桩基旋挖施工方案.doc

佛肇城际GZZH-1标狮山工业园1#特大桥
佛肇城际GZZH-1标狮山工业园1#特大桥
桩基旋挖钻施工方案
1 概述
1.1 工艺原理
目前，旋挖钻机已被广泛推广于各种钻孔灌注桩工程。我国正处在一个大发展时期，特别是公路桥梁、铁路、水利、城市发展，需要大量的桩工机械。旋挖钻机作为一项新兴产业, 具有高效、节能、低噪音、无污染、适应地层较广泛等这些无可比拟的优点，深得越来越多的施工单位的青睐。但是，根据不同地质情况正确合理地运用工法是保证顺利进行旋挖钻进施工的关键。
旋挖钻成孔施工法，又称钻斗施工法。成孔原理是在一个可闭合开启的钻斗的底部及侧边，镶焊切削刀锯，在伸缩钻杆旋转驱动下，旋转切削挖掘土层，同时使切削挖掘下来的土渣进入钻斗内，钻头装满后提出孔外卸土，如此循环形成桩孔。
1.2 工程概况
狮山工业园1#特大桥共计49个墩位，桩基数量共计333根，前期已采用冲击钻和旋挖钻完成30根，根据实钻和设计地质情况，剩余桩基拟继续采用旋挖钻机进行施工。
1.3 地质情况
根据设计地质资料显示按其成因和时代自上而下分类主要有：
1、第四系人工填土层（Q4m1）。
2、第四系全新统冲洪积层（Q4a1+p1）。
3、第三系基岩（N～E）。
4、第四系人工填土层（Q4m1）主要为素填土。第四系全新统冲洪积层（Q4a1+p1）主要为淤泥和粉质粘土，基本承载力分别为40KPa～180KPa。第三系基岩（N～E）为泥质粉砂岩，颜色褐红色、褐黄色，自上而下分别为全风化、强风化和中风化，裂隙很发育，岩芯呈坚硬土状，碎块状，局部短柱状基本承载力分别为200KPa、300KPa和400KPa。
2 施工准备
2.1 技术准备
1、掌握场地的工程地质和水文地质资料。
2、熟悉桩基设计图纸和技术要求，编写施工方案，进行技术交底、原材料送检和混凝土配比申请。
3、了解场地及临近区域内的危房等特殊建筑物分布情况基地下障碍物（旧基础、地下工程、管线等）的分布。
4、准备施工用的各种报表、规范。
2.2 机具设备准备
拟投入本单位工程桩基础施工的机械、设备见下表：
机 械 设 备 表
序号
机械、设备名称
规格型号
单位
数量
备注
1
旋挖钻机
ZR220A-2
台
1

2
挖掘机
PC200
台
1

3
自卸汽车
8m3
辆
1
转运泥土
4
吊车
QY25
辆
1

5
混凝土导管
D300
m
45

6
钢护筒
D120
套
2
长2.0米和4.0米各一套
7
钢护筒
D150
套
2
长2.0米和4.0米各一套
8
泥浆泵
20KW
台
2

9
高扬程水泵
扬程30m
台
1

钻机主要参数见下表：
旋挖钻机技术参数表
序号
项目名称
单位
数值
备注
1
功率
KW
252

2
运输尺寸
mm
15180×3000×3500

3
使用重量
t
69

4
最大钻孔深度
m
60/48

5
最大扭矩
Kn.m
220

2.3 施工准备
1、合理布置施工现场，清理场地内影响施工的障碍物，低洼处用粘土回填并夯实，达到“三通一平”，挖好泥浆搅拌池。
2、对进场设备、机具进行安装、调试检查和试运转，确保机械正常工作，配备足够的备件。
3、引好桩位控制线和水平高程的控制点，妥善保护好，施工中应经常复测。
4、原材料进场待用，根据设计及规范要求加工钢筋笼。
5、正式施工前试成孔，不少于两个，以便了解场地地层情况并检查所选择的机具设备施工工艺是否适宜。

