振冲碎石桩工程施工设计方案Word文件下载.docx

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⑻《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）；

⑼《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）；

⑽引黄入冀补淀工程（河南段）混凝土配合比试验技术要求；

2、简述

2.1工程概况

金堤河倒虹吸和退水闸工程区地震基本烈度为Ⅶ度，地表下20m以内土层存在轻微~中等液化问题。

为解决其液化问题，采用挤密砂桩处理。

挤密砂桩在平面上呈正方形布置，设计桩长3.7m-15m，挤密砂桩桩底高程35.0m。

桩径0.6m，桩间距1.8m。

进口段挡墙下地基承载力不满足设计要求，采用加密处理，桩径为0.6m，桩间距为1.5m，呈正三角形布置。

进口渐变段护底区域挤密桩成孔后，高程35.0-43.0内填充料与其他挤密桩一致，自高程43.0m向上至建筑物基底填充C15混凝土。

挤密砂桩布置范围为进、出口闸室段扩展至基础轮廓线以外10m；

水平管身段扩展至基础轮廓线以外5m；

退水闸基础轮廓线以外10m。

总面积约8360m2，长298.0m，宽38.14m。

表1主要工程量表

部位

根数

长度（m）

投砂量（m³

）

混凝土量（m³

进口常规区

214

2612.98

960

上部封填混凝土区

166

2040.56

488

262

进口加密区

122

1520.32

359

200

退水闸区

292

3965.33

1457

出口段

380

5131.8

1886

施工方法调整为振冲碎石桩，振冲桩应用范围进出口区域。

2.2施工说明

2015年12月31日开始在进口段采用振动沉管挤密砂桩施工，振动沉管套管直径600mm，沉入43.0～44.0m时难以继续下沉；

通过多次变换试桩位置，并将套管改为400mm，情况亦然，无法继续施工。

根据建管部组织召开的金堤河倒虹吸挤密砂桩施工专题会要求，2016年1月10日，进行螺旋钻引孔+振动沉管挤密砂桩施工工艺试验。

引孔直径470mm。

振动沉管套管直径600mm，沉入10.0m深左右难以继续下沉。

采用螺旋钻引孔+振动沉管挤密砂桩施工工艺无法实施。

经各方现场察看，采用振冲桩法进行试桩。

2.3工程地质

倒虹吸场区地层分布稳定，勘探深度内（除大堤为人工填土外）均为第四系全新统充积层，按地层岩性，共分3个工程地质单元，由新到老分述如下：

堤身素填土，褐黄色，黄褐色，以轻粉质壤土为主，夹有重粉薄层，层厚约3.00m。

①轻粉质壤土（Q4a1），黄褐色，灰色，灰褐色，稍湿～饱和，稍密，含有蓝色泥质条带及少量腐殖物，局部夹重粉质壤土薄层，偶见砾石；

层厚4.10～5.50m，层底高程44.55～46.80m，标贯击数3～5击，平均3.6击。

②中、重粉质壤土（Q4a1），黄褐色，灰色，灰褐色，可塑-硬塑，偶见螺壳，含少量钙质结核，最大粒径可达2.0m，含少量腐殖物薄层，有铁质侵染；

层厚0.70～3.00m，层底高程42.75～44.8m，标贯击数4～9击。

②—2砂壤土（Q4a1），灰黄色，浅黄褐色，饱和，稍密～中密，含铁质侵染；

层厚1.80～3.20m，层底高程41.6～42.05m。

③粉细砂（Q4a1），褐黄色，灰褐色，饱和，稍密～中密，ZK50孔底密室，成分主要为石英、长石，少量暗色矿物，含有砾石，最大粒径可达3.6cm。

局部夹有轻粉质壤土和腐殖物薄层；

该层未揭穿，揭露最大厚15.60m，标贯击数10～27击，平均17.2击。

③—2中、重粉质壤土（Q4a1），褐黄色，褐红色，灰褐色，可塑—硬塑，见大量铁质侵染，含有钙质结核，结核最大粒径可达4.0cm，含量约5%，中间夹有轻粉质壤土薄层，见有碎贝壳；

