深基坑围护结构钻孔灌注桩施工方案.doc

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莞惠城际轨道交通GZH-3标

东城南站钻孔灌注桩施工方案

编制：
复核：
审定：

中铁十一局集团莞惠城际轨道交通项目
GZH-3标段项目经理部
二0一一年三月九日
东城南站钻孔灌注桩施工方案
一、编制依据及原则
1、编制依据
（1）东城南站车站主体围护结构图（莞惠城际施DXJG-03-01-01）；
（2）建设单位（业主）对工期、质量的有关要求；
（3）《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）；
（4）《建筑基坑支护工程技术规程》（DBJ/T15-20-97）
（5）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）
（6）《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）
（4）我项目部进行的现场调查。
（5）国家现行技术规范、标准及铁道部现行相关规范、标准及文件。
2、编制原则
以满足业主要求为目标，按照“选型可靠、施工科学、组织合理、措施得力”的指导思想，遵循下列原则编制本施工方案：
（1）质量保证原则
建立完整的工程质量管理体系和控制程序，明确工程质量目标，结合本工程特点与实际情况制定切实可行、有效的质量保证措施，并在施工全过程中严格实施ISO9001标准进行质量管理和控制，确保工程达到优良的质量标准。
（2）工期保障原则
根据业主对本标段工程工期要求，科学组织施工，合理配置资源，使各期工程施工衔接有序，使本项目的资源利用充分，以确保总体施工计划的实现。
（3）技术可靠性原则
根据本工程特点，吸收我公司各在建项目钻孔灌注桩工程施工和管理的成熟技术，结合以往施工经验，选择可靠性高、可操作性强的施工技术方案进行施工，确保工程安全、优质、快速地按期完成。
（4）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，并合理配备资源，施工过程实施动态管理，从而使工程施工达到即经济又优质的目标。
（5）环保原则
充分调查了解工程周边环境情况，施工紧密结合环境保护进行。施工中实施文明施工，减少空气、噪音污染、杜绝排放污水、丢弃垃圾等行为，维护交通运输。施工过程实施ISO14001标准，进行环境管理。建设“绿色工地”，实施“环保施工”。
二、工程概况
东城南站是莞惠城际轨道交通项目第3座车站，位于莞长路和四环路丁字路口的环岛处，车站斜跨莞长路和长泰路设置与R1线通道换乘，车站主体大部分位于环岛绿化带内、其余部分位于东城第八小学内，车站呈西南-东北向布置。
车站小里程基坑深度31.95~34.0m，大里程基坑深度31.0~33.4m围护结构采用Φ1200@1300/Φ1200@1350钻孔桩加Φ600旋喷桩桩间止水，开挖后内侧采用C20网喷混凝土，外挂Ф8@150×150mm的钢筋网。由于车站范围内大部分基岩岩面较高，吊脚桩以下入岩段采用锚喷支护，外挂Ф8@150×150mm的钢筋网，喷射15cm厚的C25混凝土，打设10m长的锚杆，间距1.2m×1.2m。全站共钻孔灌注桩337根（包括33根临时立柱桩），围护桩按桩型分为四种，Ⅰ～Ⅳ型平均桩长分别为22.7m， 32.52m，23.3m， 32.27m。见图一《钻孔灌注桩与旋喷桩大样图》。

