紫之隧道钻孔桩施工方案.docx

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紫之隧道钻孔桩施工方案

杭州市紫之隧道（紫金港路~之江路）工程

土建第VI标段

钻孔灌注桩施工方案

编制：

审核：

批准：

中铁隧道集团有限公司

杭州市紫之隧道（紫金港路-之江路）工程土建第

标段项目经理部

二○一三年九月二十四日

一、编制说明-4-

1.1编制依据-4-

1.2编制原则-4-

二、工程概况及重难点-4-

2.1工程位置-4-

2.2工程设计概况-4-

2.3工程地质与水文地质-6-

2.3.1工程地质-6-

2.3.2工程水文地质-7-

2.3.3工程地质评价-8-

2.4工程重点及难点-8-

2.4.1工程重点-8-

2.4.2工程难点-8-

三、施工总体部署-9-

3.1施工安排-9-

3.2施工进度计划指标-9-

四、施工前期准备-9-

4.1施工用水-9-

4.2施工用电-9-

4.3施工排水-9-

4.4资源计划-10-

4.4.1主要施工设备计划-10-

4.4.2人员计划-10-

五、旋挖桩施工方案-10-

5.1施工工艺流程-10-

5.2施工方法-10-

5.2.1护筒埋设-10-

5.2.2泥浆处理系统-11-

5.2.3成孔-12-

5.2.4清孔-13-

5.2.5钢筋笼的制作和吊放-13-

5.2.6水下混凝土灌注-14-

5.2.7质量检验-15-

六、质量技术保证措施-17-

七、安全保证措施-20-

八、文明施工要求-20-

附图2-3：

立柱桩分布图-21-

附图2-4：

抗拔桩分布图-22-

附图2-5：

格构柱、抗拔桩节点图-23-

一、编制说明

1.1编制依据

（1）、招标文件及施工合同的总体要求；

（2）、杭州市紫之隧道工程土建第VI标段施工设计图；

（3）、适用于本工程的规范、规程、标准：

1）、《浙江省地区建筑基坑工程技术规程》（DB33/T1008-2000）

2）、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）

3）、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）

4）、《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2003）

5）、《建筑桩基技术规范》（JGJ94－2008）

6）、《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）

（4）、我公司多年从事地铁、市政地基工程所积累的施工经验

1.2编制原则

（1）、在认真、全面理解设计文件的基础上，按照主体围护结构设计图纸、施工过程中涉及的相关规范、规程、标准和强制性条文，结合实施性施工组织设计进行编制；

（2）、遵守、执行业主有关文件各条款的具体要求，确保实现施工组织设计工期、质量、安全、环境保护、文明施工等各方面的工程目标。

（3）、结合工程实际情况，应用新技术成果，在认真、全面理解设计文件的基础上，结合工程情况进行编制，使施工方案具有技术先进、方案可靠、经济合理的特点。

（4）、充分研究现场施工环境，妥善处理施工方案与周边接口问题，使施工方案满足现场施工条件及对周边环境的影响最小化。

（5）、施工方案尽可能做到重点突出、内容全面、思路清晰的特点。

二、工程概况及重难点

2.1工程位置

杭州市紫之隧道（紫金港路-之江路）工程南起之浦路，北至紫金港路，线路全长14.4公里，其中隧道长约13.9公里，工程总体规模为双向6车道机动车专用隧道，分六个标段实施。

本标段为土建第VI标段，隧道沿紫金港路下方布设，南起紫金港路与西溪路交叉口，北至紫金港路包建港桥附近，详见图2-1所示。

2.2工程设计概况

隧道起讫里程为东线K12+700～K14+140（1440m）、西线K12+710～K14+157.5（1447.5m），含浅埋暗挖段（东线869.1m、西线877.1m）和明挖隧道段（东线570.9m、西线570.4m）。

