最终桩处理方案.docx
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最终桩处理方案
武林广场站北端盾构井范围浙江省科技局、科技活动场所
桩基础拔除施工方案
一、编制依据
1、浙江省科技局、科技活动场所桩基蓝图。
2、杭州地铁武林广场站总平面图。
二、工程概况
武林广场站位于杭州市中心广场—武林广场东北角，与广场东通道呈34度斜交，是地铁1号线与3号线的换乘站，4柱5跨三层结构（两端4层）。
车站长161.75m，标准段宽36.6m,底板埋深约26.4m,顶板覆土约4m,两端4层覆土约1.5m，车站设5个出入口，其中1、2、4号出入口为本次车站施工范围，3、5号出入口为预留，接武林广场地下开发和地铁控制中心大楼。
按照业主节点工期要求2009年9月1日前提供车站北端盾构井，以确保地铁1号线2011年底通车要求，方案调整为先施工车站北端盾构井（盾构井采用盖挖逆作法施工），盾构井范围拆迁正在进行中。
三、工程地质及水文地质条件
1、地质情况
①1层为杂填土：
灰～杂色，松散，顶部有30cm左右的混凝土地面，以下一般由建筑垃圾及碎块石、瓦片等组成，粘性土充填，局部含大块石，成分杂，分布在整个场区，层厚0.9～5.8m。
①2层为耕植土：
灰～褐灰色，松散，主要由粉质粘土及粉土组成，含腐殖质及少量碎石。
场区局部缺失该层，层厚0.60～3.70m。
④1层为淤泥质粘土：
灰黑、流塑，含云母，局部夹薄层粘土，全场分布，层厚2.7～5.9m。
④2层为淤泥质粉质粘土:
灰色，流塑，含云母、腐殖质，干强度中等，全场分布，层厚0.9～5.9m。
④3层为淤泥质粉质粘土夹粉土:
灰色，流塑，含云母、贝壳碎屑等，夹较多散体状粉土，层厚3.10～8.40m。
⑥1层为淤泥质粉质粘土：
灰～深灰色，流塑，局部软塑。
含云母，切面粗糙，呈鳞片状，层厚1.20～8.50m。
⑥2层为粉质粘土：
灰色，软塑，含腐殖物，局部夹粉砂。
切面粗糙，鱼鳞片状，层厚0.60～3.80m。
⑦1层为粉质粘土：
青灰～灰黄色，软可塑～硬可塑，含铁锰质氧化斑点及铁质结核，略具水平层理，层面夹粉土，层厚0.3～2m。
⑦2层为粉质粘土：
褐黄色，硬可塑，含铁锰质氧化斑点及铁质结核，具水平层理，局部夹粉土薄层,层厚3.00～10.10m。
2、水文地质
盾构井范围地下水主要为第四系松散岩类孔隙潜水、孔隙承压水和深部基岩裂隙水。
根据地下水的含水介质、赋存条件、水理性质和水力特征，勘探深度内可划分为第四系松散岩类孔隙潜水、承压水和基岩裂隙水。
1）孔隙潜水
盾构井范围浅部地下水属孔隙性潜水类型，主要赋存于上部①层填土及②层粉土④3层淤泥质粉质粘土夹粉土中，补给来源主要为大气降水及地表水，地下水位随季节性变化，勘探期间测得水位埋深0.4～3.8m，对应高程为2.24～5.54m。
建议抗浮设防水位高程取6.0m。
根据杭州市类似工程经验及场地环境，地下水流速较小。
2）孔隙承压水
盾构井范围承压水含水层主要分布在底板以下的（12）2层细砂、（12）4层圆砾和（14）2层圆砾中，水量中等。
隔水层为上部的粉质粘土和粘土层（④、⑥、⑦、⑧、⑨、⑩层），承压含水层顶板埋深37.50～40.80m，地质勘察在Zlwlgc～14-01钻孔内埋设铁制套管，将上部潜水含水层隔离，实测承压水头埋深在地表下5.14m，相应高程为1.28m。
浅层地下潜水对混凝土结构无腐蚀性、对钢筋混凝土结构中钢筋在长期浸水和干湿交替作用下无腐蚀性、对钢结构具弱腐蚀性,深部承压水对混凝土结构无腐蚀性、对钢筋混凝土结构中钢筋在长期浸水作用下弱腐蚀性、对钢结构具中等腐蚀性。
四施工准备
1、认真研究浙江省科技局、科技活动场所桩基平面图纸，确定桩基的具体情况；
2、研究并制定具体拔桩实施方案；
3、组建施工队伍，并对施工人员进行施工前教育培训和技术交底;
4、组织施工机械设备和材料进场；
五、桩基拔除说明
车站北端盾构井范围为浙江省科技局、科技活动场所（拆除中），始建于70年代中期，通过调查和了解，拆除后地面以下为桩基础，且大部分在车站北端盾构井范围内，严重影响盾构井的施工。
开工前需对其进行拔除处理，否则会影响盾构井的提供时间。
该桩基为直径Φ460mm钢筋砼桩,桩长约15m，采用15号钢筋混凝土浇筑。
