灌注桩方案.docx
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灌注桩方案
桩基施工
专
项
方
案
编制：
校对：
审核：
2012年4月
1概论
1.1工程概况
虹梅南路～金海路通道越江段新建工程位于闵行区和奉贤区，北起虹梅路、永德路交叉口，沿现状虹梅南路向南延伸，先后穿越剑川路、东川路、沪闵支线、江川东路、黄浦江，终点至西闸路以南约500m，全长约5260m。
为了更加合理的安排工期，同时考虑到工程施工期间合理组织社会车辆的需要，将闵行段分为6个区段进行施工。
总共有钻孔桩347根，其中格构柱桩183根，抗拔桩156根，钻孔桩8根。
表1.1-1为立柱桩统计
编号
直径（mm）
标段
根数
形式
总计
混凝土
Ax
1000
工作井
10
工程桩
98
水下C30
800
设备段
20
工程桩
1000
8
格构柱桩
800
60
抗拔桩
Bx
600~800
11+512~11+567
6
工程桩
41
800
8
格构柱桩
水下C30
27
抗拔桩
Cx
600~800
11+407~11+512
28
格构柱桩
66
水下C30
11+177~11+308
30
格构柱桩
900
11+308,11+407
8
钻孔桩
Dx
600~800
10+976~11+177
23
格构柱桩
23
水下C30
Ex
600~800
10+652~10+976
40
格构柱桩
53
水下C30
800
13
抗拔桩
Fx
800
10+524~10+652
10
工程桩
66
水下C30
56
抗拔桩
工作量以实际为准。
1.2编制依据
《建筑桩基技术规范》JGJ79-2002
《地基与基础施工及验收规范》JBJ202-83
《混凝土结构工程质量验收规范》GB50204—2002
《钢筋混凝土工程施工及验收规范》GBJ240—83
《水工混凝土钢筋施工规范》DL/T5169-2002
《灌注桩基础技术规程》YSJ212-92
《钢筋焊接机验收规程》JGJ18—96
2工程环境
2.1工程地质
2.1.1地形地貌
本场地地貌类型为滨海平原，地势较为平坦，沿线地面标高在+3.10～+5.43m，主要为农田和村庄。
2.1.2地基土层特征
本工程场地在95.34m深度范围内，主要由饱和的粘性土、粉性土、砂性土组成，属第四纪松散沉积物，按其土性不同和物理力学性质上的差异可分9个主要层次，即①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨层，其中①～⑤层土为Q4沉积物，⑥～⑨层土为Q3沉积物。
本工程最大开挖深度27.2m，进入⑦1－1地层。
以勘测孔PDJ3探测情况为参考依据，地基土特征自上而下分述如下表：
土层编号
岩土名称
土层厚度（m）
层底标高（m）
层底深度
①1
填土
1.0
+3.20
1.0
②1
褐黄色粉质粘土
1.0
+1.20
2.0
②2
灰黄色粉质粘土
0.5
+1.70
2.5
③
灰色淤泥质粉质粘土
5.4
-3.70
7.9
④
灰色淤泥质粘土
7.1
-10.80
15.0
⑤1-1
灰色粘土
9.5
-20.30
24.5
⑥
暗绿～草黄色粉质粘土
4.0
-24.30
28.5
⑦1-1
草黄色粘质粉土夹粉质粘土
5.6
-29.90
34.1
⑦1-2
草黄～灰黄色砂质粉土
3.9
-33.80
38.0
⑦2
灰黄～灰色粉砂
15.4
-49.20
53.4
⑧1
灰色粉质粘土夹粉砂
7.0
-56.20
60.4
⑧2
灰色粉砂与粉质粘土互层