东城南站分两期施工,一期施工的围护结构主要为车站主体围护桩、立柱桩及主体结构；二期施工出入口等附属结构。
1、地下管线情况
车站周边存在密集的电力、电信、雨水、上水，污水、燃气、路灯等地下管线管道，地下管线管道的走向与道路平行，局部斜交，影响车站施工的管线考虑永久拆改，车站施工完成后原位恢复；横跨附属结构的雨水、污水管线施工时均可采用悬吊或换管悬吊进行处理。
基坑外管线很多，所以施工中边施工边测量，随时掌握基坑开挖对基坑外土体的影响，并加强施工管理。对位于附属结构基坑内吊挂的管线，应注意基坑开挖及主体施工时对其的影响，须加强监测，注意对这些管线的保护。
2、地质情况
1）地层岩性
①1素填土：褐黄色，硬塑，主要由残积土回填而成，稍压实；
③2淤泥质粉质粘土：灰黑色，软塑，含少量淤泥；
④1粉质粘土：褐黄色，硬塑，土质粗糙，含较多棱角状石英砂，遇水易崩解，由下伏基岩残积而成；
⑨1混合片麻岩：褐红色，褐黄色，全风化，岩芯呈砂土状，原岩机构基本破坏，遇水易软化，干钻易钻进；
⑨2混合片麻岩：灰白色，褐黄色，强风化，岩芯破碎呈碎块状；
⑨3混合片麻岩：灰白色，岩芯呈短柱状，长柱状，裂隙发育，岩石坚硬，锤击声清脆。
2）水温地质
地下水位埋深2.9-3.3m，地下水质对普通混凝土结构，混凝土结构中钢筋具有微腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。
三、施工准备
1、材料
    （1）砼：C30水下钢筋砼。
   （2）钢筋：品种和规格均应符合设计规定，并有出厂合格证和按规定试验合格后才能使用。
2、主要工程数量
主要工程数量见表1：
3、作业条件
（1）施工前做好场地查勘工作，对妨碍施工或安全操作有影响的地下电缆、给排水管道等设施，先做清除、移位或妥善处理后方能开工。
（2）施工前做好场地平整工作，对不利于钻孔施工机械运行的松散场地，必须采取有效的措施进行处理。
表1 钻孔灌注桩主要工程数量表
序号
项 目
单位
单根数量
1
Ⅰ型桩
C30混凝土
m3
25.68
钢筋
t
3.4045
2
Ⅱ型桩
C30混凝土
m3
36.78
钢筋
t
5.7755
3
Ⅲ型桩
C30混凝土
m3
26.36
钢筋
t
3.8348
4
Ⅳ型桩
C30混凝土
m3
36.5
钢筋
t
6.2239
4、施工机械设备及人员准备
本工程根据施工进度安排和工程数量情况,结合地质条件，灌注桩施工拟采用20台冲桩机，22台泥浆泵，出渣土用2台自卸汽车拉运，钻孔桩钢筋笼由QY25A型汽车吊车分节吊装，砼由砼运输车运输，导管法灌注。所需机械及人员见表2《机械设备及人员配备表》。
表2 机械设备及人员配备表
名称
型号
机械数量
功率
人员配置
总人数
冲桩机
ZL-50
20台
37
100
考虑到24小时三班制总人数292
泥浆泵
3PN
22台
22
电焊机
BX1
10台
22
10
吊车
QYA25
2辆
柴油
2
装载车
ZL-50
1辆
柴油
1
泥浆处理机
200m3
1台
55KW
1
封闭式自卸车

2辆
15m3
4
灌浆导管
Φ250
80m

9
泥浆检测仪
MC-2
1

1
全站仪
SET6F40
1

2
钢筋调直机

1

2
钢筋弯曲机

1

2
钢筋切割机

1

2
切丝机

1

2
钢筋工

10
机械工

20
技工

20
普工

40
四、施工工艺
1、冲击钻机成桩工艺
因所有桩基底部进入岩层，旋挖钻机成桩困难，故桩的入岩部分采用冲击钻成孔。
冲孔桩施工工艺流程图如下图所示：
场地平整
桩位测放
施做孔口砼护筒
钻机就位
钻至设计标高，冲孔完成报监理验收
桩位复测
泥浆净化
吊放钢筋笼
钻机移位
钢筋笼加工
下 导 管
导管密封检验
灌注水下砼
砼灌注前检查
砼准备
孔口回填
开始冲孔
孔内注入泥浆
泥浆制作
清孔

