振冲碎石桩专项施工方案.docx

唐山港曹妃甸港区煤码头三期工程堆场区土建和安装工程
堆场泥区周边砂混厚泥区
地
基
处
理
专
项
施
工
方
案
编制单位：
编 制 人：
编制日期：

一、工程概况
1.1工程参建单位
建设单位：河北华电曹妃甸储运有限公司
设计单位：中交第一航务工程勘察设计院有限公司
监理单位：北京水规院京华工程管理有限公司
施工单位：中建港务建设有限公司
1.2工程位置
本工程位于河北省唐山市曹妃甸工业区一港池西侧，位于新建成的煤码头二期工程和通用散货（弘毅）码头之间，距离唐海镇约35公里，车程约半小时，位于一港池二港池之间，濒临首钢规划用地（码头）对面。本工程地基处理施工阶段分为①堆场西南淤泥集中区，采用打设塑料排水板堆载预压+水泥搅拌桩、真空降水强夯处理。②堆场西北部砂混薄泥区，采用无填料振冲+降水强夯置换处理。③东部及中北部厚层吹砂区，采用无填料振冲+小能量强夯处理。④堆场泥区周边砂混厚泥区，采用振冲碎石桩+满夯处理。本专项施工方案主要针对堆场泥区周边砂混厚泥区地基处理进行编制。本工程具体位置如下图所示：

工程位置图

图中阴影部分为本堆场泥区周边砂混厚泥区范围
1.3 工程区域地质
根据勘察报告，工程区域范围内土层自上而下主要有： ①1粉细砂；流泥；①2淤泥、①2淤泥质粉质粘土、①2粉质粘土；①3粉细砂； ②1粉质粘土；②2粉砂、②2粉土；②3粉质粘土、②3粘土；③1粘土、③1粉质粘土；③2粉土。表层①1粉细砂；流泥；①2淤泥、①2淤泥质粉质粘土、①2粉质粘土为冲填土。
吹填土以厚层粉细砂为主，松散层底标高变化在-7.0m～-15.0m之间，细颗粒含量相对较高，标贯击数多数在1～10击间，中等～严重液化，且较普遍存在较厚（4m～7m）淤泥质粉质粘土或粉质粘土夹层。
1.4 工程内容及主要工作量
本区域地基处理主要包括振冲碎石桩，其上进行小能量满夯并压实处理，处理面积约为17.3万平方米，施工主要工程量如下表所示：
序号
项目名称
计量单位
工程数量
项目特征
1
场地整平排水
104m2
17.3
场地高差整平、挖沟排除积水、若局部地表存在淤泥质土层应予以换填
2
振冲碎石桩
104根
3.2
75kW振冲器填料振冲，桩点间距2.5m，平均振冲深度15m，填料为粒径40～150mm碎石，预估平均桩径1.3m，桩体填料量约4.1m3/m2
3
满夯
m2
17.3
夯锤直径大于2.2m，600kN.m满夯2遍
4
场地整平碾压
m2
17.3
场地整平至标高4.2m~4.3m，200kN振动压路机碾压6～8遍
5

