咬合桩施工专项方案之欧阳物创编.docx
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咬合桩施工专项方案之欧阳物创编
时间：
2021.02.07
命题人：
欧阳物
一、编制依据1
二、适用范围1
三、工程概况1
1、围护结构设计概况1
2、工程地质情况2
3、水文地质情况2
四、施工部署及资源配置2
1、施工组织安排2
2、施工场地布置3
2.1施工场地布置原则3
场内排水
4
4、资源配置4
4.1劳动力4
4.2设备配置5
4.3主要材料5
五、施工方案及主要施工工艺6
1、咬合桩施工原理6
2、施工流程6
3、单桩施工顺序6
4、施工方法6
4.1测量放线6
4.2导槽施工8
4.3钻机就位9
成孔、取土
吊装钢筋笼10
4.6混凝土灌注10
4.7拔管成桩11
4.8孔口定位误差11
5、钻孔咬合桩施工控制要点及主要技术措施11
5.1施工控制要点11
5.2主要施工技术措施14
六、安全、质量、环境及文明施工控制措施18
1、安全控制措施18
2、质量控制措施19
3、环境及文明施工控制措施21
自然环境保护
保持环境卫生
3.3施工噪音控制22
3.4扬尘和大气污染控制措施23
3.5施工污水处理措施23
3.6泥浆及固体废弃物处理、处置方案23
一、编制依据
1、大连市地铁2号线东海站～海之韵站区间工程施工招标文件、招标补遗及澄清文件、施工图纸；
2、大连市地铁2号线东海站～海之韵站区间工程实施性施工组织设计。
3、现行地铁工程及业主在招标文件中明示的有关设计、施工规范、验收标准和规程。
4、我公司现有的技术水平、施工管理水平和机械设备装备能力、多年来从事类似工程所积累的施工经验。
二、适用范围
本施工方案大连市地铁2号线东海站～海之韵站区间工程围护结构（全套管咬合桩）施工。
三、工程概况
东～海区间起止里程为DK0+355.8～DK1+073.566，左线含长链1.702m，短链0.32m，区间全长719.236m。
区间左右线线间距为13～5m，区间起点段设有交叉渡线。
DK0+710.000里程设联通门，DKO+960.000处设人防段线路。
区间断面从海之韵站到东海站一路上坡，纵断面最大纵坡坡度为14.137‰，最小纵坡坡道为2‰，区间结构最大覆土厚度为9.1m，最小覆土厚度为3.4m。
1、围护结构设计概况
区间采用明挖顺筑法施工，围护结构采用Φ1200全套管咬合桩，兼做止水帷幕，标准段一序桩与二序桩交错布置，相互咬合，咬合厚度250mm，桩中心间距950mm，最大深度30.94m，最小深度为10.92m，共计1530根，其中素桩769根，荤桩761根，桩的种类及长度具体如表31所示。
表31咬合桩种类及长度统计表
断面
里程
长度
桩顶标高
桩底标高
桩长（m）
素桩（根）
荤桩（根）
备注
11
355.8
414.9
59.1
2.91
28.03
30.94
64
64
11
414.9
452
37.1
2.91
27.03
29.94
42
40
22
452
508
56.0
3.41
27.03
30.44
58
57
22
508
537
29.0
3.41
25.03
28.44
31
30
22
537
564.3
27.3
3.41
23.03
26.44
28
29
22
564.3
571
6.7
3.41
22.03
25.44
7
7
33
571
640.5
69.5
3.41
22.03
25.44
74
73
33
640.5
651
10.5
3.41
18.53
21.94
10
12
44
651
660
9.0
3.91
18.53
22.44
10
