方桩基础施工工法.docx

1、方桩基础施工工法方 桩 基 础 施 工 工 法1、前言：方桩一般用于楼房建筑基础，以预制桩为主。近几年方桩在桥梁工程基础中也得到广泛应用。方桩以其刚度大、承载力高、施工难度小的优越性将越来越多地应用于大型建筑物基础中，2004年中铁十三局集团公司第五工程有限公司承建京承高速公路（高丽营-沙峪沟段）工程第18#标段，其基础采用方形桩基础，在施工实践中，对方桩施工工艺不断完善，经总结形成本工法。方桩施工技术包括成孔工艺、钢筋笼加工及定位工艺、浇注水下砼工艺。该技术成果曾参加2004年度中铁十三局集团公司第五工程有限公司组织的科技成果评审，并获得一等科技成果奖。2、工法特点2.1施工难度小。2.2采

2、用地下连续墙施工机械，液压抓斗成孔。机械单一，比较短缺。2.3适用复杂地质情况，尤其是河道内大直径鹅卵石。2.4可代替沉井基础施工2.5工序衔接紧凑，操作方便，加快进度，节约成本。2.6施工占地面积小。2.7施工过程中噪音小。3、适用范围3.1本工法适用于桥梁，楼房等大型建筑基础。3.2本工法适用于复杂地质情况，尤其是河道内大直径鹅卵石。4、工艺原理4.1开挖方桩基础开挖工艺原理与地下连续墙开挖施工工艺原理基本一致，根据方桩的厚度，液压抓斗选配100厘米厚的斗体靠液压系统提升靠抓斗自身重量进入岩体斗体自重11000kg。液压抓斗成孔是靠斗体重量和液压闭斗，抓取土体提出地面而成孔。4.1.1抓孔

3、过程中质量通病及预防措施4.1.1.1坍孔原因：发生坍孔时，具体表现为孔内水位突然下降又回升，孔口冒细密水泡。坍孔多由泥浆性能不符合要求、孔内水头未能保证、机具碰撞孔壁等原因造成。预防措施：严格控制泥浆比重，确保水头高度，导墙埋至原状土层。处理方法：、查明坍孔位置后进行处理，坍孔不严重时，可回填土到坍孔位以上，并采取改善泥浆性能、加高水头、深埋护筒等措施，继续钻进。、严重时应立即将钻孔全部用砂类土或砾石土回填并应等待数日方可采取改善措施后 重钻。若坍孔部位不深时，可采用深埋护筒法，将护筒填土夯实，重新钻孔。4.1.1.2偏孔、扩孔、缩孔原因：偏孔多是由地质松软不均、岩面倾斜、机械位移、安装未平

4、或遇探头石等原因造成。扩孔多系孔壁小坍塌或抓斗摆动过大造成，缩孔常因地层中含遇水能膨胀的软塑土或泥质页岩造成，抓斗磨损过甚，亦能使孔径稍小。预防措施：、抓孔过程中，要每抓35斗将抓斗旋转180度，再继续抓孔，同时严格控制抓斗提升及下落速度，减小抓斗摆动幅度，防止发生偏孔、扩孔，如出现偏孔，可在偏斜处用抓斗反复扫孔。偏斜、扩孔严重时，应回填粘质土到偏斜处顶面，待沉积密实后重新抓孔。、抓孔过程中，经常测量抓斗尺寸，磨损严重时及时焊补，遇到软塑土或泥质页岩时，应采用失水率小的优质泥浆护壁，防止发生缩孔。如发生时，可用抓斗上下反复扫孔，扩大孔径。4.2导墙与圆桩的护桶一样方桩需要砌筑导墙，导墙是保证方

5、桩施工时平面位置的准确性、分散和承受一部分施工机械的重力以及防止地表土层的坍塌。4.3泥浆护壁本工程中因为当地地质情况砂石料较多，没有粘土，所以泥浆采用购买膨润土泥浆。泥浆在泥浆池内配制，容积120m3，底部及四周铺设塑料薄膜，防止泥浆渗漏。膨润土泥浆的主要成分为：膨润土粉、水、纯碱(含在成品膨润土中)。4.3.1泥浆配比泥浆生产及使用是按照：拌和生产静置水化使用回收处理再使用废弃的顺序进行。本工程的地质条件以细砂、卵石为主，对泥浆影响较大，但配比正确的膨润土泥浆应可使用三到四次。 表1 泥 浆 配 合 比材料名称单 位数 量水Kg/m3970膨润土（内含纯碱5 Kg/m3）Kg/m3754.