2.4 组织架构及职能分工

佛肇轻轨GZZH-1标项目经理部
工 区 经 理

桩 基 班
钢 筋 班
混 凝 土 班
杂 工 班
试 验 室
安 质 室
工程技术室
工区总工程师
工区副经理
物资设备室

职能分工表
序号
岗位 部门
管理职责
一
项目经理部
代表中铁八局集团有限公司对本工程实施组织、指挥、协调、监控与内外计价结算，处理一切与本工程相关的事务，全面组织、管理、实施本工程项目施工任务，对建设单位全面负责。
二
工区 经理
在项目经理部的领导下行使施工生产管理职责。
确定工区管理目标与方针，主持编审本工区总体施工组织设计和制定总体质量规划。直接组织施工生产，负责合理调配资源，搞好内外协调，对本工程安全、质量、工期、环境保护、水土保持、劳动卫生等工作全面负责。认真贯彻落实中央提出的有关科学发展观和铁路跨越式发展的总体要求，以人为本、协调发展，做好本工程的建设。
三
工区总工程师
对本工区施工质量、施工技术、计量测试等负直接技术责任，带领并指导所属技术人员开展扎实有效的技术管理工作；提出并贯彻改进工程质量的技术措施。
参与图纸复核工作，重大方案的编制，组织对施工组织设计的审查后报项目部总工程师批准后实施，负责质量计划的编制，检测标准方案的制定。
贯彻落实新技术、新工艺、新设备、新材料及先进科技成果的推广和应用。具体负责组织对本工区项目施工方案、施工组织设计及质量计划进行编制及批准后的实施。对施工中可能出现的质量通病及其纠正、预防措施进行审核。
负责本工区项目的验工计价。对本工程的环境保护、劳动保护和安全生产的技术工作负责，结合本工程的作业环境和施工特点，科学周密地制定并下达安全生产的技术方案、劳动保护措施和环境保护的具体措施，并认真贯彻落实。
四
工区副经理
在工区经理领导下，协助工区经理做好本标段的施工管理、生产调度指挥和安全工作。
负责现场施工进度、工程质量、安全生产、环境保护、文明施工、成本控制的管理和措施的具体落实。
组织协调生产要素的合理配置，确保工程阶段性目标的实现。
五
工程部
在工区总工程师的领导下，负责本工区的施工技术日常管理工作，对本标段工程的施工负主要技术责任。
组织施工设计文件的复核，参与编制施工组织设计和作业指导书，并监督检查执行落实情况，作好技术交底和指导实施工作。
参加建设单位和项目部组织的工程质量检查、事故调查、分析和处理工作，制定纠正和预防措施，并指导实施。
贯彻落实新技术、新工艺、新材料的实施推广工作；解决施工中的技术问题，及时组织办理设计变更并完善手续。
经常深入工地，对工程施工质量和过程质量进行监督检查指导，特别是特殊过程（如隐蔽工程）进行检查监控，及时纠正违章、违规行为。
六
安质部
在工区副经理、总工程师的领导下，认真贯彻工程质量、施工安全、环境保护的方针政策，全面落实质量、安全、环保目标，负责日常的质量、安全、环保监督检查管理工作。
贯彻落实项目部制定的关于质量、安全、环境保护各项规章制度。组织现场安全、质量、环保大检查和随机抽查，主持分项、分部工程内部检验评定；审核和签认工程检验资料，制定不合格产品和不合格工序的处理方案。
经常深入工地，对工程质量、施工安全和环境保护工作进行过程控制及检查监控，特别对工程重点部位和重大危险源严格监控，发现违章操作、危及工程质量安全和忽视环境保护的行为及时制止和纠正。
参加建设单位和项目部组织的安全质量检查及安全质量事故的调查分析和处理工作，跟踪检查整改措施的落实情况。
七
物设部
在工区经理的领导下，负责本工区所需物资的供应和机械设备的管理工作。制定并落实项目物资和设备管理办法。及时了解掌握工程物资质量情况，确保合格产品用于工程。
经常深入基层，了解材料供应情况，反馈、解决物资供应存在的问题，与上级物资部门加强联系，作好物资的调配工作，确保物资的供应满足施工进度的需要。
在托收和转帐单到达后，根据订货合同条款，视情况按规定办理转帐或支付手续，并保管好各种原始单据，作好记录。
组织机械设备的进场、安装、调试与维修保养，保证设备的完好率。
八
试验室
在工区总工的领导下，负责日常本工区各项试验工作；负责工区领导交办的其他工作。
负责进场原材取样送检工作。
钻孔过程中泥浆各项指标测试，指导现场施工根据不同地质情况对泥浆指标进行调整。
对到场砼质量进行检查验收，确保到场的混凝土各项指标满足相关设计和施工规范要求。
配备技术员4人，负责技术质量管理（轮班作业，做到有人施工就有人做技术指导）；现场管理人员2人(1人兼任安全员)，全面负责现场施工和安全管理工作（轮班作业，做到有人施工就有人管理）；技工3人，普工10人，钢筋工15人共计34人
2.5 施工工期计划安排
狮山工业园1#特大桥设计桩基础共计333条，桩径为D100cm和D125cm两种规格，前期已施工完成了30条，剩余303条采用旋挖钻机成孔的施工工艺。桩长21.0-40.50m不等，根据设计桩长和本桥的地质情况，每一台旋挖钻机每天能够完成两条桩基础施工任务，结合制定的总体施工计划同时考虑可能受到天气、征地拆迁和“三电”迁改制约、遇到特殊地质情况旋挖钻机无法完成改用冲击钻机成孔等因素考虑计划于2010年6月20日至2011年7月7日完成全部狮山工业园1#特大桥桩基础施工(见后附横道图)。
3 施工工艺流程和施工方法
3.1 施工工艺流程
砼运至现场
挖泥浆池
测量定位
换浆清孔
检验砼性能
桩检测
移至下桩
制钢筋笼
钢筋笼检验
各项准备工作
钢材检验
埋设护筒
架设泥浆泵
钻机就位
钻进成孔
测量孔深
下钢筋笼
下砼导管
测量沉渣
砼灌注
成 桩
拔出护筒
泥浆循环
排弃泥浆
检查导管
试件制作

