地层加固施工作业指导书

城市轨道交通工程

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施工作业指导书

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1. 适用范围

复杂地质条件下（如软土等）基坑工程施工中，常采取基底加固以提高承载力，被动土体加固和墙趾土体加固以改善支护体系受力，墙间加固止水等措施。视地质条件和加固目的不同而采取不同的加固方法，通过地层加固以确保基坑稳定、承载力满足要求、控制基坑变形和渗漏水，保证基坑工程安全顺利施工。本作业指导书适用于复杂地质条件下，基坑工程地层加固施工。 2. 作业准备

2.1. 工程技术部负责技术方案制定，技术交底，施工过程监督检查和指导，工程试验，施工测量、

检测及监测等工作。

2.2. 安全质量部负责施工过程安全与质量检查及监督等管理工作。

2.3. 物资设备部负责物资、设备供应和进场检查、验收；负责机械设备的检查、维修和保养等管

理工作。

2.4. 地层加固作业队负责实施。 3. 技术要求

3.1. 土体加固是一项隐蔽工程，应在基坑开挖前检测加固效果，达到设计要求后方可开挖基坑。

检测方法可根据加固土体强度的大小，选用取芯试验、静力触探试验、轻便触探试验、标注触探试验等，检测数量宜保证每百平方米测两孔。

3.2. 对一级或二级基坑，在采用水泥搅拌桩、注浆等加固方法时，应制定相应的监控措施，控制

地层位移，达到环境保护的要求。在水泥搅拌桩、旋喷桩、注浆等施工时会由于挤土效应而出现临近管线、建筑物先隆起后下沉的现象，因此在靠近保护对象施工时，应特别注意监测工作。在施工中要通过地面变形的跟踪监测数据，调整和优化以下参数：单位深度浆液量；注浆管提升速度；掺入适量速凝剂；注浆压力等。 4. 施工程序与工艺流程

图5-1 搅拌桩施工工艺流程图

5. 施工要求 5.1. 主要施工方法 5.1.1. 施工参数选择

为了保证施工质量，施工中必须加强主要技术参数的控制，并要求在施工现场做到挂牌施工，三轴搅拌桩主要技术参数参考值见表5-1。

三轴搅拌桩施工主要技术参数表参考值 表5-1

5.1.2. 桩位放样

根据提供的坐标基准点，按照设计图进行放样定位及高程引测工作，并做好永久及临时标志。

5.1.3. 导槽施工

导槽深度1m ，采用挖掘机开挖。

5.1.4. 三轴深层搅拌桩钻进施工

5.1.4.1. 桩位放样：由技术人员现场放出桩位，施工过程中桩位误差小于20mm 。三轴搅拌桩采用

单侧挤压式搭接，搭接250mm ，因此桩心距为1800mm 。

5.1.4.2. 桩机就位：移动搅拌桩机到达作业位置，并调整桩架垂直度达到3‰以内。桩机移位前必

须仔细观察现场情况，发现障碍物应及时清除，桩机移动结束后认真检查定位情况并及时纠正。桩机应平稳、平整，每次移机后可用水平尺或水准仪检测桩机平台的平整，并用线锤对立柱进行垂直定位观测以确保桩机的垂直度，并用经纬仪经常校核，经纬仪检测频率为每天至少一次，必要时请专业监理工程师到现场复测。三轴搅拌桩桩机定位后再进行定位复核，偏差值应小于2cm 。

5.1.5. 桩机垂直度校正

桩架垂直度指示针可调整桩架垂直度，并用线锤经纬仪进行校核。在桩架上焊接一半径为5cm 的铁圈，10m 高处悬挂一铅锤，利用经纬仪校直钻杆垂直度，使铅锤正好通过铁圈中心。每次施工前必须适当调节钻杆，使铅锤位于铁圈内，即把钻杆垂直度误差控制在5‰内。

5.1.6. 桩长控制标志

搅拌桩桩长控制很重要，施工前应在钻杆上做好标记，控制搅拌桩桩长不得小于设计桩长，当桩长变化时擦去旧标记，做好新标记。

5.1.7. 水泥浆液拌制

水泥浆在搅拌桶中按规定的水灰比配制拌匀后排入存浆桶，再由2台泥浆泵抽吸加压后经过输浆管压至钻杆内注浆孔。为了保证供浆压力，供浆平台距离施工地点100米左右为宜。水泥浆液的水灰比严格控制在1.6～2.0。

