中科院自动化所智能化信息系统研究平台CFG桩复合地基处理施工方案

编号YJEJ/GCWJ/中科院智能化系统研究平台/09/01中科院自动化所智能化信息系统研究平台CFG桩复合地基处理施工方案中建一局（集团）第二建筑公司二零一零年一月第1页共25页中科院自动化所智能化信息系统研究平台CFG桩复合地基处理施工方案编制人审核人审批人编制单位中科院自动化所智能化信息系统研究平台项目经理部日期二零一零年一月第2页共25页目录一、工程概况3二、场地工程地质、水文地质条件4三、设计依据6四、地基处理设计参数7五、施工组织方案8六、施工工艺流程9七、施工质量及工艺技术要求10八、质量检验11九、质量保证措施12十、常见质量问题的预防及处理14十一、施工用电15十二、成桩工期计划安排16十三、人员编制及设备配置17十四、安全质量措施18十五、安全、文明施工措施19十六冬、雨季施工措施20十七、绿色安全、文明施工措施21171现场安全防护措施21172现场施工安全措施21173现场消防保卫措施23第3页共25页一、工程概况拟建场区位于北京市海淀区中关村路，地上建筑面积2015651M2，地下建筑面积908349M2，地上最大高度7395M。拟建项目由地上1617F/B3F的主楼，地上3F/B3F的裙房及0F/B2F（上覆土厚约30M）的纯地下室部分组成。拟采用框架剪力墙结构，主楼、裙房与其外围纯地下室基础均位于一底板上，基础埋深为1436M（基础垫层底标高及考虑主楼基础处理标高），本工程000绝对标高为5140M，主楼基底平均荷载约320KPA。本工程自然地坪标高约5003M（按地勘标高孔口标高计算），基础埋深1386M。第4页共25页二、场地工程地质、水文地质条件根据对现场钻探、原位测试与室内土工试验成果的综合分析，在本场区勘察勘探深度范围内（最深4000M）的地层，按成因类型、沉积年代划人为人工堆积和第四纪沉积层两大类，并按岩性及工程特性划分为8个大层及亚层，现简述如下表层为人工堆积的厚度100230M的房渣土、碎石填土层及粘质粉土填土、粉质粘土填土1层。人工堆积层以下为第四纪沉积的砂质粉土层，粘质粉土、粉质粘土1层及粘土2层；粘质粉土、粉质粘土层及重粉质粘土、粘土1层；粉质粘土、粉粘质粉土层及砂质粉土1层；粘土、重粉质粘土层，粘质粉土、砂质粉土1层及粉质粘土、粘质粉土2层；细砂、粉砂层，粘质粉土、粉质粘土1层，重粉质粘土、粘土1及砂质粉土3层，卵石层，细砂1层及粘质粉土、粉质粘土2层，卵石层；中砂、粗砂1层及粘质粉土、粉质粘土2层。本次岩土工程勘察期间（2009年4月上旬中旬）于钻孔中实测到3层地下水，地下水类型及实测的地下水位情况参见表1（“地下水位量测情况一览表”）地下水位量测情况一览表”地下水类型地下水静止水位埋深（M）标高（M）台地潜水48068044324604层间水1560179033553517潜水2960305020622139地下水动态特征工程场区台地潜水天然动态类型屋渗入蒸发、迳流型；其水位年动态变化规律一般为6月份9月份水位较高，其它月份水位相对较低，其水位年变化幅度一般为12M。工程场区层间水天然动态类型属渗入迳流型。工程场区潜水开然动态类型属渗入迳流型；其水位年动态变化规律一般为11月份来年3月份水位较高，其它月份水位相对较低，其水位年变化幅度一般为34M。工程场区台地潜水主要接受大气降水入渗、地下水侧向迳流及管理渗漏等方式补给，以蒸第5页共25页发及地下水侧向迳流等方式排泄；工程场区层间水主要接受地下水侧向迳流等方式补给，以地下水侧向迳流为主要排泄方式；工程场区潜水主要接受地下水侧向迳流等方式补给，以地下水侧向迳流及人工开采为主要排泄方式。拟建场区历年高水位记录经查询、分析，工程场区近35年最高地下水位为标高4880M左右；根据我公司的“1959年最高水位等值线图”，工程场区划1959年最高水地下水位为标高4960M左右。第6页共25页三、设计依据1中科院自动化所智能化信息系统研究平台项目岩土工程勘察报告2中科院自动化所智能化信息系统研究平台CFG桩设计方案及图纸2中科院自动化所智能化信息系统研究平台项目基础布置图等相关图纸。