由流程图可知，旋挖钻孔灌注桩的特别之处在于制备泥浆和补充泥浆，在钻孔过程中，要制备符合性能指标的泥浆，同时要及时补充泥浆，以确保孔内水头压力，防止塌孔。
3.2 施工工艺要点
1、钻孔前施放桩位点，埋设护筒前需要对桩位进行复测，复测无误后再报测量监理到场进行最后复测确认，为了便于随时检查桩位中心，在护筒外两米设置四个护桩，每对角护桩和桩中心三点一线，且护桩采用砂浆包裹固定。桩中心误差控制在5mm以内。最后进一步确定没有地下管线后方可进行钻孔施工。
2、钻机就位应保持平稳，不发生倾斜、位移，钻头对准孔位开启电机进行开孔。
3、设置护筒：根据桩位点设置护筒，护筒的内径应大于钻头直径200mm，护筒位置应埋设正确稳定，护筒中心和桩位中心偏差不得大于50mm，倾斜度偏差不大于1%，护筒与坑壁之间应填粘土并夯实。施工中，护筒的埋设采用旋挖钻机静压法来完成。首先正确就位钻机，使其机体垂直度、钻杆垂直度和桩位中心线三线合一，然后在钻杆顶部带好筒式钻头，用吊车吊起护筒并正确就位，用旋挖钻杆将其垂直压入土体中。护筒埋设后再将桩位中心通过四个控制护桩引回，使护筒中心与桩位中心重合，并在护筒上用红油漆标识护桩方向线位置。护筒的埋设深度：在粘性土中不宜小于1m，在砂土中不宜小于1.5m如果在鱼塘中应埋设4.0m长的护筒，要保证护筒入硬土层1.0m左右防止坍孔，护筒顶应高出地面50cm。
4、钻机就位：旋挖钻机底盘为伸缩式自动整平装置，并在操作室内有仪表准确显示电子读数，当钻头对准桩位中心十字线时，各项数据即可锁定，勿需再作调整。钻机就位后钻头中心和桩中心应对正准确，误差控制在5cm内。
5、钻进：根据有无地下水和地质情况分为干钻和湿钻法。如果没有地下水就采用干钻法直接钻进成孔。
遇到地下水、有流砂或者遇到雨天中途停机就采用湿钻法。当钻机就位准确，泥浆制备合格后即开始钻进。采用原地孔外造浆泥浆泵循环补给泥浆的方式，钻进时每次进尺控制在60cm左右，刚开始要放慢旋挖速度，并注意放斗要稳，提斗要慢防止料斗在提升或下落过程中碰撞孔壁，特别是在孔口5～8m段旋挖过程中要注意通过控制盘来监控垂直度，如有偏差及时进行纠正，而且必须保证每挖一斗的同时及时向孔内注浆，使孔内水头保持一定高度，以增加压力，保证护壁的质量。
6、清孔：钻进至设计孔深后，将钻斗留在原处机械旋转数圈，将孔底虚土尽量装入斗内，起钻后仍需对孔底虚土进行清理。一般用沉渣处理钻斗（带挡板的钻斗）来排出沉渣，若沉淀时间较长，则应采用泥浆泵进行泥浆循环。
7、钢筋笼制作应符合设计要求，钢筋笼存放场地应平整，钢筋笼应先进行隐蔽工程验收合格后方能下放，下放时应保证钢筋笼顺直，严禁摆动碰撞孔壁，就位后焊制定位钢筋。
8、钢筋笼下放至设计深度后，立即下放混凝土输送导管，避免导管与钢筋笼碰撞，遇导管下放困难应及时查明原因。钢导管内壁应光滑、圆顺，内径一致，接口严密。导管直径应与桩径及混凝土浇筑速度相适应，可为20～30cm。导管管节长度，中间节宜为 2.5m等长，底节可为 4m，漏斗下宜用1m长导管。
9、二次清孔：在吊入钢筋骨架后，灌注水下混凝土之前，应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度，如超过规定，应进行第二次请孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。
10、灌注混凝土成桩：配制的混凝土强度等级必须满足设计要求，应具备良好的和易性。开始灌注混凝土时，为使隔水栓顺利排出，导管底部至孔底的距离宜为30～50cm，使导管一次埋入混凝土面下0.8m以上。混凝土必须连续灌注至设计标高，灌注过程中导管埋深宜为1～3m，严禁导管提出混凝土面，应设专人测量导管埋深及管内外混凝土面高差。