明挖隧道段包括北口工作竖井、明挖暗埋段和U型槽段，详见表2-1和图2-2所示。

图2-1工程地理位置示意图

表2-1标段施工里程分段表

分段

西线

东线

起止桩号

长度（m）

起止桩号

长度（m）

隧道浅埋暗挖段

K12+710～K13+587.1

877.1

K12+700～K13+569.1

869.1

随道明挖段

竖井

K13+587.1～K13+597.2

10.1

K13+569.1～K13+571

10.1

明挖暗埋段

K13+597.2～K13+982

384.8

K13+571～K13+965

385.8

U型槽

K13+982～K14+157.5

175．5

K13+965～K14+140

175

图2-2明挖隧道段平面示意图

隧道明挖段基坑内设临时立柱桩和抗拔桩。

立柱桩共94根，沿基坑纵向设置一排，局部设置两排，有效桩长10~24m，内插L140*14钢格构柱，格构柱插入桩内3m。

立柱桩设计概况如表2-2和附图2-3所示，抗拔桩共144根，有效桩长15~25m，设计概况详见表2-3和附图2-4所示。

格构柱、抗拔桩节点如详附图2-5所示。

表2-2明挖段立柱桩设计概况表

东线里程

基坑深

桩径

有效桩长

砼标号

根数

明挖暗埋段：

东K13+579.2～K13+965

K13+579.2～K13+609

16.821～17.306

1000mm

10m

水下C35

K13+609～K13+830

13.936～16.821

1000mm

24m

水下C35

K13+830～K13+870

12.939～13.936

1000mm

22m

水下C35

K13+870～K13+910

10.839～12.939

1000mm

20m

水下C35

K13+910～K13+965

8.189～10.839

1000mm

20m

水下C35

U型槽段：

K13+965～K14+140

K13+965～K14+010

5.739～8.189m

1000mm

18m

水下C35

K14+010～K14+055

3.289～5.739m

1000mm

12m

水下C35

K14+055～K14+140

0～3.289m

1000mm

12m

水下C35

表2-3明挖段抗拔桩设计概况表

东线里程

基坑深

桩径

有效桩长

砼标号

根数

明挖暗埋段：

东K13+579.2～K13+965

K13+930～K13+965

9.634～10.839

1000mm

15m

水下C35

U型槽段：

K13+965～K14+140

K13+965～K14+010

5.739～8.189m

1000mm

25m

水下C35

K14+010～K14+055

3.289～5.739m

1000mm

20m

水下C35

K14+055～K14+140

0～3.289m

1000mm

18m

水下C35

2.3工程地质与水文地质

2.3.1工程地质

拟建场区属杭嘉湖平原的西南端，天目山系余脉的低山丘陵地貌，地势呈西高东低之势主要为山前湖沼积、坡洪积沉积平原地貌，场地自然地面较平坦。

见表2-5，图2-6、2-7。

表2-5主要穿越工程地层特性表

地层

地层名称

地层描述

杂填土

人工堆积层，杂色，松散，稍湿。

由碎块石、砖块、瓦砾等建筑垃圾及生活垃圾组成，含少量粘性土、粉性土，碎石最大粒径为30cm。

①2

素填土

灰、灰黄色，松散～稍密，稍湿，粘性土、粉性土为主，含少量碎石

①3

淤泥

灰黑色，流塑，含腐殖质，含少量碎石

淤泥质粉质粘土

灰色，流塑，含水量高，厚层状，局部夹有粉土团块，含腐殖质

粉质粘土

灰黄、灰绿色，硬可塑，含铁锰质斑点

圆砾混粘土

灰色，稍密～中密，饱和,亚圆形，母岩成分以石英岩、砂岩、硅质岩为主，以粘土填充，属低压缩性土。

粉质粘土混碎石

灰、灰黄色，可塑，碎石岩质较坚硬，母岩成分无砂岩，多为风化状

含砂粉质粘土

棕红、褐黄色，硬塑，含铁锰质斑点，含砾，砾石含量约5%。

粉质粘土混碎石

棕红、褐黄色，硬塑，含铁锰质斑点，混碎石，碎石粒径一般2～7cm

含砾粉质粘土

棕红、褐黄色，硬塑，含铁锰质斑点，含砾，属中等压缩性土