8
44
660
698
38.0
3.91
17.53
21.44
40
40
44
698
727.6
29.6
3.91
16.03
19.94
32
32
55
727.6
807
79.4
4.21
16.03
20.24
82
84
66
807
839.4
32.4
4.41
16.03
20.44
34
34
66
839.4
865.4
26.0
4.41
14.03
18.44
28
27
66
865.4
886.5
21.1
4.41
12.03
16.44
22
22
66
886.5
913
26.5
4.41
13.03
17.44
28
28
77
913
950
37.0
3.71
11.03
14.74
40
39
77
950
962.3
12.3
3.71
13.03
16.74
14
15
88
962.3
991
28.7
3.71
13.03
16.74
32
30
99
991
1000
9.0
3.01
13.03
16.04
10
10
99
1000
1074
73.6
3.01
7.91
10.92
83
80
合计
717.8
451.0
769.0
761.0
16772.6
16611.6
2、工程地质情况
桩基穿越地层主要为人工堆积素填土、淤泥、淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粉砂、强风化板岩，桩底位于强风化板岩。
3、水文地质情况
场地内按赋存条件为空隙水及基岩裂隙水，场地地下水类型为潜水。
孔隙水主要赋存于素填土、粉砂中。
素填土成分不均匀，渗透性差异较大，略具承压水。
同时，本场地为填海区，距离海岸线较近，贯通性较好，孔隙水为海水，水量丰富。
四、施工部署及资源配置
1、施工组织安排
引进一只专业咬合桩施工队伍，配置9台全套管钻机，分区、分段交错组织施工，全标段共分四区段组织施工，具体如图41所示。
第一区段（152m）:
先投入4台钻机组织该区段咬合桩施工（1、2、3、4号钻机），根据道路中间绿化带迁移情况，适时增加2台钻机（5、6号钻机）组织第一区段剩余咬合桩施工；
第二区段（104m）：
该区段与第一区段咬合桩同步展开，投入3台钻机（7、8、9号钻机）组织该区段剩余咬合桩的施工；
第三区段（206m）：
第一区段4、5、6号钻机施工完成后转移至第三区段组织该区段咬合桩施工，待第二区段咬合桩施工完成后，将7、8、9号钻机转移至该区段，与前期投入的3台钻机共同组织该区段剩余咬合桩施工；
第四区段（255m）：
待第二区段咬合桩施工完成后，将1、2、3号钻机转移至该区咬合桩施工，根据第三区段咬合桩施工进展情况，适时将该区钻机转移3台钻机（4、5、6号钻机），与前期投入3台钻机共同组织该区段剩余桩基施工。
图41施工区段划分示意图
2、施工场地布置
2.1施工场地布置原则
施工现场布置是针对现场施工实际要求并结合现场条件进行的，其布置的原则是：
⑴划分施工区域和材料堆放场地，保证材料运输道路环通畅，施工方便。
⑵符合施工流程要求，减少对专业工种和其他工程方面施工的干扰。
⑶施工区域与生活区域分开，且各种生产设施布置便于施工生产安排，且满足安全防火、劳动保护要求。
2.2施工堆放场、临时布置
⑴根据现场情况和施工周期，咬合桩施工生产、生活用房使用集装箱。
⑵在施工区域搭设钢筋棚、机具间、小五金仓库、重要材料仓库、乙炔氧气间等生产用房，现场材料堆放场仅设临时堆放场。
⑶咬合桩施工阶段合理设置钢筋加工平台，并根据桩基施工进度设置3个钢筋加工平台，1号平台位于第二区段基坑内（紧邻第一区段），长20m，宽度5m；2号钢筋平台位于第三区段基坑内（紧邻第四区段），长35m，宽度5m；3号平台位于基坑北侧紧邻渣场范围，长35m，宽度5m。
