人工挖孔灌注桩施工方案.docx
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人工挖孔灌注桩施工方案
一、编制依据
1.1主要规程规范
序号
名称
编号
1
工程测量规范
GB50026-2007
2
建筑地基基础施工质量验收规范
GBJ50202—2002
3
建筑边坡工程技术规范
GB50330-2002
4
混凝土结构设计规范
GB50010-2010
5
建筑基坑支护技术规程
JGJ120-2012
6
建筑桩基技术规范
JGJ94-2008
7
建筑变形测量规程
JGJ/T/8-2007
8
施工现场临时用电安全技术规程
JGJ46-2005
9
建筑机械使用安全技术规程
JGJ33-2001
10
北京市市政基础设施工程资料管理规程
DB11/T808-2011
1.2现行主要法律、法规
序号
名称
编号
1
中华人民共和国建筑法
2
中华人民共和国环境保护法
3
中华人民共和国消防法
4
中华人民共和国计量法
5
建设工程质量管理条例
6
建筑安全生产监督管理规定
建设部令第13号
7
建设工程施工现场管理规定
建设部令第15号
8
北京市防火安全工作管理规定
政府令第53号
9
北京市建设工程施工现场管理办法
政府令第72号
10
房屋建筑工程和市政基础设施工程实行见证取样和送检的规定
京建质[2000]578
11
建筑工程施工现场安全防护、场容卫生、环境保护及保卫消防标准
DBJ01-83-2003
12
建筑工程安全防护、文明施工措施费用及使用管理规定
建办[2005]89号文件
1.3其他依据
1.3.1施工现场考察所获得的调查资料。
1.3.2工程所在地的地理、交通、地质、水文、气候等条件。
1.3.3我单位质量、环境、职业健康、安全管理体系的要求，以及现有的技术水平、施工管理水平和机械配套能力。
1.3.4业主要求的质量标准及我单位的质量计划、创优规划。
二、工程概况
2.1主要工程总体概况
项目
内容
工程名称
槐房再生水厂
建设单位
北京城市排水集团有限责任公司
设计单位
北京市市政工程设计研究总院
勘察单位
北京市勘察设计研究院
监理单位
北京北咨工程管理有限公司
施工总承包单位
北京城建集团有限责任公司
2.2工程建设地点
槐房再生水厂位于北京市区的南部，位于南环以南，通久路以北，马家堡西路以东，槐房路以西，占地面积约31.36公顷。
北
2.3设计概况
MBR生物池东侧有两处高压塔，高压线路最外端线与围护桩外边缘的水平距离为1.29m～6.70m，高压线路的垂直最低高度为12.31m；配水泵房北侧有两处高压线杆，高压线路最外端线与围护桩外边缘的水平距离为2.04m～3.52m，高压线路的垂直最低高度为10.54m。
参考《电力设施保护条例》中，电力设施的防护区域为5m，220KV高压线路在风力较大的情况下风偏可达到2.0m～2.5m，由于高压电线对现场施工的影响，无法采用长螺旋钻孔机和旋挖钻孔机进行围护桩施工，采用人工挖孔灌注桩施工。
从围护桩桩号1327-1344段（受南北方向高压电缆影响）采用人工挖孔灌注桩机施工，钢筋笼笼长22m，吊装采用三段吊装。
从围护桩桩号306-283段（受东西方向高压电缆影响）采用人工挖孔灌注桩机施工，钢筋笼笼长14m，吊装采用三段吊装。
2.4工程水文地质情况简介
2.4.1场地工程地质条件
根据对现场钻探、原位测试与室内土工试验成果的综合分析，将本次岩土工程勘察深度范围内（最深70.00m）的地层，按成因类型、沉积年代划分为人工堆积层、新近沉积层、第四纪沉积层及寒武系沉积岩四大类，并按岩性及工程特性初步划分为10个大层及亚层，现分述如下：
