十四号线围护桩全套筒机械成孔施工方案(6.20模板.doc

. . 目录目录 一、编制依据一、编制依据.1 1 二、工程概况二、工程概况.1 1 三、工程地质及水文地质情况三、工程地质及水文地质情况.2 2 四、桩基设计概况四、桩基设计概况.4 4 五、成孔施工工艺选择五、成孔施工工艺选择.5 5 5.1 地铁 9 号线七里庄站试验桩方案.5 5.2 地铁 9 号线七里庄站试验桩施工记录 .6 六、施工准备六、施工准备.1111 七、施工部署七、施工部署.1212 八、施工工艺八、施工工艺.1313 8.1 全套管钻孔桩基本施工流程.13 8.2 全套管钻孔桩基本施工方法.13 8.3 关键技术.15 九、本工程的主要难点九、本工程的主要难点 .1616 十、文明施工措施十、文明施工措施.1717 十一、安全生产措施十一、安全生产措施.1717 . . 一、编制依据一、编制依据 1.1 北京地铁十四号线丰台北路站主体基坑围护结构施工图； 1.2 北京地铁十四号线丰台北路站工程地质勘察报告； 1.3 甲方提供的其他有关资料； 1.4北京地区大直径混凝土灌注桩技术规范 （DBJ01-502-99） ； 1.5施工现场临时用电安全技术规范 （JGJ46-2005） ； 1.6建筑桩基础技术规范 （JGJ-94） ； 1.7北京市桥梁工程安全技术规程(DBJ01-85-2004) 1.8桥梁工程施工质量检验标准(DBJ01-12-2004) 1.9混凝土质量控制标准(GB50164-92) 1.10北京市市政工程施工安全操作规程(DBJ01-56-2001) 1.11市政基础设施工程资料管理规程(DBJ01-71-2003) 1.12建设工程施工现场安全资料管理规程(DBJ-383-2006) 二、工程概况二、工程概况 14 号线丰台北路站位于丰台北路下万丰桥北侧，东西走向，横跨万寿路南延 与丰台北路相交路口，与位于路口北侧南北走向的 9 号线丰台北路站形成换乘。 万丰桥高架桥上跨万寿路南延，东西向布置。立交路口西北象限为冠京大厦及 323 公交车场；东北象限为卢沟桥乡政府及丰台区人大常委会；西南象限为海航 招待所（军队用地） ；东南象限为东大街东里七号院（军队干休所） 。 丰台北路站为 14 号线与 9 号线换乘站，14 号线为三层上下行站台叠落式车 站，9 号线为两层岛式车站，两站 T 型“岛-侧”换乘。14 号线主体为明挖三层单 . . 跨箱型结构，总长 275.800m,标准段总宽 13.800m，总高 23.450m，地面标高 46.15046.650m，顶板覆土 2.53.4m，单独设置 3 个出入口，2 个单层风道，5 个 疏散口，其编号顺延 9 号线丰台北路站。4 号出入口、3 号风道、2 号疏散口及 3 号疏散口位于车站西端主体外侧 323 公交车场用地内；4 号疏散口设置在冠京大 厦东南侧，6 号疏散口位于路口西侧万丰桥桥下；5 号、6 号出入口分别位于丰台 北路与万寿路南延相交路口的西南象限与东南象限，4 号风道及 5 号疏散口位于 车站东端、车站主体内地下二层；车站两端为矿山法区间。 图 1 十四号线丰台北路站平面位置图 本站主体结构基本全位于圆砾、卵石层中，底板位于卵石层中，地下水位位 于标高 22.4m 左右，地面高程为 46.15046.650m，桩底标高为 13.164m，桩深 32.98833.468m。考虑到普通钻机难以成孔，且速度较慢等原因，结合 9 号线车 站围护桩施工经验，本站围护结构采用全套管钻机成孔的钻孔灌注桩施工。 