3北京地区建筑地基基础勘察设计规范DBJ01501924建筑地基基础设计规范GB5000720025建筑地基处理技术规范JGJ7920026高层建筑岩土工程勘察规程JGJ72907混凝土结构设计规范GB5001020028本工程有关地基处理设计要求见下表部位参数主楼部位基底荷载（KN）320基础埋深（M）1436设计要求1、地基承载力特征值不小于380KPA；2、最终沉降不大于50MM；3、相邻基础沉降差异不大于0002L。第7页共25页四、地基处理设计参数根据中铁工程设计研究院有限公司提供的设计方案，本工程地基处理方案采用CFG桩复合地基，参数如下根据勘察报告提供的地层参数，对CFG桩设计如下布桩范围基础范围内地基持力层重粉质粘土层、粘质粉土、砂质粉土1层，局部为粉质粘土、粘质粉土层，地基土层综合承载力标准值FKA为180KPA。基设计计算如下设计参数CFG桩参数有效桩长M1050实际桩长M1100桩径MM400布桩参数（矩形）165165M理论457置换率实际460单桩承载力（KN）62172复合地基承载力（KPA）38224混凝土强度C25褥垫层（MM）200桩数颗559第8页共25页五、施工组织方案本次地基处理采用CFG压灌桩，施工设备采用的钻注合一的长螺旋钻机隔桩跳打的方法施工，用此方法原因如下1由于桩长范围内的天然地基土承载力较高，为180KPA450KPA,沉管施工困难。2场地噪音控制严格成桩，施工原理为螺旋钻头钻至设计深度时，细石混凝土由钻杆底部泵出，边灌注边提钻，待混凝土返出地面而成桩。3优点无需采用泥浆或套管护壁，工艺简单，成桩质量稳定可靠，成桩效率高。由钻杆中泵出的细石混凝土有较高的压力，桩侧土体受到一定的挤压，桩侧摩阻力有较大的提高。不易产生断桩、缩径等质量缺陷，并且孔底不留沉渣或虚土。4施工方案如下基坑开挖土方挖至3854M，且槽底边线在基础边线外延080M左右。根据基础平面图在基槽内放出承台基础轴线、边线，并在此承台基础上根据桩位图放出桩位。移机就位，成孔前检修设备是否正常。螺旋钻头成孔至设计深度，并清除桩渣土。将按设计配比混合的细石混凝土由钻头底部泵出。边灌注边提钻头直至混凝土从孔口返出而成桩。重复步骤35完成所有的。养护。清桩间土，将槽底挖至标高3754M；凿桩头，将桩头凿至3754M。检测。5铺设砂石褥垫层至标高37340M（压实后的高度,虚铺厚度为220MM），褥垫层为碎石垫层。砂石褥垫层宽度跨出最外一排桩外皮再向外020M，压实厚度200MM，夯填度不大于090。上述步骤710可穿插进行，10步由第三方（检测单位）完成。第9页共25页六、施工工艺流程施工准备机具、设备安装清除表层杂填试打桩桩位布置钻机就位调准钻机泵内压灌式成孔钻至设计深度提钻压砼至孔口标高位置停机移钻质量检验第10页共25页七、施工质量及工艺技术要求1长螺旋钻机就位应平稳准确，机架应与地面保持垂直，垂直度误差1；2CFG桩偏差应符合规范要求，见下表允许偏差或允许值项序检查项目单位数值1原材料设计要求2桩径MM203桩身强度设计要求主控项目4地基承载力设计要求1桩身完整性按基桩检测技术规范2桩位偏差满堂布桩040D条基布桩025D3桩垂直度154桩长MM100一般项目5褥垫层夯填度09注1夯填度指夯实后的褥垫层厚度与虚体厚度的比值。2桩径允许偏差负值是指个别断面3砼强度为C25，塌落度控制在180200MM。4桩体灌注材料应严格执行经实验确定的配合比，材料计量应准确，各种材料允许误差砂石3KG水泥2KG5混合料的拌制应具有良好和易性，每盘搅拌时间不应小于90S6每台班制作混合料试块1组，每天2组，标准养护测试28D砼强度；7首盘砼泵送前应用清水清洗管道，并打12盘砂浆，泵送时应控制钻机提钻速度，以确保钻头埋入砼中。8当钻至设计孔深泵送砼前，钻杆预提高度不得大于30CM，且应旋转提拔45M后改为静止提拔。