根据对现场钻探、原位测试与室内土工试验成果的综合分析，将本次岩土工程勘察深度范围内（最深43.00m）的地层，按成因类型、沉积年代划分为人工堆积层、新近沉积层、第四纪沉积层三大类，并按岩性及工程特性初步划分为9个大层及亚层，现分述如下：
表层为人工堆积的一般厚度为0.30～4.30m的房渣土、卵石素填土①层，粉质粘土素填土、粘质粉土素填土①1层及粉砂素填土、细砂素填土①2层。
人工堆积层以下为新近沉积的重粉质粘土、粉质粘土②层及粘质粉土、砂质粉土②1层；粉砂、细砂③层，细砂、中砂③1层及圆砾、卵石③2层；卵石、圆砾④层，细砂、中砂④1层及砂质粉土、粘质粉土④2层。
新近沉积层以下为第四纪沉积的粘质粉土、粉质粘土⑤层，粘质粉土、砂质粉土⑤1层及粘土、重粉质粘土⑤2层；卵石⑥层，细砂、中砂⑥1层及粘质粉土、粉质粘土⑥2层；卵石、圆砾⑦层，细砂、中砂⑦1层，粘质粉土、粉质粘土⑦2层，粘土、重粉质粘土⑦3层及粘质粉土、砂质粉土⑦4层；卵石、圆砾⑧层，粘质粉土、粉质粘土⑧1层，中砂、细砂⑧2层及粘土、重粉质粘土⑧3层；卵石、圆砾⑨层及中砂、细砂⑨1层。
有关上述地层的空间分布概况、特征综述和室内土工试验与原位测试指标的综合统计结果，详见“工程地质剖面图”、附表“地层岩性及土的物理力学性质综合统计表”。
2.4.2水文地质条件
本工程勘察期间（2013年4月下旬），于钻孔中实测地下水稳定水位标14.36~15.00m（埋深23.80~24.40m），地下水类型为潜水。
另于C303#钻孔中实测到一层上层滞水，其稳定水位标高为28.10m（埋深为10.70m），该上层滞水仅在场地内局部揭露，分布规律性差，水量不大，主要赋存于卵石、圆砾④层底部，受下伏粘性土阻隔所致。
2.4.3历史高水位记录
根据我公司区域地下水观测资料，拟建工程场区近3～5年最高地下水位标高约为20m左右（不含上层滞水）；1959年最高地下水位接近自然地面。
三、施工部署
3.1施工管理组织体系、施工总体目标
3.2施工部署
本方案内围护桩施工采用人工挖孔成孔施工工艺。
本着施工前做好统筹规划，施工中根据实际情况适时调整的原则，进行合理的资源配备，保证工程质量和施工进度。
挖孔桩施工分组施作，每小组2~3人，跳桩施工，隔3挖1，施工顺序见下图。
挖孔桩施工顺序示意图
3.2.1施工区域划分
MBR生物池东侧边坡支护共18根桩；配水泵房北侧边坡支护共24根桩，在地表至3.5m范围内使用钢护筒成孔，钢护筒长度为3.5m，采取2.0m和1.5m两节拼接而成，护筒壁厚5mm，下部使用混凝土护壁成孔。
3.3施工准备
3.3.1技术准备
1）人工成孔灌筑桩施工前要完成方案的审核、审批等手续。
2）施工前要进行安全、技术等交底。
3）与有关单位进行充分沟通，就施工方案、施工防护等达成一致意见。
3.3.2生产准备
1）人工成孔灌注桩施工区域应配备一个二级电箱，便于施工期间的临时用电。
2）人工成孔过程中的边坡支护使用预拌混凝土。
3）临时用水应能够保证施工期间的正常使用。
4）所有用电设备使用前要进行检查，不得带病工作。
5）施工前要完成施工人员的安全教育培训，全部持证上岗。
3.4主要施工机械
根据围护桩数量和工期安排，投入的主要施工机械如下表（施工中根据实际需要适当调整）。
序号
机械设备名称
型号/规格
单位
数量
备注
1
模板
组
60
成孔
2
电动一体提升机
组
6
成孔
3
铁吊桶
个
6
成孔
4
振捣器
个
6
灌注
5
汽车吊
16T
台
4
钢筋笼吊装
6
电焊机
BX－300
台
8
钢筋加工使用
7
水准仪
S3
台
2
标高控制
8
导管
300mm
m
200
灌注
9
水泵
WQ20-25-4
