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冲孔桩施工方案
广州市轨道交通三号线北延段四标【永泰站】土建工程
永泰站冲孔桩施工方案
编制：
审核：
批准：
中铁隧道集团有限公司
广州地铁三号线北延段同永嘉盾构项目部
二OO七年九月
永泰站冲孔桩施工方案
一、工程概况
1、工程位置
广州地铁三号线北延段施工四标工程永泰站是三号线北延段第五个中间车站，位于广州市白云区同泰路与丛云路交叉路口，车站与同泰平行，呈东西走向，位于同泰路南侧。
详见图1。
车站设计起点里程为YCK8+836.9，终点里程为YCK8+976.9，车站总长为131m，标准段宽度19.5m。
图1永泰站平面位置图
2、工程地质及水文地质情况
2.1工程地质情况
根据施工图设计及第二次岩土勘察报告，永泰站主体明挖基坑场地内地质情况如下：
（1）地面以下8.5m范围地层为土层，主要为素填土及粉质粘土，其中，基坑东南角地面以下4.4~10m为含水中砂层，基坑北侧存在0.9~2.2m厚的含水砂层。
（2）地面以下8.5m以下至连续墙底为灰岩、泥岩、页岩及砂岩层，岩层总体上软下硬，岩层上下层存在全、强、中、微风化的岩层复层结构。
2.1水文地质情况
永泰站地形较平坦，地下水位受地形变化影响不明显，场地内地下水位埋藏较浅，勘察揭露的地下水稳定水位埋深为1.20～5.40m，标高为16.73～27.70m，地下水位年变化幅度为2.50～3.20m。
根据设计图，抽水试验单孔涌水量基岩平均为83m3/d、砂层平均为98.6m3/d，基岩渗透系数平均为0.91m/d、砂层平均为7.83m/d。
砂层富水性较好，总的储量一般。
地下水对混凝土结构无腐蚀性，对长期浸水状态下的混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对干湿交替状态下的混凝土结构中的钢筋具有弱腐蚀性。
具体工程地质如图2、图3所示。
图2永泰站右线地质剖面图
图3永泰站左线地质剖面图
3、设计概况及施工参数
永泰站车站主体明挖基坑深为17.48m，最大宽度约35.95m，长180.5m。
车站主体及附属围护结构采用冲（钻）孔灌注桩+桩间三重管旋喷桩止水的联合支护体系。
主体围护结构冲孔桩桩径Φ1200mm、桩中心间距1.35m、平均桩长20.0m、总计277桩桩，桩间止水采用Φ500mm三重管旋喷桩、旋喷桩与冲孔桩咬合15cm，旋喷桩进入不透水层不少于1m。
桩顶设置截面为1200mm×1000mm冠梁。
出入口及附属结构钻孔桩桩径Φ800mm、桩中心间距1.0（0.9）m、桩间止水采用Φ500mm三重管旋喷桩、总计408根桩。
冲（钻）孔桩施工参数与配筋见附图1和附图2。
二、施工方案
根据施工图设计及第二次岩土勘察报告，车站主体围护结构钻孔桩拟采用冲孔桩机进行冲孔施工，附属结构及出入采用钻孔桩进行成孔施工。
冲孔桩施工是通过悬吊的冲锤上下往复冲击，将硬质土或岩层破碎成孔，部分碎渣和泥浆挤入孔壁中，大部分成为泥渣，用掏渣筒掏出成孔，钻孔桩施工方法与冲孔桩只是在成孔方式上不同，其余的基本相同，出入口及附属结构钻孔桩在施工中可参考主体结构冲孔桩施工。
为防止钻孔桩施工时由于相邻两桩施工距离太近或间隔时间太短，容易造成塌孔，采取分批跳孔施作，钻孔桩施工时按每间隔两孔施作。
如下图所示，施作钻孔桩的顺序为1→2→3，施工时先施做序号为“1”的桩，次之施做序号为“2”的桩，最后施做“3”。
如图4所示
图4冲孔桩施作顺序示意图
三、冲孔桩施工方法说明及技术措施
1、冲孔桩施工工艺
冲孔桩施工工艺如图5所示：
图5钻孔灌注桩施工工艺流程图
2、冲孔桩施工工艺说明及技术措施
（1）施工准备
冲孔桩桩机进场前，首先挖除场地内原有房屋基础及地上、地下一切障碍物，包括大块石头、生产及施工垃圾等，清除后进行碾压，防止冲孔机陷机。