“浙江省科技局、科技活动场所桩基平面图”及“浙江省科技局、科技活动场所桩基与车站位置关系见附图”。
需要处理的桩基统计分类如下：
Ⅰ、北端盾构井范围影响连续墙、中间桩及临时立柱施工的共102根桩基（其中中间桩范围有56根，地下连续墙范围有37根，临时立柱范围9根），目前急需处理;
Ⅱ、北端盾构井基坑内不影响连续墙及中间桩施工的有237根桩基；
Ⅲ、1号风亭范围及盾构井端头加固位置有111根桩基。
六、桩基拔除施工方案
1、场地处理
桩基拔除施工前，需对拔除范围地面用打夯机夯实，然后采用C25商品砼进行局部硬化，硬化厚度为150mm，硬化面积根据现场情况而定。
2、桩位放样
根据浙江省科技局、科技活动场所桩基平面图及车站总平面图，用全站仪量测出桩基位置，并打水泥钉作为标记，并在桩基外侧做4个护桩，以便施工过程中复核桩基中心、下放套管。
对每个桩基进行编号，按照编号的顺序进行拔除施工。
3、桩基拔除极限应力计算
1）桩基整体拔除计算
（1）桩基主筋抗拉值计算
需处理的Φ460mm桩基主筋为4根Ф12螺纹钢，长15m。
查混凝土结构设计规范得：
HRB335钢筋的抗拉设计值为300N/mm2；
4根Ф12钢筋的总抗拉力设计值为3.4T×4=13.6T
（2）桩基摩擦阻力计算
P（桩身摩擦阻力）=Up∑qsiali式中Up为桩周长
qsia为桩侧阻力特征值li为第i层土层的厚度
根据施工图主体结构
（二）中HD1/S/BU1/04/Z12/JG02/01/A图及基础工程教材查得，桩基础在各层土中的摩擦阻力值如下表所示：
土层
土层厚度li（m）
桩侧阻力特征值qsia
桩侧阻力计算公式
换算结果（T）
杂填土
4
18KPa
3.14×0.46×18×4
10.4
淤泥质粘土
5
10.8Kpa
3.14×0.46×10.8×5
7.8
淤泥质粉质粘土
6
6.4Kpa
3.14×0.46×6.4×6
5.5
摩擦阻力合计
23.7T
根据摩擦阻力值表得：
P（桩身摩擦阻力）=10.4T+7.8T+5.5T=23.7T
（3）桩基起拔验算
G（桩身自重）=3.14×0.462÷4×2.4×15=6.0T
这时桩主筋抗拉力：
T=13.6T＜P（桩身摩擦阻力）+G（桩身自重）=29.7T
通过以上计算得出：
4根Ф12钢筋无法直接拔除桩基的要求。
2）临界拔除桩基长度计算
根据以往拔桩经验，桩基自重，导致桩基无法整体上拔的原因主要是桩基周边摩擦阻力比较大，只能采用人工凿除部分桩基，待桩基自重加摩阻力小于主筋的抗拉强度时，再将剩下的桩基整体上拔。
假设剩余桩长为L时，主筋钢筋可以承受起拔的重力和摩擦力为：
四根钢筋拉力P=13.84≥P+G=（3.14×0.46m×6.4KPa×6m）+[3.14×0.46m×10.8KPa×（15-6-L）m]÷10=13.06T可以得出：
剩余桩基长度L≤5m未松动时，可以整体将剩余桩基拔除。
通过以上计算得出如下结论：
桩基4根钢筋抗拉值为13.6T，桩基顶面以下10m必须将土体松动，才能将桩基整体直接拔出。
4、三种位置桩基处理方案：
I、盾构井连续墙、中间桩范围桩基处理
经过上述三种桩基拔除计算，确定采用搓管机下压套管松动桩基周边土体后起拔的方法。
此方法在类似工程中具有良好的成功经验。
现急需处理的桩基有：
影响中间桩施工的桩基有37根，影响地下连续墙施工的桩基有56根，影响临时立柱施工的桩基有9根，共计102根桩基需机械拔除。
1）地基处理
放出桩基位置后，首先对地下连续墙及中间桩范围过梁混凝土进行处理，机械开挖露出桩顶，然后对周边地坪混凝土处理。
2）套管埋设
用水准仪量测出桩顶标高，根据桩顶标高推算出需埋设套管的长度，然后TGZ-1500型全套搓管机就位、对中，就位后用护桩复核套管机的中心是否与桩基中心重合（应反复2-3次对中），重合后方可下放套管，用全套搓管机下压套管就位（套管直径1.0m、每节长6m，壁厚45mm，每根桩打设3节套管，套管在孔口连接，并做好连接处的防水（采用橡胶垫接缝止水），套管机抱管力为2100KN，最大扭矩1900KN，保证套管的埋深长度在桩底以下3m左右。
3）套管下压到位后分两步进行施工：
第一步向管内反复冲水、抽水以消减管内土体摩擦力，保证桩顶以下10m范围内土体松动；第二部根据计算结果设定起拔力（<13.6T）以防断桩，使用50t拔桩机和50T履带吊车配合进行拔桩。