14.6
-70.80
75.0
本工程场地为正常沉积Ⅰ区，各土层详细参数见表2.1-1土层物理力学性质参数表
表2.1-1土层物理力学性质参数表
层号
土层名称
含水量W（%）
重度γ（KN/m3）
饱和度
孔隙比e
压缩
系数
Av1/Mpa
压缩模量E
Mpa
塑性指数IP
液性指数IL
直剪固快峰值强度
渗透系数
静止侧压力系数K0
无侧限抗压强度qu
kpa
标贯击数N
63.5
（击）
静探比贯入阻力Ps
Mpa
内聚力C（kPa）
内摩擦角φ（0）
Kv
cm/s
KH
cm/s
①1
填土
0.70
①2
浜填土
0.27
②1
褐黄色粉质粘土
27.3
19.1
95
0.782
0.3
5.83
15.7
0.35
26
18.5
1.10e-07
8.80e-08
0.45
0.90
②2
灰黄色粉质粘土
34.1
18.2
95
0.977
0.5
4.05
16.5
0.64
19
17.0
2.53e-07
4.78e-07
0.45
5
0.60
③
灰色淤泥质粉质粘土
45.5
17.1
97
1．275
0.82
2.90
15.1
1.50
11
17.0
4.10e-07
1.18e-06
0.48
4
0.40
④1
灰色淤泥质粘土
46.2
17.0
97
1.303
0.98
2.51
17.8
1.30
11
13.0
2.96e-07
3.86e-07
0.50
4
0.49
⑤1-1
灰色粘土
39.0
17.6
95
1.118
0.65
3.40
17.5
0.91
15
16.5
9.35e-08
1.90e-07
0.44
9
0.77
⑥
暗绿～草黄色粉质粘土
24
19.6
94
0.692
0.22
7.80
14.7
0.21
45
16.5
4.03e-08
5.07e-08
0.37
2.15
⑦1-1
草黄色粘质粉土夹粉质粘土
27.5
19.1
95
0.774
0.23
8.01
12.8
0.59
15
29.0
1.78e-05
2.77e-05
0.30
25.2
3.35
⑦1-2
草黄～灰黄色砂质粉土
28.3
18.8
95
0.807
0.18
10.64
5
32.5
3.60e-04
4.60e-04
0.23
34.8
8.59
⑦2
灰黄～灰色粉砂
26.8
18.9
94
0.770
0.14
13.04
4
35.0
3.84e-04
6.58e-04
>50
20.54
⑧1
灰色粉质粘土
2.77
⑧2
灰色粉砂与粉质粘土互层
27.1
19.0
94
0.772
0.21
9.13
13.1
1.02
3
34.0
46.0
10.77
⑨2
灰色含砾粉细砂
29.5
18.3
94
0.843
0.14
13.12
2
36.0
>50
23.42
2.2水文地质
本场地浅部地下水属潜水类型，潜水位动态变化主要受控于大气降水、地面蒸发及地表水的补给与调节的影响，主要补给来源为大气降水、黄浦江和周边河道。
潜水位埋深一般为地表下0.3～1.5m，年平均地下水位为地表下0.5～0.7m，设计高水位0.5m、低水位1.5m。
局部分布的⑤1a、⑤3a为弱承压水含水层，第⑦层为第Ⅰ承压水含水层，⑤3a层、⑦层及下伏⑧2、⑨层含水层相连通，承压水位一般呈周期变化，本次勘察实测第⑦层承压水的水位埋深为6.74～10.44m（相应标高约-1.95～-6.03m）。
3施工总体筹划
3.1施工区段划分
