呼市1号线悬臂桩施工方案Word文件下载.docx
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呼和浩特市城市轨道交通1号线一期工程共有8个标段，本标段为03标段。
1号线车站主体起点里程YDK12+650.870，终点里程YDK13+173.970；
有效站台起点里程YAK13+027.670，有效站台终点里程YAK13+145.670，有效站台中心里程为YDK13+086.670。
车站结构包括车站主体和附属部分。
1号线车站结构型式采用整体式钢筋混凝土箱形框架结构。
1号线设置9个出入口（3个地铁出入口、6个物业出入口），4座风亭，3个安全出入口。
2号线车站主体起点里程CK13+464.823，终点里程CK13+778.023；
有效站台起点里程CK13+653.105，有效站台终点里程CK13+774.096，有效站台中心里程为CK13+680.423。
车站结构包括车站主体、附属部分及商业开发。
车站结构型式采用整体式钢筋混凝土箱形框架结构，中心里程处标准段结构外包尺寸为24.9x21.96m。
2号线设置6个出入口（2个地铁出入口、4个物业出入口），2座风亭，6个安全出入口。
3.2地质水文特征
3.2.1工程地质条件
呼和浩特市地铁1号线一期工程场地位于大青山南麓山前冲洪积平原的中上部，地层组成受古地理、古气候环境的影响，根据沉积物成因类型及岩性特点，场地内第四系地层厚度一般为400～500m，最厚处可达1660m，工程涉及深度范围内划分为以下三个大的沉积构造单元：
上部为现代堆积层及第四系全新统冲洪积层（Q4ml、Q4al+pl）；
中部为第四系上更新统冲洪积层（Q3al+pl）；
下部以下为第四系中更新统湖泊相沉积层（Q2l），前两个沉积构造单元地层颜色以黄色、黄褐色为主，成份以砂性土为主，第三个沉积构造单元地层以灰绿色、灰黑色黏性土为主。
按其成因类型、岩性和工程性能可划分为12个工程地质层。
各土层特征自上而下分述如下：
（1）人工填土层（Q4ml）：
杂填土①1层：
杂色，松散～稍密，稍湿，以黏性土、砂、淤泥质土为主，含少量砼块、砖块、碎石及建筑、生活垃圾等，连续分布；
层厚约0.1~2.6m。
素填土①2层：
黄褐色，松散～稍密，稍湿，以粉土、砂土为主，土质不均，含少量砖屑，连续分布。
层厚约0.3~1.8m。
该大层厚度为1.2~2.6m，层底标高为1047.62~1049.
97m。
（2）第四系上更新统～全新统冲湖积层（Q3-4al+l）：
细砂②5层：
褐黄色，饱和，中密，含云母、氧化铁，局部含圆砾，分布稳定。
层厚约0.3~2.3m。
圆砾②9层：
杂色，稍湿~湿，中密~密实，分布稳定连续。
层厚约0.5~5.9m。
卵石②10层：
杂色，湿~饱和，中密~密实，分布连续，局部夹砾石或粘土。
最大粒径可达100mm，一般粒径20~60mm，分选性较好。
层厚约0.9~5.6m。
（3）第四系上更新统～全新统冲洪积层（Q3-4al+pl）：
卵石③10层：
杂色，饱和，密实，连续分布，偶夹粘土夹层。
层厚约1.0~7.0m。
圆砾③9层：
杂色，饱和，密实，个别钻孔揭露。
层厚约1.0~4.0m。
粉质黏土③2层：
褐黄色，饱和，可塑~硬塑，中压缩性，分布稳定。
层厚约0.4~1.5m。
中砂③6层：
褐黄色，饱和，密实，间断分布不稳定。
层厚约0.3~6.2m。
（4）第四系更新统冲湖积层（Q2al+l）：
粉质黏土④2层：
灰色、黑灰色、黄黑色，湿~饱和，可塑~硬塑，中~低压缩性，含有机质，局部土层有臭味。
分布稳定连续，夹④5细砂层，钻孔未钻透。
中砂④6层：
灰色，饱和，密实，分布较稳定。
层厚约0.2~5.3m。
表3.1各地层设计参数值
层号
岩土名称
土质数据
桩的极限侧阻力标准值
地基土承载力
特征值
备注
天然
密度
压缩模量
天然快剪
渗透
系数
200～400
粘聚力
摩擦角
ρ
Es
c
φ
K
qsik
fak
g/cm3
MPa
kPa
°
m/d
kPa
②2
粉质黏土
2.01
13.5
25
15
0.1
40
130
②3
粉土
1.89
14
19
22
0.5
140
易坍塌
②7
粗砂
2
29
20
70
200
②9
圆砾
2.