标贯试验点
个
35
在桩间进行，检测深度约20m，每米标贯试验一次，初拟5000平米一个测点

重型动探试验点
个
35
在桩点上进行，检测深度约20m，初拟5000平米一个测点

载荷板试验
个
9
比较标贯及动探结果后选取代表区域进行，载荷板采用2.3m直径圆板，地基承载力特征值不小于200kPa
1.5设计指标
根据钻探，本工程为软土地基，需进行处理。通过对软土的厚度和力学性能以及软基处理的施工工期和经济指标的综合分析，本工程的软土地基处理选用振冲碎石桩复合地基、满夯、压实等处理方法，初拟碎石桩设计参数：
① 平均桩径：1.3m（有效桩径1.1m），平均桩长15.0m；
② 桩位布置：正三角形布置，间距2.5米；
③ 桩体材料：含泥量不大于5%的碎石，不宜使用风化易碎的石料。粒径：40～150mm；
④ 桩顶垫层：山皮石0.3m3/m2；
⑤ 满夯二遍，单击能600kN·m；
⑥ 用20t振动压路机碾压6～8遍，达到无明显轮迹为止。
1.6工程特点及难点
1、本区域现地形高低不平、起伏较大，现状地表高，距碎石桩桩顶标高2~4米，前期土方平整工作量大，地基强度低，不利于大面积施工展开。
2、振冲碎石桩施工过程中产生的大量泥浆，对现场的环境将造成一定的影响，泥浆的循环与处理是文明施工的重点；
3、振冲碎石桩施工时所需的大量水将成为制约碎石桩机投入数量的瓶颈，水源问题严重制约着施工进度；
二、施工组织与部署
2.1施工工期规划
1、根据煤码头三期工程堆场节点工期的安排，软基处理的施工制约着整体的堆场工程的工期，而振冲碎石桩工程数量较大，试验检验也需要占用一定的时间，所以必须保证碎石桩施工的连续性及足够的日完成量；
2、堆场泥区周边砂混厚泥区总共面积约17.3万平方米，计划分南区北区两个施工区域由东向西同时施工。
总体工期要求：
南侧300m范围堆取料机基础施工时间为159天,其余施工时间212天
要求日完成量： 4000-5000延米。
2.2施工总体部署
1、分区：
根据现场实际情况，按南区和北区分成两个施工工区，由两家劳务组从东向西同时进行劳务作业。
2、材料的堆放和储备
根据处理区域现场的实际情况，区域临时道路两侧附近设置材料堆放点，在不影响其他工程的情况下，碎石分别堆放，采取装载机现场拌和、运输。
3、场内道路
充分利用现有道路，并修筑临时道路，压实平整，并视需要开挖排水沟及使用砖渣硬化道路。
4、施工用水
拟使用煤码头前沿港池水作为水源，通过钢管接入现场，同时利用现场的自然水源或沉淀池水。在现场修筑多个蓄水池，每个水池容纳50m3以上，水池周边使用密目安全网进行围蔽。
5、施工用电
可从煤二期码头接至施工区域附近的一级、二级箱接电，另外使用多台柴油发电机发电提供电源。
6、泥浆排放
根据软基处理位置，充分利用现场空间，开挖泥浆池、沉淀池、水池，现场产生的泥浆通过临时沟排至泥浆池，经过多级沉淀、最后将清水汇流到清水池内，供施工使用。经常清理泥浆池，经现场晾晒后，收集处理。沉淀泥浆及时外运，具体泥浆沉淀池见布置图。
2.3施工组织与安排
1、施工现场管理组织：
项目经理部专门成立振冲碎石队，在经理部统一领导和监督下，全面负责各区内的软基处理工作。区域管理机构见图，振冲队机构组成见表1
项目经理

技术负责人
生产经理

质检、材料
技术
安全文明 安全
工程管理

振冲队

其他作业队

图1：砂混厚泥区区域管理机构组织框图
表1：软基处理现场管理机构一览表
序号
岗位及类别
姓名
主要职责
1
总负责

软基施工总体施工调度、组织、安排
2
生产负责人

施工现场组织管理
3
现场负责人

4
技术负责人

技术交底、监督方案实施、技术资料完善，过程记录检查
5
质检负责人

质量检查、监督整改
6
安全负责人

安全管理
7
材料负责人

材料计划、组织进场存放、配合检验
2、劳动力组织
成立两个振冲碎石劳务组，组成振冲班、机修班、材料组、排污供水组等班组，劳动力组织见表2
表2：劳动力计划表
序号
工种
数量
1
机长
24人
2
操作工
56人
3
普工
25人
3、机械组织
表3：机具组织一览表
序号
设备名称
数量
功率
功效
备注
1
ZCQ-75振冲设备
10套
90kW*5
45根/天﹒台
用于振冲碎石桩施工
2
挖机
10台
1m3

用于开挖明沟、清理明沟，碎石桩填料、碎石囤料，翻料。
3
装载机
10台
T50

碎石桩填料
4
强夯机
4台
50吨

满夯施工
5
满夯锤
4个
10吨
满夯施工
6
推土机
2台
T160
用于场地平整和表层碾压
7
压路机
2台
T200
场地碾压施工
8
泥浆泵
12台
3PL-B
场地平整
9
发电机组
8台
120KW
场地发电
10
各类管线
10000米

