管井降水及流砂层挖孔桩施工方案

1编制依据及原则1.1编制依据1、2011年12月27日，由业主组织，监理、设计、地勘及施工单位参加，对1栋流砂层部位人工挖孔桩施工的会议精神，会议决定采用管井降水的初步意见及要求。2、深业·万林湖八期桩基础工程施工图纸3、万林湖•金榜山一期岩土工程勘察报告书及2011年12月25日的1栋补勘报告。4、招标文件、施工合同及建设单位、设计单位、监理单位的相关文件要求5、国家、行业、广东省及惠州市有关安全、环境保护、水土保持的政策和文件规定6、我司拥有的科技工法成果和现有的企业管理水平，劳力、设备技术能力以及长期从事建筑基础工程所积累的丰富的施工经验2.2编制原则1、严格遵守相关规范、规程和规则等技术标准并将其贯穿于整个施工过程中。2、结合现场调查情况及我单位承诺的工期、质量、安全等各方面要求，制定出完善的保证体系和保证措施，确保本项目各目标的实现。3、充分考虑气候、季节对施工的影响，合理安排各工序顺序，做到全面展开，平行流水作业；正确选用施工方法，科学组织。各工序紧密衔接，避免不必要的重复工作，以保证施工连续均衡有序进行。4、坚持在实事求是的基础上，力求技术先进、科学合理、经济适用的原则，在确保工程质量标准的前提下，确定经济施工方法，积极采用新技术、新工艺、新机具、新材料、新测试方法。5、建立健全质量管理体系和制度，配备专职质检人员进行全过程控制台；工程质量符合国家、建设部现行的质量验收标准和工程建设标准强制性条文。6、坚持安全、文明施工，注重环境和水土保持，控制噪音和光、尘污染，争创“惠州市建筑安全文明工地”。2工程概况2.1工程简介本工程位于惠州市惠城区金榜路南侧，场地东侧紧邻金榜路，南侧紧邻福康路（规划），北侧及西侧紧邻古塘坳路（规划），场地呈五边形，占地面积为10.3万m2。本期拟建5栋高层、1栋多层，工程总建筑面积约159835.87平方米。根据深圳市建筑设计研究总院有限公司提供的设计图，基础中因部分地质情况及孔底扩孔的要求，原钻孔桩改为人工挖孔桩施工，主要在矩形柱和剪力墙下设置大直径人工挖孔桩，桩长不小于6m，设计桩端持力层为强风化泥质粉砂岩层，进入强风化层深度不小于2m。护壁混凝土等级采用C20，桩芯混凝土等级采用C25。钢筋采用I、II级钢筋直径为Ф8～Ф16。本工程人工挖孔桩基设计主要参数统计如下：建筑物名称地上层数桩端持力层桩数设计参考长度（m）圆桩尺寸（m）1栋住宅27强风化岩130261.2、1.3、1.52栋住宅27强风化岩157101.2、1.3、1.53栋住宅31强风化岩127101.2、1.3、1.5、2.25栋住宅30强风化岩10491.2、1.3、1.56栋住宅28强风化岩9391.2、1.3、1.57栋商业3强风化岩47391.2中庭地下室1强风化岩81271.2合计739根据《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》建质[2009]87号的规定，开挖桩孔深度超过16m的人工挖孔桩属于超深人工挖孔桩基，本工程设计深度超过16m的桩基主要位置在1栋高层住宅、7栋多层商业、中庭地下室。2.2工程地质条件2.2.1地形及地质情况1、1栋高层住宅位置：场地位置处于剥蚀丘陵区的斜坡地带，坡度约为30度。地质分层为2-10米的人工填土、2-10米全风化泥质粉砂岩、强风化泥质粉砂岩。地层特质较好，场地无地表水系，地表水逐流条件较好，地下水补给范围小。2、7栋多层商业位置：场地属构造剥蚀丘陵区，位于地势低洼的沟心地表水和地下水汇集部位，沟心部分有新近17-20米的人工回填土，场地地质分层为：17-20米素填土→3-12米全风化泥质粉砂岩→4.8-7.8米强风化泥质粉砂岩。