同时，在场地中央开挖沉渣池，沉渣池用彩条布铺坡面，坡顶及坡脚外延1m，坡脚人工码砂袋1.5m高压脚，坡顶用砂袋压彩条布边；同时，规划布置施工场地，综合考虑泥浆循环系统、沉渣池、场地排水系统等，在场地中央开挖一个共用沉渣池，每台冲孔桩机单独在孔桩边开挖一个循环泥浆池，并在围挡墙脚设排水沟，以保证泥浆循环通畅、污水排放彻底、钻渣排除顺利。
（2）施工放样
考虑施工过程中存在的测量误差和桩机就位误差，以及成孔垂直度误差，为避免桩体侵明挖结构净空，围护结构冲孔桩拟外放15cm。
以每天完成6个护筒为一组，施工放线时，先定出6个护筒外放15cm后的孔桩中心轴线，并在中心轴线上且在这6个护筒位置的两个端头各打1点定出轴线方向，再依据中心轴线用白灰划出两条孔桩边线，接着用挖机在这两条孔桩边线间拉明槽1m深，然后依据中心轴线人工修整槽边及槽底，在槽底在中心轴线上测量定出每个护筒中心位置。
为防止施工期间护筒被破坏或移位，同时，利于桩机冲孔期间桩机的冲孔轴线的及时复核，拟将围护结构冲孔桩的每一条边的中心轴线延伸到围护结构端头以外，同时在围护结构外周边放出孔桩轴线的平行线，并对应每一个冲孔桩进行平行定位，作好记录，保证冲孔期间对桩机冲孔轴线随时进行测量复核，同时利于桩间三管摆喷桩、三管旋喷桩桩位定位。
（3）砼护筒施工
测量定孔位后进行砼护筒施工，砼护筒采用组合弧形钢模板拼装定位，人工现浇砼成型。
1个圆形钢模板护筒由4块2mm厚弧形钢模板拼装而成，模板高1m，内径1000mm，每块模板间采用插销固定；砼浇筑采用人工拌料或砼搅拌机拌料，人工用手推斗车运料至孔桩位，直卸入槽，人工用插入式振捣器捣固密实。
浇筑后24小时拆模，浇筑后4小时及拆模后7天内均进行洒水养护。
砼护筒结构布置如图6所示。
图6冲孔桩多联护筒示意图
（4）护壁泥浆的制备与处理
经地质钻探资料及相关设计图有关文件，本工程地面以下6m后为强中微风化泥质粉砂岩，基坑西北角地表以下有3.0~5.0m的含水砂层，冲孔过程中需用粘性土制备护壁泥浆。
同时，在冲孔过程中，后施工的桩根据已成孔桩的地质和施工实际情况，根据需要可适宜地制备适合该桩钻孔所需的护壁泥浆，并在施工过程中，根据所遇到的地质情况进行调整。
根据该工程的地质情况，其泥浆制备的性能指标初步拟定如表1所示：
表1泥浆制备的性能指标
项次
项目
性能指标
检验方法
1
相对密度
1.1~1.5
泥浆密度计
2
粘度
10-25s
500/700mL漏斗法
3
含砂率
<6%
100mL有刻度容量的量杯测定
4
胶体率
>95%
量杯法
5
失水量
<3ml/30min
失水量仪
6
泥皮厚度
1~3mm/30min
尺量
7
静切力
1min10~30mg/cm2、10min50~100mg/cm2
静切力计
8
稳定性
<0.03g/cm2
9
PH值
7~9
PH试纸
（5）桩机就位
冲孔桩机主要由桩架（包括卷扬机）、冲击钻头、掏渣筒、转向装置和打捞装置等组成。
待砼护筒强度达到要求后，将已安装了卷扬机的桩架移至护筒位置初就位，然后利用桩架顶自由下垂的钢丝绳（未悬吊冲击钻头）对准护筒中心，利用冲孔桩转向装置和桩架底的爬行滚筒二次定位，然后在桩架水平板处放水平尺检查是否水平，水平尺在水平尺前后两次相互垂直方向反复摆放，同时反复调整自由下垂钢丝绳对准护筒中心，直至桩架既水平，自由下垂钢丝绳又对准了护筒中心，然后垫平稳固爬行滚筒和桩架底座，安装冲击钻头，安装后再检查钻头周边到护筒内边的距离是否相等，若不相等再进行调整，直到符合要求。
（6）冲孔
开孔时，应低锤密击，若表层土为淤泥、细砂等软弱土层，可加粘土块夹小片石反复冲击造壁，孔内泥浆面应保持稳定；进入岩层时，应低锤冲击或间断冲击，如发现偏孔应回填片石至偏孔上方300~500mm处，然后重新冲孔；若遇到孤石时，可采用高低冲程交替冲击，将大块孤石击碎或挤入孔壁；每钻进4~5m深度时验孔一次，检查钢丝绳的自由下垂中心轴线是否偏位，同时，在更换钻头前或容易缩孔处，均应验孔，以防钻头或冲击不当扰动孔壁造成塌孔、扩孔、卡钻和掉钻；冲孔中遇到斜孔、弯孔、梅花孔、塌孔、护筒周围冒浆等情况时，应停止施工，采取措施后再行施工。