2.3场内排水
现场生产排水沿施工便道环形设置明沟300mm×300mm（深×宽），并经过三级沉淀池（1000mm×1000mm）沉淀后，集中排入市政污水管线内。
2.4现场施工道路
施工场区四周市政路网发达，能满足大型施工机械进出场需要。
生产区施工道路利用基坑两侧既有沥青路面，可满足现场吊车、罐车及渣土车的通行；在DK0+655.8位置设置一条宽7m施工便道，便于基坑两侧设备通行。
具体见附图1、2。
3、施工工期及进度目标
根据大连市地铁2号线东海区间~海之韵站区间工程项目总体施工进度计划，咬合桩施工进度为6月1日~9月15日；为满足施工组织安排，桩长小于等于15m每天每台完成3根，桩长介于15~25m之间的每天每台完成2.5根，桩长大于25m每天每台完成2根。
具体如表41所示。
表41施工计划
序号
区段
开始时间
结束时间
1
区段一
.6.1
.7.10
2
区段二
.7.11
.9.10
3
区段三
.7.11
.9.15
4
区段四
.6.1
.7.20
5
总工期
.6.1
.9.15
4、资源配置
4.1劳动力
劳动力计划如表42所示。
表42劳动力计划表
工种
按工程施工阶段投入劳动力情况
备注
第二季度
第三季度
第四季度
咬合桩钢筋工
40
40
导槽施工
39
39
咬合桩施工
115
115
合计
194
194
4.2设备配置
主要设备配置如表43所示。
表43主要设备配置表
序号
机械或
设备名称
型号
规格
数量
国别产地
制造
年份
额定功率（KW）
生产能力
用于施
工部位
备注
1
MZ2型
全套管钻机
MZ2
9套
中国
75
咬合桩施工
2
德国宝峨BG25C凿岩机
BG25C
2台
德国
咬合桩施工
3
宇通吊车55t
55t
7台
中国
咬合桩施工
履带吊
4
泥浆泵
SCD200/20
20台
中国
22KW
咬合桩施工
5
挖掘机
330
2台
日本
咬合桩施工
6
XB500交流焊机
XB500
8台
中国
38KW
导槽施工
7
钢筋切断机
GQ50
2台
中国
4.0KW
导槽施工
8
钢筋调直机
TQ100A
1台
中国
3.0KW
导槽施工
4.3主要材料
主要材料如表44所示。
表44主要材料数量表
序号
项目名称
单位
数量
备注
1
围护结构钢筋
t
3568.94
2
C15水下缓凝
m3
18971.82
3
C30水下
m3
18789.76
五、施工方案及主要施工工艺
1、咬合桩施工原理
钻孔咬合桩采用机械钻孔施工，桩与桩之间相互咬合排列的一种基坑围护结构。
施工主要采用“套管钻机+超缓凝砼”方案。
钻孔咬合桩的排列方式采用：
第一序桩素砼桩（A桩）和第二序钢筋砼桩（B桩）间隔；先施工A桩，后施工B桩，A桩砼采用超缓凝砼，要求必须在A桩砼初凝之前完成B桩的施工，B桩施工时，利用套管钻机的切割能力切割掉相邻A桩的部分砼，则实现了咬合。
2、施工流程
钻孔咬合桩施工工艺如图51所示。
3、单桩施工顺序
采用全套管桩基预先跳桩施工第一序桩（A1、A3......）,在第一序桩灌注C15水下混凝土素桩未缓凝前（初凝时间不得小于60h，终凝时间不大于70h），第二序桩（B1、B2......）跟进完成钻进并浇筑混凝土，使二序桩的混凝土融合在一起呈嵌入咬合状态而形成一个连续、整体的排桩结构，具体如图52所示。
4、施工方法
4.1测量放线
依据设计所提供的交桩资料及桩位，采用导线与三角测量相结合的方法，沿设计线路的两侧建立控制网，所有控制点都要填写报验资料，经监理工程师复测，并签字同意后方可使用。