为了更加合理的安排工期，同时考虑到工程施工期间合理组织社会车辆的需要，将闵行段分为6个区段进行施工，在老蒋家港南北两侧、吴闵支线南北两侧、吴闵支线和剑川路之间（K11+177）、剑川路口及永德路口共设置7道端封墙，其中2道为地下连续墙形式，3道为SMW水泥土搅拌桩形式，2道为钻孔灌注桩。
第一施工区包括闵行工作井、MH1~MH4段，里程从K11+702到K11+572（老蒋家港南侧至工作井范围）；
第二施工区包括MH5~MH6段，里程从K11+572到K11+488（老蒋家港范围）；
第三施工区包括MH7~MH17段，里程从K11+488到K11+234（老蒋家港北侧至吴闵支线北侧范围，含箱涵顶进）；
第四施工区包括MH18~MH25段，里程从K11+234到K10+976（吴闵支线北侧至剑川路范围）；
第五施工区包括MH26~MH38段，里程从K10+976到K10+653.5（剑川路至永德路范围）；
第六施工区包括MH39~MH46段，里程从K10+653.5到K10+490（永德路以北至工程终点）。
3.2总体平面配合
施工场地内按要求设置排水系统、泥浆沉淀池、废渣堆场及供水、供电系统。
（1）钢筋间和钢筋加工场
钢筋加工场布置钢筋切断机，钢筋成型机，电焊机等设备。
（2）现场临建
现场临时办公设施、工地仓库等临建均采用装卸式集装箱。
（3）施工用电、用水布置
施工用电从接入点接至箱变，再由箱变布线沿围墙、施工便道布置线路接至各施工网点的配电柜中，为施工机具提供动力电源。
现场给水管根据工程实际需求采用3″管供水，沿施工便道敷设适当通径的给水次管路，并根据总平面布置设置若干预留接头。
（4）施工用水洗车槽
从文明施工角度考虑在施工场地出口处设置洗车槽，并通过暗埋管路将沉淀以后的污水排入场区外的河道。
（5）排水系统
为确保工地环境整洁，达到文明标化要求，工地上必须建立有效的排水系统。
工地排水拟采用明沟排水系统，明沟沿施工道路外侧和围墙内侧构筑，并在转角或变坡处设置集水井。
施工污水或雨水经过明沟集流，集水井沉淀以后，再排入城市排水系统。
（6）泥浆系统
在施工现场建立独立的泥浆循环系统，实行“硬地法”，每个工作区域设置两个泥浆池，均为两级沉淀池。
3.3施工进度计划
第一施工区：
2012年4月1日—2012年4月25日
第二施工区：
2012年5月1日—2012年5月15日
第三施工区：
2013年4月1日—2013年4月15日
第四施工区：
2012年6月1日—2012年6月20日
第五施工区：
2013年4月15日—2013年4月30日
第六施工区：
2013年8月1日—2013年8月15日
具体施工时间由现场施工条件和工期进度情况做相应调整。
4工程机械设备及人员情况
4.1设备选型
基于设备的可靠性，在作了充分的市场调研和方案比较优化的基础上，我项经部决定钻孔采用正反循环相结合优质泥浆护壁回转钻进成孔方式。
各类循环钻机一览表
生产厂商
钻机型号
最大钻孔直径（mm）
钻孔深度（m）
转盘扭矩（kN.m）
驱动功率（Kw）
郑州勘机
QJ250
2500
100
68.6
95
郑州勘机
ZJ150-1
1500
70~100
19.6
55
郑州勘机
KP2000
2000
100
43.8
45
南京中升
ZS2000
2000
100
40
65
上海探机
GPS-15
1500
100
20
30
上海探机
GPS-20
2000
100
48
45
武汉桥机
BRM-4
3000
100
80
75
石家庄探机
GF220
2000
120
40
55