（7）洗孔
冲孔到位和下砼导管后均需分别进行洗孔，洗孔的目的是抽换孔内泥浆，清除钻渣和沉淀层，尽量减少孔底沉淀层厚度，防止桩底存留过厚的沉淀或泥浆比重过重而产生吊桩、断桩或灌注砼时钢筋笼上浮。
终孔检查后，应立即清孔，不得隔时过久，以至泥浆钻渣沉淀增多，造成清孔工作的困难或坍孔，清孔后并在最短的时间内灌注砼。
（8）钢筋笼制安
①钢筋笼加工
钢筋笼采用现场加工制作，加工尺寸严格按设计图纸及规范要求。
钢筋笼主筋采用单面搭接焊，焊接长度符合规范要求，不小于10d，接头相互错开。
主筋与箍筋采用点焊。
施工中严格按照设计及规范要求制作钢筋笼：
钢筋原材料使用前进行调直、除锈去污，并检查其具备出厂合格证和试验复验合格证后方可使用。
根据设计图纸计算出箍筋的用料长度、主筋分段长度，将所需钢筋调直后用切割机成批切好备用，并按照钢筋加工的规格的不同分别挂牌堆放。
钢筋笼在支撑架上加工，将配好定长的主筋平直摆放在支撑架上，危重焊接加强筋及箍筋。
主筋与加强箍筋间采用点焊，加强箍筋置于主筋内侧，自桩顶往下按设计间距布置，箍筋螺旋式焊接在笼体上。
钢筋笼自上至下每4m设置一道钢筋笼保护钢筋耳环，每圈设3个耳环，保证灌注桩的保护层厚度。
钢筋笼加工完毕，报请监理验收，合格后方可使用。
②钢筋笼吊放
一次清孔结束后，采用1台16t汽吊整体吊放钢筋笼，严禁沿地拖动。
起吊前检查钢筋笼编号、尺寸，对号入座。
下笼时由人工辅助对准孔位，保持垂直慢放，就位后使钢筋笼轴线与桩轴线吻合，并保证桩顶标高符合设计要求；同时钢筋笼必须横担在砼护筒上，以保证钢筋笼底的砼保护层。
（9）下砼导管
钢筋笼吊放就位后，在地面上于桩机附近，根据成孔深度，选择符合要求的砼导管分节堆放，然后人工配合桩机逐节下放；上节与下节的连接采取在砼护筒口相接，方法为先在砼护筒口用方木和工具卡住已入桩孔的导管上端头，然后用桩机在地面吊起下节砼导管，人工辅助将下节砼导管口对准上节砼导管口，人工用管箍将上下两节砼导管牢牢卡紧在一起，然后用桩机慢放就位，下放时严禁导管碰撞钢筋笼，以免造成钢筋笼偏位，最后将砼料斗固定在最上端导管口。
砼导管壁厚不宜小于3mm，直径宜为200~250mm；直径制作偏差不应超过2mm，导管的底管长度不宜小于4m。
（10）桩身砼灌注
①开始灌注时，隔水栓吊放的位置应临近泥浆面，导管底端到孔底的距离应以能顺利排出隔水栓为宜，一般为0.3～0.5m：
②储料斗底部先用编织带装砂塞住导管口，其上垫个钢垫块，储料斗内砼储量达到有足以将导管的底端一次性埋入水下混凝土中0.8m以上后，抽出圆形钢垫块，编织带随砼下落，排出导管内泥浆并润管。
③灌注过程中，应随即探测孔内砼面的高度，计算导管埋置深度和控制桩顶标高。
④根据本工程的实际情况，混凝土灌注的上升速度不得小于2m／h，灌注量在10m3以内，灌注时间≤2h；灌注量在10～20m3以内，灌注时间≤3h；依此类推，但当灌注量＞40m3时，灌注时间不得超过6h。
⑤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一般宜保持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，避免造成断桩；
⑥水下混凝土的灌注应连续进行，不得中断。
因此，灌注前应有严密的施工组织设计及辅助设施，防止发生机具故障或停电停水以及导管堵塞进水等事故。
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，使导管底端高于钢筋笼底端，以防钢筋笼上浮。
