软土地质桩基施工组织设计方案比选.doc

第一章 编制说明一、基本情况为确保东宝河引桥范围内流塑状淤泥层中桩基的成孔安全，保证桩基的施工质量，为顺利施工提供可靠保证措施的目的，编制东宝河引桥试验桩基施工总结及处理比选方案。 由于东宝河引桥所处地段地质为流塑状淤泥层或淤泥土普遍较广深沿江高速公路A2合同段B10标其它桥梁地段地质淤泥层都要深，结合施工现场需向A3合同段借电先行组织施工的情况，选取离东宝河主桥较近且淤泥层深度具有代表性的地质位置东宝河引桥26-1#桩基（淤泥层深16.7m）、26-4#桩基（淤泥层深16.4m）作为试验桩，实验桩在施工过程中都出现了由于地质沉陷导致塌孔，钢护筒、桩机下沉现象，故无法按原施工方案施工。东宝河引桥桩基作为我施工处2010度重要节点控制工作，已投入大量人力、机械设备，按照当前实际施工情况，施工基本不能进行。二、编制依据1、施工图设计修编 第一册2、施工图设计修编 第二册3、地质勘探资料4、公路桥涵施工技术规范（JTJ 0412000）5、公路工程技术标准（JTG B012003）6、公路工程质量检验评定标准（JTG F80/12004）7、公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D632007）8、钻孔灌注桩施工规程（DZ/T 015595）第二章 工程概况一、工程基本情况东宝河引桥位于广深沿江高速公路深圳段起点段，路线向南跨越东宝河，起于东宝河以北的东莞市长安镇，终于东宝河特大桥主桥第一跨墩中心，起点桩号为K56+499.201, 终点桩号为K57+412，全长0.913公里。桥梁基础为桩基础，均为钻孔灌注桩。桩径有1.8m、2.0m两种形式，桩长范围在3146m。东宝河引桥共有29个墩位，每个墩位4根桩基，其中1-9#墩桩基础直径为1.8m，10-29#墩桩基础直径为2.0m。二、工程地理概况和水文地质条件1、地形地貌桥址全部位于东莞市长安镇，桥址区地形平坦，属于沙井泥滩工程地质区，地表为人工填土层。经济作物以养鱼、虾、蟹为主，大片鱼塘相连，交通较为不便利。2、水文地质条件地表水主要为桥址区的鱼塘水及附近沟水，较发育，四季动态变化不大。桥址区内地下水有孔隙水和基岩裂隙水，据钻孔揭示孔隙水埋藏浅，在地下0.2m1.6m范围内波动，主要为第四系砂层中的水。本桥桥位处于强、中风化混合片麻岩地质，基岩上的覆盖层薄。本桥全线全部在渔塘中，淤泥层普遍较厚。第三章 实验桩施工总结本着为东宝河引桥桩基全面开工提供可靠数据及参考依据的目的， A2合同段B10标分别选取具有代表性的26-1#、26-4#桩基作为试验桩进行了施工。一、施工机械、人员的配备试验桩26-1#、26-4#实际投入的主要设备：55kw冲击钻1台、22kw泥浆泵1台、钢筋加工设备1套、徕卡全站仪1台、索佳水准仪1台。实际投入的人员有16人，其中技术管理人员4人，机械操作人员及驾驶人员2名，经验丰富工人10名。二、施工方案施工方案采用已报批的筑岛后冲击钻机钻孔的常规施工方案。三、施工过程描述A2合同段B10标于2010年3月25日中午12：00开始对26-1#桩基进行冲钻，至26日凌晨2：11，钻机机头处地基出现裂缝、钢护筒开始沉陷、钻进机头下沉、偏位严重，停止施工，（详见26-1#桩基冲孔记录表）。施工中，我们控制施工过程中各项数据、参数：钢护筒设计长4m，埋置深度3.7m；泥浆比重1.35g/cm3、黏度30s；冲击次数为7次/min,淤泥层钻进速度控制在0.9m/h以内。泥浆性能指标表钻孔方法地层情况泥浆性能指标相对密度g/cm3黏度（s）胶体率（%）失水量Ml/30min泥皮厚Mm/30min静切力（Pa）酸碱度PH冲击钻淤泥层1.331.37 28339520335811施工措施参数表 钻孔方法钢护筒长度（m）钢护筒埋置深度（m）冲击次数（次/min）进尺速度（m/h）冲击钻43.77-80.9通过分析26-1#试验桩基钻孔过程，总结失败经验，我们将钢护筒焊接至5m长，埋置深度4.7m，并在护筒周围围满填砂编制袋；提高泥浆比重至1.45 g/cm3、黏度33s，并在成孔过程中加入大量的黄泥和片石。于2010年3月29日中午11：00另选取26-4#桩基进行冲钻，冲击次数控制为6次/min，淤泥层进尺速度控制0.8m/h以内,每间隔1小时按时测量泥浆性能指标，保证泥浆比重在1.45 g/cm3左右。至30日22：11，钻机机头处地基出现裂缝、钢护筒开始沉陷、钻进机头下沉、偏位严重，停止施工（详见26-4#桩基冲孔记录表）。