图2-6钻孔桩地质剖面图一

图2-7钻孔桩地质剖面图二

2.3.2工程水文地质

依据地勘分析，工程场区内水系主要分为地表水、地下水两种，其中地下水系主分为松散岩类孔隙潜水、孔隙承压水和基岩裂隙水。

表2-7场区水文地质条件表

项目

地表水

地下水

孔隙潜水

孔隙承压水

基岩裂隙水

明挖隧道段

区内地表水主要为沿山河河水和溪沟水，沿山河为运河水系，勘察期间测得沿山河水位高程1.62m，溪沟多为季节性冲沟，在雨天有流水，水量不大。

紫金港东侧包建港，现状河道宽约15m，地面标高约4.7m，河底标高约-0.5m，向南与沿山河交汇

明挖隧道段西侧紧邻杭州西溪湿地公园，公园中河湖密布，地下表水发育。

孔隙潜水与地表水的水力联系较为密切，总体埋深较浅，主要接受大气降水和同层地下侧向迳流的补给，明挖段主要以粘性土类、碎石夹粘性土类为主，富水性很差。

工程分布的承压含水层为

-2层圆砾混粘土，分布里程K13+738.00～可4+044.00（西线）、K13+721.00～K14+026.00（东线），

-2层圆砾混粘土埋深在地表下16.60～21.80m，相应高程-12.14m～-17.86m，厚度为0.60～6.40m。

实测承压水头埋深在地表下1.70m，相应高程为2.22m。

经分析，承压水可能会对基坑产生管涌破坏。

场区内地下水对混凝土结构为微腐蚀性，

对钢筋混凝土结构中钢筋在长期浸水和干湿交替作用下均为腐蚀性

2.3.3工程地质评价

明挖隧道段位于冲海积、湖沼积平原上，地势较平坦开阔，不良地质作用不发育，未见山体滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等不良地质作用。

基岩均为非可溶蚀凝灰质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩，未分布如石灰岩的可溶岩底层，不存在岩溶不良地层。

场地存在的特殊岩土主要包括填土、软土、风化岩。

填土可分为①-1层杂填土（层厚0.2～5.8m）和①-2层素填土（层厚0.5～4.5m），场区普遍分布，堆积时间短，成分复杂，均一性差，工程性能差；软土主要分布③层淤泥质粉质粘土，层厚0.90～16.50m，该层土具有高灵敏度、触变性、大孔隙比、高压缩性等特点，工程性能差。

2.4工程重点及难点

2.4.1工程重点

施工中应重点控制灌注桩的垂直度、沉渣厚度。

2.4.2工程难点

灌注桩施工的连续性的控制，防止塌方和缩孔现象的发生，垂直度要求应严格，钢筋笼制作精度要保证。

三、施工总体部署

3.1施工安排

本工程钻孔灌注桩因受交通疏解和电缆线改迁影响，分两期施工，拟将施工进度安排如下：

第一期：

2013年10月1日至2013年11月26日，施工K14+055~K14+140段临时立柱桩、抗拔桩，共计45根和K13+579.2~K13+945段临时立柱桩69根；

第二期：

2014年1月14日至2014年3月19日，施工K13+945~K14+055段临时立柱桩和抗拔桩，共计128根。

3.2施工进度计划指标

根据施工现场实际情况及工程总工期的要求，全面统筹兼顾、见缝插针，安排好钻孔灌注桩各项施工任务。

计划：

日施工进度指标1.0个桩/天·套，拟投入2套设备。

四、施工前期准备

4.1施工用水

施工用水采用业主提供的φ80的总水管。

施工现场给水主管采用DN80的镀锌钢管沿场地围档两侧布置，供施工用水，给水主管沿线每隔50m左右设置一个给水阀门，各装一只DN25待接管的阀门，便于就近接管。

4.2施工用电

钻孔灌注桩施工拟投入的主要施工机械用电负荷见表4-1

表4-1主要施工机械用电负荷

序号

机械设备名称

规格型号

数量

额定功率

施工部位

旋挖钻机

SR150

1台

柴油

钻孔灌注桩

回旋钻机

GPS-10

1台

30KW

钻孔灌注桩

泥浆设备

1套

90KW

钻孔灌注桩

交流电焊机

BX-400

120KW

钢筋弯曲机

GW40

7.5KW

钢筋切割机

GQ40-A

7.5KW

合计

∑PE=255KW

4.3施工排水

施工场地排水采用明沟排水系统。

排水沟沿工地围档边设置，坡度大约为0.5%，其界面尺寸为（宽×高）400×400mm，沿线设置三级沉淀池，施工污水经沉淀处理达到排放标准后排入市政管网，以防止污染环境。