起拔过程中现场设两名安全员24小时轮流值班。
影响盾构井连续墙及中间桩施工的桩基见附图“浙江省科技局、科技活动场所桩基与车站位置关系”，桩基拔除工艺流程见下图。
桩基拔除工艺流程图
Ⅱ、北端盾构井基坑内不影响连续墙及中间桩施工的237根桩基处理；
1）盾构井基坑内桩基长15m，直径为φ460mm。
2）桩基底部伸入负一层结构内约3.5m左右。
顶板和负一层结构施工时对其内的桩基采用PC60炮机分上下两段凿除，割断钢筋后用绳索捆绑牢靠吊出地面。
3）伸入负二层结构内桩基，在结构土方开挖时直接挖出剩余的3.5m长桩基，用绳索捆绑后吊出地面。
4）基坑内桩基凿除设一个5人班组并配一台PC60炮机进行施工。
5）桩基凿除与土方开挖错开，以免影响土方开挖和钢支撑的架设时间。
Ⅲ、1号风亭范围及盾构井端头加固位置的111根桩基处理；
1）车站北端盾构井基坑外，盾构井端头加固范围（盾构井端头加固长度按9m计）内有61根桩基，处理方法与I中相同。
2）除盾构井端头加固范围61根桩基外，车站1号风亭范围剩余有50根桩基，在1号风亭施工前对其进行机械拔除。
1号风亭不在本次车站施工范围。
5、凿除后的孔内加固
桩基处理完成后，孔内回填的土方比较松散，为了防止地下连续墙成槽施工中孔壁坍塌，对连续墙施工带来不利等因素，视情况对桩基础回填土采用分层夯压，并进行注水泥土加固，加固水泥土参量控制在20%左右，分层水平夯实。
相邻起拔桩基的间距保持在5m以上，并且在处理临近桩时，需对临近拔除完的桩孔内土体进行加固，确保安全。
七、桩基拔除工期计划
开工前先对盾构井内连续墙、中间桩及临时立柱范围的102根桩基础进行拔除，基坑内的237根桩基础在基坑开挖时凿除。
施工工期计算及计划如下：
1、机械凿除混凝，路面处理需8小时左右；
2、下压一根桩基础钢套管需3小时左右；
3、向管内反复冲水、抽水以消减管内土体摩擦力，上拔需10小时；
4、上拔钢套管、机械移位，需3小时左右。
5、综上每根桩基础凿除施工需24小时左右。
6、工期计划
1）单根桩凿除起拔1根/天·班组，计划5个班组施工。
2）现场有条件时，先对影响连续墙及中间桩施工的68根桩基进行拔除，需12天完成。
如果连续墙及中间桩位置桩基拔除无条件施工时，即可对盾构井端头加固范围47根桩基进行拔除，需8天完成。
八、主要施工机械设备
主要施工机械设备表
名称
型号
数量
备注
全套管机械
TGZ-1500型
1台
履带吊
50T
1台
电焊机
AX-320×1型
5台
全站仪
1台
桩基放样
水准仪
苏州一光
1台
套筒标高量侧
空气压缩机
9m3
1台
风镐
3台
挖掘机
PC200
1台
平整场地
抽水泵
7台
其中2台备用
打夯机
1台
场地夯实
自卸汽车
3台
渣土外运
安全带
5套
安全绳
5套
钢套管
90m
5套
九、劳动力计划
劳动力计划表
序号
工种
人数
小计
备注
1
管理人员
4人
4
2
技术人员
2人
3
3
司机
2人
3
4
电工
1人
1
5
普工
5班、各3人
15
合计：
26人
十、安全、文明施工
1、安全员要深入施工现场，督促操作工人和指挥人员遵守操作规程，制止违章操作、无证操作、违章指挥和违章施工。
2、操作工人必须严守岗位履行职责，遵守安全生产操作规程，特殊工种需经培训合格后持证上岗。
3、为确保安全，夜间施工在施工现场配备足够的照明设施，警示标志及围护设施。
4、施工前，对投入的机电设备和施工设施进行全面的安全检查，未经验收不准使用，并在施工现场设置必要的护栏、安全标志和警告牌。
5、严格要求施工班组人员按照各自的操作规程和技术交底进行施工，确保施工的质量与安全。
6、不得使用患有精神病、心脑血管病、肝病、风湿病人员，并且严禁酒后作业和孔内吸烟
7、按照管线图，对进入现场拔桩队伍进行管线交底，让工人做到心中有数、以便拔桩施工期间对管线进行保护。
施工区域的各种管线派专人做好记录，拔桩施工时派专人在现场看防。
8、按照杭州市有关规定做好现场文明施工。
十一、附图
1、浙江省科技局、科技活动场所桩基平面图。
2、浙江省科技局、科技活动场所桩基与车站位置关系图。
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