5.1.8. 桩机钻杆下沉与提升

按照搅拌桩施工工艺要求，钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液。钻杆下沉速度不大于1m/min，提升速度不大于2m/min，现场设专人跟踪检测、监督桩机下沉、提升搅拌速度，可在桩架上每隔1m 设明显标记，用秒表测试钻杆速度以便及时调整钻机速度，以达到搅拌均匀的目的，在桩底部分适当持续搅拌注浆至少15秒，确保水泥土搅拌桩的成桩均匀性并做好每次成桩的原始记录。

5.1.9. 注浆、搅拌、提升

开动灰浆泵，待纯水泥浆到达搅拌头后，按计算要求的速度提升搅拌头，边注浆、边搅拌、边提升，使水泥浆和原地基土充分拌和，直至提升到离地面50cm 处或桩顶设计标高后再关

闭灰浆泵。搅拌桩桩体应搅拌均匀，表面要密实、平整。桩顶凿除部分的水泥土也应上提注浆，确保桩体的连续性和桩体质量。

5.1.10. 三轴搅拌桩的咬合施工

三轴搅拌桩的搭接以及成形搅拌桩的垂直度补正是依靠搅拌桩单孔重复套钻来实现的，以确保搅拌桩的加固的连续性。三轴搅拌桩采用单侧挤压式搭接施工（见图5-2）。

图5-2 搭接施工工艺示意图

5.2. 施工要点

5.2.1. 开机前必须探明和清除一切地下障碍物，须回填的部位要分批回填夯实，以确保桩的质量。 5.2.2. 桩机行驶路轨和轨枕不得下沉，桩机垂直偏差不大于1%。

5.2.3. 水泥宜采用P042.5级普通硅酸盐水泥，掺入比8%～16%，可根据情况掺入不同类型外加剂。 5.2.4. 严格控制注浆量和提升速度，防止出现夹心层或断浆情况。

5.2.5. 搅拌头两次提升的速度均应控制在2.5～3m/min，注浆泵出口的压力应控制在0.6Mpa 。 5.2.6. 桩与桩搭接时间不应大于24h ，若超过，应在第二根桩施工时增加20%注浆量，同时减慢提

升速度；若相隔时间太长，第二根无法搭接，应在设计认可下采取局部补桩或注浆措施。

5.3. 旋喷桩加固 5.3.1. 施工工艺流程

施工工艺流程见图5-3。

5.3.2. 主要施工方法

高压喷射有旋喷（固结体为圆柱状）、定喷（固结体为壁状）和摆喷（固结体为扇状）等三种基本形式。

图5-3 旋喷桩施工工艺流程图

不同地质条件可以采用下列方法实现，见表5-2。 ⑴ 单管法：喷射高压水泥浆液一种介质；

⑵ 双管法：喷射高压水泥浆液和压缩空气二中介质； ⑶ 三管法：喷射高压水流、压缩空气及水泥浆液等三种介质。

旋喷桩的设计直径（m ） 表5-2

(注：N 为标准贯入击数) 双管旋喷参数参考值见表5-3。

双管高压旋喷桩施工工艺参数参考值 表5-3

⑴ 定位放线：按设计要求放线定孔位，误差不大于5cm ，并准确测量孔口地面高程。 ⑵ 钻孔：采用PY-50型钻机钻进，钻进过程中，须随时注意观察钻机的工作情况，钻孔垂直度偏差控制在0.5%范围内。

⑶ 下喷射管：将高喷台车移至孔口，先进行地面试喷以调整喷射压力。为防止气嘴堵塞，下管前可用胶布包扎。下喷射管至设计喷射深度。

⑷ 制浆：按设计要求制备浆液，并准确测量浆液比重。高喷灌浆采用普通硅酸盐水泥，根据地层条件，可以利用回浆与水泥料混合拌制水泥浆液，根据灰浆浆液比重适当调整水泥加入量。

⑸ 喷射提升：喷射管下至设计深度，开始送入符合要求的气、浆。待浆液冒出孔口后，即按设计的提升速度、旋转速度，自下而上开始喷射、旋转、提升，到设计的终喷高度停喷，并提出喷射