4.4资源计划

4.4.1主要施工设备计划

主要施工设备计划见表4-2。

表4-2主要机械设备表

序号

机械/设备

型号规格

单位

数量

用涂

旋挖钻机

SR150

台

回旋钻机

GPS-10

台

汽车吊

25T

台

泥浆系统设备

套

手拉葫芦

0.5-1.0T

只

泥浆测试器具

套

电焊机

BX-400

台

钢筋笼制作

钢筋弯曲机

GW40

台

钢筋切断机

GQ40-A

台

导管

50mφ250

套

气割设备

套

4.4.2人员计划

主要劳动力计划见表4-3。

表4-3主要劳动力计划表

序号

名称及规格

数量

备注

钢筋工

6人

开钻工

4人

砼浇注工

4人

泥浆制作工

3人

五、旋挖桩施工方案

5.1施工工艺流程

钻孔灌注桩施工工艺流程见图5-1。

5.2施工方法

5.2.1护筒埋设

（1）、放出桩位后，查明桩位处有无地下管线。

（2）、根据护筒的大小及现场地质情况挖埋护筒，护筒应高出地面15～30cm，护筒内径应大于钻头直径100mm，埋入土中深度不少于1.5m，并应保证孔内浆面高于地下水位1m以上。

（3）、护筒中心与桩位中心的允许偏差为50mm。

图5-1钻孔灌注桩施工工艺流程图

5.2.2泥浆处理系统

5.2.2.1处理方案

施工时，根据桩机的施工安排及路线设置泥浆池，作为泥浆处理系统，为了尽量减少场地占用和泥浆污染，在原有集土坑场地（桩号K13+790）内设1套制浆池、储浆池，采用砖砌挡墙，挡墙高于墙面约50cm，泥浆池尺寸长×宽×高=7.0×7.0×1.5m，现场采用原土造浆，泵入泥浆池内，通过泥浆循环与桩孔沟通。

成孔施工时，泥浆经钻机带动流到制浆池，经沉淀后再到储浆池，泥浆经软管泵入到孔内形成一个循环系统。

见图5-2。

5.2.2.2应注意的事项

（1）、在成孔过程中，泥浆具有护壁、排碴、冷却机具和切土、润滑作用。

泥浆配制是保证成孔质量的关键措施。

根据施工经验，结合本工程的特点，可原地造浆。

（2）、泥浆的控制指标：

粘度18～22s，含砂率不大于8％。

图5-2泥浆循环示意图

（3）、在粘性土中成孔时可注入清水，以原土造浆护壁，循环泥浆比重控制在1.1～1.15；在砂土和较厚的夹砂层中成孔时，要采用在孔中投入泥团造浆，比重控制在1.15～1.2。