3、中庭地下室位置：部分位于丘陵区地势低洼的沟心地表水和地下水汇集部位，表层以粘性土为主，含局部碎石，部分位于斜坡地带，坡度约为30-60度地质分层为2.5-8米的人工填土→6.3-11.5米粉质粘土→6.3-8米全风化泥质粉砂岩→3.1-14、场地内各地层的主要岩性特征自上而下分述如下：1）人工填土（Q4ml）素填土：主要为灰紫色，由泥质砂岩的风化土石组成，为附近山体的开挖土，局部含有少量垃圾杂物及块石，堆填时间短，松散。层厚2.00~17.40m，分布于ZK3、ZK4、ZK8、ZK9、ZK11、ZK12、ZK17、ZK20号钻孔邻近地段。2）第四系残积层（Qel）粉质粘土：灰紫、紫红色，由泥质砂岩、粉砂岩风化残积而成，原岩结构尚保留，可塑~硬塑，饱水易软化，一般含有强风化岩块。层厚5.00~11.10m，层顶埋深0.00~17.20m，层顶标高23.06~41.48m，分布于ZK1、ZK3、ZK8~ZK9号钻孔邻近地段。3）侏罗系地层（J）场地基岩主要为侏罗系（J）泥质砂岩、粉砂岩，粉粒及粗粒等粒结构，泥钙质胶结，厚层构造，岩体中节理裂隙发育，岩石破碎，根据钻探揭露资料，按岩石的风化程度划分为强风化及中风化岩带。①强风化泥质砂岩：灰色为主，岩石遭受强烈风化，裂隙极发育，岩芯多为坚硬土夹碎块，岩块可折断，饱水易软化，合金钻进易。层内风化不均匀，一般夹有中风化岩块或中风化岩夹层。层厚3.00~32.40m，层顶埋深0.00~24.60m，层顶标高16.86~60.45m，场区内均有分布。②中风化泥质砂岩：灰白色为主，裂隙发育，岩石风化较明显，岩芯多呈短柱状，少量块状，岩石较坚硬，合金钻进较困难。场区内工程钻孔均钻至本层，揭露厚度2.80~4.30m，层顶埋深23.60~39.30m，层顶标高0.96~27.01m。2.2.2水文情况1、拟建场地的原始地貌单元为低丘陵、坡地及冲沟谷地等，冲沟谷地内地下水埋藏较深，填土厚度大，本次勘察未能观测到稳定地下水位。2、场地地下水按埋藏条件和含水层性质划分为第四系孔隙水和基岩裂隙水。第四系孔隙水的含水层为填土层及残积土层，为弱含水、弱透水地层，水量小；基岩裂隙水的主要含水层为强风化岩及中风化岩层，属弱含水、弱透水地层，水量较小。场地内地下水埋藏较深，且水量贫乏，地下水对地基处理和边坡治理无明显的影响，场地水文地质条件简单。3、场地地下水主要接受大气降水补给，迳流方向大体由东北流向西南。2.3施工特点2.3.1桩基普遍较深，大部分在16m以上，最大达到35m，桩基较密，桩孔中心间距最小2.4m，平均桩孔间距2.3.2中庭地下室及1栋高层住宅位置全风化泥质粉砂岩较厚，手可捏散,遇水易软化,形成流沙。层顶埋深15～24.20m，层厚0.40～18.80m。增加了桩基开挖安全风险及难度。3、管井降水及流砂层挖孔桩实施方案本方案主要针对1栋人工挖孔桩流砂层的现场实际情况进行编制，其它栋号如有类似情形，将同业主、监理、设计及地勘单位针对流砂层挖孔桩的实际情况共同确定降水点的数量及部位。3.1管井降水施工方法及技术措施人工挖孔桩流砂层施工前须采用降水管井将地下水降至开挖设计要求后，方可进行其开挖，并随开挖进度进行降水。1栋人工挖孔桩处于冲沟谷地，地下水埋藏较深，填土厚度大，经开挖至16米左右遇细砂粉砂层，有明显地下水，已形成流砂。流砂透水层区域面积约600平方米，经地勘单位于12月25日补勘四个点，确定流砂层最大厚度约考虑到流砂层主要为地下潜水，地下水位埋深较深，砂层厚度一般，根据现场实际情况设置四个管井进行桩外降水，管井具体位置详见《1栋人工挖孔桩降水管井平面布置图》。根据现场实际要求，挖孔桩采用深管降水管井进行降水，在拟定挖孔桩前后20米范围的位置各打设一口管井，管井由加网焊接钢筋笼管和高扬程潜水泵组成，井深30.0m，以确保孔桩施工安全，管井的具体位置可根据现场实际情况调整，打设前需查明现场管线的具体位置及埋深。