（1）场地平整
钻孔施工前，首先进行场地平整，对未达到施工要求的场地要用推土机等把场地推平，地面倾斜度不宜大于2度，保证钻机施工时平衡。若有软弱地带还必须进行换填，以使钻机就位施工，地面有好的承载力。
（2）桩位测量定位
根据设计图纸提供的桩位，以桩中心为交叉点，用十字线定位。在十字线的四个方向用木桩作标志，测出木桩上的标志点到十字线交叉点的距离，测量偏差应控制在5mm以内。每根桩必须进行测量放点、护壁埋设居中、钻头中心对正这三道测量工序。
（3）提钻、埋设孔口护筒
由于工期比较短，为了合理利用资源，本工程计划采用机械挖孔，混凝土护壁代替钢护筒。以桩的测量点为中心，人工挖出比设计桩径大100mm，深1.5m~2m的圆坑，然后施做直径比设计桩径大100mm，埋深1.7m的混凝土护壁。做护壁时，护壁中心与桩中心重合，其偏差不得大于20mm，并严格保持护壁的垂直度在1%以内，其顶部应高出地面0.3m。壁顶用油漆标定标高、中心定位记号。
（4）钻机就位
钻机应落在平整牢固的地面上，保持主机的水平，必要时可在钻机下铺钢板或枕木，同时调整机架，使冲击钻对准护筒中心，保证钻机对中误差小于20mm。
（5）泥浆的制备和管理
根据地质勘测东城南站桩基上部为素填土、中部为粉质粘土、底部为混合片麻岩。在实施泥浆护壁施工中应根据岩层资料结合现场施工情况，确定泥浆制备情况，达到开源节能目的。其制作及其性能要求应符合下列规定：
泥浆密度和冲程可按下表选用。
各类土层中的冲程和泥浆密度选用表
序号
项目
冲程（m）
泥浆密度（t/m3）
1
在护筒中及护筒脚下3m以内
0.9～1.1
1.1～1.3
2
粘土
1～2
清水
3
砂土
1～3
1.3～1.5
4
风化岩
1～4
1.2～1.4
5
塌孔回填重成孔
1
1.3～1.5
本工程采用原土造浆，泥浆比重采用1.2～1.3。泥浆池、沉淀池的池面标高比护壁低0.5～1m，以利泥浆回流畅顺。泥浆池和沉淀池的位置要合理布局，不得妨碍吊机和钻机行走。泥浆池的容量为每孔的排渣量，沉淀池的容量为每孔排渣量的1.5～2倍。
（6）成孔钻进
1）冲击钻就位后开始冲击钻进，刚开始冲击钻进时，应采用低锤（小冲程）密击，锤高0.4～0.6m，并及时用粘土泥浆护壁，使孔壁挤压密实，直至孔深达护筒下3～4m后，方可加快速度，加大冲程，将锤提高至1.5～2.0m以上，转入正常连续冲击，冲孔时要及时将孔内残渣排出孔外，以免孔内残渣太多，出现埋钻现象。
2）在冲击过程中，泥浆面始终高于地下水位1.0m以上且低于护筒顶约0.3m”。
3）在冲击过程中，观察冲孔的变形、垂直度、泥浆面高度，以防止发生孔壁坍塌。如发现严重坍塌时，应及时用粘土回填，分析原因并且制定整改措施重新冲孔。
4）为了不影响刚完成的桩，采用跳桩法施工（如图二所示），待两侧混凝土强度达到75%以上才能施工中间的桩，施工顺序为1，4，7，2，5，3，6。