第11页共25页八、质量检验1成桩前和成桩过程中，对桩体组成材料进行检测，并作一定数量的桩体试块试验。2施工结束后一般应在2周后进行检测。3检验方法采用静载荷和动测试验，对单桩复合地基承载力及成桩检测，静载试验数量为总桩数的051，每栋楼不少于3个点，动测约为桩总数1020。第12页共25页九、质量保证措施1深入了解地质情况选用合理成桩工艺，严格按施工要求施工在施工过程中，成桩的施工工艺对复合地基的质量至关重要，不合理的施工工艺将造成重大的质量问题，甚至导致质量事故，而要选择确定合理的施工工艺必须深入了解地质情况。同时，复合地基区别于桩基的主要特点就是充分考虑利用桩间土的承载力，所以施工中应减少扰动土而引起土的强度降低。结合本场区内地层情况，及设计院提供的CFG桩设计，本工程采用长螺旋钻机隔桩跳打的方法施工。2采用正确的打桩顺序在饱和软土中成桩，桩机的振动力较小，当采用连打作业时，由于饱和软土的特性，新打桩将挤压己打桩，使已打桩被挤扁形成椭圆状或不规则形状，严重的产生缩颈和断桩。此时，应采用隔桩跳打施工方案。在饱和的松散粉土中施工，由于松散粉土振密效果好，先打桩施工完后，土体密度会有显著增加。而且，打的桩越多，土的密度越大。在补打新桩时，一是加大了沉管难度，二是非常容易造成已打桩断桩。此时，隔桩跳打方法不宜采用。当满堂布桩时，不宜从四周转向内推进施工，宜从中心向外推进施工，或从一边向另一边推进施工。但仅凭打桩顺序的改变并不能完全避免新打桩的振动对己结硬的己打桩产生影响。此时，应采用螺旋钻引孔的方案，避免新打桩的振动造成已打桩的断桩。3严格控制拔管速率控制混合料泵送量与拔管速度相匹配，不得停泵待料。拔管速率太快可能导致桩径偏小或缩颈断桩，而拔管速率过慢又会造成水泥浆分布不匀，桩顶浮浆过多，桩身强度不足和形成混合料离析现象，导致桩身强度不足。故施工时，应严格控制拔管速率。正常的拔管速率应控制在1215M/MIN，一般桩顶浮浆可控制在10CM左右。4控制好混合料的坍落度大量工程实践表明，坍落度的大小对施工质量影响最为显著。混合料坍指度过大，会形成桩顶浮浆过多，形成硅的离析和泌水，桩体强度也会降低而且会导致混凝土流动性降低，频繁堵管。坍落度控制在1820CM时，和易性好，成桩质量容易控制。5设置保护桩长每根桩在加料时，要比设计桩长多加05M桩长的混合料。用插入式振捣棒对桩顶混合料加振35S，提高桩顶混合料密实度。上部用土封顶，增大混合料表面的高度，己沁增加了自重压力，可提高混合料抵抗周围土挤压的能力。在上部基础施工时再将保护桩长剔除掉，确保成桩与设计标高一致。同时褥垫层铺设应保证桩顶以下3050MM即桩体嵌入褥垫第13页共25页层3050MM。褥垫层铺设宜采用静力压实法，当基础底面下桩间土的含水量较小时，也可采用动力夯实法，夯填度夯实后的褥垫层厚度与虚铺厚度的比值不得大于1。6加强施工过程中的监测和反馈在施土过程中，应加强监测，及时发现问题，以便针对性地采取有效措施。重点应做好施工场地和已打桩桩顶标高观测，经纬仪跟踪进行桩轴线的控制，及时抽查浇筑质量，对承压水压力较高的场地应钻探深井降低水压力，褥垫层施工前桩间浮土必须清除干净等几方面的监测工作。（7）剔除桩头本工程采用人工截桩方法，具体如下用水准仪确定桩顶标高，两人或四人用钢钎水平方向两两相对用大锤同时击打，将桩头截断。严禁用钢钎向斜下方击打可用一个钢钎单向击打桩身。桩头截断后，用钢钎、手锤将桩顶从四周向中间修平至桩顶设计标高，并把桩顶找平，桩顶表面不可出现斜面，桩顶标高允许偏差为020MM。如果在清运打桩弃土、保护土层或截桩头时造成桩体断在设计桩顶标高以下，必须采取补救措施，先将桩顶修平、凿毛，用CFG桩桩身混凝土相同标号的素混凝土接桩至桩顶设计标高。十、常见质量问题的预防及处理1）桩间土强度因受扰动而降低第14页共25页施工过程中，桩间土常会受扰动，扰动后的桩间土会大大降低强度。此类问题的出现，常常是予留土层太薄，或是予留土层为饱和土，在清除予留土时采用了机械，由于机械碾压及振动所造成。扰动严重的桩间土应进行处理，不得直接作为复合地基。