每个控制点都作好精心保护，在施工中每10天要进行一次复测，一旦出现偏差及时进行修正恢复。
场内使用的临时水准点，依据业主提供的基准点和高程引入场内并认真加以保护，临时水准点和高程的引入需经监理工程师复核，并签字同意后方可使用。
依据设计图纸计算各桩位的坐标，并确定每个桩孔与相邻控制点的位置关系。
经复核无误后在施工现场内实地放出，同时以桩中心为交点，在纵向和横向埋设好护桩，桩位经监理工程师复核并签字同意后方可进行下步施工。
图51钻孔咬合桩施工工艺图
图52 套管钻孔咬合桩成桩顺序图
4.2导槽施工
导槽采用C20砼，翼板全宽1.7m，厚0.5m，将导槽范围地面平整及夯实完成后，采用定型弧形模板，加固完成后，浇筑翼板混凝土，导槽平面图如图53、54所示。
图53 导槽平面示意图
图54 导槽剖面图
考虑施工各方面影响，咬合桩中心根据桩长分别外放5、7.5、10cm（其中桩长小于15m外放5cm；桩长介于15~20m之间的外放7.5cm；桩长大于20m，外放10cm）。
导墙基底位于密实的地基上，以保证导墙的稳定性。
导槽模板采用定型钢模，每段长度3m，模板支撑采用方木及地脚锚杆。
模板位置严格按咬合桩位轴线定位，内径大于设计桩径20mm，垂直度偏差控制在2‰以内。
导槽模板如图55所示。
图55导槽模板示意图
导槽采用Φ12钢筋，纵、横向间距均为200mm。
导槽采用商品混凝土，人工入模，插入式振动棒振捣。
在混凝土强度达到70%后拆模，拆模后立即加设对口撑，保证导槽在施工中保持稳定。
混凝土养护期为7天，冬季注意覆盖保暖，不得洒水，养护期间严禁在导槽上堆放材料及机具设备，严禁任何车辆通行。
4.3钻机就位
钻机安放前，将桩孔周边地面夯平，确保钻机机身安放平稳，钻机就位时确保钻头中心及桩位中心在同一铅垂线上，其对中误差小于10mm；钻机就位后，测量护筒顶标高。
同时填写报验单，经监理工程师对钻机的对中、钻杆垂直度检查验收合格后，方可钻进。
正式钻孔前，钻机要先进行运转试验，检查钻机的稳定和机况，确保后面成孔施工能连续进行。
具体如图56所示。
图56全套管钻机就位示意图
4.4成孔、取土
定位后，在导槽孔与钢套管之间用木塞固定，防止钢套管端头在施压时位移。
吊装安放第一、第二节套管，埋设第一、第二节套管的垂直度是决定桩孔垂直度的关键，在套管压入过程中，用全站仪或测锤不断校核垂直度。
当套管垂直度相差不大时，固定钻机下夹具，利用钻机上夹具来调整垂直度；当套管垂直度相差较大时，一般应拔出套管来重新埋设，有时也可将钻机前后左右移动一下使之对中。
取土成孔先压入带刃尖的第一节套管（每节套管长度为8m），压入深度约2.5～3m，然后用抓斗从套管内取土，一边抓土，一边下压套管，要始终保持套管底口超前于取土面且深度不小于2.5m；第一节套管全部压入土中后（地面以上要留1.5m，以便于接管）检测成孔垂直度，如不合格则进行纠偏调整，如合格则安装第二节套管。
下压取土，直到设计孔底标高。
4.5吊装钢筋笼
钻孔咬合桩钢筋笼主筋采用搭接焊接长，加强箍筋采用双面搭接焊，螺旋筋和主筋连接采用电弧点焊焊接。
为防止钢筋笼在灌注混凝土过程中上浮，在加工钢筋笼时预先在钢筋笼底部焊接抗浮钢板。
钢筋笼焊接完成后，经自检合格后，报监理验收。
验收合格并经监理许可，才能进行钢筋笼吊装。
用100T履带吊机主副钩三点起吊、人工扶笼入孔、缓慢下放入孔。
根据以往施工经验，钢管下方需插入钢筋笼中2m左右，并与钢筋笼可靠焊接。
4.6混凝土灌注
本工程咬合桩采用厂拌商品C30（C15）混凝土,水下混凝土法灌注施工，灌注方式采用25t汽车吊+导管系统。
开始灌注混凝土时，应先灌入2～3m³混凝土（约2m深），然后将套管搓动后提升20～30cm，以确定机械上拔力是否满足要求。
