钻孔桩施工组织设计

中钢设备有限公司 阿尔及利亚AQS250万吨直接还原铁工程 土建工程钻孔桩施工组织设计 中铁建十九局股份有限公司 2016 年 9 月 3 日 钻孔桩施工组织设计 1、编制依据 1.1 招标文件 1.2 我单位在阿尔及利亚的现有资源情况 1.3 我单位在阿尔及利亚已完成的钻孔桩施工经验 2、编制范围 中钢设备有限公司阿尔及利亚AQS250万吨直接还原铁项目土建 工程所有钻孔桩，包括钻孔、加工及安装钢筋、浇筑混凝土、截桩 头、钻碴清理及外运、按相关规定进行静载试验、应力波及超声波 检测。 3、工程概况 3.1 工程概况 本项目为中钢设备有限公司承包的阿尔及利亚 AQS250 万吨直接 还原铁项目，钻孔桩施工是土建施工的一部分，作为深基础主要分 布在设备及堆场结构下。钻孔桩设计有效长度约 30 米，直径分别为： 1000mm、800mm、600mm，混凝土抗压强度 C30/C37，配筋率 分别为：1000mm100kg/m，800mm70kg/m，600mm 40kg/m。 3.2 主要技术标准 施工规范及验收标准必须满足阿尔及利亚当地的规范、标准， 且必须满足设计方的要求，即美国 MIDREX 和西班牙公司 IDOM 的详 图设计要求。 3.3 主要工程数量 钻孔桩数量：781 根（其中1000mm 345 根、800mm 208 根、 600mm 228 根） ，钻孔桩混凝土数量：13192m 3 ，钻孔桩钢筋数量： 1745.4 t，截桩头：781 个，荷载试验：7 次，超声波检测：4 次， 低应变检测：781 次，余碴外运 13255m3。 3.4 主要工程特点 3.4.1 钻孔桩直径类型较多，分别为： 1000mm、800mm、600mm。 3.4.2 钻孔桩分布较集中，便于施工。 3.4.3 地质条件不太明确，有可能需采用泥浆护壁。 3.4.4 地下水位较高，混凝土需采用水下混凝土灌注。 3.4.5 钻孔桩质量检测手段较多，有荷载试验、应力波检测、超声 波 检测。荷载试验采用反力装置及高吨位千斤顶，应力波检测及超声 波 检测需委托有资质的专业检测机构进行。 4、施工总体方案 4.1 主要管理目标 4.1.1 质量目标：工程合格率 100%，争创优质工程。 4.1.2 安全目标：杜绝等级事故发生，事故死亡率为 0。 4.1.3 工期目标：满足总承包商的节点工期要求，不影响设备安装。 4.1.4 文明施工及环境保护目标：规范化施工，现场整洁，施工用 水 排放达标。 4.2 施工组织机构 施工组织机构如下图： 4.3 作业班组配置及施工任务划分 根据节点工期情况，计划配置 2 台旋挖钻机，划分 3 套作业班 组，具体施工任务如下： 第一套作业班组为钢筋加工班，负责所有钻孔桩的钢筋加工。 第二套作业班组为钻孔及混凝土浇筑一工班、钢筋绑扎及安装 一工班、截桩头一工班，负责 6 个作业区域的钻孔桩施工，区域名 项目经理 技术及安质部 合同及财务部 物质及设备部 人力及综合部 钻孔 及混 凝土 浇筑 一工 班 钻孔 及混 凝土 浇筑 二工 班 钢 筋 加 工 工 班 钢筋 绑扎 及安 装一 工班 截 桩 头 一 工 班 钢筋 绑扎 及安 装二 工班 截 桩 头 二 工 班 桩 基 检 测 单 位 称及施工顺序如下：井式炉安装（区域 100）建筑区域建立(区域 900)水处理管道框架安装（区域 625）氧化层区域安装（区域 700）压缩机区域安装（区域 500）水处理区域安装（区域 600） 。 