予防这类问题有效的办法是，桩间土如果饱和，灵敏度高，予留土层不宜低于5070CM，清除予留土层时，最好用人工，尽量不采用机械。2）缩颈和断桩在饱和软土中成桩时，桩机的振动较小，当采用连打作业时，新打桩对已打桩产生挤压作用，使已打桩被挤成椭园形或不规则形状，造成缩颈和断桩。在较硬土层中成桩时，桩机的振动较大，对已打桩的影响主要为振动破坏，采用隔桩跳打时，若已打桩硬结强度不太高，在两桩之间打桩时，已打桩有时被振裂，且裂缝一般与水平成030夹角。根据土质条件及施工工艺布桩，且布桩间距不宜太小，即是予防缩颈或断桩的一种措施。根据土质情况，当采用隔桩跳打工艺，补打中间桩时，要考虑两旁已打桩的强度，必要时可适当延缓一下时间。3）桩体强度不均匀钻机中心管泵压混凝土成桩时，钻机提升速度太快也会导致缩颈或断桩，但钻机提升太慢时，桩的端部水泥含量较少，桩顶浮浆过多，而且混凝土也容易产生离析，进而形成桩体强度不均匀。控制钻机提升速度均匀，与泵压混凝土保持同步，是必须遵守的施工规则。避免此类问题发生，很大程度上依靠施工经验，所以，灌注混凝土时，钻机要由经验丰富的机手操作。十一、施工用电设备施工共需用电600KW。第15页共25页十二、成桩工期计划安排1、施工设备及人员进场1天第16页共25页2、施工准备、设备安装1天3、工艺试桩和桩基施工17天4、竣工移交1天合计25天十三、人员编制及设备配置（一）、人员编制项目经理1人第17页共25页技术负责1人机长4人技术员1人材料员1人电工及电焊工1人钻机操作2人混凝土泵操作4人合计15人（二）、机械设备配置长螺旋钻机1台HB4060型混凝土泵1台电焊机1台十四、安全质量措施1、施工前须进行技术交底，明确施工意图及工艺技术要求。2、加强各施工环节的质量监督管理，从螺旋钻机的钻进到混凝土的配制，再到钻孔灌注进行严格把关。第18页共25页3、所有操作人员必须持证上岗，严格执行操作规程和工艺技术要求。4、施工人员进入施工现场必须戴好安全帽，高空作业必须系好安全带。5、钻机移动应平稳，非施工人员严禁机下走动观看。6、电器设施应有专人保管，线路架设应符合安全用电规定。7、施工人员上岗前严禁饮酒，场内严禁吸烟。8、夜间施工现场应有足够照明，遇有小到中雨、大雨或五级以上大风严禁开机，工期相应顺延。十五、安全、文明施工措施1认真执行北京市安全防护基本标准和建设部建筑安全生产监督管理规定，制定现场施工安全技术措施。2开工前，对所有的参加施工人员进行安全教育及精神文明教育。3施工尽量减少机械噪音，尽量不扰民。第19页共25页4现场专设安全员，时刻在现场巡查，发现隐患立即消除，严防各种事故的发生。5加强现场管理，坚决贯彻“安全第一、预防为主”的方针，杜绝安全事故，做到文明施工。十六冬、雨季施工措施1雨季施工措施1）进行桩成孔时，应对孔口加以覆盖，并使孔口高于地面，防止雨水流入孔内，致使孔壁坍塌。2）雨天一般不宜浇灌砼，如必须浇灌时要考虑有效措施确保质量，砼施工过程中如遇第20页共25页大中雨应暂停施工，立即覆盖好新浇灌的砼，免受雨水冲刷；雨停后继续施工前应先清除积水，剔掉接茬处疏松的砼，并用与砼同等级的半石砼或高标号砂浆作好结合层后，再继续砼的施工。3）该基坑在降水围护期间必须保证现场抽水人员到位，保证现场的备用降水泵，防止由于突发的大雨造成现场积水过多。4）若浇灌砼前下雨，要检查孔内清渣、孔径、孔深否达到设计要求，发现问题应及时采取加固措施。2冬季施工措施1）混凝土搅拌运输车用特制棉蓬布包裹保温，并且用热水事先冲洗。2）混凝土浇注之前必须进行养护试验，养护温度符合要求后方可浇注混凝土，浇注完成的混凝土进行保温养护。3）混凝土的运输时间应尽可能短，运输混凝土的容器有保温措施。4）必须事先准备充足的保温草帘，以便在突然降温后对未达到抗冻强度的混凝土进行保温。5）桩施工一段后，必须进行桩头的覆盖保温。十七、绿色安全、文明施工措施171现场安全防护措施1、安全施工管理目标与制度管理1）项目经理部将本着“安全第一、预防为主”的安全方针，严抓施工安全，确保基坑施工期间无重大工伤事故，并杜绝死亡事故。