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=893.76kg
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=0.25m3。
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=666.52kg
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=0.18m3。
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