第三套作业班组为钻孔及混凝土浇筑二工班、钢筋绑扎及安装 二工班、截桩头二工班，负责 7 个作业区域的钻孔桩施工，区域名 称及施工顺序如下：转化炉安装（区域 200）RGDB 安装(区域 250) 主管道框架安装（区域 350）材料处理区域安装（区域 800）鼓 风机区域安装（区域 400）热传导区域建立（850）热回收安装 （区域 300） 。 荷载试验由项目部组织实施，所有的低应变检测及超声波检测 委托有资质的检测单位执行。 4.4 临时工程分布及设计情况 混凝土由拌合站提供，办公及生活用房约 500m2,由总承包方提 供，钢筋加工及存放区占地约 3000m2，选择在厂区内的废料、钢坯、 半成品及炉渣处理和储存区域。 厂区内的施工便道与其它项目共同使用。 4.5 施工用水及用电 施工用水及用电由业主指定的接口接入。 5、管理人员及劳动力配置计划 管理人员配置原则:部门缩编，人员精干。 劳动力配置原则：技术工人及主要设备操作人员配置中工，其 它辅组人员使用阿工，阿工与中工的比例为 2：1。 管理人配置如下表 管理人员配置表 管理人员 数量 序号 名称 中工 阿工 1 项目经理 1 2 技术及安质部 3 1 3 合同及财务部 2 4 物质及设备部 1 5 人力及综合部 2 1 合计 11 人（其中阿工 2 人） 劳动力配置如下表 劳动力配置表 劳动力 数量序号 名称 中工 阿工 1 钻孔及混凝土浇筑一工班 3 2 2 钻孔及混凝土浇筑二工班 3 2 3 钢筋加工工班 2 6 4 钢筋绑扎及安装一工班 2 6 5 钢筋绑扎及安装二工班 2 6 6 截桩头一工班 2 4 7 截桩头二工班 2 4 8 自卸汽车司机 1 9 水车司机 1 合计 48 人 ：其中中工 16 人，阿工 32 人 6、总工期及进度计划 6.1 总工期 本项目计划投入 2 台旋挖钻机，30m 长的桩每台钻机每工作日 平均效率为 2-3 根桩，每月平均效率为 2300m，钻孔桩总长度为 23430m，2 台钻机同时施工钻孔周期为：23430/2/23005.1 个月， 开挖延迟 10 天，截桩头延迟 10 天，施工准备 1 个月，钻孔桩施工 总工期约为 7 个月。 计划 2017 年 1 月 1 日开工，2017 年 8 月 11 日结束。 6.2 各施工区域工期计划 各施工区域工期计划按总承包方的总体工期计划进行安排，不 影响各区域设备的安装，为了实现此目标，两条施工线路可以随时 进行调剂。 6.3 总工期及进度计划见附件一 7、主要施工设备及测试仪器配置及进场计划 7.1 主要施工设备及测试仪器配置计划 主要施工设备配置表 序号 名称 型号 数量 备注 1 旋挖钻 BG26 2 每台配 3 个不同 型号钻头 2 钢筋切断机 GQ40B 2 3 钢筋调直机 2 4 钢筋弯曲机 GW50 2 5 电焊机 BXI-500 2 6 汽车吊 XZJ5284JQK25K 1 7 自卸汽车 SX3254DM384 1 8 水车 CA1160PK2L2EA80 1 9 泥浆泵 2 10 千斤顶 500T 1 荷载试验用 11 油压泵 R6.4 1 荷载试验用 主要测试仪器配置表 序号 名称 型号 数量 备注 1 GPS 定位仪 灵锐 S86 1 2 全站仪 TCA1800 1 3 水准仪 DNA03 2 4 塔尺 BTL40 2 5 测绳 2 50m 6 检孔器 6 3 种直径各 2 个 7 超声波测试仪 1 外委单位 8 低应变测试仪 1 外委单位 9 百分表 6 静载试验用 7.2 主要施工设备及测试仪器进场计划 钢筋加工设备 2017 年 1 月 15 日进场， 钻机、水车、自卸汽车、汽车吊 2017 年 1 月 25 日进场， 荷载试验装置及设备 2017 年 3 月 1 日进场， 测量仪器 2017 年 1 月 15 日进场， 超声波测试仪及低应变测试仪根据需要而定。 