场地给排水
三、施工工艺及施工方法
3.1施工准备
1、技术准备
在振冲碎石桩施工前，充分熟悉图纸，并进行图纸会审工作；组织施工人员学习有关规范标准，进行方案及技术交底，掌握施工工艺、控制方法及检查手段，并制订质量通病的防治方法。
2、材料准备
工程所用材料当区域临时道路具备行驶能力后应先进一批碎石并按工程需要进行集中堆放，严格按程序进行计划、检验报审，现场堆放。
3、机械、人员组织进场
组织充足的机械进场，并进行检修，保证机械的完好率。按方案要求进场施工人员，进行安全技术交底。
4、现场条件创造及准备
通水：由于振冲施工需用大量的水，同时产生大量的泥浆污水，为保证桩机的正常需要，对部分有条件的地区，可就近采用码头前沿港池作为水源；对没有条件的地区，保证接驳至现场或通过水车运输的的水量能够满足桩机正常运转的最低要求；
通电：首选柴油发电机发电供应施工用电，详细规划发电机位置，严格按用电规程进行分级送电。临建区由附近电源接驳；
通路：为保证振冲施工顺利进行不发生停工待料的现象，在加固区附近设置若干个料场。料场位置做到既满足料场至各施工点的运距短，又防止运料路线干扰施工作业，对临时道路进行适当硬化，保证道路畅通；
场地平整：根据设计要求的桩顶设计标高，将施工现场的地面进行平整，必要时按要求填挖土方。遇到场地地下有障碍物，如大块石、巨大的建筑垃圾等时必须清除，以免影响贯入，甚至损坏振冲器。
5、测量准备
根据设计图纸的要求，在图纸设计确定的软土地基区域建立标高控制点，以备随时对施工过程进行控制。测放道路轴线，使用木（竹）桩根据桩位平面布置图，布设桩位。
6、试桩试验
正式施工前进行试桩。试桩确定施工所采用的施工参数，如造孔电流、造孔水压、加密电流、留振时间、填料量和加密段长度等。
拟在现有进场临时道路附近选取2～3根桩进行试桩，由计算机控制和数据采集系统记录施工时的各种参数，经过分析，由监理及设计审核后，作为正式施工的依据。
3.2施工流程
测量放线（区域划分）→驳土至场地标高4.2m~4.3m，用于西南区堆载预压的堆载料、平整排水→振冲碎石桩施工→满夯施工→场地平整、振动碾压至场地标高4.2m~4.3m
3.3碎石桩施工工艺
1、碎石桩施工工艺流程图（见图）：
施工准备
测量布桩
成孔
清孔
逐段加密成桩
单桩施工结束
布置水、泥浆循环系统
桩孔情况记录
造孔情况记录
加密情况记录
连续喂料
成桩施工记录
清孔情况记录
电源布设、组装调试设备
转入下一桩施工
振冲桩试验及检验
垫层铺筑
沉降观测及稳定性观测
指挥对桩