项目经理部负责整个现场的安全生产工作，严第21页共25页格按照施工组织设计和施工技术措施规定的有关安全措施组织施工。2）由于该工程的规模较大，地理位置特殊，决定了现场的施工安全的重要性，因此要建立完善的安全保障体系，项目部进场后专门成立以项目经理任组长的安全文明施工领导小组，项目生产经理和项目总工程师任副组长，由项目办公室、机械物资部、工程部、交通疏导部、文明安全部及技术部的负责人组成。3）根据建设部、市建委制定的文件和规定建立健全各项现场安全管理制度，并将各项制度落实到人，实行安全生产奖罚制度。4）实行安全技术交底制项目经理部进场后，立即由项目经理组织召开工作安排会，并由现场管理经理根据安全措施要求和现场实际情况，对管理人员进行安全交底，由各级管理人员再分别对作业人员进行书面交底。5）实行班前检查制班组施工前，要由分项负责人对作业面进行安全检查，发现问题及时通知现场管理经理，再进行协调整改。6）实行每周安全活动制。经理部每周一次对全体员工进行安全教育，针对上一周安全方面存在的问题进行总结,并对本周的安全重点和注意事项做必要的交底，使广大员工能够心中有数，从意识上时刻绷紧安全这根弦。7）实行危急情况停工制一旦出现危及职工生命安全的危险情况，要立即停工，并分析原因，采取措施排除险情。8）全面开展三级安全教育要求由各专业负责人编制并实施安全交底，交底要落实到人，并要以文字等形式纪录，被交底人要签字认可，工长以上人员经考核合格后才能上岗。172现场施工安全措施1、人身安全1加强安全教育，定期组织职工学习安全生产知识和各种规章制度，安全操作规程。新工人上岗前必须先进行安全知识培训，经培训合格后方准上岗。2凡进入现场人员必须戴安全帽，不得穿拖鞋或赤脚进入现场。3机械所用电缆均要采取安全措施，避免车辆碾压，防止人员触电。4设备装吊或钻机移位时，应按负荷选择索具。严禁吊钩吊人，起吊物体不准在吊物下站人，更不得在物体上站人。2、用电安全1现场配电、接线必须电工进行，电工必须持证上岗。电工操作必须穿戴必要的绝缘保护用品。第22页共25页2现场使用的电气设备、线缆等，在使用前均需进行检查其绝缘性能，不符合要求者，严禁使用。3配电系统必须实行分级配电，采用一机一闸。各类配电箱、开关箱的安装和内部设计必须符合有关规定。箱内电器必须可靠、完好，其选型、定值要符合规定。配电电器、电缆应满足用电荷载要求，严禁超负荷用电。4设备要采取防雨，防水措施，以免因雨、水损坏绝缘。5独立的配电系统必须采用三相五线制的接零保护系统，非独立系统可根据现场实际情况采取相应的接地或接零保护方式。各种电气设备和电力施工机械的金属外壳必须采取可靠的接零或接地保护。6电焊机应单独设开关。外壳必须做接零或接地保护。一次线长度应小于5米，二次线长度应小于30米，两侧接线应压接牢固，并安装可靠的防护罩。焊把线应双线到位，不得借用其它金属物。焊把线应绝缘良好。电焊机设置地点应防雨、防潮、防砸。从事电焊操作人员必须配符合规定的带绝缘防护用品。7手持电动工具应符合国家有关标准和规定。工具的电源线、插头和插座应完好，其外绝缘应完好无损。8现场照明必须按规定布线和装设灯具，并在电源一侧加装漏电保护器。9移动、检修电器设备必须先切断电源，严禁带电操作。10现场施工人员不得随意操作与自己工作无关的电器设备。11对现场用电线路、设施进行定期检查，及时发现、消除事故隐患。3、消防安全1进场后由项目副经理负责成立义务消防小组，并对兼职消防保卫人员进行培训，使每个人了解基本的消防知识，同时设置一名专职消防员。2制定有关消防保卫管理制度及应急响应方案，完善现场的消防设施，消除事故隐患。3工人进场后进行安全教育，同时进行防火教育，使每个人增强防火意识，自觉遵守消防管理规定。施工现场值勤人员昼夜值班。4对施工现场及周边情况进行调研，了解当地的消防要求，严格遵守有关消防、保卫方面的法令、法规。4、机械设备安全1现场所用设备布局合理。安装牢稳，周正，清洁，符合规范要求。第23页共25