8、钻孔桩施工方法及施工工艺 8.1 钻孔桩施工方法 根据钻孔桩顶面埋置深度及地下水位情况，为了便于控制钻孔 桩的位置及顶面高程，同时减小空钻长度，钻孔计划采用两种方式。 第一种方式： 桩基顶面埋置深度小于 3m，采用在原地面钻孔方式。 第二种方式： 桩基顶面埋置深度大于 3m，地下水位埋置深度亦大于 3m，采 用先开挖桩基顶面土方，土方开挖至地下水位以上 1m 位置，钻机 在开挖后的工作面上进行施工。 钻孔桩采用旋挖钻机成孔，不同直径类型配不同型号钻头，若 地下水位较高，且地层有较厚的砂砾层出现，为了在钻孔过程中不 出现坍孔现象，可采用泥浆护壁或全护筒防护。钢筋笼安装采用人 工配合汽车吊方式，混凝土采用导管法水下混凝土浇筑方式。 8.2 钻孔桩施工工艺 钻孔桩施工工艺如下图： 平整场地 桩位放样 下沉、埋设护 筒 制作护筒 钻机就位钻头加工维修 钻进 供水 供泥浆 测量钻进深度、 斜度、直径 安装钢筋骨架 二次清孔 设立导管 浇筑水下混凝土 拔出护筒 一次清孔 混凝土养生 泥浆制备 制作钢筋骨架 设立清孔设备 试拼装检验导管 制作导管 测量混凝土面高度 制备、运输混凝土 测量沉淀厚度 设立储料斗 开挖后凿桩头 桩基检测 钻孔桩施工工艺流程图 8.3 钻孔桩施工工艺说明 8.3.1 施工准备：钻孔桩施工前应做好施工准备工作，包括平整场 地，机械设备检修，泥浆等材料准备。 8.3.2 桩位放样：每个钻孔桩施工前应进行精确定位，定位应根据 总的控制点进行，一般埋设护筒前进行一次定位，埋设护筒后钻机 就 位前再进行一次定位。另外在钻孔过程中，也要经常对钻机位置进 行校正。 8.3.3 下沉、埋设护筒：护筒的形式多种多样，可以采用钢护筒， 也可以采用混凝土护筒。护筒要求坚固耐用，其内经应比钻孔直径 大 20cm 左右，每节长度根据地基表层土壤性质而定，一般为 23m。护筒底部及周围一定范围内应夯填粘土，借助粘土压力及隔 水作用保护护筒稳定。护筒应保证平面位置准确，倾斜度不得大于 1%。 8.3.4 钻机就位：应保证钻机的钻头、钻杆和钻孔桩的中心位置在 一条垂直线上。 8.3.5 泥浆制备：泥浆具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具、增大 静水压力并在孔壁形成泥皮、隔断孔内外渗流及防止坍孔等作用。 由于采用旋挖钻机成孔，泥浆的作用主要表现在增加孔内静水压力， 防止坍孔的作用上。泥浆的各种指标应根据地下水位和孔内渗流情 况而定，应适应和满足钻孔需要。 8.3.6 钻进：钻进过程中应鉴别除渣样品，做好钻孔记录，并经常 进行钻孔深度、直径及倾斜度测量，发现问题及时进行纠正。 8.3.7 清孔：清孔分两次进行，钻孔达到设计深度后进行第一次清 孔，钢筋笼安装完成后进行第二次清孔。清孔可采用泥浆循环方式 或利用掏渣设备，清孔后混凝土灌注前应保证孔底沉淀层厚度满足 规范要求。 