4 质量控制措施
4.1 护筒埋设
钻孔前应设置坚固、不漏水的孔口护筒。护筒内径应比钻头大约20cm，护筒顶面宜高出施工水位或地下水位2m，还应满足孔内泥浆面的高度要求，在旱地或筑岛时还应高出施工地面0.5m。护筒埋置深度应符合下列规定：
1、旱地施工时，黏性土应不小于1m，砂类土应不小于2m。当表层土松软，宜将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m。埋设护筒，应在护筒四周回填黏土并分层夯实。可用锤击、加压、振动等方法下沉护筒。
2、鱼塘筑岛上采用4.0m长的钢护筒护筒宜埋入河床面以下1m钻机作业平台填筑宽度要保证有足够的作业面。
3、护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于5cm，倾斜度不得大于1%。
4.2 泥浆性能指标
在钻进过程中参考各项指标为：泥浆比重1.08～1.15 g/cm3，粘度：17～20s，含砂率：≤4%，在施工过程中必须定期勤检测泥浆指标，根据不同地质清况适时予以调整，严防塌孔。
4.3 工序报检
严格实行工序“三检”制度，安排何志美专门负责自检、专检和报监理检查等各项工作。每道工序完成后首先班组自检，自检合格后报项目部质检负责人，待检查合格后再报驻地监理检查验收。驻地监理检查验收合格同意后方可进入下道工序施工，杜绝没有经过报检验收就私自进行下道工序施工。
每个桥墩第一条桩钻至设计标高后均要报请设计院地质工程师到现场进行地质核查是否与设计相符，设计单位地质工程师同意后方可终孔。其余桩终孔时则报监理依据第一条桩留取的渣样对比作为是否终孔的依据，如果遇到特殊地质情况的桩则再次请设计院地质工程师到现场确认。
4.4 钻孔记录和渣样留取
钻孔记录和留取渣样是作为终孔最有效的依据，所以必须做好此项工作。因为旋挖钻机钻进速度比其它的成孔设备快，为了真实的反应桩基础地质情况所以安排专人进行记录和取样，要求每间隔30分钟记录一次，进入强风化面以上每2.0m、强风化面以下每1.0m和地质情况发生变化时均要采集渣样，接近终孔3.0m高度时加大采集的频率。采集的渣样装进塑料袋并写上标签以便于收集和识别。
4.5 孔底沉渣控制
旋挖钻是通过钻斗把孔底原状土切削成条状载入钻斗提升出土，底部面缓，钻至设计标高对土的扰动很小，没有聚淤漏斗，所以要加强泥浆的管理，提高粘度，防止快速沉淀，还要控制终孔前钻斗的旋挖量。如果采用干钻法钻进施工，快达到设计孔深时放慢钻进速度减少对孔底地层的扰动，达到设计孔深后在原高度旋转收渣，再反旋数周清除虚渣。
4.6 二次清孔后复测泥浆性能指标及孔深
为保证灌注桩质量，灌注混凝土前需再次测试泥浆性能指标及孔深：
1、清孔应达到以下标准：泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17～20s，沉渣厚度小于10cm；
2、检查孔的深度，判断有否孔壁坍塌现象以及沉渣厚度。浇注水下混凝土前必须报经监理工程师验收合格后方可进入下道工序施工。
4.7 钢筋质量控制
本桥桩基础桩身钢筋均采用HPB235钢筋，以确保钢筋与混凝土间的粘着作用牢固，主筋主要是采用φ16和φ20两种规格型号。技术条件应符合现行国家标准《钢筋混凝土用钢上册第1部分：热轧光圆钢筋》(GB1499.1)和《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》(GB1499.2)的规定。做好技术交底和现场过程控制，严格控制钢筋加工制作质量。
钢筋制作安装允许偏差