（4）、泥浆循环时，泥浆带上来的渣屑流经沉淀池后沉淀下来，好浆流进循环池进行二级沉淀，再进储浆池，最后由泥浆泵通过胶管注入孔中。

施工过程中要根据不同地层的地质条件控制泥浆比重，以提高成孔质量和进尺速度。

（5）、在施工过程中要经常测定泥浆的比重，并经常测定粘度、含砂率和胶体率。

（6）、主要泥浆指标，见表5-2。

表5-2主要泥浆指标表

序号

指标

成孔中

清空后

备注

比重（g/cm3）

1.1～1.15

＜1.1

粘度（s）

18～22

＜25

含砂率（%）

＜8%

＜6%

5.2.3成孔

旋挖钻进是一个短进尺、多回次的重复循环过程。

回次进尺短（不足1m），回次时间短（回次时间不足5分钟，纯钻进时间不足1分钟），每一个回次又是一个变负荷的过程。

开始，钻头切削齿在钻具自重作用下切入土层一个较小的深度，随钻斗回转切削前面土层并将切削下的碎土装进钻斗内，钻斗钻入土层深度及加入钻斗里的土重量不断增加，回转阻力也增加；由于传动系统中液力变矩器的作用，随回转阻力增大其转速降低，内外钻杆传递扭矩的槽、键接触面上的压力也随之增大，这时，操纵加压油缸对钻杆柱加压，其压力可传到钻头，增大钻斗切入深度；钻进负荷又随之增大，转速进一步降低，甚至出现瞬时停止转动的情况。

钻斗降到孔底，起动转盘带动回转之初，属自重钻进，不加压（在回转阻力不大的情况下加压，将由于内外钻杆传扭槽、键接触面上的正压力和由此产生的轴向磨擦过小，而使钻杆柱收缩）。

在负荷增大到一定程度后，操纵加压液压缸，通过动力头对钻杆柱短时间加压，加压操作可视情况，重复进行1~2次，当加压后钻斗切入量也很小甚至不切入时，应即提钻，故钻进过程中，操作者应密切注视工作舱内的压力、转速仪表以及钻进负荷变化情况，适时加压、提钻。

此外，钻进还应注意以下问题：

（1）、正确选择钻斗底部切削齿的形状和规格

软层可选用楔形齿套，小切削角、小刃角、齿宽也稍大。

硬层宜选用较大的切削角，较窄的弯角齿套。

软层，特别是粘结性土层，齿间距离应大些，以免粘泥糊钻，糊钻将大大降低钻进效率，提钻后应经常检查底部切削齿，及时清理齿间粘泥，更换已磨钝的齿套。

（2）、为保证孔壁稳定，应视表土松散层厚度，孔口下入长度适当的护筒，并保持泥浆液面高度。

随泥浆漏失及孔深增加，应及时向孔内补充泥浆。

（3）、钻进岩层，如发现每回次钻进深度太小，用螺旋钻。

（4）、钻进挖出的土方，及时用装载车把土方运到安排好的场地堆放。

5.2.4清孔

（1）、当成孔达到设计深度和指定岩层时，经监理确认后，开始清孔作业。

（2）、清孔利用储浆池的泥浆进行泥浆正循环置换出孔内的渣浆，在清孔过程中要不断向孔内泵送优质泥浆，保持孔内液面稳定。

（3）、清孔应按下列规定进行：

1）、以原土造浆的桩孔，到设计深度后，即可开始清孔换浆，清孔后的泥浆比重应控制在1.15左右；

2）、对于土质较差的砂土层和卵石层，清孔后孔底泥浆的比重宜不大于1.10；

3）、清孔结束时，除应按一、二款的要求测定孔底泥浆的比重外，尚应测定含砂率及其粘度。

清孔后孔底泥浆的含砂率应≤6%，粘度应≤25s；

4）、清孔后的孔底沉渣厚度不得大于100mm，清孔合格后方可灌注水下混凝土。

5.2.5钢筋笼的制作和吊放

（1）、钢筋笼制作与吊装

1）、钢筋笼在现场加工制作，起重机吊装。

2）、钢筋笼主筋保护层厚度为50mm，采用钢筋笼外焊钢筋护壁环（8mm圆钢制作成弓形）的方法，每3米做一组以保证钢筋笼的主筋保护层满足设计要求。

3）、钢筋搭接采用焊接，焊条采用E50XX型，主筋与主筋采用焊接，双面焊缝长度>5d，单面焊缝长度>10d，在同一截面35d范围内接头数不得超过主筋总数的一半，且应隔筋布置；钢筋笼对接接头钢筋也按此要求错开，搭接处上下各设一个加强箍。