8.3.8 安装钢筋骨架：钢筋笼采用分节段制作，分节段安装，钢筋 制作和安装应符合设计和规范要求，并保证安装过程中不变形。钢 筋笼外侧应设足够的混凝土保护层垫块，钢筋节段连接应符合规范 要求。 8.3.9 设立导管：导管安设前应进行试拼，根据孔深情况和料斗高 度确定导管长度，导管距离孔底约 3040cm 左右，导管接缝应保证 严密不漏水。 8.3.10 浇筑水下混凝土：导管上部设混凝土料斗，料斗的容积满足 首批混凝土灌注量需要，料斗和导管连接处应设活瓣栓，混凝土浇 筑过程中要经常测量混凝土顶面高度，保证导管始终埋在混凝土下 2m 左右，混凝土浇筑完成时应留足截桩头高度。混凝土浇筑应按规 范要求随机制作试块，作为混凝土强度鉴定依据。 8.3.11 拔出护筒：混凝土浇筑完成后拔出护筒，护筒可以再利用。 8.3.12 混凝土养生: 由于桩基混凝土处于地下，地下的湿度和温度 能够满足混凝土养生条件，因此桩基混凝土养生按自然养生处理， 在混凝土养生期内，应避免对其进行扰动，桩基施工应间隔进行。 8.3.13 截桩头：截桩头可采用人工方式，也可采用人工配合机械方 式，为了不扰动桩基顶面混凝土，在桩基顶面以上预留 20cm 厚度， 采用人工方式凿出。 8.3.14 桩基检测:在混凝土强度达到检测要求后进行，本项目桩基 检测采用 2 种方法，一种为低应变检测，一种为超声波检测，桩基 检测委托有资质的单位进行，检测结束后，进行桩基质量总体评价， 质量满足规范及设计要求后，再进行下道工序施工。 9、桩基静载试验 9.1 试验依据 9.1.1 设计文件 9.1.2 静载试验相关规程 9.2 试验的类型 单桩轴向静力试验，荷载类型为检验性荷载。 9.3 试验目的 通过对基础范围内永久性桩进行静力试验，验证桩基的承载力 是否满足设计荷载的要求，并能提供合理的安全储备，保证设备运 行和结构的安全性。 9.4 试验桩位置 由设计及业主指定。 9.5 试验桩的荷载参数 由设计及业主制定 9.6 试验方法 通过加载装置对试验桩进行加载，加载的同时，测量桩顶的位 移量，据此判断桩基的承载力是否满足设计要求，桩顶荷载增量按 Q=0.2Qmax 逐渐增加直至 Qmax。 9.7 试验装置 试验装置主要包括：反力桩、承载梁、锚固系统、千斤顶和油 压泵。 试验装置布置如下图： 9.8 测量装置 测量装置主要包括全站仪 1 台，百分表 6 块。 试验前，在 2 个反力桩和试验桩顶部各设置一个观测点，在加 载过程中，采用全站仪观测桩的平面位移情况； 2 块百分表用于观测反力桩的竖向变形情况，4 块百分表布置在 试验桩的四周，用于测量试验桩不同部位的变形量。 试验观测布置如下图：18 9.9 试验准备工作 9.9.1 接桩 将桩头混凝土凿除，至露出新鲜的混凝土面，用全站仪测出桩 的中心位置，并以此点为中心，接桩 1.4m。为使所接桩头与桩身良 好地连接和过度，采用直径 1.2m 的圆形模板，与桩身同标号(C30) 混凝土浇筑。浇筑前，在桩的周围垫 5cm 的泡沫板，使接桩的底部 与地面分离，以避免地基对所接桩头的承载作用而影响桩的试验精 度。 9.9.2 加载系统及测量仪器标定 实验前，对千斤顶和油表进行标定，并求出了线性回归方程， 根据回归方程求得各加载阶段力和油表读数的对应值关系。 测量使用的全站仪和百分表也要进行标定，确保试验过程中的 测量精度。 9.9.3 测量装置的基座设置 固定百分表的工字钢基座，采用打入土壤内的支撑物或者混凝 土浇筑，但不能出现变形情况。