5）终孔后应及时检查桩位、孔深、孔径和垂直度等，并做好记录，合格后方可进行清孔。
6）派专人清除泥浆沟槽的沉淀物，保证不淤塞。沉淀池及泥浆池的沉积物应经常清除，多余的泥浆要及时排出基坑。
（7）清孔
冲孔至设计终孔标高后，提出钻头，经监理确认后，开始清孔作业。清孔利用储浆池的泥浆进行泥浆正循环置换出孔内的渣浆，在清孔过程中要不断向孔内泵送优质泥浆，保持孔内液面稳定。
清孔后孔底泥浆比重宜控制在1.15～1.25m左右。泥浆的控制指标：粘度18～22S；含砂率4%～8%；胶体率不小于90%。施工中经常测定泥浆比重、粘度、含砂率和胶体率。
（8）吊放钢筋笼
清孔至沉碴厚度满足规范要求后报检，报检合格后即下钢筋笼。钢筋笼要提前加工制作，钢筋笼整体吊装，确有困难时分段制作，其搭接长度应满足规范要求，即搭接长度保证单面焊10d双面焊5d，在35d区段范围内的钢筋接头率不大于50%；加焊Φ18@3000mm钢筋，与两边主筋、箍筋焊牢，做吊装挂钩和混凝土保护层。钢筋笼达到标高后，用一端弯曲的钢管套入主筋至第一道加箍圈，上部在地面被压住，以防掉笼或浮笼。
钢筋笼下端0.5m范围内主筋应稍向内侧弯曲呈倾斜状，以免挂坏桩壁。
（9）下灌浆导管、二次清孔
下入钢筋笼后，再测孔底沉渣是否超标，若超标则进行二次清孔。用一台泥浆泵接导管，把泥浆反压进去，这时导管底离孔底20cm，这样保持1个小时或更长时间，停止时必须立即灌注。二次清孔完成清孔后沉渣厚度不大于10cm，泥浆比重应控制在1.2左右。
成孔质量严格按下表控制：
序号
项目
标准
1
垂直度允许偏差（%）
≤0.3%
2
孔底沉渣（mm）
≤100
3
桩位允许偏差（mm）
双向轴线±50
导管使用前应试拼试压，试压压力一般为0.6～1MPa， 并要试验混凝土隔水球塞是否能通过。使用丝扣连续的导管，应注意使用、运输和堆放中不得碰撞导管连接口的螺纹或压坏管口。导管在每次灌注混凝土使用完毕后，应立即冲冼干净，及时在导管连接口的螺纹涂油防绣。
（10）灌注砼
灌注前先将导管进行拼装、试压，保证导管拼装不漏水，导管底部下至距孔底30cm。砼灌注前再次校核钢筋笼标高、孔深、泥浆沉淀厚度，必要时采取射风冲射孔底，翻动沉淀物，然后立即灌注水下砼。水下砼的首批灌注方量要经过计算，保证灌入后导管被埋住的深度不小于1m。
水下砼的灌注工作连续进行，不得中途停顿，灌注前应有严密的施工组织设计及辅助设施，一旦发生机具故障或停电、停水及发生导管堵塞、进水等事故，应立即采取有效措施进行处理，并同时做好记录。
砼灌注中要保证导管埋入混凝土2～3m并派专人测设导管的埋深和水下砼灌注标高，并做好记录。
为保证桩头质量，可在桩顶设计标高以上灌一定高度，一般0.5~1m。
2、冲击钻钻孔注意事项
1）钻机就位前，应对钻孔前的各项准备工作进行检查，包括主要机具设备的检查和维修，钻机就位后，应平稳，不得产生位移和沉陷，开孔的孔位必须准确。
2）冲锥的钢丝绳同钢护筒中心位置偏差不大于2cm，升降锥头时要平稳，不得碰撞护壁和孔壁。
3）钻孔作业必须连续，并作钻孔施工记录，经常对钻孔泥浆进行检测和试验，不符合要求的随时改正，注意补充新拌的好泥浆，在整个施工过程中，泥浆的损失较小，水头始终保证在2m左右，有效地防止了孔壁坍塌，埋钻头的现象发生，确保了钻孔桩的成孔质量和成孔速度。
4）钻进过程中，每进5米检查钻孔直径和垂直度，注意地层变化，在地层变化处捞取渣样，判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。根据实际地层变化采用相应的钻进方式，在钻至中层易液化砂层时，钻进速度必须放慢，以确保成孔质量。
5）钻管内的泥渣和泥浆经常倒出，在钻孔排渣，提钻头除土或因故停钻时，应保持孔内水头和要求的泥浆指标。