序号
项目
单位
允许误差
1
钢筋骨架在承台底以下长度
㎜
±100
2
钢筋骨架直径
㎜
±10
3
主筋间距
㎜
±10
4
加强箍筋间距
㎜
±20
5
螺旋筋间距
㎜
±20
6
骨架保护层
㎜
±20
7
骨架中心位置
㎜
20
4.8 对导管的要求
导管在使用前必须作密封性检查，接头严密，不漏水、不漏浆。导管上料斗的体积，由桩径、桩长和导管埋入混凝土中的深度来确定，料斗体积应大些为好，确保首批浇筑混凝土的埋管深度。
4.9 灌注混凝土的要求
混凝土应连续浇筑，中间不得停顿。由于桩内混凝土不能振捣，主要靠混凝土的自重压密和混凝土的流动成型，必须控制好配合比、浇筑速度以确保混凝土的质量，随时检查混凝土的塌落度。由于混凝土浇筑到顶时残留泥浆会与混凝土混合，则实际桩顶标高应比设计标高高出1.0m ，最后机械破桩头处理。
4.10 其它注意事项
1、成孔时，发生斜孔、弯孔、缩孔和坍孔或沿护筒周围冒浆以及地面沉陷等情况，应立即停止钻进，查明原因采取相关措施处理完毕后方能继续施工。
2、钻进硬层，每次进尺深度太小，斗内钻渣太少时，可换用小直径筒形齿状钻斗，先钻一小孔，然后再用钻斗扩孔钻进，也可换用短螺旋钻进，然后再下钻斗捞渣，钻进速度，应根据土层情况、孔径、孔深、钻机负荷以及成孔质量等具体情况确定，在砂砾、砂卵、卵石地层中钻进时，为保护孔壁稳定，可事先向孔内投入适量粘土球，下入孔内的钻头，其底盘进渣口必须装闭合阀板，以防提钻时砂砾石从底部漏落孔内。
3、控制最后一次灌注量，桩顶不得偏低保证混凝土浇筑面不得低于设计桩顶标高1.0m。
5 安全、环保措施
1、建立健全安全生产保证体系，设立专职安全员，全面落实安全生产制度和规程。
2、加强安全生产教育和安全交底工作，进入工地必须戴安全帽等防护用品。
3、施工现场所有设备、设施、安全装置、工具配件以及个人劳保用品必须经常检查，确保完好和使用安全。
4、钻机钻进时，孔口人员应集中精力，钻具需要立悬或摆放时，必须牢固垫稳，操纵岗位不得离人。
5、随时检查桩施工附近地面有无开裂现象，防止机架和护筒等发生倾斜和下沉。
6、在危及人身安全设备旁设立醒目警示标志，严禁人员靠近跨越。
7、用电设备应派专人看管，应有良好的接地、接零和漏电保护装置，严禁带电作业。非电工不准随意拆卸或修理电器设备，对过路电缆应深埋或架空。
8、搬运钻杆或抬导管、钢筋笼应由专人统一指挥。
9、成孔后没有及时下钢筋笼和浇筑混凝土或中途停钻要在孔口设置安全护栏和警示标识并覆盖，成桩后的孔要及时回填，防止人、物掉入孔中。
10、废弃的泥浆、泥渣等采用自卸汽车运到指定的弃土场排放，严禁随处排放污染周边农田和水系。
11、在钢筋笼吊装过程中做好安全工作，驾驶人员必须持证上岗，在场人员必须佩戴安全防护用品，设置专人指挥。
12、夜间施工保证照明良好。
6 附件
1、施工进度计划横道图

目 录
1 概述 1
1.1 工艺原理 1
1.2 工程概况 1
1.3 地质情况 1
2 施工准备 2
2.1 技术准备 2
2.2 机具设备准备 2
2.3 施工准备 3
2.4 组织架构及职能分工 4
2.5 施工工期计划安排 7
3 施工工艺流程和施工方法 8
3.1 施工工艺流程 8
3.2 施工工艺要点 9
4 质量控制措施 11
4.1 护筒埋设 11
4.2 泥浆性能指标 11
4.3 工序报检 11
4.4 钻孔记录和渣样留取 12
4.5 孔底沉渣控制 12
4.6 二次清孔后复测泥浆性能指标及孔深 12
4.7 钢筋质量控制 12
4.8 对导管的要求 13
4.9 灌注混凝土的要求 13
4.10 其它注意事项 13
5 安全、环保措施 14
6 附件 15