4）、钢筋笼箍筋设置加强箍，防止吊运时扭转、弯曲。

5）、抗拔桩的钢筋笼上部按设计桩深设置2根长吊筋，用吊机整体吊放入孔，用槽钢或钢扁担将吊筋固定在孔口处。

钢筋笼的主筋采用焊接接头，不设弯钩，主筋与箍筋焊成钢筋笼骨架。

钢筋笼入孔全过程应保持垂直，防止产生弯曲变形，并设保护层垫块，遇阻时不得强行下放，应采取措施保证保护层的厚度及笼底标高在允许范围内。

6）、钢筋笼吊放时，对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，避免碰撞孔壁。

7）、钢筋笼全部安装入孔后应检查安装位置，确认符合要求后，将钢筋笼进行固定，以使钢筋笼定位，避免灌注混凝土时钢筋笼上拱。

（2）、钢格构的制作与和吊装

1）、抗拔桩没有格构柱，钢筋笼吊放至设计位置后，可进行混凝土浇筑。

2）、临时立柱桩设有钢格构，钢格构截面为460X460mm，用由4根L140X14等边角钢和缀板焊接而成，施工时可根据具体情况调整缀板的位置，但缀板间距不得大于600mm。

缀板应避开混凝土支撑位置设置。

3）、钢格构在现场加工制作，加工场地必须保证平整度，缀板对称施焊，防止格构变形。

4）、钢格构插入灌注桩深度为3.0m，插入深度偏差不大于+5cm,钢筋笼先吊到槽口固定牢固，与最上一节钢构柱焊接牢固后再下；格构入孔时必须保证其长边平行于线路中线，扭角偏差不得大于2°，平面偏差小于10mm，垂直度偏差小于1/300h（h为基坑开挖深度）。

5）、钢格构全部安装入孔后应检查安装位置，确认符合要求后，将钢格构进行固定，以使钢格构定位，避免灌注混凝土时格构发生偏移。

5.2.6水下混凝土灌注

（1）、本工程水下混凝土采用商品混凝土C35，P10。

（2）、水下混凝土必须具有良好的和易性，其配合比要通过试验确定，坍落度为180～220mm，每立方混凝土中的水泥用量不少于340kg。

（3）、水下混凝土采用Φ250导管进行灌注，导管底距孔底部约30～50cm。

导管内吊放砼塞头，灌注开始前应检查砼的塌落度等性能指标，满足设计要求后搅拌车就位开始卸料，待储料斗（容积约1.5立方米）内有足够的砼储存量时即两边同时剪断塞头铁丝，此时搅拌车一直保持快速（3立方米/分钟）连续供料，确保导管的底端一次性埋入水下混凝土中超过0.8m以上的深度，防止断桩。

要求钻孔桩初罐量不得小于1.5m3。

（初次浇筑导管深度大于1.5m）。

（4）、灌注前应检查孔底沉渣情况，浇注过程中，随着混凝土的上升，要适时提升和拆卸导管，导管底端埋入混凝土面以下保持2～4m，不宜大于6m，并不得小于1m，严禁把导管底端提出混凝土面。

（5）、在水下混凝土灌注过程中，专人测量导管埋深，填写好水下混凝土灌注记录表。

（6）、水下混凝土的灌注应连续进行，不得中断。

一旦发生机具故障或停电、停水及发生导管堵塞、进水等事故，应立即采取有效措施进行处理，并同时做好记录。

（7）、提升导管时应避免碰挂钢筋笼。

当混凝土面接近钢筋笼底时，应严格控制导管的埋管深度不要过深，当混凝土面上升到钢筋笼内3～4m，再提升导管，使导管的底端高于钢筋底端，以防钢筋笼上浮。

（8）、要控制最后一次混凝土的灌注量，不使桩顶偏低，灌注后桩顶浮浆层高度要满足设计和规范的要求。

（9）、桩孔浇灌完混凝土，待其混凝土硬化后要采用沙石对桩孔进行回填，以确保施工安全。

5.2.7质量检验

（1）、主控项目

1）、灌注桩用的原材料和混凝土强度必须符合设计要求和施工规范的要求。

2）、成孔深度和沉碴厚度必须符合设计要求。

3）、实际浇注混凝土量应不小于计算体积。

4）、灌注后的桩顶标高及浮浆的处理必须符合设计要求和施工规范的规定

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