⑧应控制最后一次混凝土的灌注量，不使桩顶超高或偏低过多。
一般应控制在设计桩顶标高以上约0.5m。
四、资源配置及进度计划
1、劳动力安排
劳动力安排详见表2。
表2主要工序劳动力安排表
序号
项目
工种
人数
合计
90
1
钻孔桩成孔
钻桩机械操作及杂工
80
2
钢筋笼制安
电焊工
10
2、设备配备
主要设备配备详见表3
表3主要施工设备表
序号
设备名称
数量（台）
规格型号
主要工作性能指标
一
桩机
1
冲孔桩机
10
CZ-30-1
2
吊机
2
16T（租赁）
3
钢筋弯曲机
2
GQW-32
φ4～φ3，2KW
4
钢筋切断机
2
GQ40A
Φ4～Φ40，3KW
5
交流电焊机
8
BX3-500
电流调节范围60～655A，6KW
6
砼输送泵
1
HBT60
Q：
16~58m3/h，p：
55KW
3、材料计划
主要材料计划详见表4
表4主要材料计划表
序号
项目
单位
直径
工程量
1
冲孔桩钢筋
T
φ28
697.15
T
φ20
23.64
T
φ10
64.43
2
冲孔孔桩砼
M3
C30水下砼
6266
3
泥浆外运
M3
6266
4、进度计划
（1）进度指标
冲孔桩施工：
1根桩/台机2天
（2）施工进度安排
计划开工时间：
2007年11月10日，完工时间：
2008年1月4日。
五、施工保证措施
1、技术保证措施
（1）钻孔桩施钻前探明地下障碍物并及时处理，经常检查垂直导向装置，及时纠偏。
（2）在钻孔桩施工钻进过程必须停止钻进时，应将钻头提出孔外。
（3）若钻头卡住后不能强行提出，可采用高压水或空气排泥方法排除泥渣及塌方土体，再慢慢提出。
（4）成孔时根据土质情况选用合格泥浆，并通过试验确定泥浆比重，水质必须满足要求。
（5）钻进中必须控制好泥浆指标，防止塌孔。
局部坍塌可加大泥浆比重，已塌土体可用钻机搅成碎块抽出；严重坍塌时，应将钻头提出地面，用优质粘土（掺入20%水泥）回填坍塌处以上1～2m，待沉积密实后再进行钻进。
（6）成孔要保护钻孔垂直度，严格控制钢筋笼外形尺寸，钢筋笼上下两节对正，并保持垂直状态。
如因孔壁面弯曲而使钢筋笼不能放入，应修整孔壁后再吊放钢筋笼。
（7）控制好成孔深度及钢筋笼的吊放标高，必须在孔口设锚固点固定钢筋笼。
（8）水下混凝土灌注时，导管埋入混凝土深度一般为2～6m,导管接头连接严密并在使用前进行试压；
（9）首批灌入混凝土量要足够充分，使其有一定的冲击量，并使混凝土面一次性超过底口0.8m以上；
（10）遇坍塌可将沉积在混凝土上的泥土吸出，继续灌注同时应采取加大水头压力等措施；如混凝土凝固，可将导管提出，将混凝土面清出，重新下导管灌注混凝土；混凝土已凝固出现夹层，应在开挖后清除泥土后采取压浆补强办法处理。
2、施工质量保证措施
（1）钢筋原材强度必须符合设计要求，对每一批进场钢筋要有出厂质量证明书，每60T为一批进行钢筋原材试验。
（2）钢筋笼加工必须符合施工规范要求，同时对主筋连接做现场取样试验。
（3）商品混凝土必须有生产单位资质证明及相关资料，各种原材合格证等完整资料。
混凝土强度必须符合设计要求及施工规范规定。
施工过程中须连续供应足量混凝土，防止因灌注间隔时间过长出现事故。
（4）为避免混凝土的碱骨料反应，要求混凝土含碱量≤3kg/m3。
（5）混凝土灌注时，每棵桩须做三组试块，标养至28d后并送专业试验室进行抗压强度试验。
（6）有见证取样：
按相关规定执行。
有见证试件按业主要求数量送指定单位进行试验。
（7）孔深、孔径、垂直度必须符合设计要求，沉碴厚度小于20cm，严格控制笼顶标高。
（8）实际混凝土灌注量严禁小于计算体积量，即充盈系数须大于1.0。
（9）灌注混凝土后桩顶标高及超灌量凿除处理必须符合施工规范要求。
（10）成桩后应对基桩桩身质量进行无破损检验（即动力振动波检验法）。
若对无破损检测桩质量有怀疑时可进行钻芯取样法对桩身质量进行鉴定。