250
②10
卵石
300
极易坍塌
③2
1.92
10.43
31.1
11.18
50
180
③3
2.02
15
10.1
26.5
③6
中砂
③7
350
③9
450
③10
600
④2
1.91
8.32
31.29
10.11
210
④3
2.02
11
23
75
220
④5
细砂
30
④6
④7
80
3.2.2水文条件
呼和浩特市城区地下水含水层为大青山山前冲洪积扇群组成的单一潜水含水层，北部大青山山前含水层岩性以上更新统及全新统砂砾石、粗砾砂层为主，主要为Q4层粗砾砂、Q6层砾砂及其粉细砂、中砂亚层，Q7层粉质黏土层构成上覆含水层的相对隔水底板，构成统一的潜水含水体。
含水层颗粒由扇群顶部向扇前缘由粗变细，在洪积扇的顶部，含水层多由卵砂砾石组成，地下水位埋深较深，白塔一带地下水埋深大于22m，洪积扇由东北向西南水位逐渐变浅，含水层厚度增加，至洪积扇前缘，由东向西地下水位由22m递减到3～10m左右，含水层岩性颗粒逐渐变细，以砂砾石为主，间加中粗砂层，水量中等，单位涌水量100～500m³
/d，渗透系数K=70～90m/d。
根据勘察资料显示，地下水类型为潜水，水头埋深7.18~8.65m，水头标高为1041.12~1043.31m。
3.3含义及作用
3.3.1含义
悬臂桩是护坡桩在实际应用中的一种桩的受力形式，桩的下部固定、上部受侧面推力的桩，悬臂桩依靠桩下部入土或入岩部分描固力来抵抗变坡压力，与悬臂梁相似，通常为多根桩，上部加锁口梁。
悬臂桩作为一种以横向受荷为主的支挡结构被广泛应用于城镇建筑基坑及边坡支护工程、城市轨道交通的明挖工程、山区路堑边坡支挡及路堤加固工程等领域。
悬臂桩在我国的应用已有近五十年的历史，其设计理论、施工技术正不断得到发展。
3.3.2作用
悬臂桩的主要作用是基坑支护，它的受力情形就相当于悬臂梁旋转90朝上一样。
悬臂桩作为一种深层抗滑支挡结构，因其具有抗滑能力强、节约建筑用地、施工便捷等优点，被广泛应用于加固岩土体切方及填方工程等领域。
本项目主要在1、2号线换乘点周围，1号线半幅施工段分别设置悬臂桩，在车站施工顶板结构时，以确保相邻未施工区域城市道路的安全使用。
图3.1车站悬臂桩设置形式
图3.2悬臂桩设计参数
4悬臂桩施工重点、难点分析
4.1悬臂桩工程特点
⑴城市主干道施工，场地狭小，场地布置要求高
1号线车站西端受交通疏导影响，场地较为狭小，施工中对泥浆池、渣土坑布置、场内道路、钻孔顺序、钻机摆放等均有较高的要求。
⑵桩体定位要求高
悬臂桩的定位受桩体平面定位、垂直度偏差以及后期开挖后土体及桩体变形收敛等影响，桩体定位的要求比较高。
⑶地层复杂，施工控制难度大
圆砾层、卵石层、中砂层和细砂层钻孔桩施工难度较大，钻孔过程中、钢筋笼下放过程中和砼灌注过程中都有可能发生塌孔事故，施工控制难度很大。
⑷交叉施工，干扰大
悬臂桩施工与钢管柱、地下连续墙施工各工序均存在交叉施工，大型设备相互干扰大，是悬臂桩施工的重点。
4.2悬臂桩施工重点
悬臂桩的施工重点集中在钻孔工艺控制、钢筋笼下放速度、砼灌注的连续性和及时性的控制三个方面。
4.3悬臂桩施工难点
悬臂桩钻孔工艺控制、砼灌注的连续性和及时性保证是施工的重点，也是难点。
4.4施工对策
⑴选用旋挖钻先进钻孔机械和钻孔工艺，减少泥浆排放，降低施工噪音。
⑵优化场地布置，充分考虑旋挖钻机走行、砼罐车等重车走行等因素，合理进行场地布置。
⑶利用先进的泥浆拌制等工艺，提高泥浆护壁能力的同时，减少泥浆的排放量，对废弃的泥浆进行沉淀等处理，达标后方可排放。