通过分析研究，参照奉贤段灌注桩施工设备选型经验，我们认为采用GPS-15型或能力更高的钻机较为适合本工程中使用，其中的GPS-20型钻机无论是在性能还是在设备的通用性方面、市场保有量方面都有明显的优势，因此在钻孔灌注桩格构柱工程中我们准备采用GPS-20钻机。
4.2机械设备
成桩施工设备一览表
序号
机械名称
规格型号
额定功率kw或容量（m3）或吨位（t）
厂牌及出厂时间
数量（台）
1
钻机
GPS-20型
/
/
6
2
泥浆泵
3PNL
/
/
6
3
钻头
1m
2
4
钻头
0.8m
4
5
排浆泵
100NL
/
/
3
6
电焊机
ZX500
/
/
6
7
吊车
100t
/
国产
1
8
全站仪
TopCon
/
日本
1
9
水准仪
DJ—13
/
国产
1
10
混凝土导管
Φ25860m/套
/
/
8
11
混凝土料斗
3.0m3
6
注明：
钻孔灌注桩因为要和地下墙、地基加固等工序结合施工，所以投入的设备会受到场地条件的限制，如果再施工中场地条件允许的条件下，我们将尽可能投入更多的，使场地处于饱和状况的设备，以加快工期。
4.3劳动使用计划
劳动力计划表
岗位
定员（人）
主要职责范围
灌
注
桩
机
组
钻探班长
8
及时完成机长安排的工作，对本班的安全、质量和效率负责。
钻探工人
16
服从班长的安排，负责桩机移位，成孔、下钢筋笼、下导管、清孔和水下砼灌注等工作。
钢
筋
班
班长
2
服从项目的统一安排，认真组织本班生产，协助机械修理工作，对本班的安全、质量和效率负责。
工人
10
服从班长的安排，负责制作钢筋笼，
孔口焊按吊装钢筋笼等工作。
成桩班
班长
2
负责钢筋笼及注浆管下放、导管下放二清灌注，
工人
8
配合成桩各工序施工
机
械
维
修
机修工人
2
负责维护、保养和修理各种设备机具，
协助设备安装。
电工
2
负责维护、保养和修理各种电器设备，
负责各种电器设备的安装和接线。
起
重
运
输
起吊指挥
4
负责设备机具设备安装、移动。
驾驶员
4
负责现场设备、原材料、半成品的运输和
泥浆的外运工作，负责试验品运输。
普
工
班
灌注工
12
抬运钢筋笼、导管、做好水下砼灌注准备等工作。
场地工
4
清理泥浆沟、排水沟、挖护筒，
清理场地及材料，搞好环境卫生。
合计：
86人
5施工技术总述
5.1施工流程
5.2施工工艺
5.2.1测量定位
根据设计图，采用TopCon（GTS-602）全站仪进行桩中心定位放样，测量误差小于5mm。
5.2.2埋设护筒
护筒采用钢板卷制，强度和刚度满足规范要求，护筒内径比设计桩径大100mm。
护筒按桩位准确埋设，其中心与桩位中心的偏差不大于20mm，并保证护筒垂直。
护筒的埋设深度应超过杂填土的埋深20cm以上，本工程勘察资料显示杂填土的埋深在1.0m左右，故护筒的长度暂定为1.2m，壁厚10mm，护筒中心应满足施工质量要求，护筒实际深度以现场护筒开挖土样为准。
5.2.3成孔
根据本工程地层特点，在正常钻孔桩直孔钻进施工中，准备使用工程针对性较强的刮刀切削钻头，以提高钻头强度、钻进效率和钻进稳定性。
该钻头可用于钻进标贯击数在50以上的较硬硬土层、砾石砂土层。
钻头上面直接装置配重块，既保证钻进压力，又提高钻头工作稳定性和钻孔的垂直精度。
（1）成孔垂直度控制
钻孔施工前，调整好钻机的水平与垂直度，使钻机的吊钩、转盘与钻头处在同一中轴线上，这是保证钻孔垂直度的前提条件。
（2）减压钻进工艺的应用
在正常钻进时，为提高钻孔的垂直度，根据我们钻孔桩施工经验及本工程的具体情况，采取减压钻进的工艺悬吊匀速钻进，以确保钻孔的垂直度达到1/150。
给压的方式应采用减压钻进，保证成孔钻进的效率和稳定性。
（3）钻进过程中的钻压控制