泥浆性能指标表钻孔方法地层情况泥浆性能指标相对密度g/cm3黏度（s）胶体率（%）失水量Ml/30min泥皮厚Mm/30min静切力（Pa）酸碱度PH冲击钻淤泥层1.431.47 30359520335811施工措施参数表 钻孔方法钢护筒长度（m）钢护筒埋置深度（m）冲击次数（次/min）进尺速度（m/h）冲击钻54.76-70.8四、施工总结东宝河引桥试验桩基在冲进钻孔过程中，进入淤泥层之后，棘手问题接踵而至：粘锤现象导致钢丝绳极易受损，停锤更换钢丝绳频繁；停锤后孔内缩颈严重；淤泥挤动钢护筒，导致钢护筒偏位等。东宝河引桥26-1#桩基所用钢护筒长4m，在钻孔深度11.6m处钢护筒沉陷、垮孔，26-4#桩基所用钢护筒长5m，在钻孔深度16m处钢护筒沉陷、垮孔，也说明了增加钢护筒长度能部分消除淤泥对冲孔的影响。淤泥层过厚必将会导致桩基成孔过程中出现缩颈现象，缩颈是桩基出现质量问题的一个重要原因，即使两根实验桩能勉强成孔，钢筋笼的安放、混凝土的浇筑也难免出现因缩颈而导致的新问题，成桩质量也难保证。冲孔灌注桩属隐蔽性工程，施工过程中的问题大多看不见摸不着，针对该流塑状淤泥层复杂地层，我们有必要采取一系列行之有效的施工措施，使桩身质量得到保证。淤泥层过厚是东宝河引桥桩基施工绕不开的难题，淤泥覆盖层的处理是桩基施工成功的必要条件，为此A2合同段B10标特拟三项施工措施方案：一、长护筒跟进穿透淤泥覆盖层；二、淤泥地基固结；三、旋转钻机钻进成孔。通过比选确定最终的桩基淤泥覆盖层处理方案。第四章 桩基淤泥覆盖层钻孔施工比选方案方案一：长护筒跟进穿透淤泥覆盖层A2合同段B10标东宝河引桥共有29个墩，每个墩位设置4根桩基，其中1-9#墩桩基直径为1.8m，10-29#墩桩基直径为2.0m。施工方案拟1-9#墩桩基采用直径2.2m的钢护筒，10-29#墩桩基采用直径2.4m的钢护筒。钢护筒采用振动捶振动下沉，底部穿透淤泥层，插入黏土层1m，顶部高出地面50cm。1、钢护筒构造特点钢护筒设计直径比设计桩基大40cm；钢护筒主体采用6mm钢板卷制而成；d=2.2m钢护筒内部均匀分布4条【10槽钢作为竖向肋（d=2.4m钢护筒内部均匀分布6条【10槽钢作为竖向肋），竖向肋内部按间距1.5m均匀分布宽 5cm、厚6mm的钢板环形加强抱箍；钢护筒顶部及刃脚处用0.3m宽，厚12mm钢板卷制成环形加固。2、钢护筒材料统计钢护筒所用6mm钢板总重量为629.5吨，12mm钢板重量为48吨,10槽钢为92.5吨。预计工期180天。方案二：淤泥地基固结施工方案拟采用水泥浆旋喷桩固结淤泥覆盖层，旋喷桩淤泥加固技术是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻至土层的预定位置，高压水流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，同时钻杆以一定速度向上提升后，在土中形成固结体，即为旋喷桩。运用该技术加固地基，具有施工方便，施工工期短等优点。1、水泥浆旋喷桩布置形式d=1.8桩基以桩基中心为圆心，分别以r=1.45m为半径均匀布置12根水泥浆旋喷桩，以r=2.05m为半径均匀布置16根水泥浆旋喷桩；d=2.0m桩基以桩基中心为圆心，分别以r=1.55为半径均匀布置16根水泥浆旋喷桩，以r=2.15m为半径均匀布置20根水泥浆旋喷桩。2、水泥浆旋喷桩设计参数及工程量水泥浆旋喷桩设计旋喷范围直径为0.5m，底部穿透淤泥层，进入黏土层1m ，水泥浆旋喷桩总长为57512.03m。预计工期330天。方案三：旋转钻机钻进成孔施工方案采用旋转钻机泵吸反循环钻进成孔的常规施工方案。重点根据不同地层情况选取不同钻进参数、钻速及泥浆参数：泵吸反循环推荐钻进参数和钻速钻压KN转速r/min砂石泵排量m3/h钻速m/h粘土层、硬土层1025304018045砂土层5152040160180610砂层、砂砾层、砂卵石层3102040160180812中硬以下基岩、风化基岩204010301401600.51钻孔过程中不同地层采取的泥浆参数：泥浆指标控制见下表：钻孔方法地层情况泥浆性能指标相对密度粘度（s）含砂率（%）胶体率（%）失水率ml/30min泥皮厚mm/30min静切力（Pa）酸碱度PH反循环一般地层1.021.06162049520312.5810易塌地层1.061.10182849520312.58