台
2
抽水
10
卷扬机
JJK-2T
台
1
钢筋笼加工
11
钢筋弯曲机
GW-40
台
1
钢筋笼加工
12
钢筋切割机
G3J-400
台
1
钢筋笼加工
13
电焊机
ZL-50
台
6
钢筋笼加工
3.5施工进度计划安排
3.5.1施工进度计划
成桩绝对工期为25日，计划开工日期4月15日,计划完工日期5月10日。
3.5.2施工进度保证措施
1）由项目经理部对外协调交通、环卫、市容的关系及扰民、民扰处理的前期准备工作。
避免造成不必要的麻烦，给文明施工、优质施工创造良好的前期条件。
2）围护桩设备提前组织：
经理部提前组织围护桩设备预拼，加工各种连接件，认真准备围护桩方案，并向操作人员进行详细交底，保证围护桩顺利进行。
四、人工挖孔桩施工方案
4.1施工流程
施工准备
测量放线、定桩位
浇筑锁口
地质核对并记录
开挖掘进
用桩心点校正模板位置
支设护壁模板
设置操作平台
灌注护壁混凝土
拆除护壁模板
反复以上循环直至设计高程
验孔、监理签证
按要求处理
不合格
钢筋笼制作
钢筋笼吊装、定位
合格
砼供应
混凝土灌注
桩基检测
4.2测定方位
4.2.1测量方法
测量方案经业主委托的第三方测量单位批准，交接桩验线完成，控制轴线经第三方验核无误。
内业计算出各桩的中心坐标。
现场用首级或二级控制网点用极坐标法放出桩的平面位置，附合到另一控制点上进行检查。
标高用水准仪测出护筒顶标高，以控制孔深和钢筋笼标高混凝土面标高。
4.2.2测量管理
1.测量队伍
项目部设一名测量工程师，负责测量统筹管理和复核，经二级复核合格，报监理复核合格后，方可开钻。
2.测量仪器
测量班配备如下测量仪器和设备：
J2级全站仪1套（测角中误差±2″，测距精度3mm±2ppm）包括主机、脚架、棱镜和觇牌；DS3水准仪3套（每千米水准测量高差中数偶然中误差小于3mm）包括主机、脚架、水准尺和尺垫；计算机一台，经纬仪一套，钢尺2把（经过检定），塔尺2把。
4.3施工工艺
4.3.1施工工艺
施工工艺流程：
放桩位→跳桩开挖（间隔3根开挖1根）→开挖第一节桩孔土方→安放钢护筒→加设垂直运输架→安装电动一体提升机→安装吊桶、照明、活动盖板、水泵、通风机等→开挖吊运第二节桩孔土方（修边）→安放钢护筒→开挖吊运第三节桩孔土方→浇第三节护壁混凝土→逐层往下循环作业→检查验收→吊放钢筋笼→浇筑桩身混凝土
4.3.2施工方法
1、放线定桩位：
⑴.测定桩位轴线和高程基准点。
确定好桩位中心，以中点为圆心，以桩身半径加护壁厚度为半径画出上部（即第一步）的圆周。
撒石灰线作为桩孔开挖尺寸线。
⑵.安装提升设备时，应使吊篮的粗绳中心与桩孔中心线一致，以作挖土时粗略控制中心线用。
2、挖孔作业（分节挖土和出土）
本项工程挖孔所使用起重的工具有：
电动一体提升机、钢丝绳、铁吊桶等。
为了
避免在施工过程中发生高处坠落、倾覆等事故，特进行以下验算，确保安全。
根据作业队施工工作实际及吊桶承载力，吊桶出土的允许最大重量为100KG（含水份重量），即1000N。
卷扬机采用6×19类公称抗拉强度1400N/mm2、直径为6.2mm的钢丝绳作业。
钢丝绳允许承受的最大拉力是有一定限度的,超过这个限度,钢丝绳就会被破坏或拉断,因此在工作中需对钢丝绳的受力进行计算。
钢丝绳允许拉力按下列公式计算：
（《建筑施工手册》）
[Fg]＝αFg/K
式中[Fg]——钢丝绳的允许拉力（KN）；
Fg——钢丝绳的钢丝破断拉力总和，（KN）按表4-1取用；
α——换算系数，按表4-2取用；
K——钢丝绳的安全系数，按表4-3取用。
6×19钢丝绳的主要数据表4-1
直径
钢丝总
断面积
参考
重量
钢丝绳公称抗拉强度（N/mm2）
钢丝绳