3、出现问题的补救措施
（1）遇有坍孔，应仔细分析，查明原因和位置，然后进行处理，坍孔不严重时，可回填至坍孔位置以上，并采用改善泥浆性能，加高水头、埋深护筒等措施继续钻进。坍孔严重时，应立即将钻孔全部用砂或小砾石夹粘土回填，查明坍孔原因，采取相应措施重钻，坍孔部位不深时，可采用深埋护筒法，将护筒周围用土填实，重新钻孔。 
（2）遇有孔身偏斜、弯曲时，应分析原因，进行处理，方法可以在偏斜处吊住钻锥反复扫孔，使钻孔正直，偏斜严重时，应回填粘性土到偏斜处，待沉积密实后再钻进。 
（3）遇有扩孔、缩孔时，应采取防止坍孔和防止钻锥摆动过大的措施，已发生缩孔时，采用钻锥上下反复扫孔以扩大孔径。 
（4）发生卡钻或埋钻事故后，应查明原因，是否钻渣过多、坍孔或底层上涌但均不宜强提，只宜轻提，轻提不动时，可用小冲击钻锥冲击或用冲吸的方法将钻锥周围的钻渣松动后再提出。 
（5）掉钻落物时，宜迅速用打捞叉、钩、绳套等工具打捞，若落体已被泥砂埋住，应在孔中先清除泥砂，使打捞工具能够接触到落体后再打捞。  
（6）灌注砼中发生故障，可根据下列情况进行处理： 
①首批砼灌后导管进水时，应将已灌入的砼的拌和物吸出，改正操作方法，重新进行灌注。　 
②在砼面处于井孔中水面以下不很深的情况下，导管进水时，可采用底塞隔水的方法，并加一定的压力重新插入导管或将导管插入砼中，将导管中的水抽出，再恢复灌注。 
③灌注开始不久发生导管堵塞时，可用长杆冲捣或用振捣器振动导管。 
④用前述方法无效时，应及时将导管拔出，将已灌注的砼吸出，拔出钢筋笼，重新清孔，吊装钢筋笼和灌注砼。 
⑤按上述方法处理达不到要求时，应重新补桩或会同有关单位研究补救措施。
4、对预埋件标高控制措施
（1）钢筋笼施工时应保证钢筋笼横平竖直，预埋件必须准确对应于钢筋笼的笼顶标高。
（2）预埋件必须牢固固定于钢筋笼上，杜绝预埋件在钢筋笼起吊和下放过程中产生松动或脱落现象。
（3）钢筋笼在下放到位后，必须跟踪测量笼顶主筋的标高，超过规范和设计要求的情况，必须马上调整到设计标高
五、进度指标及工期安排
东城南站大小里程明挖基坑平行施工，占用时间拟为2011年3月10日～2011年4月30日,共50天。施工采用20台冲击钻，施工按1天做4根考虑。
六、质量标准
1、保证项目
    （1）灌注桩用的原材料和混凝土强度必须符合设计要求和施工规范的规定。
  （2）成孔深度必须符合设计要求。沉碴厚度不得大于100mm。
    （3）实际浇注混凝土量严禁小于计算体积。
    （4）灌注后的桩顶标高及浮浆的处理必须符合设计要求和施工规范的规定。
2、允许偏差
钻孔灌注桩允许偏差见表1－2《允许偏差表》。
表1-2 允许偏差表
项     目
允许偏差（mm）
钢筋笼
主筋间距
±10
箍筋间距
笼直径
笼长度
±20
±10
±50
桩的位置偏移
边缘桩
±50
中间桩
±50
垂直度
0.3%
七、主要安全技术措施
    （1）清除施工的地下障碍物，整平施工场地，认真查清地下管线，给排水管道等情况。
    （2）钻孔机施工时，司机应思想集中，服从指挥，并不得随意离开岗位。
    （3）钻孔机操作时应安放平稳，以便防止冲、钻机突然倾倒或钻具突然下落而发生伤亡事故。
    （4）施工现场安全用电必须符合以下规定：
    ①施工场内的一切电源、电路的安装和拆除，由持证电工专管，电器严格接地、接零和使用漏电保护器。
    ②电器安装后经经验合格后方准接通电源使用。
    ③多机作业用电必须分闸、严禁一闸多机和一闸多用。
    ④施工现场电线、电缆必须按规定架空，严禁拖地和乱拉乱搭。
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