振冲碎石桩复合地基施工工艺流程图
2、施工顺序
本工程软土地基的土体强度较低，为减少制桩过程对桩间土的扰动，根据现场情况采用多台振冲器分块施工、单向推进、间隔振冲的方式。
3.4、施工方法
（一）测量放线（区域划分）
为便于振冲碎石桩和满夯施工，根据现场地形状况，将厚泥区分成5000㎡左右的小区
（二）场地平整及排水
根据现场场地情况进行高差平整、挖沟排除积水和局部地表淤泥质土层换填。以便于振冲碎石桩和满夯施工。
（三）振冲碎石桩
初拟振冲参数：75kW振冲器施工，桩距2.5m等边三角形布置，平均振冲深度15m，填料粒径为40~150mm碎石。
主要工艺流程如下：
（1）清淤、清理场地，平整场地至标高4.2~4.3m；布置桩位，根据试桩结果，确定施工技术参数，根据图纸设计的桩间距，在现场用经纬仪和钢尺配合，将桩位准确的标定在地面上，用木（竹）桩固定，做醒目标记桩号。
（2）组装调试施工设备
吊机就位，连接振冲器和导杆，确定振冲标尺，连接控制电路，吊起振冲器，接通电源，启动上水，开启振冲器，记录空载运行参数，按试桩确定的各项施工技术参数，调整电控系统、上水系统到正式开工状态。
（3）放线、定位：测量放线后吊车就位，徐徐吊起振冲器，使其竖直、悬空，距地面10~20cm，并让尖端对准桩位，检查水压、电压和振冲器电流是否正常。
（3）造孔：将振冲器缓慢、稳妥地吊起，对准桩位缓慢下降振冲器至离地面30cm以内，启动清水泵供水，待振冲器下端射水口出水的水压、水量达到工艺要求时，方启动振冲器，拉紧防扭绳索；
待振冲器内的偏心块达到额定转速时，下沉振冲器贯入土层进行造孔；
造孔过程中吊机卷扬绳的下放速度控制在0.5～2m/min之间，并始终保持振冲器处于悬挂状态，以免造成斜孔；
当遇到电流值超过电机的额定电流时，应暂停振冲器的下沉，或减速下沉，或上提一段距离，借助高压水冲松土层后再继续下沉造孔；
造孔达到设计深度时，上提振冲器。为了定性地反映出土的强度变化，造孔过程中要及时记录各深度的水压、造孔电流等的变化以及相应的时间。
（4）清孔：当造孔达到设计深度时，即将振冲器提出孔口，然后再次下沉振冲器，往复2～3次，使孔口泥浆变稀，进行清孔，清除孔内泥土，保证填料畅通，减小桩体含泥量。
（5）填料、振密、制桩：清孔完毕，控制室改用加密电流，并改变水压，采取连续填料，分段振密的制桩方法。将振冲器提离孔口1.0~1.5m，装载机向孔内倒石料，每次填料数量视土质条件而定，一般每次填料高度为0.5~0.8m。待石料沉入孔底后，再缓慢下沉振冲器，振密孔底桩体，当振冲器工作电流达到规定的密实电流后，留振10~20s。循环上段工序，进行下一段桩体的压密工作直至孔口，则完成一根桩的制桩过程。
（6）关机、停水，振冲器移位至下一桩位。
（7）清沟排污：打桩过程中，施工现场安排人力清沟，保证排污网络畅通，避免泥浆漫淌，沉淀后的泥浆采用泥浆车出运至弃土场排放；做好场地整洁，文明施工。
（8）填料记录：每根桩体的充盈系数β=1.2~1.5，施工过程中通过振冲器上配备的振冲碎石桩施工自动监控系统记录仪，对每段桩体的成孔电流、密实电流、填料量及留振时间等进行现场施工过程的实时跟踪记录，作为设计、监理部门质量签认的主要依据。每桩施工均填写施工记录表。
（四）满夯
满夯施工紧随振冲碎石桩施工。
满夯参数：夯锤直径大于2.2m， 600KN·m满夯两遍。具体夯击能量根据试验结果确定。桩顶处理完成经检验合格后，根据设计要求在施工完成1个月后，进行单桩复合地基承载力试验；
试验合格、经过验收后，振动碾压密实至地基处理标高4.2~4.3m，进入路基施工，并按设计要求进行沉降及稳定性观测。
（五）质量检验
① 检查振冲施工各项施工记录，如有遗漏或不符合规定要求的桩或振冲点，应补做或采取有效的补救措施。
② 对砂土和粉土地基，振冲碎石桩施工后7天进行施工质量检验，对本工程地质条件，此间隔时间宜取21天。
③ 振冲桩的施工质量检验可采用单桩载荷试验，对桩体采用重型动力触探试验检测，对桩间土可采用标准贯入、静力触探等原位测试方法进行检测。
④ 振冲处理后地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验。
四、质量保证措施
4.1、质量目标
单桩复合地基承载力试验全部合格，各桩质量达到优良标准，部位工程质量优良。
4.2、碎石桩质量控制标准
碎石材料符合设计要求；
按试桩结果及设计要求控制水压、电流和留振时间；
分批加入碎石，控制填料高度不大于设计要求，切实注意振密挤实效果，防止发生“断桩”或“缩径”；
单桩复合地基处理效果检验，承载力要求≥120Kpa，总沉降量≤20cm，不均匀沉降≤1%；
碎石桩实测项目见表5
表4：碎石桩实测项目一览表
项次
检查项目
规定值或允许偏差
1
桩距（mm）
±150
2
桩径（mm）
不小于设计
3
桩长（mm）
不小于设计
4
竖直度（%）
1.5%
5
灌石量
不小于设计（95%）
4.3、质量保证措施
所有施工人员充分熟悉本工程软土地基工程水文地质资料，掌握碎石桩施工的控制重点及各项技术要求，配备专职质检人员全过程监控，选用业务精练、技术过硬、认真负责的机械操作人员；
测量人员认真对图纸进行分析，并结合现场的实际地形，准确布设放样控制点后，实行测量复核制度，保证桩位正确；
对使用的碎石按设计及施工规范的要求进行抽检试验，经试验合格的碎石方可用于碎石桩的施工；
加强施工环节的过程管理，经常检查振冲器具的运转情况，定时保养振冲器，使之正常运转施工；检查有关质量的电控系统，保证其良好的自控状态，发现问题及时解决；随时检查各机组的造孔、清孔、加密的施工环节，检查加密电流，加密水压、留振时间、加密段等质量控制参数，使之在规定的参数下运转施工；
施工工艺质量控制重点：
使用悬挂垂球的方法，成孔过程中检查并保持振冲器呈铅垂状态，保证孔壁垂直；
放桩位时按平面布置图经常复核，逐行逐排施工，保证桩位及桩的数量；
严格控制终孔，满足达到设计桩顶标高及进入密实土层的长度，根据工程地质条件、泥浆情况及电流的变化确定桩长是否满足要求；
严格控制加密段长度0.5m，保证密实电流及留振时间满足试桩及设计要求的规定值。
施工中常见问题的处理：详见表4
表5：施工常见问题及处理
类别
问 题
原 因
处 理 方 法
成
孔
振冲器下沉速度太慢
土质硬，阻力大
加大水压；
使用大功率振冲器
振冲器造孔电流过大
贯入速度过快；
振动力过大；
孔壁土石塌坍造成
减慢振冲器下沉速度；
减小振动力
孔口不返水
水量不够；
遇强透水层
加大水压；
穿过透水层
填