3.1.1管井降水施工方法及工艺流程管井采用旋转钻机成孔，下放钢筋笼井管，高扬程潜水泵抽水，施工工艺流程详见下图所示。井点测量定位井点测量定位钻机定位钻孔清孔吊放钢筋笼井管回填砂砾过滤层封口洗井安装水泵及控制电路试抽水降水井正常工作降水完毕拨井管封井制作钢筋笼井管原土造浆泥浆池沉淀池泥浆排放管井降水施工工艺流程图降水管井及降水施工技术方法为：a.测量放线定位：根据降水平面布置图，测量定出每个管井准确位置，钻机按井点位置就位。b.钻孔：采用GZQ-700型回转钻机正循环钻进成孔，成孔垂直偏差控制在1％之内，成孔深度应比设计深度深0.5m以上。孔口设长1.5m、φ900钢护筒，钢护筒埋设高出地面0.3～0.4m，外围封填堵塞，设溢浆孔和进浆管，并保证孔内液面高出地下水位，护筒周围设置排浆沟、泥浆池、沉淀池。采用原土造浆护壁，泥浆沉淀净化后再利用，泥浆比重控制在1.1～1.2g/cm３，含砂率不大于5％，下设井管前，采用正循环清孔，让泥浆翻清，清除孔内沉碴。c.管井下设：管井采用焊接钢筋笼制作，钢筋笼采用φ16@100钢筋作主筋，外设φ8＠150箍筋，内部设φ16＠2000加强箍，主筋与箍筋、加强箍之间点焊连接形成骨架，钢筋笼由外向内依次包尼龙网、1×1镀锌铅丝网和5×5铁丝网，钢筋笼内径为φ600。将制作好的钢筋笼管井，用汽车吊吊放入井内，管井安放应力求垂直并位于井孔中间，管顶部比地面高出20cm左右，并有加固措施。d.填滤料：管井放入井内后，及时在井管与孔壁间填充粒径为5～40mm砾石滤料。滤料必须符合级配要求，将设计砂砾规格上、下限以外的颗粒筛除，合格率要大于90％，杂质含量不大于3％，用铁锹下料，以防止分层不均匀和冲击井管，填滤料要一次连续完成，从底填到井口下1.5me.洗井：采用压力为0.8Mpa，排气量为9m３/min空压机及潜水泵联合洗井，直至抽出清水为止。洗井应在下完井管，填好滤料，封口后8小时内进行，一气呵成，避免时间过长，护壁泥皮逐渐老化，难以破坏，影响渗水效果。f.下放水泵：采用JQB1.5-6型潜水泵抽水，在安装前应对水泵本身和控制系统作一次全面细致的检查。检验电动机的旋转方向，各部位的螺栓是否拧紧，润滑油是否加足，电缆接头的封口有无松动，电缆线有无破坏折断等情况，然后在地面运转3～5min，如无问题，始可放入井中使用。用绳索将潜水泵吊入滤水层下部，并固定牢固。潜水泵电动机、电缆及接头应有可靠绝缘，每台泵应配置一个控制开关，主电源线路沿深井排水管路设置，安装完毕应进行试抽水，满足要求方可投入使用。3.1.2管井降水控制措施a．管井降水施工前，先根据设计参数进行试验管井施工，以进一步验证涌水量和地质情况，调整管井布置及施工参数。b.管井使用时，应对称同时抽水，使水位差控制在要求限度内。并派专人值班，负责抽水，采取分级降水，一次降低水位5m以内，稳定24小时后再进行下次降水，直到水位降到所需深度。c.管井降水时要进行水位观测，当水位差超过警戒要求时，应立即采取减少部分管井抽水或回灌水等补救措施。d.井点供电系统应采用双线路，防止中途停电或发生其他故障影响排水。e.潜水泵在运行时应经常观测水位变化情况，检查电缆线是否和井壁相碰，以防磨损后水沿电缆芯渗入电动机内。同时，还须定期检查密封的可靠性，以保证正常运转。f.井管使用完毕，用汽车吊将井管管口套紧，徐徐拨出，井管拨出洗净以备后用，残余孔洞用砂砾填充、捣实。3.1.3管井降水计算书一、水文地质资料二、计算依据及参考资料该计算书计算主要依据为国家行业标准《建筑基坑支护技术规范》(JGJ120-99)，同时参阅了《建筑施工手册》(第四版)和姚天强等编写的《基坑降水手册》。三、计算过程1、基坑总涌水量计算：根据基坑边界条件选用以下公式计算：Q为基坑涌水量；k为渗透系数(m/d)；H为含水层厚度(m)；R为降水井影响半径(m)；r0为基坑等效半径(m)；S为基坑水位降深(m)；D为基坑开挖深度(m)；dw为地下静水位埋深(m)；sw为基坑中心处水位与基坑设计开挖面的距离(m)；通过以上计算可得基坑总涌水量为328.465m3。