⑷严格施工控制，从钻机就位起，对钻机稳固性、钻杆垂直度等利用全站仪进行严格控制，保证钻孔垂直度、定位等过程控制，保证孔位的精度符合施工要求。
⑸选派有丰富旋挖钻钻孔经验的司机进行钻孔作业，根据地层情况及时调整泥浆性能，严格控制泥浆比重、胶体率等指标，保证泥浆的护壁性能，降低钻机下钻速度、提钻速度，防止钻进过程中的真空效应塌孔。
⑹钻机进场后，进行全面细致的保养，拼装后进行全面的检查，对于备用件等准备充分，减少施工过程中机械故障的概率。
⑺条件允许的情况下，钢筋笼一次成型，利用大吨位吊车一次起吊，一次下放，减少钢筋笼下放时间。
⑻对商品砼供应商进行严格的审查，保证拌合能力、运输能力能够满足施工需要，在供应协议中要约定供应的方案和应急预案，确保砼工艺的及时和连续。
⑼尽量避开交通流量高峰时段灌注砼，无法避开时，必须有备用路线供选择。
⑽充分考虑外界因素的干扰等因素，如节假日，考试等影响，夜间施工时，要办理夜间施工许可，并采取降低噪音等措施，保证夜间施工的正常进行。
5安全、质量目标
5.1安全目标
⑴轻伤频率控制在2‰以下，无重伤以上事故；
（2）杜绝一切工伤事故；
（3）无中毒、火灾、火警事故；
（4）杜绝车辆交通事故，减少一般责任事故；
（5）新职工入场三级安全教育，变换工种岗位教育率达100%；
（6）特种作业人员持合格证件上岗率达100%；
（7）按安全“一标三规范”检查综合评分合格率100%,优良率95%以上；
5.2质量目标
⑴单位工程一次验收合格率100%，优良率达到95%以上；
（2）分项工程交验合格率100%；
（3）单项工程达优良等级；
（4）返工损失率小于0.2%；
（5）工程档案真实率、完整率100%；
（6）竣工文件搜集及时、内容详实，确保达到省部级优质工程标准；
（7）杜绝一般工程质量事故。
6施工组织及安排
6.1项目部管理组织机构和安全管理人员
6.1.1项目组织机构
本项目成立“中国中铁一局呼和浩特市地铁1号线一期工程项目经理部”，项目部管理组织机构及人员投入如下：
图6.1项目组织机构图
6.1.2安全管理人员
项目部成立以项目经理为组长，各部室负责人为组员的安全管理小组。
表6.1项目部安全管理人员
序号
项目
姓名
职称或职务
1
工程总负责
李群平
项目经理
施工负责人
吴鑫
常务副经理
3
技术负责人
张斌
总工程师
4
项目安全负责人
周贵泉
工程师
5
技术部门负责人
王宁波
6
质量部门负责人
7
安全部门负责人
魏波
8
试验负责人
王和平
9
专职质检员
王猛
10
专职安全员
孙超群
技术员
6.2劳动力组织
根据车站施工组织设计、施工计划及悬臂桩数量，项目部拟下设车站工区，工区设工区主任1人、技术主管1人、工程师2人、质检员1人、安全员1人、现场领工2人。
（具体见表6.2）
工区负责管理悬臂桩结构施工队伍，施工队伍设施工队长1人，钻孔班、钢筋班、砼灌注班、综合班班长各1人，各班根据施工任务量配置充足的作业人员。
悬臂桩结构施工队伍负责本标段钻孔桩的钻孔、钢筋笼的加工制作、钢筋笼的吊装和混凝土灌注。
钻孔灌注桩要求工种多，且由于其特殊性，现场需配备专业技术人员。
作业人员一天24小时分班连续作业，人员配备见表6.3。
表6.2悬臂桩施工主要管理、技术人员表
主管副经理
周恩立
车站工区主任
刘哲、李伟
技术主管
王猛、兰明林
技术员
赵邦兴、高永斌、徐夏
领工员
刘刚
质检员
刘庆超
安全员
表6.3悬臂桩施工班组人员组成表
钻孔班
每班设班长1人，钻机司机2人，配合2人，合计5人；
白、晚班共设2个班，共计10人
钢筋班
每班设班长1人，焊工2人、钢筋工2人、配合2人，合计7人；
共设2个班，共计14人
混凝土班
设班长1人、操作手4人，共计5人