钢丝
1400
1550
1700
1850
2000
钢丝破断拉力总和
（mm）
（mm2）
（kg/100m）
（KN）不小于
6.2
0.4
14.32
13.53
20.0
22.1
24.3
26.4
28.6
7.7
0.5
22.37
21.14
31.3
34.6
38.0
41.3
44.7
9.3
0.6
32.22
30.45
45.1
49.9
54.7
59.6
64.4
11.0
0.7
43.85
41.44
61.3
67.9
74.5
81.1
87.7
12.5
0.8
57.27
54.12
80.1
88.7
97.3
105.5
114.5
14.0
0.9
72.49
68.50
101.0
112.0
123.0
134.0
144.5
15.5
1.0
89.49
84.57
125.0
138.5
152.0
165.5
178.5
17.0
1.1
103.28
102.3
151.5
167.5
184.0
200.0
216.5
18.5
1.2
128.87
121.8
180.0
199.5
219.0
238.0
257.5
20.0
1.3
151.24
142.9
211.5
234.0
257.0
279.5
302.0
21.5
1.4
175.40
165.8
245.5
271.5
298.0
324.0
350.5
23.0
1.5
201.35
190.3
281.5
312.0
342.0
372.0
402.5
24.5
1.6
229.09
216.5
320.5
355.0
389.0
423.5
458.0
26.0
1.7
258.63
244.4
362.0
400.5
439.5
478.0
517.0
28.0
1.8
289.95
274.0
405.5
449.0
492.5
536.0
579.5
31.0
2.0
357.96
338.3
501.0
554.5
608.5
662.0
715.5
34.0
2.2
433.13
409.3
306.0
671.0
736.0
801.0
37.0
2.4
515.46
487.1
721.5
798.5
876.0
953.5
40.0
2.6
604.95
571.7
846.5
937.5
1025.0
1115.0
43.0
2.8
701.60
663.0
982.0
1085.0
1190.0
1295.0
46.0
3.0
805.41
761.1
1125.0
1245.0
1365.0
1490.0
注：
表中，粗线左侧，可供应光面或镀锌钢丝绳，右侧只供应光面钢丝绳。
钢丝绳破断拉力换算系数表4-2
钢丝绳结构
换算系数
6×19
0.85
6×37
0.82
6×61
0.80
钢丝绳的安全系数表4-3
用途
安全系数
用途
安全系数
作缆风
3.5
作吊索、无弯曲时
6~7
用于手动起重设备
4.5
作捆绑吊索
8~10
用于机动起重设备
5~6
用于载人的升降机
14
根据以上公式可得：
[Fg]=0.85×20÷6=2.83KN＞1000N
故挖孔桩施工用卷扬机采用6.2mm直径6×19类公称抗拉强度1400N/mm2钢丝绳是安全的。
在使用过程中应经常检查钢丝绳完好情况，如有断丝、磨损应按照相关规范进行报废，具体要求参照《起重机械用钢丝绳检验报废使用标准》（GB5972-1986）。