6、4钢筋笼变更由于方桩基础钢筋笼N4筋间距仅为30cm左右，无法采用导管法灌注水下砼，经项目公司技术部、设计代表、总监办、驻地办、施工单位现场协商，钢筋笼中间N4筋间距调整为82cm，将N4筋位置做相应调整，根数不变，层于层之间交替布置。其钢筋布置详（见图1）。图1 钢筋笼变更4.5浇注水下砼水下砼采用导管法灌注，砼采用商品砼，搅拌运输车入斗，吊车提斗，浇注工作必须连续进行。4.5.1导管法灌注4.5.1.1导管长度计算导管长度=孔深导管架高度导管底距孔底高度 其中：孔深导墙顶标高孔底标高导管闭水试验1、试验压力的确定：根据公路桥涵施工技术规范规定，水密试验的水压不应小于导管壁可能承受灌注砼时最

7、大内压力P的1.3倍。本桥8#墩导墙至桩底最深，导管的内压力也最大，因此取8#墩的导管内压力P作为代表值。P按下式计算：PchcwHw式中：P导管可能受到的最大内压力（kPa）； c砼拌和物的重量（取24kN/m3）hc导管内砼柱最大高度（m）以预计最大高度计，为7.5m；w井孔内泥浆的重量（取1.03kN/m3）；Hw -井孔内泥浆的深度（m），为34.36m。则：P=247.5-1.0334.36=144.61 kPa 试验压力1.3P=1.3144.61=187.99kPa取试验压力P0.2Mpa4.5.1.2试验方法：将导管拼装，两端封闭，注满水，用手压泵进行加压，当压力表读数达到试验

8、压力时，持压10分钟，然后撤压，在按试验压力加压、持压、撤压，反复加压3次，如导管接头无漏水，则证明此导管合格。（见图2） 图2 导管闭水试验4.5.2方桩在灌注过程中质量通病及预防措施4.5.2.1灌注过程中坍孔产生原因是：导墙底漏水；未保持所需水头；地下水压超过原承压力；孔内泥浆相对密度、粘度过低；孔口周围堆放重物或机械振动。预防措施：灌注过程中要控制水头高度及泥浆比重，成孔后应立即下钢筋笼及灌注水下砼。处理方法：1、坍孔数量不大时采取措施后可用吸泥机吸出砼表面坍塌的泥土，如不继续坍孔，可恢复正常灌注。2、如坍孔仍不停止，且有扩大之势，应将导管和钢筋骨架拔出，将孔内用粘土或掺58的水泥填满

9、，待数日后孔位周围地层已稳定时，再钻孔施工。4.5.2.2钢筋笼上升原因：主要是由于砼冲出导管底口后向上的顶托力造成的，预防措施：利用粗钢筋将钢筋骨笼挂在导墙上，并压重，同时，当砼灌注至距钢筋笼底部1m时，放慢灌注速度，直至砼上升至钢筋笼底口4m以上时，提升导管，使导管底口高于钢筋笼底口2m以上，恢复灌注速度。4.5.2.3短桩原因：桩头高程低于设计高程，多由灌注过程中，孔壁断续发生小坍方，施工人员未发觉，未处理，测探锤达不到砼表面造成。预防措施：在灌注将近结束时，应核对砼的灌入数量，以确定所测砼的灌注高度是否正确。处理方法：可依据处理埋管的办法，插入一直径稍小的护筒，深入到原灌砼内，用吸泥机

10、吸出坍方和沉淀土，拔出小护筒，重新下导管灌注，此桩灌注完成后，上下断层间应予以补强。超灌0.51.0m，确保桩头质量。4.5.2.4夹层原因：由于灌注过程中放生坍孔或首批砼封底失败造成。 预防措施：灌注过程中要控制水头高度及泥浆比重，成孔后应立即下钢筋笼及灌注水下砼，严格控制首批砼数量及初凝时间。4.5.2.5砼严重离析原因：多由导管漏水引起水浸、地下水渗流等造成。预防措施：除灌注的砼拌合物符合规定要求外，灌注前应严格检验导管的水密性，灌注中应注意防止导管内发生高压气囊。4.2.6首批砼用量计算灌注前首先计算首批砼用量，确保封底成功。首批灌注混凝土得数量应满足导管首次埋置深度（1.0m）和填充

11、导管底部的需要，本工程中8#墩首批砼用量最大，故按8#墩首批砼用量来控制。首批所需混凝土数量可按下面公式计算： VAB（H1H2）d2h14 V-灌注首批混凝土所需数量（m3）； A-桩截面长度（m），为2.5m； B-桩截面宽度（m），为1.0m；H1 -桩孔底至导管底间距（m），取0.40m；H2 -导管初次埋置深度（m），取2m；d -导管直径（m），为0.26m；h1-桩孔内混凝土达到埋置深度H2时，导管内混凝土柱平衡导管外泥浆压力所需的高度（m）。 h1wHw/c1.0332.063/241.38m 则：首批砼用量V2.51.0（0.42.0）3.140.2621.384 6.07m