综合班
每班设司机1人（兼班长），配合1人，合计2人；
共设2个班，共计4人
电工
每班设电工1人，白、晚班共设2个班，共计2人
合计
35人
6.3机械配置
由上文第3.2.1地质概况可得，悬臂桩所处地层有粉砂层、中砂层、粗砂层、卵石层、砾石层，且为上述地层交替出现。
在旋挖钻选型时，首先要考虑的就是所选设备能否适应多种地层交替出现的施工环境，其次要注意旋挖钻动力头转速、提升力、提升速度等参数；
在吊车选型时，按照一次吊装一只钢筋笼的最大重量进行考虑；
在发电机选型时，需考虑悬臂桩施工及后续施工工艺的综合利用。
（1）经调查，SANY150-C履带式钻机从钻孔直径、钻孔深度、适用地层、动力头转速等参数上均可满足现场施工需要。
（2）根据悬臂桩设计图纸，并依据吊车起重性能、吊车距离悬臂桩有效距离（施工便道距离悬臂桩4m）、钢筋笼的起吊高度（钢筋笼长7.1m、考虑1m的富裕量），经调查，徐工QY25K-1型汽车吊可满足施工需要。
QY25K-1型汽车吊中长臂起升高度27.24m时，吊臂仰角为69°
、起重量达到6.3t、工作幅度达到10m。
（3）因施工现场配备木工机床（ML392B、2.2kw）、钢筋弯曲机（GW-40、3kw）、电动空压机（MB22、22kw）、切割机（GT4-14、4kw）、电焊机（BX1500、17kw）、钢筋调直机（GT4-12D、7.5kw）、风镐、施工照明等小型机具；
加之，车站主体施工时，需增加砼滚筒搅拌机（JZ350、5.5kw）、振捣棒（ZN-70、1.5kw）、小型电锯（ML2P2E5、1.5kw）、水泵等。
考虑电力供应不足、或突发性停电，依据每个机具的工作额定功率、并考虑一定的储备，现场需配备一台200kw的发电机。
综上所述，悬臂桩施工拟投入的主要机械设备如下表：
表6.4悬臂桩施工主要机械设备表
设备名称
规格型号
单位
数量
运转状况
备注
旋挖钻机
SANY150-C
台
良好
汽车吊
QY25K-1
木工机床
ML392B
钢筋弯曲机
GW—40
交流电弧焊机
BX1500
挖掘机
CAT200
装载机
30型
电动空压机
MB22-3
3m³
/min
风镐
把
切割机
GT4-14
发电机
250KW
12
钢筋调直机
GT4-12D
7施工方案
7.1悬臂桩总体施工方案
悬臂桩施工采用旋挖钻，钻孔桩采用1台旋挖钻机成孔，跳3孔施工，25t汽车吊一次吊放钢筋笼，商品砼采用导管法进行砼灌注施工工艺。
7.2悬臂桩施工顺序及工期安排
7.2.1悬臂桩施工顺序
悬臂桩共用1台旋挖钻机，分别施工1号线东端、西端南侧及2号线北端悬臂桩，钻机施工时，先施工角隅控制桩，再按顺序跳孔施工中间部位桩，跳孔距离不小于6m，按照跳3~4孔考虑，每根孔桩必须等相邻孔桩成桩24小时后，且强度达到设计强度的70%以上，才能进行钻孔作业。
7.2.2悬臂桩施工指标分析
（1）旋挖钻机成孔
孔深取最深孔深，按6m考虑，因悬臂桩处于砂层与砾、卵石层中，为防止塌孔，适当控制钻进速度，成孔按照1小时控制（含钻机移位）。
（2）钢筋笼制作
每个班组每班制作4个钢筋笼。
钢筋班需早于10天钻孔班进场加工钢筋笼，确保钢筋笼的成品数量及灌注砼的连续性。
（3）钢筋笼吊装
钢筋笼吊装按0.5小时控制。
（4）导管安装
导管安装按照0.5小时控制。
（5）砼灌注
砼灌注按照0.5小时控制。
7.2.3施工工期安排
悬臂桩施工计划工期：
2016年11月25日~2016年12月20日。
7.3施工方案及技术措施
7.3.1钻孔桩施工工艺流程
场地整平→测量放线、定桩位→埋设护桩→埋设钢护筒→钻机就位、开钻→成孔并检查→吊装钢筋笼→安装导管→浇筑混凝土→凿除桩顶虚渣→养护→检桩。