施工时采用短把的镐、锹等简易工具进行人工挖土，挖土顺序为先中间，后周边，遇到比较硬的砾岩层时，可用风镐或人工凿除施工，出土采用电动一体提升机在桩内进行垂直运输，然后由三轮车运至竖井，再经电动一体提升机垂直运输至地面；轴线经复核无误后开始第一节开挖，每进尺1米（视地质情况而定）做混凝土护壁一次，即以1米为一个施工段；待第一节孔圈护壁完成以后，重新布设桩心控制点，将孔桩中心点用十字线布设于护壁顶面，标高基点布设于护壁上，并检查复测其准确性和精度，然后继续下一循环开挖。
当桩孔深度超过6米时用鼓风机和输风管向桩孔中送入新鲜空气。
成孔开挖以二人为一个小组配合，每小组一天安排2～3根桩进行流水作业，保证每根桩每天进尺一至两模。
⑴.开挖第一节桩孔土方：
开挖桩孔应从上到下逐层进行，先挖中间部分的土方，然后扩及周边，有效地控制开挖孔的截面尺寸。
每节的高度应根据土质好坏、操作条件而定，根据地质情况，一般控制在0.8～1.0m。
⑵.挖进时，吊大线锤控制中心轴线；用尺杆找圆心，以地面上基准点测量孔深，以保证桩位、垂直度和截面尺寸正确。
⑶.第一节桩孔成孔以后，即着手在桩孔上口架设垂直运输支架。
支架有：
钢管吊架、木吊架等；使用时要求搭设稳定、牢固，经验收合格后方可使用。
⑷.在桩孔深度达到4米时，用鼓风机和输风管向桩孔中送入新鲜空气。
⑸.孔内提土采用电动一体提升机提升，提土桶容重不得大于50kg，装土时不得装满或土渣溢出，装至桶容重85%即可。
⑹.往外吊土时，必须保证上下有可靠的联系方式，提土装好后，晃动提升绳索三下后方可开动提升器具，往外出土。
⑺.往外出土时，需设置好护头板，以防提土桶坠下伤人。
3、安装钢护筒
护坡桩定位后，在护坡桩开挖边线范围先进行人工开挖，先开挖1m深，然后将钢护筒进行就位，边开挖、边沉管。
钢护筒分为两节，每节1.75m（不等长也可）长。
完全沉完第一节后，继续进行第二节钢护筒的沉管。
钢护筒应进行焊接连接，保证不发生错位。
钢护筒上部应焊接有把手，用于控制沉管垂直度和深度的控制，钢护筒可沉至上口平齐地面,上口用钢筋砸地锚与钢护筒固定，以防护筒下沉。
在钢套筒周边地面上浇注C25砼，防止地面松散材料散落至孔内。
4、安装护壁钢筋和护壁模板
⑴.护壁钢筋的主筋为Ф6.5@200，两端6.25d弯钩，插入下层护壁长度应大于200mm，上下主筋应搭接，以防止护壁因自重而断裂。
⑵.护壁模板采用拆上节、支下节重复周转使用。
模板厚度为2-3mm，模板之间用卡具、扣件连接固定，也可以在每节模板的上下端各设一道圆弧形的、用角钢做成的内钢圈作为内侧支撑，防止内模因受涨力而变形。
在不拆除上节护壁模板的情况下，单孔一天开挖深度可控制在2.0m。
⑶.锁口梁：
第一节护壁以高出地坪200mm，便于挡土、挡水。
桩位轴线和高程标定在第一节护壁上口，护壁厚度取>200mm，确保孔壁稳定性。
5、灌注护壁混凝土
⑴.混凝土
混凝土护壁厚度计算
大直径人工挖孔桩大都采取分段挖土，分段护壁的方法施工，以保证操作安全。
分段现浇混凝土护壁厚度，一般取受力最大处，即地下最深段护壁所承受的土压力及地下水的侧压力确定其厚度。
施工过程中地面不均匀堆土产生偏压力的影响可不考虑。
桩直径取1.0米，深取最大值22米，护壁混凝土采用C25，地基土按照碎石土考虑，由详堪报告得γ=21.5kN/m³，内摩擦角φ=10°，最小地下水位在23m，根据建筑施工计算手册,其计算结果如下:
混凝土护壁厚度t可按下式计算：
式中：
K——安全系数，一般取K=1.65；
fc——混凝土轴心抗压强度（MPa）；
P——土和地下水对护壁的最大侧压力（MPa）；
D——挖孔桩直径（m）。
土和地下水对护壁的最大侧压力p，因地下水位在23m，大于桩深，所以不考虑地下水，不考虑土的粘结力，p的计算式如下：
式中：
γ——土的重度（kN/m3）；
H——挖孔桩护壁深度（m）；
D——挖孔桩外直径（m）；
——土的内摩擦角（°）。