钻进的原理是切削齿给予孔底的压力，应大于土层的抗压强度，这样钻具回转时产生的切削力可以达到破碎岩土的目的。
钻压确定公式为F=P×D
式中：
F——钻头总压力（N）
P——比压（N/cm2）
D——钻头直径（cm）
根据计算及本工程地层清况，结合考虑一定的所选钻具重量及工艺要求，我们决定在刮刀钻头上部增加1吨配重。
保证成孔钻进的效率、稳定性、垂直度。
（4）泥浆指标控制
施工时应注意控制泥浆比重、粘度、含砂率、酸碱度等指标，以确保成孔质量。
因本工程钻孔较深，单孔成孔周期较长，加上钢筋笼和钢立柱的安装时间亦较长，为了保证孔壁稳定及桩质量和测试数据的准确性，应根据地层性质正确控制和调节泥浆性能参数。
保持孔内液面与孔口平齐。
浅部的
粉土层极易出现缩径、坍塌事故，因而应提高泥浆的比重和粘度。
施工前期可在泥浆中添加适量CMC，并在起下钻过程中注意孔壁阻力，判断有无缩径现象而采取有效的预防措施。
针对下部砂性地层，我们将泥浆旋流除砂系统应用到本工程施工中，使泥浆性能达到需求。
一般情况下，经过泥浆旋流除砂系统处理后，性能指标如表：
泥浆性能指标
终孔时泥浆性能指标
项目
性能指标
检验方法
比重
1.1～1.30
泥浆比重计
粘度
18～22s
500－700ml漏斗法
含砂率
<4%
灌注前的泥浆性能指标
比重
≤1.15
泥浆比重计
粘度
18～22s
500－700ml漏斗法
含砂率
<2%
（5）成孔验收
在钻孔达设计标高时，应进行反循环系统一次清孔。
进行孔底标高、孔底沉渣、泥浆指标自检，一次清孔并自检合格后，通知施工监理对成孔进行验收，验收合格后进行提钻。
每只孔在提钻后需及时进行孔径、垂直度、孔壁稳定变形等检测，以鉴定成孔质量，若质量未达到设计要求，需采取相应措施，并经鉴定合格后方可进行下道工序施工。
成孔验收指标表
项目
指标
成
孔
钻机对中偏差
≤20mm
泥浆比重
1.10～1.30
泥浆粘度
18～22s
孔径
≥设计桩径
一
清
垂直度
<1/150
孔深
±0～50mm
（6）泥浆循环系统
由于本工程钻孔深度最深达50m，且下部含砂层很密实，在钻进过程中必须保证及时排渣与孔壁的稳定。
根据本工程的设计钻孔参数及地层结构，钻孔时采用正、反循环相结合的施工工艺。
上部钻进先采用对土体扰动较小的正循环工艺施工，以避免浅层土体塌方，当进入⑦1砂层中后宜采用反循环工艺施工，故本工程泥浆循环系统
布置应考虑正反循环两种工艺需要。
正循环钻进选用3PNL泥浆泵，当难以满足施工要求时，采用反循环钻进，反循环吸浆采用6BS砂石泵以便能及时吸出孔底土渣，保证成孔质量。
（1）、正循环系统布置
泥浆池的容量需要是钻孔桩单孔方量两倍以上。
（2）、反循环系统布置
在
号土以下钻孔时，宜采用反循环工艺施工，可确保钻进效率和成孔质量。
反循环泥浆系统布置见下图：
（3）、泥浆循环系统见下图
5.2.4钢笼制作与安装
（1）钢筋笼制作的总体考虑
在成桩的一系列过程中，钢筋笼的精度直接影响着成桩的顺利进行。
钢筋笼分段越少对于其保证直线度越为有利，也对顺利下钢筋笼、顺利成桩更为有利。
（2）钢筋笼具体制作方法
钢筋笼制作场地布置：
用16～20mm厚的钢板制成两块弧形卡板（其弧面直径为钢筋笼主筋外径），卡板按加强筋间距依次设置，按主筋位置在卡座上作出支托主筋的半圆形槽（槽深等于主筋半径，槽与槽中心距为主筋中心距）。
几块卡板位置用经纬仪控制布设，使卡板弧面中心沿钢笼纵向方向在一条线上，卡板面与钢笼纵向中心线保持垂直，然后用水准仪将对卡板的标高进行调平，最后把几块卡板位置予以固定。