三、工程地质及水文地质情况三、工程地质及水文地质情况 1、工程地质情况 . . 根据岩土工程勘察报告(2009 地铁详堪 14-12)，本工程场地范围内的土层 划分为人工堆积层、新近沉积层、第四纪沉积层、第三纪沉积岩层四大类，照底 层岩性及其物理力学性质进一步分为 11 个大层，具体各土层岩性及分布特征概 述如下： （1） 人工堆积层 岩性特性如下：粉土填土层：黄褐色，稍密，湿稍湿，局部为粉质粘土填土， 含砖灰渣，植物根；杂填土1 层：杂色，稍密，稍湿湿，含砖块、灰渣、碎 石；细砂填土2 层：黄褐色，松散，湿，含砖、灰渣，少量圆砾填土；圆砾、 卵石填土3 层：杂色，稍密，湿，含砖、灰渣。 该层厚度变化较大，一般厚度:1.303.80m，土质不均，工程性质差。 （2）新近沉积层 岩性特征如下：粉土层：褐黄色褐黄（暗）色，中密，稍湿湿，属中高压 缩性土，局部粉砂、细砂、粉质粘土夹层，含云母、氧化铁。粉砂、细砂3 层： 褐黄色，湿，中密稍密，属中压缩性土，局部粉土夹层，含云母、氧化铁；圆 砾、卵石5 层：杂色，稍密中密，湿，标准贯入击数 N2550，属低中 低压缩性土，局部粉土、卵石夹层，含云母、氧化铁。该大层层顶标高约 42.9245.23m。 （3）第四纪沉积层 主要岩性特征如下：卵石、圆砾层：杂色，中密密实，湿，剪切波速 Vs 值 310504m/s，重型动力触探击数 N63.526100，属低压缩性土，钻探揭露 卵石部分：D 大8cm，D 长10cm，D 一般35cm，亚圆形，级配较好，含 . . 中砂约 30%；中砂、粗砂1 层：褐黄色，密实中密，湿饱和，标准贯入击 数 N2050，属低压缩性土，含云母，局部含圆砾。该大层层顶标高 32.3451.08m。 粉质粘土层：褐黄色，湿，可塑，压缩模量 Es1006.9MPa，属中高压缩性土， 含云母、氧化铁；粉土2 层：褐黄色，密实，稍湿湿，压缩模量 Es10015.119.2MPa，属中低压缩性土，局部粉砂、细砂、粉质粘土夹层，含 云母、氧化铁；细砂、中砂3 层：褐黄色，密实中密，湿饱和，标准贯入 击数 N2442，属低压缩性土，含云母，局部含圆砾。该大层层顶标高 26.7629.36m。 卵石、圆砾层：杂色，密实，湿饱和，剪切波速 Vs 值433701m/s，重型 动力触探击数 N63.550150，属低压缩性土，钻探揭露卵石部分：D 大 10cm，D 长12cm，D 一般46cm，亚圆形，级配较好，含中砂约 30； 中砂、粗砂1 层：褐黄色，密实，湿饱和，标准贯入击数 N3985，属低 压缩性土，含云母，局部混圆砾；粉土3 层：褐黄色，密实，稍湿，属中低压 缩性土，含云母、氧化铁。粉质粘土4 层：褐黄色，湿，可塑，属中压缩性土， 含云母、氧化铁。该层层顶标高 23.7440.34m。 卵石、圆砾层：杂色，密实，饱和，剪切波速 Vs 值555712m/s，重型动力 触探击数 N63.560167，属低压缩性土，钻探揭露卵石部分：D 大12cm，D 长14cm，D 一般57cm，亚圆形，级配较好，含中砂约 30。该层层顶标 高 28.0828.85m。 （4）第三纪沉积岩层 . . 粘土岩层：棕红色，湿，极软岩，胶结中等差，全风化强风化，含少量云 母及中粗砂粒，局部含少量砾石；砾岩1 层：棕红色灰棕色，湿，半胶结 弱胶结的极软岩，成岩性较差，强风化。胶结物以粘粒组为主，局部为砂粒；易 掰碎，砾石粒径一般 2 cm3 cm6cm8cm，磨圆度中等。砂岩2 层：灰灰 红色，湿，细粒结构，块状构造，强风化，岩芯呈短柱状、碎块状。