（11）桩孔质量技术要求。
①孔深：
孔深不应小于设计深度且沉渣厚度不超过20cm。
②孔径：
孔径不能小于设计孔径，若出现缩径现象应进行扫孔，符合要求后进行下道工序。
③垂直度：
采用双向锤球或孔锤测定，偏差应小于1%。
3、安全保证措施
（1）施工过程前先探管线，根据实际情况确定施工方案。
（2）上班人员持证上岗，并进行上岗培训和教肓，严禁违章操作和违章指挥。
（3）桩机就位后，要将底架垫平压实，立架时要有专人指挥；
（4）开机前要检查各传动箱润滑油是否足量，各连接是否牢固，泥浆循环系统（离心泵）是否正常，确认各部件性能良好后方可开始作业；
（5）雷雨、大风期间，应停止桩机作业。
若在高压线下面施工，要注意同高压线保持一定的安全距离，特别是在安装钢筋笼时，吊车在吊装钢筋笼时要同高压线保持安全距离；
（6）根据现场用电情况，进行施工用电计算，施工现场实行三相五线制，确保施工用电安全。
（7）本工程设置专职安全员，督促各工种严格按照该工种的安全操作规范执行。
施工中每一道工序都必须作好施工安全措施交底，明确安全施工重点，克服盲目施工。
（8）作好防坠落、防坍塌措施。
（9）机电设备必须由专职人员操作，按规定作好维修保养。
（10）传动部分应设置防护罩，钻机上卸钻杆时，档位手把应处于空挡上。
（11）作业人员工作服的手、脚部位应束紧，安全帽配戴应正确。
（12）对各种机电设备，现场应设可靠的避雷装置，现场中各机械必须按规定加防雨罩或搭设防雨篷、闸箱防水、漏电接地保护装置应灵敏有效，每星期检查一次线路绝缘情况。
4、文明施工保证措施
（1）施工围蔽前，按广州市城管与交通部门的有关规定，办理占道有关证件，并通知当地有关部门。
（2）及时打扫施工场地，确保施工场地无污泥污水四溢，确保出入施工场地的车辆洁净。
（3）施工场地内的材料、机械、机料具要按规定位置摆放整齐。
（5）施工场地内必须定期派人打扫，以确保施工场地的整洁。
（6）沉淀池的设置必须符合有关规定。
（7）施工现场管理人员必须在胸前佩戴个人身份标卡，作业工人也应佩戴个人身份标卡，标卡应标明人员姓名、本人照片、工程或职务、所属单位。
管理人员和施工作业人员的标卡应分颜色区别。
（8）施工现场应设置连续、通畅的排水设施和其他应急设施，防止污水、废水直流或堵塞排水通道。
（9）施工现场应设置洗车槽，出入工地的机动车辆必须在工地冲洗干净后，方允许上路行驶。
（10）除抢险工程外，施工.嗓音控制在政府允许的范围内。
（11）施工现场的职工卫生间，厕所达到广州市卫生部门相关要求
（12）工具材料，半成品等分类，分规格整齐堆放，每班收工做到工完料清，场地整洁。
5、环境保护保证措施
（1）学习贯彻地方政府环保法规及有关规定，明确本标段的环保要求，增加投入，制定相应措施，处理好施工与环保的关系。
（2）落实门前三包环境保护责任制，保持施工区和生活区的环境卫生，及时清理垃圾，运至指定地点进行掩埋或按规定处理。
生活区应设置化粪设备，生活污水和大小便经化粪池处理后才能排入污水管道。
（3）场地道路硬化并经常洒水，防止尘埃污染周围环境。
（4）选用低噪音设备，采取消音措施降低施工过程中的施工噪音。
（5）施工中产生的废泥浆，在排入市政管网前应沉淀过滤，废泥浆和淤泥使用专门的车辆运输，防止遗洒、污染路面。
（6）工地汽车出入口均应设置冲洗槽，对外出的汽车用水枪冲洗干净，确认不会对外部环境产生污染后，方可让车辆出门。
（7）装运建筑材料、土石方、建筑垃圾及工程渣土的车辆，应采取遮盖措施，保证行驶中不污染道路和环境。
（8）不明管线先探明，后施工，不蛮干，确保城市公共设施的安全，妥善保护各类地下管线，施工中若发生管线损坏情况，立即采取必要的抢救措施，并报告业主和政府主管部门。
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