管。

⑹ 回灌：喷射灌浆结束后，应利用水泥浆进行回灌，直到孔内浆液面不下沉为止。 ⑺ 冲洗：喷射结束后，应及时将管道冲洗干净，以防堵塞。 5.3.3. 施工要点

⑴ 设备安装平稳对正，开孔前须严格检查桩位和开孔角度。 ⑵ 确保引孔深度达到设计要求。

⑶ 保持引孔泥浆性能，孔壁完整，不坍孔，确保高喷管顺利下至孔底。 ⑷ 高喷管下井前需在井口试验检查，防止喷嘴堵塞。

⑸ 高喷管下至距孔底0.5m 时，应先启动注浆泵送浆，同时旋转下放，下到孔底（开喷深度）后，再启动高压泵和空压机，各项参数正常后方可提升。

⑹ 浆液配制必须严格按照配比均匀上料，经常检查测定浆液比重，并做好记录。

⑺ 高喷作业中，必须保持气、浆压力和流量达到设计要求，发现异常，要立即停止提升，查明原因，及时处理。

⑻ 分节拆卸高喷管时，动作要快，尽量缩短停机时间。因故停机（卸管或处理故障）时，需将近高喷管下放至超过原高喷深度0.3～0.5m 处，重新开机作业，以避免固结体出现新层。

⑼ 采用两序施工（间隔一个）防止串孔。

⑽ 及时回灌，保持孔内浆满。连续施工时可采用冒浆回灌。 5.4. 注浆加固 5.4.1. 工艺流程

工艺流程见图5-4。

图5-4 注浆加固工艺流程图

5.4.2. 主要施工方法

⑴ 定位放线：按设计要求放线定孔位，定位放样误差不能大于5cm ，同时应准确测量孔口地面高程。

⑵ 钻孔：采用钻机钻进，钻进过程中，须随时注意观察钻机的工作情况，钻孔垂直度偏差控制在0.5%范围内。

⑶ 布置注浆站、安装设备、试验、调整设备、挖补裂隙和漏水等情况的不坚固地段，然后才能正式开钻。

⑷ 压水试验：各孔注浆前首先进行压水试验，目的在于检查注浆管路是否符合注浆要求，压水试验持续15分钟左右。依此推断注浆有关参数。

⑸ 注浆压力：设计注浆压力一般为1.0～1.2Mpa ，根据现场实际情况在设计压力范围内进行适当调整。

⑹ 注浆控制：由稀到浓，一般情况下不调整，当压力不回升但是吸浆量增大时，需要分析情况进行调整。

⑺ 注浆结束标准：单孔达到设计压力，并持续10分钟不吸浆，含水层已无出水点，土体无渗水现象，涌水量控制在1m³/h以下。 5.4.3. 施工要点

⑴ 注意测量钻孔中的涌水量，并做好记录。

⑵ 注浆前应对注浆机先进行空荷运转，确保机况良好之后，按照设计注浆指标的要求进行打压试验。

⑶ 进行注浆时必须实时观测井壁变化，发现有漏浆时，要根据现场实际情况采取切实可靠的加强措施。

⑷ 浆液应该在现场配制，控制好浆液浓度，搅拌浆液不早于注浆前20分钟。

⑸ 向孔里压浆必须做到使裂隙及空隙完全充实，并使之不再漏水。由初压逐步过度到终压，不能突然增压。

⑹ 当达到规定注浆压力时，持续10分钟即停止注浆。

⑺ 待浆液凝固后，打开注浆阀门，如有水溢出，即使是溢水量很微小，也需要重新扫孔再进行注浆。

⑻ 注浆间歇或注浆结束必须冲洗注浆管路。

⑼ 注浆过程中要密切观测支护周围土体变化，发现支护变形，必须立刻停止注浆，打开泄浆阀，查明情况，妥善处理。

⑽ 注浆加固实施之前，应进行工艺性试验，调整和确定水灰比和注浆压力。 5.5. 超前降水加固 5.5.1. 施工工艺流程

施工工艺流程见图5-5。

图5-5 井点降水施工工艺流程图

5.5.2. 主要施工方法

⑴ 井点布置根据地质和水文情况、工程性质、降水深度等而定。

⑵ 井点管埋设。成孔用冲击式或回转式钻机成孔, 井深比井点设计深50cm ；洗井用0.6m 3空压机或水泵将井内泥浆抽出；井点用机架吊起徐徐插入井孔中央，使露出地面200mm ，然后倒入粒径5～30mm 石子，使管底有500mm 高，再沿井点管四周均匀投放2～4mm 粒径粗砂，上部1.0m 深度内，用粘土填实以防漏气。