该层层顶标 高为 10.2913.95m。 车站结构大部分位于卵石圆砾层，基底持力层位于卵石、圆砾层，地基承 载力特征值为 480580KPa，水下钻孔桩极限侧阻力标准值为 160200KPa。砂土、 粉土及粉质粘土与锚固体极限摩阻力标准值 5575KPa，卵石圆砾与锚固体极限 摩阻力标准值 160200KPa。 2、水文地质情况 现状水位 拟建工程沿线地面下约 48.0m 深度范围内的松散沉积层中主要分布 1 层地下 水，地下水类型为潜水。潜水主要赋存于标高 28.0828.85m 以下的砂、卵石层 中。根据勘察单位对区域地下水位观测数据的分析拟合，工程场区潜水当前水位 标高为 21.89m。 抗浮水位 根据勘察资料、场地历年最高水位以及地下水位变化趋势，本次初勘报告确 定本场地抗浮水位为 46.100m。 四、桩基设计概况四、桩基设计概况 本车站桩基分为围护桩、临时中间桩及抗拔桩，桩径 1000mm，总计 422 棵， . . 详情如表 1、表 2 所示。 表 1 围护桩规格详情表 桩型桩型桩长（桩长（m m）桩径桩径(mm)(mm)数量（根）数量（根）成孔工艺成孔工艺 A 型 29.721000201 液压式全套筒钻机 B 型 32.52100026 液压式全套筒钻机 C 型 29.681000142 液压式全套筒钻机 D 型 32.48100028 液压式全套筒钻机 E 型 13.98002 液压式全套筒钻机 表 2 临时中间桩、抗拔桩 桩型桩型桩长桩长 （m m） 桩径桩径(mm)(mm)数量（根）数量（根）成孔工艺成孔工艺 临时中间桩 4.5120011 液压式全套筒钻机 抗拔桩 10100012 液压式全套筒钻机 五、成孔施工工艺选择五、成孔施工工艺选择 根据地质条件及我单位施工的 9 号线七里庄站施工经验（首先采用的旋挖机 成孔，结果未能成孔） ，本工程围护桩全部采用适宜砂卵石地层成孔的液压式全 套筒钻机成孔。 . . 5.1 地铁 9 号线七里庄站试验桩方案 5.1.1 桩号选择 9 号线七里庄站一期围护桩共 137 棵，在东侧围护桩南端、中间、北端各取 一棵桩作为试验桩，见表 3 表 3 试验桩桩号 桩号位置桩径（mm）桩长（m） W278 北端 100024.2 W52 中部 100022.6 W105 南端 100033.5 5.1.2 试验桩施工顺序 试验桩施工时，根据现场施工条件，自北向南进行，即：W278W52W105 5.1.3 钻机选择 钻机选用北京南车时代重工生产的 TR220D 旋挖钻机，其关键部件采用 CAT 和 pexroth，美国派克和玛努力厂家制造。 其主要参数如表 4 所示： 表 4 旋挖钻主要参数表 主要性能主要性能参数参数 最大输出扭矩 220KNm 钻孔转速 6-27rpm 最大加压力 180KN 最大起拔力 200KN . . 发动机生产厂家卡特彼勒 发动机型号C9 电喷涡轮增压发动机 配置功率 213KW 最大钻孔深度 60m 5.1.4 钻头选择 钻头选用专用于砂卵石地层的合金钻头，如图所示。 图 2 旋挖合金钻头 5.1.5 施工方案 试验桩桩头按照要求采用人工挖孔，挖桩原状土（约 3.5m） ，并报监理验收。 旋挖钻施工方案见专项施工方案。 5.2 地铁 9 号线七里庄站试验桩施工记录 5.2.1 w278 桩试验记录 （1）初步试桩记录 时间：2009 年 1 月 20 日 桩号：w278 . . 