试验时，应使能够产生振动的机械 远离现场。 9.10 试验程序 9.10.1 加载-卸载步骤 （1) 先对试验桩施加 10Qe 的荷载，该施力过程需保持 15min， 在此过程中，分别读出该桩在 1、2、3、5、7、10 和 15min 各时刻 的变形读数。加载过程控制在 1min 之内。 （2)上一个过程完成后，依次采用静压力为 0.2Qe 至 Qe 的 5 个荷 载等级对试验桩实施加载，每个平台力的作用时间为 1 小时。采用 千斤项加力时，操作手应随时查看油表的读数，有压力损失时应及 时补充。 当头三级荷载 0.2Qe、0.4Qe、0.6Qe 持荷过程中，如果 2 分钟 的位移量小于 0.5mm。可以将平台持荷时间缩短到 15 分钟。 （3) 卸载时，仍以 0.2Qe 为级别，按 0.80.60.40.2Qe 的顺 序进行，每个平台力的作用时间为 35min，并不超过 5min。如图 所示。 tempsQe(in) 9.10.2 变形测量 所有测量仪器归零并记录开始读数，在每级荷载平台值时，要 记录加载千斤顶油压表读数和桩头四周的百分表的垂直位移。 （1) 在加载过程中，对于每个平台力而言，都要按以下几个时间 点来测量作用于桩顶的压力以及桩的位移情况，这几个时间点分别 是 t=1,2,3,4，5，10,15,20,25,30,45,50,60。 （2) 在作用力 Qe 作用下，桩的顶部移动的最大距离 Se。 （3) 在作用力 Qe 作用下，桩在 1min 至 60min 之间移动的距离。 9.10.3 确定试验桩破坏的条件 判断试验桩在静力下破坏的标志如下： （1）总变形量大于或等于 40mm，本级荷载的变形量大于或等于 前级荷载变形量的 5 倍。 （2）总变形量大于或等于 40mm，本级荷载加上后 24h 未达稳定。 9.10.4 试验数据收集及记录 及时将油表与测量的数据整理成表格形式和绘制成图表反映。 试验桩加载图中的坐标为通过油表反映的桩顶压力 Q0 和对应的 桩顶垂直位移 S0，这些最终值为 4 块百分表的垂直位移的平均值， 每级荷载平台都是从 1 分钟到 60 分钟。 实验完成后及时提供试验成果报告。 10、质量保证措施 质量是企业永恒最求的目标，也是企业赖以生存的条件，为了 实现所确定的质量目标，在钻孔桩施工过程中应采取如下的质量保 证措施: 10.1 成立质量管理组织，建立有效质量管理及监督体系。 10.2 测量仪器在使用前应进行标定，在使用过程中也应该定期进行 标定，坐标控制点及水准控制点在使用前要进行复核，并妥善进行 保 护。 10.3 护筒埋设前和埋设后均要对其位置进行校对，使护筒的中心位 置与桩孔桩的中心位置保持一致，在钻孔过程中应对钻头、钻杆进 行 校核，使钻头、钻杆和钻孔桩中心位置保持一致。 10.4 导管安装前应进行压力测试，使其密封性保持良好状态。 10.5 混凝土浇筑时应按规范规定的频率制取混凝土试件，并按规定 进行养护，混凝土浇筑现场应随时进行坍落度试验，坍落度不符合 施 工要求，混凝土应重新返厂搅拌或弃掉。 10.6 混凝土浇筑过程中，要经常量测混凝土顶面上升高度及导管埋 置深度，使导管始终埋置在混凝土顶面下 2-6m，防止导管拔空造成 断桩现象。 10.7 为了不扰动桩基顶面混凝土，截桩时在桩基顶面以上预留 20cm 厚度，采用人工方式凿出。 10.8 钢筋应按设计及规范进行加工和安装，钢筋笼节段连接要保持 足够搭接长度，钢筋