2、降水井数量确定：单井出水量计算：降水井数量计算：q为单井允许最大进水量(m3/d)；rs为过滤器半径(m)；l为过滤器进水部分长度(m)；k为含水层渗透系数(m/d)。通过计算得井点管数量为4个。3、过滤器长度计算群井抽水时，各井点单井过滤器进水长度按下式验算：l为过滤器进水长度；r0为基坑等效半径；rw为管井半径；H为潜水含水层厚度；R0为基坑等效半径与降水井影响半径之和；R为降水井影响半径；通过以上计算，取过滤器长度为1m。4、基坑中心水位降深计算：S1为基坑中心处地下水位降深；ri为各井距离基坑中心的距离。根据计算得S1=3.217m>=S=2.5m，故该井点布置方案满足施工降水要求！3.2人工挖孔桩流砂和涌水处理施工方法及技术措施在流砂和涌水的地层开挖人工挖孔桩时极易造成坍孔，再加之孔内抽水，会导致水流砂涌，使井下孔壁造成坍塌，不但给挖孔桩施工带来难度，而且会危及挖孔桩工程质量和施工安全。因此，降水和堵砂将是施工中最突出的两大问题，在没有做好降水和堵砂措施时，应停止施工。人工挖孔桩在遇到流砂和涌水情况下，为保证挖孔桩工程质量和施工安全，应根据流砂、涌水的实际情况，有针对性的编制相应的专项处理方案。流砂和涌水区域挖孔桩施工可采用下述方法：3.2.1、流砂层挖桩总体施工顺序施工时必须对照地质报告，根据地下水流向和流砂厚度，采用合适的施工顺序，并间隔交替循环施工——总的施工原则是按先易后难依次进行，合理组织安排，在流砂层较薄地段先行施工，并采取对周围桩孔同时抽排水，以减少挖孔内的涌水量，形成环状或带状集水排水井，逐步疏干地下水。3.2.2、地下水量较小、流砂情况较轻当地下水量较小、流砂情况较轻时，有效的方法是缩短循环开挖深度（施工规范允许每节护壁的高度可减少到300~500mm），缩短孔壁暴露时间，增加孔径600~800mm。在挖孔的同时，用土袋逐渐堆筑孔壁，形成井孔的外壁，并保证桩孔尺寸满足设计要求，然后及时浇筑护壁混凝土。如遇流砂较大时，每下挖0.3～0.5m浇护壁混凝土一次，中间不准停断，更不准推迟过夜，做到快速施工，为了防上护壁塌沉伤人，开挖时，脚不准置于护壁下面。各桩每天挖0.5m时，对孔下用钢针下探试验一次，确定无异常现象后，方可继续下挖。若桩护壁发生沉坍现象，查明原因，根据实际情况，应先打钢筋、堵砂包或稻草等特殊措施，有的地方需用Φ6钢筋、间距为100×100的钢网片，每片在0．3～0．5M23.2.3、地下水量较大、砂层较厚、流砂情况严重当地下水量较大、砂层较厚（一般大于2m以上时），流砂情况严重时，应查明地下水的流向，在其上流区段24小时连续进行降水排水，让孔桩场地的地下水位形成一个整体下降的“水位漏斗”。其挖掘桩孔步骤和做法如下：（1）充分地做好施工准备和应急准备工作。（2）沿井孔四周按间距100mm斜向打入双层φ20钢筋，长度等于3倍护壁高（300～500mm），起到支撑孔壁的作用，以防挖掘施工第二道混凝土护壁时坍孔。（3）快速挖掘砂土层，挖掘时每节护壁的高度减少到300~500mm，增大孔径400～500mm，一边挖掘，一边往双层钢筋间添加稻草，防止流沙的形成。并及时用C25混凝土快速填实扩大孔径部分，使在井孔四周（增大的200~250mm孔壁范围）形成止水层，必要时可采用钢套筒（要求深入孔底200mm左右），钢套筒直径为工程桩直径加混凝土护壁厚度，钢套筒钢板厚度不少于4mm。同时将原设计混凝土护壁厚度增加100mm，以有效地提高施工安全性。做法可参见附图所示。（4）快速进行护壁模板支模施工，然后迅速进行护壁混凝土浇筑（宜在混凝土混合料中加入一定比例的速凝剂），并及时振捣密实。（5）穿越流砂层及淤泥层时混凝土护