不能满足时，则应采用起重机辅助起吊。
灌注过程中应确保混凝土高出套管端口不小于2m，防止上拔过快造成断桩事故
⑴水下混凝土灌注准备
首先安设导管，位置保持居中，导管下口与孔底保留30～50cm左右。
灌注首批混凝土之前在漏斗中放入隔水喉塞，然后再放入首批混凝土。
⑵水下混凝土灌注过程
在确认储存量备足后，吊车立即提起喉塞。
灌注首批混凝土量使导管埋入混凝土中深度不小于1.0m。
在首批混凝土灌注正常后，连续不断灌注，灌注过程中用测锤测探混凝土面高度，推算导管下端埋入混凝土深度，并做好记录，正确指导导管的提升和拆除。
直至导管下端埋入混凝土的深度达到4m时，提升导管，然后再继续灌注。
⑶水下混凝土灌注技术要求
①首批混凝土灌注量保证导管底口埋入混凝土中不小于1.0m，灌注过程中混凝土面高出导管下口2.0m。
②混凝土浇筑保持连续进行，浇筑过程中勤量测、勤拆管，始终保持导管埋深在2.0～6.0m左右，同时根据测量结果判断孔内有无异常情况。
严禁将导管提出混凝土面，形成断桩。
③在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续的混凝土徐徐灌入漏斗和导管，不得将混凝土整斗从上而下倾入管内，以免在管内形成高压气囊，挤出管节的橡胶密封垫。
④在灌注将近结束时，由于导管内混凝土柱高度减小，超压力降低，而导管外的泥浆及所含碴土的稠度和比重增大。
如出现混凝土上升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，也可掏出部分沉淀物，使灌注快速进行。
在最后一次拔管时，要缓慢提拔导管，以免孔内上部泥浆压入桩中。
4.7拔管成桩
一边灌注混凝土一边拔管，应注意始终保持套管底低于混凝土面2.5m以上。
4.8孔口定位误差
为了保证全套管咬合桩底部有足够的咬合量，应对其孔口的定位误差进行严格的控制，孔口定位误差的允许值可按表51来进行选择。
表51孔口定位误差允许值
桩长
咬合厚度
10m以下
10～15m
15m以上
100mm
±10
±10
±10
150mm
±15
±10
±10
200mm
±20
±15
±10
注：
表中孔口定位误差允许值单位以毫米计。
5、钻孔咬合桩施工控制要点及主要技术措施
5.1施工控制要点
5.1.1咬合桩定位与桩垂直度控制
为了保证咬合桩底部有足够厚度的咬合量，除对其孔口定位误差严格控制外，还应对其垂直度进行严格的控制，根据我国《地下铁道工程施工及验收规范》规定，桩的垂直度标准为≤5‰。
⑴导墙定位
导墙起锁口和导向作用，直接关系到钻孔咬合桩成孔精度，施工中严格控制导墙施工精度，确保轴线误差±10mm，内墙面垂直度3‰，导墙顶面平整度5mm。
⑵桩垂直度检测
①地面监测：
在地面选择两个相互垂直的方向采用线锤监测地面以上部分的套管的垂直度，发现偏差随时纠正。
这项检测在每根桩的成孔过程中应自始自终坚持，不能中断。
②孔内检查：
每节套管压完后安装下一节套管之前，都要停下来用“测环”或“线锤”进行孔内垂直度检查，不合格时需进行纠偏，直至合格才能进行下一节套管施工。
⑶纠偏
套管在切压过程中,在相互垂直的方向上定时采用2m靠尺测量套管垂直度,发现偏差及时纠正。
通常采用以下方法纠偏：
①利用钻机油缸纠偏：
如果偏差不大或套管入土不深。
可直接利用钻机的顶升油缸、推拉油缸调节套管的垂直度。
②A桩的纠偏方法：
如果A桩入土5m以下发生较大偏差，可先用钻机油缸纠偏，如达不到要求，可向套管内填砂。
边填砂边拔套管，直至将套管提升到上一次检查合格的地方，然后调直套管，检查其垂直度合格后重新下压。
③B桩的纠偏方法：