（3）钢筋笼保护层垫块设置
钢筋笼成型后，为了使钢筋笼主筋有一定的保护层，通过在钢筋笼外侧设置保护层垫块（下称垫块）来控制保护层厚。
根据设计要求确定保护层垫块的尺寸。
每节钢筋笼长度方向设置三组垫块，每组垫块沿钢筋笼同一截面圆周方向对称设置4块，垫块均设置在箍筋上。
（4）钢筋笼的吊装
抗拔桩、格构柱桩钢筋笼采用分节制作、分节起吊入孔，每9m一节。
采用钢筋焊接的形式对接钢笼，保证单面焊接长度10d。
下笼结束将注浆管注满水后封口，以阻止异物或泥浆进入管中。
5.2.5格构柱安放、定位、吊装
5.2.5.1.格构柱定位
在格构柱施工时，要特别注意提高精度，为了确保其施工质量，我们在施工时轴线、桩位的测放，成孔垂直度、孔底沉渣的检测，钢柱定位、垂直度、截面扭转偏差、标高控制等均采取了一定的技术措施。
（1）测量放样
用全站仪进行测量放样并复核。
钻孔灌注桩施工采用硬地坪施工，硬地坪要求平整、坚实，测量放样时在硬地坪上弹出桩位控制轴线，形成井字形控制网，同时在桩位轴线X和Y轴方向刻划两条与设计的轴线一致的控制方向线，并在每条线上做好两个以上控制点。
（2）成孔桩位，垂直的控制
校正好的护筒，在护筒与护筒井坑环状间隙之间用砂浆填充捣实。
成孔形状、桩身垂直度按照设计要求进行监测。
成孔完成后及时用测绳测定孔的深度，允许偏差0~+300mm。
（3）格构柱定位、垂直度、截面扭转偏差、标高控制
格构柱加工制作各项偏差控制在规范和设计的允许范围内，派专人负责监督。
格构柱下放之前，应在其两垂直侧面做好中心位置和垂直度的弹线工作，以便钢格构柱吊放位置、垂直度校核。
采用双点起吊钢格构柱与钢筋笼搭接应垂直，并且钢格构柱应保持在钢筋中心。
格构柱放到设计标高后，测量人员复核其方位达到设计要求的精度后，用护筒上的六个M16螺杆定位。
5.2.5.2.格构柱吊装及安放
本工程配置150T、50T履带吊车双机抬吊格构柱，最长格构柱长约30m，焊接钢筋笼后最大重量约10T。
150T履带吊臂杆接42.7m，当臂杆起到70.8°时工作半径14m，最大起重量28.5吨>10吨，满足要求。
格构柱起吊采用一台150吨履带式起重机单机抬吊法，互相配合吊装钢笼入槽，起吊时，先将格构柱水平吊起，然后升150吨主吊钩、放50吨副吊钩，最终将格构柱凌空吊直。
格构柱起吊入槽时必须缓慢放下，切忌急速抛放，以防钢筋笼变形或造成槽段坍方。
下放格构柱时应缓慢下放。
如下放钢筋笼和格构柱遇到困难，不得强行下放，找出下放困难的原因，并采取一定的措施，使之顺利下放。
格构柱放至设计标高，用麻线拉好，复核其水平无误后，四面电焊在井口架上将其固定，井口架固定在枕木上，不使产生移动，并使钢格构柱截面扭转差控制在设计允许范围内。
下放灌混凝土导管时，导管尽量放在格构柱中心，拔管时吊钩应在格构柱正上方垂直起吊，严禁斜拉起拔导管。
起拔导管时要缓慢，尽量使导管在起拔过程中位于格构柱中心，不带动格构柱。
5.2.5.3.格构柱起吊吊点计算
格构柱重约7T，则吊耳板荷载P=7/4*1000*9.8N/kg=17150N
吊耳板采用Q235钢板，板厚δ=30mm，吊耳板宽度B=300mm，吊耳孔半径r=50mm，R=B/2=150mm，孔顶至板顶距离a=150mm。
吊耳孔壁局部受压承载力
σcj=（αγgP）/（rδ）=（1.1*1.35*17150）/（50*30）=16.98MPa≤fcj=205MPa。
满足要求。
吊耳孔壁受拉承载力
σtj=σcj（R2+r2）
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