搅拌桩比三轴搅拌桩一次施工长度长,减少搅拌桩套钻桩个数,可以加快围护施工进度,减少水泥用量,降低产生冷缝的可能,五轴搅拌在工期,材料成本,减少堵漏成本等方面具有明显的优点和不可比拟的综合优势。
2、重力式挡土墙及地基加固
重力式挡土墙及地基加固施工,三轴搅拌桩(+850@600)一次施工面积为1.495m,五轴搅拌桩(6650@450)一次施工面积为1.400m,五轴搅拌桩(6850@600)一次施工面积为2.4224m,可见桩径850m五轴搅拌桩一次施工面积比桩径850三轴搅拌桩提高62%,比桩径650五轴搅拌桩提高73%
3、其他方面
桩径850mm的五轴搅拌桩一次施工面积大,后台拌浆系统能力要求比桩径650的五轴搅拌桩及三轴搅拌桩大,施工时注意拌浆桶及存浆桶的选择。
五轴搅拌桩钻机现配合大型全液压步履式钻孔机架使用,施工场地要求高。
(四)五轴水泥土搅拌墙常见质量问题及处理预案
1、施工冷缝现象及处理预案
止水帷幕施工的施工质量直接关系着基坑的安全性,是基坑施工的关键。
但在施工中往往因一些特殊的情况不能确保施工的连续性,造成施工中断时间过长使相邻桩搭接质量欠佳,而形成施工冷缝。
如:
电力事故、周边环境的影响、机械故障、恶劣天气等。
如不处理将导致基坑开挖后产生大量渗水,直接危及基坑安全。
处理预案:
(1)在施工中应尽量减少因施工工艺及施工流程因素所造成的冷缝数。
(2)如成桩搭接时间超过10小时,在施工记录中详细记录通报设计,由设计统一考虑加固措施。
(3)如成桩搭接时间超过24小时,需经设计认可后采取接头外排补桩或局部采用压密注浆的方式进行加固处理。
2、基坑渗水现象及处理预案
由于施工区域内不明地质原因,在施工中无法发现局部搅拌桩止水达不到理想效果导致开挖后局部产生渗水现象。
处理预案:
在基坑开挖阶段,组织工地现场巡视小组24小时跟踪巡视帷幕止水情况,并备好封堵材料,一但发现有墙体有渗漏点及时进行封堵。
具体采用以下二种方法:
A.引流管引流
在基坑渗水点插引流管,在引流管周围用速凝防水水泥砂浆封堵,在砂浆达到强度后,再将引流管打结。
B.双液注浆
(1)配制化学浆液。
(2)将配制拌和好的化学浆和水泥浆注入储浆桶内备用。
(3)注浆时启动注浆泵,将浆液注入孔底的土体内。
(4)注浆过程控制流量和压力,防止浆液流失
(5)施工参数:
注浆压力0.3~0.8Mpa;注浆流量25~35L/min;注浆量:
0.375m3/延米。
(6)浆液配比:
A液水:
水泥:
膨胀土:
外掺剂=0.7:
1:
0.03:
0.03,水泥采用PO42.5水泥;B液水玻璃选用波宽度为35—40°b1
A液:
B液=1:
1初凝时间:
45秒凝固强度3~4Mpa/2小时。
(五)五轴水泥土搅拌墙目前的市场价格
由于技术研发及机械设备投入较大,目前五轴水泥土搅拌墙工法造价较传统搅拌桩还是略高,但是五轴技术在置换土,水泥用量和工程工期方面表现出来的优势将会很好的弥补机械设备投入上的差距。
而且随着技术不传的革新,机械设备生产价格的不断降低,本工法的市场价格也将不断降低。
所以五轴技术的推广应用具有光明的前景。
结论:
上海浦东机场综合保税区公共服务中心(二期)工程,南侧采用五轴施工工艺,累计施工67套,耗时四天(2013年9月11日--2013年9月14日)。
其余侧采用三轴工艺,累计施工252套,耗时十五天(1#机2013年9月18号--2013年30号,2#机2013年9月25号--2014年10月1号)。
综合对比五轴工艺较三轴工艺施工效率提高33%,极大地缩短了工期。
五轴水泥土搅拌墙采用5∅800,三轴搅拌桩采用3∅850型,整个工程采用五轴施工长143m,同比三轴节约水泥340余吨,减少置换土230余立方,同比三轴节约工期57%,累计节约工程资金十余万元。
同时在环境保护方面也得到了有关部门的高度赞扬,为美丽上海献出自己的力量。
在五轴施工结束后的一系列检测中各项指标均符合要求,并且得到了各方面的好评,该项技术圆满的运用在实际中。
基于五轴上述特点及其施工工艺的特性,五轴技术的应用更加适应社会的需要(尤其是契合上海地区地质特性),能够满足更加苛刻的土质要求,更加切合环保的大计,更能满足高效的施工节奏,所以我们有理由相信五轴技术在不久的将来会得到更加广泛和深入的应用与发展。
同时本次五轴的应用也会为该项技术的推广提供弥足珍贵的参考依据。
参考文献:
《建筑基坑支护技术规范》(JGJ120)
《钻孔灌注桩施工规程、》(DBJ08-202-2007)
《基坑工程应用技术》王立武汉出版社(2008-12-01)
《基坑工程》刘宗仁哈尔滨工业大学出版社(2008-07-01)
《基坑工程实例3》龚晓中国建筑工业出版社(2010-07-01)
《基坑工程手册(第2版)》刘国彬王卫东中国建筑工业出版社(2009-11-01)
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