⑶ 井点管埋设完毕应接通总管。总管设在井点管外侧50cm 处，铺前先挖沟槽，并将槽底整平，将配好的管子逐根放入沟内，在端头法兰穿上螺栓, 垫上橡胶密封圈，然后拧紧法兰螺栓，总管端部，用法兰封牢。井点干管铺好后，用吸水胶管将井点管与干管连接，并用8号铁丝绑牢。一组井点管部件连接完毕后，与抽水设备连通，接通电源，即可进行试抽水，检查有无漏气、淤塞等情况以及出水是否正常，如果出现异常情况，应检修后方可使用。

⑷ 井点使用时, 应保持连续不断抽水，并配用双电源以防断电。一般抽水3～5d 后水位降落漏斗基本趋于稳定。

⑸ 井点降水时，应对水位降低区域内的建筑物进行沉降观测，发现沉陷或水平位移过大时，应及时采取防护技术措施。

5.5.3. 施工要点

⑴ 定位：根据设计的井位及现场实际情况，准确定出各井位置，并做好标记。

⑵ 成孔时应采用泥浆护壁，孔口设置护筒，以防孔口塌方，并在一侧设排泥沟、泥浆坑。 ⑶ 成孔后立即清孔，并安装井管。井管下人后，井管的滤管部分应放置在含水层的适当范围内，并在井管与孔壁间填充砾石滤料。

⑷ 安装水泵前，用压缩空气洗井法洗井，冲除沉渣，直到井管内出水变清，达到正常出水量为止。

⑸ 水泵安装后，对水泵和控制系统作一次全面检查，合格后进行试抽，满足要求后转入正常工作。

⑹ 观测井中地下水位变化，作好详细记录。 6. 劳动组织

根据地层加固工程量配备相应劳动力，比如吊车司机、指挥司索、装载机司机、电焊工、安全员、施工人员等要一应俱全，且应持有相应岗位的上岗证，上岗前经过安全教育，考核合格后方能上岗。 7. 材料要求

根据施工技术部门编制的材料设备计划，物资设备部门负责进场物资设备的检验，及时对采购中不合格品的处置等过程进行监控。 8. 设备机具配置

主要施工机具有汽车吊、装载机、水泵等。 9. 质量控制及检验 9.1. 质量检验

土体加固施工完毕后，要对加固效果进行检查，检查方法主要取芯进行强度检测，以判断加固是否达到设计要求，如果加固目的是止水帷幕，则还需对加固体的抗渗系数进行检测。但对于超前降水加固则主要是对需要加固的土体中的水位进行检测，当水位低于设计要求的水位之后，即达到加固效果。 9.2. 检查内容及相关标准 9.2.1. 搅拌桩施工

9.2.2. 旋喷桩及注浆施工

旋喷桩及分层注浆检验内容及相关标准

9.2.3. 降水施工

9.3. 检验方法 9.3.1. 取芯位置的选取

以咬合最薄弱以及地层环境差、施工困难的位置为原则，取芯数量不易少于总桩数的2%。取芯钻进采用地质钻机，开孔孔径120mm ；钻进方式采用优质泥浆护壁，回转钻进，连续钻取全桩长范围内的桩芯，桩芯应尽可能完整，芯样的采集率大于90%。

9.3.2. 加固体强度检验

⑴ 加固后的土体应具有良好的均匀性、自稳性。

⑵ 观察桩芯是否呈硬塑状态并无明显夹泥、夹砂断层。如取出桩芯呈硬塑状态则为合格；如为可塑状态则质量欠佳，应作综合分析。

⑶ 取样的桩芯的无侧限抗压强度一般不小于1MPa(具体以设计要求为准) 。

9.3.3. 加固体抗渗性检验：采用钻孔取芯的方法在加固体中抽取芯样，根据需要在不同深度和部位

的芯样中取样，在室内采用“环刀法”检测芯样的渗透系数。根据测得的渗透系数与设计值进行对比，以判断加固后是否达到设计要求的抗渗要求。

10. 安全及环保要求

10.1. 施工前，对进场工人及时进行三级安全教育。

10.2. 进入现场必须戴好安全帽，从事粉尘作业人员应戴防尘口罩，不准赤脚、穿拖鞋、易滑鞋上

班作业。

10.3. 占道施工时，必须挂上醒目的安全标志牌，并派专人监护，以提醒过往人员。

10.4. 场地周围应设置有明显的标志和警示牌，夜间要有警示灯。作业范围内不乱倒垃圾、污泥，

不乱扔废弃物，作业现场要做到工完场清，保持场容整洁。