技术参数：泥浆比重 1.2；钻进速度 4m/小时 开钻时间：09：00 停钻时间：10：00 钻进深度：8.5m（包括护筒 4m） 出现问题：漏浆严重，泥浆供应不及，出现塌孔。 现场处理：经与监理、业主代表协商后，将钻孔回填，以防塌孔。 采取措施：在驻地监理主持下，项目部对初步试桩漏浆原因进行了总结，对 施工参数进行了优化： 泥浆比重加大到 1.4 钻进速度放缓，不超过 2m/小时 联系水车，保证泥浆供应 （2） 再次试桩记录 时间：2009 年 1 月 21 日 桩号：w278 技术参数：泥浆比重 1.6；钻进速度 2m/小时 开钻时间：09：30 停钻时间：11：30 钻进深度：13.5m（包括初次钻进 8.5m） 。 钻进记录： 10m 以上地层钻进较为容易，渣土中卵石粒径多为 10cm 以下； 钻进至 10m 左右时，钻机进尺困难，扭矩增大，钻杆抖动加重，渣土中 . . 卵石粒径达到 2025cm，并偶见卵石断裂碎块（据此判断卵石粒径 3040cm） ； 图 3 w278 桩所出大粒径卵（漂）石 钻进至 13.5m 时，钻机采用浮动加压（自动加压）已无法进尺，改为动力 图加压（强制加压）时，钻杆反弹上浮，无法钻进。钻头提出后，斗内只有少量 岩石碎块，同时发现钻头侧齿已崩角。 图 4 w278 桩最后一钻出渣及钻头磨损情况 现场处理：经与监理、业主代表协商后，将钻孔用砂土回填。 原因分析：在业主代表主持下，项目部及时召开了首棵试验桩施工分析会， 综合考虑地勘报告及现场试桩情况，初步判定遇到大块漂石。 . . 图 5 首棵试验桩分析会 5.2.2 w52 桩试验记录 时间：2009 年 1 月 22 日 桩号：w52 技术参数：泥浆比重 1.6； 开钻时间：09：00 终钻时间：10：50 钻进深度：12.6m 钻进记录： 10m 以上地层钻进较为容易，每钻耗时 56min，渣土中卵石粒径多为 10cm 以下； 钻进至 10m12m 时，钻机进尺困难（1520min 一钻） ，渣土中有卵石 断裂碎块（据此判断卵石粒径 30cm 以上） ； . . 图 6 w52 桩所出大粒径卵（漂）石 钻进至 1212.6m 时，钻机采用浮动加压（自动加压）已无法进尺，改为 动力图加压（强制加压）时，钻头卡死，无法钻进。钻头提出后，发现钻头侧齿 已崩落。 . . 图 7 w52 桩钻头磨损情况 现场处理：经与监理、业主代表协商后，将钻孔用砂土回填。 原因分析：项目部召开 w52 试验桩施工分析会，初步判定遇到大块漂石。 5.2.3 w105 桩试验记录 鉴于前两棵桩试验结果，第三棵试验桩不再施作。 六、施工准备六、施工准备 （1）技术准备 组织相关技术人员多次仔细阅读施工图纸和地质报告，根据现场情况制定合 理的施工方法，做各项技术准备工作。 （2）物资材料准备 项目部将根据合同约定和实际工作量，编制材料采购计划，落实资金、确定 材料供应商，确保材料有序进场，满足施工需要。 （3）机械设备准备 为确保按按照计划工期完成围护桩施工，根据现场实际情况，拟投入的施工 机械设备如下表所示。 机械设备统计表 序号机器名称数量（台）额定功率 （kw） 生产能力备注 1 液压式全套管钻机 6 75KW/台 2 履带吊车 6 3250T 3 电焊机 6 42KVA/台 . . （4）劳动力组织 由于本工程专业性较强，项目部专门组织有良好的质量和安全意识强、技术 素质高、身体健康，且有类似工程施工经验的职工进场施工，施工人员进场前统 一经过公司劳务技能及质量、安全技术等培训，考核合格后上岗挂牌施工。 