B桩的纠偏方法与A桩基本相同，不同之处在于不能向套管内填砂，而应填入与A桩相同的混凝土。
5.1.2A桩缓凝时间的确定
超缓凝混凝土是钻孔咬合桩施工工艺所需的特殊材料（因为其缓凝时间特别长，所以称为超缓凝混凝土），这种混凝土主要用于A桩，其作用是延长A桩混凝土的初凝时间，以达到其相邻B桩的成孔能够在A桩混凝土初凝之前完成，这样便给套管钻机切割A桩砼创造了条件。
由此可以看出超缓凝混凝土是钻孔咬合桩施工工艺成败的关键。
超缓凝混凝土的技术参数
为了满足钻孔咬合桩的施工工艺的需要，超缓凝混凝土必须达到以下技术参数的要求。
①B桩混凝土缓凝时间≥60小时，其确定的方法如下：
a成桩时间（t）测定
单桩成桩所需时间t应根据工程具体情况和所选钻机的类型在现场作成桩试验来测定。
试验结果t为12~15小时，取上限值t=15小时。
b确定B桩混凝土缓凝时间T
根据下式计算B桩混凝土的缓凝时间：
T=3t+K
式中：
T——B桩混凝土的缓凝时间（初凝时间）
K——储备时间，一般取1.0t，t——单桩成桩所需时间
②混凝土坍落度：
16±2㎝
确定原则：
a水下混凝土灌注的需要；
b满足防止“管涌”措施的需要；
C为防止“管涌”，混凝土坍落度d随时间t的损失曲线应尽量陡一些，即d损失的快一些。
混凝土的3天强度值R3d不大于3Mpa。
其作用是：
在施工过程中遇到意外情况（如设备故障等）拖延了时间，以致于在A桩混凝土终凝后才施工B桩，这时，由于混凝土早期强度不高，使B桩咬合部分混凝土处理起来方便。
最终强度满足设计要求52超缓凝混凝土技术参数表
表52超缓凝混凝土技术参数表
强度等级
坍落度
初凝时间
3天强度
满足设计要求
16±2cm
≥60h
≤2Mpa
5.1.3钢筋加工及安装控制
钻孔咬合桩钢筋加工及安装严格按规范执行，严格控制钢筋笼直径，钢筋笼直径不可过大，否则无法下放至孔内，灌注过程中易被套管带出，钢筋笼直径过小则使保护层过大，影响结构受力。
由于本工程钢筋混凝土桩钢筋笼为非对称布置，下放钢筋笼时应严格控制方向，在钢筋笼靠结构侧的中心一根主筋上间隔做好标记，同时在钻机相应孔中心也做标记，下放过程中对好两标记即可。
5.1.4孔内沉渣控制
通过计算套管底至地面高度可准确计算孔深，然后通过实测孔深可得出孔内沉渣厚，及时用抓斗对孔内虚土和沉渣进行清除，确保孔内沉渣厚不超过200mm，不得以超挖代替沉渣厚。
5.2主要施工技术措施
5.2.1分段施工接头的措施
往往一台钻机施工无法满足工程进度，需要多台钻机分段施工，这就存在一个段与段之间的接头问题，采用砂桩接头是一个比较好的方法。
在先施工的端头设置一个砂桩（成孔后用砂灌满），待施工段到此接头时，挖出砂灌上混凝土，并在其外侧施做2根旋喷桩。
具体如图57所示。
图57分段接头预设置砂桩示意图
5.2.2遇到地下障碍物的处理方法
套管钻机施工过程中如遇地下障碍物处理较困难，但对一些比较小的障碍物，如砾石、卵石层能穿过。
如遇大块石可将冲抓换成十字冲击锤冲砸击碎后下压套管清除。
对地下管线、钢筋、型钢等大型障碍物可抽干积水，在保障安全的前提下吊放人员下孔切割处理。
特殊情况可由潜水员下孔处理。
5.2.3B序桩切割成孔困难时的处理措施
⑴如图所示，B桩成孔施工时,其一侧A1桩的砼已经凝固,使套管钻机不能按正常要求切割咬合A1、A2桩。
在这种情况下，宜向A2桩方向平移B桩桩位，使套管钻机单侧切割A2桩施工B桩，并在A1桩和B桩外侧另增加一根旋喷桩作为防水处理。
施工方法示意见图58。
图58 旋喷桩外侧封堵示意图
⑵B1桩成孔施工时，其两侧A1、A2桩的混凝土均已凝固，在这
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