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