仅ZK52揭露，未揭穿，揭露最大厚度1.90m，标贯击数14击。

工程区地震动峰值加速度为0.15g，反应谱特征周期为0.40s，其相对的地震基本烈度为Ⅶ度。

场区在勘探深度范围内地下水为孔隙潜水，主要赋存于①层粉质壤土中，在勘探期间测得地下水位埋深1.5～2.0m，高程49.10～49.45m。

该区地下水主要为地下径流和大气降水入渗补给，以蒸发和地下径流排泄。

地下水与地表水有水力联系，且随季节的变化而转化其相互补排关系，因而其地下水动态随季节的变化较大。

3、施工准备

3.1材料

振冲碎石桩使用的填充料为天然级配砂石料、碎石料、矿渣或其他不溶于地下水、不受侵蚀影星的性能稳定的硬性骨料，不宜使用风化易碎的石料；

填料粒径不宜小于，含泥量不超过5％。

粗骨料粒径以20～50mm较合适，最大粒径不宜超过50mm的填料。

砂石填料量根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）要求，充盈系数暂按照1.3考虑，最终将以试验确定。

3.2机具设备

振冲碎石桩选用DJ75打桩机，成桩直径80cm左右，深度可达18m，满足本工程需要，主要参数详见下表。

表3-1主要技术参数表

型号

单位

技术参数

电机功率

Kw

75

转数

r/min

1450

允许拔桩力

KN

沉桩时加压力

沉桩最大深度

m

26

主卷扬机牵引力

500

移架卷扬机牵引力

振冲器外径

mm

426

振冲器长度

3000

⑴升降设备

振冲器的升降一般使用起重能力为8～15t的自行式、全回转履带式起重机，根据现场情况选定。

⑵填料设备

装载机进行填料，75kw振冲器配1.0m3以上的装载机。

⑶辅助设备

供水水泵和排水管道，电力控制设备（150A以上容量的电流表，500V的电压表）和留振时间自动信号仪表，配套的电缆、胶管，修理机具。

3.3桩位布置及编号原则

振冲碎石桩桩布设形式不变，故编号原则按原挤密砂桩编号进行编号。

如下：

碎石桩分区：

碎石桩分为5个区域进行编号，进口段为Ⅰ区，进口管身斜坡段为Ⅱ区，管身平直段为Ⅲ区，出口管身斜坡段为Ⅳ区，出口段为Ⅴ区。

进口区Ⅰ区根据进口碎石桩设计特点分为四个小区，分别为Ⅰ1区（进口常规区域，桩间距1.8m）；

Ⅰ2区（上部封填混凝土区，桩间距1.8m）；

Ⅰ3区（进口加密区，桩间距1.5m）；

Ⅰ4区（退水闸区域，桩间距1.8m）；

详见附图《碎石桩平面布置图》。

编号原则：

例如出口管身斜坡段第二排第三列，编号为Ⅳ-2-3。

3.4施工道路、水、电

现场已布置的施工道路满足振冲碎石桩施工。

施工用水：

通过水管将水送入储水箱，高压水泵从储水箱内抽水打入振冲器的射水管，振冲后的污水不能随意排放，通过集水坑或泥浆泵排入坑外排水总管。

现场采用三相电，电压为380V±

10V供振冲器施工，工地照明，及生活用电。

4、施工措施

4.1施工工艺流程

图4-1振冲加固施工工艺流程图

（2）振冲挤密法顺序方法可见下图。

图4-2振冲挤密法施工工艺

4.2施工工艺要点

控制标准：

密实电流不小于50A；

填料量为每米桩长不小于0.38m3，留振时间30~60s。

（1）平整场地

振冲碎石桩：

平整场地，使施工面标高高于桩顶设计标高1.0米，地下水位在施工期间应保持在施工场地地表下0.5米。

场地使轮胎式吊车和运送石料小推车或铲车作为运输工具。

（2）测量放线

用全站仪分区域放出边桩轮廓，在边桩30cm以外设置半永久性控制点和水准点，并用小木桩定出基准砂桩位置。