经计算砼护壁为3.24cm能满足设计要求，为安全起见，混凝土护壁厚度上口为10cm，下口为5cm，倒齿轮型。
浇筑第一节护壁混凝土：
桩孔护壁混凝土每挖完一节以后立即浇筑混凝土。
人工浇筑，人工捣实，混凝土强度为C25，现场自行拌制，用机动翻斗车运至现场灌注，插入式捣固器振捣密实，依据计算护壁厚度为50mm~100mm。
护壁顶面高出现场地面20cm，以防杂物掉入伤人及地表水流入孔桩内。
为保证护壁稳定性及整体性，护壁分节灌注成形时节与节之间要保证5cm搭接长度并预留连接钢筋，钢筋通过绑扎连接。
接头搭接时先进行凿毛处理，下节护壁灌注时，在接头处加强振捣，以确保接头连接质量，增强整体性和封水性能。
⑵.护壁的结构形式为斜阶型，单元高度0.8-1.0m，见护壁大样图。
⑶.护壁混凝土应振捣密实，采用细钢筋棍进行串动，以及对钢模进行敲击振捣，厚薄均匀（最薄处不低于设计厚度的80%）。
⑷.拆模后重复上述工序至设计桩底标高。
护壁模板的拆除应在灌注砼24h或强度达到1.2MPa以后。
⑸.上下节护壁混凝土搭接长度大于50mm。
6、钢筋笼加工
⑴.钢筋笼加工分段加工，D型桩笼长22m，分三段加工，三段钢筋笼长度分别为7m、7m、8m；C型桩笼长14m，分三段加工，三段钢筋笼长度分别为5m、5m、4m，桩体纵筋与螺旋箍筋及加劲箍筋，用点焊连接。
螺旋箍筋采用单面焊接搭接，焊接长度不小于10d；在节与节连接时，主筋采用机械连接（Ⅰ级接头），在主筋连接过程中，若出现主筋连接对位不正导致主筋不能采用机械连接的现象时，采用帮条焊连接，帮条钢筋与主筋钢筋规格一致，焊接方式采用单面焊，帮条长度≥10d。
⑵.进场钢筋有出厂合格证等质量证明文件，试验人员现场取样进行复试，并按照国家及北京市有关规定约请监理工程师进行有见证取样复试。
⑶.平整钢筋笼加工场地。
钢筋进场后保留标牌，按规格分别堆放整齐，下部用方木垫高，防止污染和锈蚀。
⑷.根据围护桩设计情况，钢筋笼采用分段制作，根据规范要求进行自检、隐检和交接检，内容包括钢筋外观、品种、型号、规格，焊缝的长度、宽度、厚度、有无咬肉、表面平整等，钢筋笼的主筋间距（±10mm）、加劲筋间距（±20mm）、钢筋笼直径（±10mm）和长度（±100mm）等，并作好记录。
结合钢筋焊接连接取样试验和钢筋原材复试结果，有关内容经总包单位质量部验收后，报请监理建筑工程师检验，合格后方可吊装。
⑸.钢筋笼应绑扎、焊接配合加工，严格按设计图纸及规范施工，其连接焊缝及接头数量应符合国标GBJ204－83的规定，成型后的钢筋笼应绑扎保护层使其居中，钢筋笼主筋保护层厚度50mm，采用Ф8钢筋作为导向钢筋保护层，沿钢筋笼周围水平均布，纵向间距4m，导向钢筋保护层点焊在主筋上。
⑹.检验合格后的钢筋笼应按规格编号分层平放。
钢筋笼配筋示意图。
7、吊装钢筋笼
⑴.钢筋笼吊装采用16t履带吊起吊。
起吊时先进行试吊，确认安全可靠后方可进行作业。
为了保证吊车塔臂控制在安全范围以内，塔臂伸出长度达到6.0m范围时，应对其进行锁定，以保证塔臂不再伸出，超过安全距离。
钢筋笼起吊时，钢筋笼采用2点起吊，吊点沿钢筋笼长度均匀分布。
先将下节钢筋笼下放至孔内，在洞口临时稳固后再吊起上节。
两节钢筋笼皆处于垂直状态并将各主筋位置校正，相应对准后进行连接。
以此类推，直至钢筋笼连接到设计长度。
⑵.对吊点部位加强焊接，确保吊装稳固。
吊放时，先吊直、扶稳，保证不弯曲、扭转。
对准孔位后，缓慢下沉，避免碰撞孔壁。
⑶.用水平仪测量护筒顶高程，确保钢筋笼顶端到达设计标高。
8、灌注桩身混凝土成桩
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