全套管钻机机组投入约 57 人，负责围护桩成孔、钢筋笼吊放和桩身砼浇捣。 具体人员分工表如下： 拟投入的人员数量表 序号工种名称数量（人）备注 1 班组长 8 现场指挥与协调 2 主机操作工 12 钻机操作 3 施工监测 5 施工测量 4 起重机司机 6 吊车司机 5 铲车司机 4 铲运渣土等 6 运土车司机 10 渣土及废料外运等 7 安全员 4 安全监督 8 钢筋工 20 钢筋笼加工及检查 9 电焊工 6 钢筋焊接 10 砼工 30 混凝土浇注 七、施工部署七、施工部署 （1）施工场地部署 根据现场实际情况，支护桩需分片区施工,施工范围内场地必须平整夯实，确 . . 保吊机、桩机的施工、移位，在老路面上施工，只需要在路面上切割出比桩径大 23cm 的井圈即可，在绿化带施工则需要另行制作井圈（如图） 1030 井圈厚度250mm 井圈制作图 （2）设备示意图 桩机与吊车连接后总长度为 13m，根据现场的实际情况，为了保证施工道路 的畅通，在施工时桩机与支护桩成 45 度角施工。 八、施工工艺八、施工工艺 8.1 全套管钻孔桩基本施工流程 制作井圈套管钻机就位对中吊放第一节套管测控垂直度压入第一节 套管校对垂直度抓斗取土，套管逐节钻进测量孔深清除孔底虚土吊放 . . 钢筋笼吊放砼导管灌注砼测定砼面桩机移位 8.2 全套管钻孔桩基本施工方法 （1）钻机就位 定位放样桩中心位置，制作井圈，作为钻机定位控制点。移动套管钻机至正 确位置，使套管钻机抱管器中心对应咬合桩桩位中心。 （2）取土成孔 钻机就位后，将第一节管吊装在桩机钳口中，找正桩管垂直度后，磨桩下压 桩管，压入深度约为 1.5m-2.5m，然后用抓斗从套管内取土，一边抓土、一边下压 套管，始终保持套管底口与取土深度同步进行。 第一节套管全部压入土中后（套管高出导墙面 1.2m-1.5m，便于接管） ，检测 垂直度，合格后安装第二节套管继续下压取土，如此继续，直至达到设计孔底标 高。 检查孔底，将孔底的虚土全部清除，然后测量孔深、垂直度，直至满足设计 要求。 （3）钢筋笼制作和吊放 成孔检测合格后，围护桩需吊放钢筋笼： 钢筋笼制作 (a)钢筋笼的制作场地需要平整后进行硬化。 (b)钢筋笼制作前清除钢筋表面污垢和锈蚀。 (c)根据钢筋料单准确下料。 (d)钢筋笼主筋连接采用焊接连接，同一截面接头数50。 . . (e)钢筋笼两端的加强箍与主筋全部点焊，其余部分按设计要求进行焊接。 (f) 钢筋笼底部设置圆形预制钢筋砼与 20 十字加强筋封板，固定在钢筋笼上。 钢筋笼安放 (a)钢筋笼吊放标高，根据套管顶端标高来计算，吊放时必须保证桩顶的设计 标高，允许误差为100mm。 (b)钢筋笼下放时，对准孔位中心，采用正、反旋转慢慢地逐步下放，放至设 计标高后立即固定。 (c)钢筋笼安装入孔时必须保持垂直状态。 （4）灌注砼 根据水文地质情况，本工程围护桩为水下灌注桩： （a）钢筋笼吊放完成后，安装导管（直径 250mm） 。导管接头需装卸方便， 连接牢固，并带有密封圈，保证不漏水不透水。导管支承需保证在需要减慢或停 止砼流动时使导管能迅速升降。 （b）安放砼漏斗与隔水橡皮球胆，导管距离孔底0.5m。砼初灌量为 1.11.5m3，使砼能埋住导管 0.81.3m。 （c）灌注过程中，导管埋入深度保持在 3m10m 之间，最小埋入深度不得 小于 2m。浇灌砼时随浇随提，严禁将导管提出砼面或埋入过深，一次提拔不得 超过 6m，测量砼面上升高度由机长负责。 （d）砼浇灌中应防止钢筋笼上浮，在砼面接近钢筋笼底端时灌注速度适当 放慢，当砼进入钢筋笼底端 12m 后，可适当提升导管，导管提升要平稳，避免 出料冲击过大或钩带钢筋笼，在钢筋笼底部加焊配重措施，使用每次浇注完成后 . . 剩余的混凝土，浇注成 30cm 高与直径小于钢筋笼直径的墩柱，埋设钢筋，与钢 筋笼底部焊接。 （e）每天商品砼在使用前由总包单位质量部门负责指挥专职试验员抽检其坍 落度及观感质量是否符合要求，坍落度超标或观感质量太差的坚决退回，决不使 用。 （f）每昼夜不同级别砼均各取一组试件，监测其缓凝时间及坍落度损失情况， 如发现问题及时反馈信息，以便采取应急措施。 （5）拔管成桩 一边浇注砼一边拔管，始终保持套管底低于砼面2.5m，桩顶标高误差 050mm，钢筋笼标高误差10。 8.3 关键技术 成孔过程中要控制好桩的垂直度，必须抓好以下三个环节的工作： （1）套管顺直度检查和校正 施工前，在平整地面上进行套管顺直度的检查和校正，首先检查和校正单节 套管的顺直度，然后将按照桩长配置的套管全部连接起来进行整根套管的顺直度 检查（偏差宜小于 10mm） 。 检测方法：在地面上测放出两条相互平行的直线，将套管置于两条直线之间， 然后用线锤和直尺进行检测。 （2）成孔过程中桩的垂直度监测和检查 a、地面监测：在地面选择两个相互垂直的方向采用经纬仪或线锤监测地面以 上部分的套管垂直度，发现偏差随时纠正。 b、孔内检查：每节套管压完后安装下一节套管之前，都要停下来用测斜仪 . . 或“测环”进行孔内垂直度检查，不合格时需进行纠偏，直至合格才能进行下一 节套管施工。 c、终孔检测：在每根桩成孔完毕，必须进行垂直度检测，选两个相互垂直的 方向进行测量。垂直度必须达到设计要求，如不合格必须纠偏，使垂直度达到要 求为止。 （3）纠偏 成孔过程中如发现垂直度偏差过大，必须进行纠偏调整，纠偏的方法有以下 两种： a、利用钻机油缸进行纠偏：如偏差不大或套管入土不深（5m 以下） ，可直接 利用钻机的两个顶升油缸和两个推拉油缸调节套管的垂直度，即可达到纠偏的目 的。 b、桩在入土 5m 以下发生较大偏移，可先利用钻机油缸直接纠偏，如达不到 要求，可向套管内填砂或粘土，一边填土一边拔起套管，直至将套管提升到上一 次检查合格的地方，然后调直套管，检查其垂直度合格后再重新下压。 （4）克服钢筋笼上浮的方法 由于套管内壁与钢筋笼外缘之间的空隙较小，在上拔套管的时候，钢筋笼有 可能被套管带着一起上浮。其预防措施主要有： 钢筋砼桩砼的骨料粒径应尽量小一些，不宜大于 20mm。 在钢筋笼底部设置钢筋砼与 20 十字型加强筋封板，以增加其抗浮能力。 成孔垂直度必须达到设计要求。 钢筋笼制作必须满足设计规范要求，直径应840 mm。 . . 砼塌落度、和易性必须达到设计规范要求。 浇砼时，若孔底水位较高情况下导管密封必须完好，且导管不能拔出砼面, 保证导管在砼内埋深 2m 以上。 九、本工程的主要难点九、本工程的主要难点 套管钻机施工过程中遇卵石层是本工程的主要难点，本工程卵石含量及卵石 直径较大（卵石含量均在 60%80%，直径在 1080 cm） ，部分孤石大于 1m,根 据桩型进行不同的处理方法。 在卵石（孤石）直径小于 30cm 时可以用冲抓直接取出，当遇到 30cm80cm 的在卵石（孤石大于 1m）或孤石在套管内外各一部分时采用“十 字”冲锤破碎后取出。 十、文明施工措施十、文明施工措施 1.施工中在工程管理和工程建设中必须坚持“社会效益第一，经济效益和社 会效益相一致” 、 “方便人民生活，有利于发展生产、保持生态环境”的原则，坚 持便民、利民、为民服