钻孔桩施工工艺框图见下页图
图7.1钻孔桩施工工艺框图
7.3.2施工工艺
7.3.2.1准备工作
1）场地准备及管线保护
开工前做好地面障碍物如绿化带、土方的清理工作以及地下管线的精确定位和保护工作（进行人工挖探定位），布置好临时电力和用水供应，具体见场地平面布置。
2）材料和试验
根据材料计划进行材料的采购进场，所有进场的材料必须有合格证，进场后向监理单位申请抽检报验；
经检验合格后方可使用。
提前做好商品砼配合比试验，确定水下砼配合比，做好钢筋原材料试验和焊接接头试验。
3）根据施工图纸和施工规范要求的外放量确定桩基位置。
进行测量放线，在放线过程中与监理方一起进行复核。
4）旋挖钻、汽车吊、挖掘机、装载机、泥浆搅拌机等各种施工设备进场、安装并试运行。
5）钻孔桩施工场地布置满足钻孔桩施工需要，泥浆池和排浆槽已挖好，场内道路规划到位。
6）预制圆形砂浆垫块，垫块形状规整，穿在箍筋上应能灵活转动，并能保证钢筋笼的7cm保护层厚度。
7.3.2.2测量定位
1）悬臂桩外放量的确定
因悬臂桩为临时性工程结构，暂不考虑外放量。
综合考虑该工程特点，本方案采用《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）相关规定进行技术要求。
2）桩位编号及放样
为了施工过程标识和记录，对每类桩分别进行统一编号，做桩表统一规划；
建立测量控制网，保证钻孔桩定位准确性。
钻孔桩定位用全站仪坐标法定位，放十字护桩，每个桩位均要测量护筒顶面标高。
7.3.2.3护筒埋设
1）钢护筒用厚8mm钢板制成，内径比桩径大20cm。
埋设护筒前要先放出桩位点，过桩位中心点拉十字线在护筒外80cm~100cm处设控制桩，然后在桩位处开挖一个比护筒外径大20cm、深度比护筒底略低30cm的圆坑，在坑底填筑30cm～50cm的粘土,然后将护筒用钢丝绳对称吊放进坑内，用水平尺（吊线锤）校验护筒竖直后，并保证护筒中心与桩位中心位移不超出20mm，方可在护筒周围回填最佳含水量的粘土，分层夯实且要防止护筒倾斜。
2）护筒埋设应高出地面30cm，埋置深度2.7m、且应埋置于地表杂填土层以下。
地质详勘显示，该车站地表杂填土层厚度不均匀（0.1m~2.6m），此处加工护筒时，按照杂填土层的最大层厚考虑，即加工护筒长度统一为3m。
3）护筒的定位必须准确，顶面位置偏差不大于50mm，竖直线倾斜率不大于1%；
必须在护筒边将护桩十字线作上记号，施工中要保护好护桩，以便随时校核孔位。
7.3.2.4钻孔施工
1）成孔采用旋挖钻机跳孔钻进，控制新钻孔距离已成孔净距离不小于6m，孔桩砼强度达到70%的设计强度以上，方可钻相邻孔。
钻机摆放垂直于悬臂桩所在基坑边线，以将钻机钻进过程中的变位影响降到最低。
钻机就位后，重复旋转多次，以消除底盘的不均匀沉降。
钻头中心和十字护桩线交点重合，并测量钻杆垂直度，垂直度达标，方可开钻，否则，进行垂直度的调整，并重新校核钻头平面定位。
2）钻进前对旋挖钻机筒式钻头进行检查，确保其成孔直径达到设计要求。
3）初始钻进过程中，安排专人用全站仪检查垂直围护结构边线方向的钻杆垂直度，及时调整，保证垂直度达标。
安排专人对车载电子检测系统显示（桅杆）数据进行记录，每钻进1m记录一个垂直度；
另安排专人用全站仪对桅杆实际钻进过程中的垂直度进行测量记录，每钻进1m测量一个垂直度。
通过对两组数据的对比，判定旋挖钻本身的检测系统对垂直度的控制有多大偏差
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