打桩过程中定期检查和校正。

为了防止机械或其他因素对桩位的扰动，桩位采用打钢钎或洛阳铲中心灌白灰进行桩孔定位，桩位边打边放。

对砂桩加密区进行边线控制，设明显标志，确保加密区的承载力。

放样后全面核对桩的位置、数量及布桩形式，确保桩位准确。

测量定位精度要求：

控制桩±

5mm；

水准基点±

10mm；

半永久性控制点±

④砂桩桩位±

20mm。

（3）桩机就位、对中和垂直度检查

首先对施工场地进行平整，考虑桩机的自身重量，对桩机运行的松软场地进行夯实处理，达不到要求的部位进行挖除做垫渣夯实处理。

桩机在外部机械的辅助下通过下部钢管移动至施工场地，在对中员的指挥下，将桩尖正好与桩位标记点对齐。

最后通过调节导杆调整桩机垂直度，要求垂直度偏差为±

1.5%。

（4）启动水泵和振冲器

先开启供水泵（采用压力200~600KPa，供水量200～400L/min的供水泵），待振冲器下端喷水口出水后，启动振冲器，检查水压、电压和振冲器空振电流是否正常。

（5）振冲造孔

吊机放下振冲器，使振冲器徐徐沉入土中，一般采用0.5～2.0m/min的速度下沉，造孔过程中应保持振冲器呈悬垂状态，以保证成孔垂直。

当电流值超过电机额定电流时，应减速或暂停振冲器下沉或者上提振冲器，等电流值下降并满足要求后再继续造孔。

造孔中，若孔口不返水，应加大供水量。

施工中设专人记录造孔时的电流值、造孔速度及返水情况。

当造孔达到设计深度时即可终止，并将振冲器上提300～500mm。

造孔时返出的水和泥浆要做好围挡、汇集、沉淀。

（5）填料

连续填料时，振冲器停留在设计孔底300～500mm以上位置，向孔内不断回填石料，并在振动中提升振冲器，整个制桩过程中石料均处于满孔状态。

碎石桩桩顶应达到设计标高以上1.0米，确保桩头部质量。

（6）振密成桩

依靠振冲器水平振动力将填入孔中的石料不断挤向侧壁土层中，同时使填料挤密，直到满足留振时间和填料量。

无论采用哪种填料方式，都必须保证振密从孔底开始，以每段300～500mm的长度逐段自下而上直至桩顶设计标高。

振密程度一般以电流超过原空振时电流25~30A时，表示该深度处的桩体已经挤密。

4.3桩内冲填C15混凝土施工方法

采用振冲碎石桩施工，上部C15混凝土无法直接在碎石桩施工完成后立即施工，需要进行二次成孔，采用旋挖钻机（SR220C）成孔，扩孔后再进行混凝土浇筑。

根据设计要求，进口渐变段护底区域挤密砂桩需在高程43m以上部位填充C15混凝土。

为便于施工机械操作，振冲碎石桩应填料至地面，旋挖钻开挖过程挖除。

混凝土采用汽车泵进行送料浇筑。

根据《水工混凝土施工规范》（SL677-2014）进行混凝土施工控制，C15混凝土填筑段长3.12m，分层进行混凝土填筑、振捣，50cm振捣一次，等3.12m高度填充满以后，进行套管拔管。

5、施工计划安排

振冲碎石桩计划2016年01月20日开始，2016年02月03日进行地基检测。

由于退水闸区域挤密砂桩受导流明渠影响，暂不具备施工条件，计划导流明渠拆除后，进行施工。

施工计划时间见下表：

表5-1振冲碎石桩进度计划表

序号

施工部位

工程量（m）

计划施工时间

备注

1

进口段试验桩

203.03

2016.01.20-2016.02.04

2

进口段

5970.77

2016.02.04-2016.03.05

除去春节影响，有效施工天数2周

6、资源配置

6.1人员配置

挤密砂桩人员配置表

岗位

人数

职