料
石料填不下去
孔口太小
清孔；
把孔口土挖除
一次加料太多，造成孔道堵塞
加大水压，提拉振冲器，打通孔道；
每次少加填料，做到“少吃多餐”
地基有流塑性粘土造成缩孔堵塞孔道
先固壁，后填料；
采用强迫填料工艺（75KW振冲器）
加

密
振冲器电流过大
间断填料，上部形成卡壳
加大水压、水量，慢慢冲开堵塞处；
每次填料要少；
采用连续填料工艺
密实电流难达到
土质软；
填料量不足
继续填料振密；
提拉振冲器加速填料
五、工期保证措施
根据工程的节点工期目标，制定施工计划，并编制劳动力、机械、材料计划，按计划进行劳动力、机械组织及材料进场；
根据总体计划，编制周计划、日计划，限定日完成量；
对于房建施工相互影响的区域，在施工前进行协调与沟通，达成一致，尽量减少外部因素的制约；
作好施工准备工作，各段施工前保证三通一平，特别是水及泥浆池的接驳及布设；
建立严格的奖惩制度，奖罚分明，充分调动职工的积极性；
建立机械设备台帐，对机械设备经常维护，保证完好率；
工程使用的所有油料、材料至少提前三天进行储备；
检查计划执行的实际情况，分析计划未完成的原因，制定抢工措施，采取增加人员、机械的投入量或增加工作时间的方法赶工期。
六、安全文明施工措施
6.1安全目标
不发生死亡事故，不发生重伤事故、不发生火灾事故，确保员工免受职业疾病的伤害。
6.2安全保障组织机构
为确保现场施工人员及机械的安全，项目部建立了相应的安全保障组织机构，见图3：
6.3安全保证措施
运输车及各类机械操作员实行定位定员，严禁串岗、脱岗；
有机电设备均由具有特殊工种操作证的人员进行操作；
各种机电设备检修、维护时应停电、停运转，如要试运转，具有针对性的保护措施；

指挥部安全部

区域项目经理：

生产经理 ：

区域安全总监：

专兼职安全员

图3：安全保障组织机构示意图
现场的起重设备，经常进行安全检查，尤其对垂直提升设备的钢丝绳、导轨、滑轮等易磨损的提升部位更应注意维护检修；
施工人员进入现场必须戴安全帽，做好安全防火工作，所有临建工棚及施工现场按规定设置灭火器材；
安全规范用电，专人管理、持证上岗；
定期维护施工机械，保证其完好性，防患于未然；
夜间施工有足够的照明设施，泥浆池、沉淀池、水池、及桩孔进行安全围蔽。
6.4文明施工措施
在软土地基施工区域设置泥浆池、沉淀池，及时清理施工时产生的污水、泥浆等；
利用现场的防洪、排涝体系，将不能回流到泥浆池、沉淀池的污水引入水沟内，防止现场泥浆溢流；
施工用的碎石应按指定的地点进行堆放，不挤占桩位；
认真搞好施工区及生活区的环境卫生，及时清理建筑和生活垃圾，按指定位置排放。