12、3 各部尺寸见图3。图3 首批砼确定5、工艺流程及操作特点5.1工艺流程图（见附图一）。5.2操作特点5.2.1导墙砌筑方桩的导墙相当与圆桩的护桶，因此导墙的制作必须保证精度。根据现场实际情况，导墙采用砖混结构，底板及顶板采用20cm厚C20钢筋砼，中间砌筑37cm砖墙，两导墙内侧间距比方桩厚度大46cm，导墙深23m，以导墙底板座在原始地层为准。5.2.1.1砌筑方法a、场地平整后，用经过标定的全站仪测设出桩位中心及轴线，报请监理工程师复测合格后，放出导墙开挖边线。b、导墙基坑开挖后，再精确测设出导墙内边线。c、导墙施工完毕后，在顶板上测设出桩位控制点及高程控制点，并以此控制桩基施工。导墙沟

13、槽开挖后，重新精确测设出导墙边线，然后浇筑底板砼，待底板砼具有一定强度后，砌筑导墙竖墙，然后将导墙后用土分层夯填至原地面高度，浇筑顶板砼。(见图4) 图4 导墙图5.2.1.2导墙的质量标准：导墙的内墙面应竖直，顶面应水平。两导墙内墙面间的距离允许偏差为5mm，导墙顶面高程允许偏差10 mm。5.2.2抓孔施工5.2.2.2调制护壁泥浆本工程中因为当地地质情况砂石料较多，没有粘土，所以泥浆采用购买膨润土泥浆。泥浆在泥浆池内配制，泥浆池设在9#墩上游桥梁红线以外，容积120m3，底部及四周铺设塑料薄膜，防止泥浆渗漏。膨润土泥浆的主要成分为：膨润土粉、水、纯碱(含在成品膨润土中)。5.2.2.3泥

14、浆生产泥浆生产采用BE-10型立轴泥浆搅拌机，平均生产效率为10m3/h，生产时按水土。泥浆贮存采用泥浆池。为防止渗入地下及便于清渣，泥浆池要进行防渗处理，在泥浆池底部铺设塑料布。所生产的泥浆应达到以下标准：表2 泥浆生产标准标 称数 值比重1.03-1.10粘度18-24Pa.s含砂量4%30分钟失水量98%5.2.2.4泥浆使用在成孔过程中，泥浆用泵送注入孔内, 随着土体的抓进，槽孔内补入泥浆保证孔内稳定，在钻进过程中要保证浆面高度，防止槽孔坍塌并随时检查孔的垂直度。维持孔稳定,悬浮钻屑。在浇注混凝土的同时对泥浆进行回收，底层与淤积物接触并受混凝土污染的泥浆则废弃。5.2.2.5挖孔利用意

15、大利抓斗成孔，装载机出碴。24小时倒班作业，为保证垂直度，施工时随抓随测，并每抓23抓将斗体旋转180度。表3 成孔质量标准项 目允许偏差孔的中心位置（mm）100孔径（mm）不小于设计桩径（25001000）倾斜度小于1孔深不小于设计规定（26m）槽孔抓到设计孔深后，停滞1小时，待泥浆中的悬浮物沉入到孔底后，用抓斗把孔内淤积清出，达到规范要求。砼浇筑之前，一定要保证泥浆的主要性能指标参数符合要求，孔底淤积物厚度应小于设计要求（20cm）。在钢筋笼下放后如果孔内泥浆及沉淀层超标，采取反循环泥浆泵排浆法进行二次清孔，即将反循环泥浆泵连接到导管上，将孔内沉渣吸出。表4清孔后质量要求项目允许偏差沉淀

16、层厚度（mm）20清孔后泥浆指标相当密度1.031.10；粘度1720Pa.s；含砂率985.2.2.6地质情况统计在钻进过程中及时对地层变化情况进行记录，并取具有代表性的土样按顺序放至取样盒内，标明每段样品所代表地层的起始、终止标高和最大砾径。成孔后绘制实际地质柱状图（见附图2 ），并与设计地质柱状图进行比较，确认地层变化情况，并报请设计代表及监理确认桩基承载力是否满足设计要求。如不满足及时采取处理措施。5.2.3钢筋笼加工及定位钢筋笼采用整体加工，整体下笼。钢筋笼加工采取在桩位附近就近加工，场地平整碾压后，铺设一层碎石，用方木搭设加工平台，钢筋下料及焊接均在平台上进行。5.2.3.1起吊本

17、工程中方桩钢筋笼重67吨，长1622米。施工中采用履带吊车起吊，钢筋笼吊放采用双绳起吊，单绳入槽的方法。在吊放过程中平稳起降，避免变形，确保顺利入槽。5.2.3.2定位下钢筋笼高程中，通过导墙上的控制点严格控制钢筋笼位置，确保中心位置及保护层符合设计及规范要求。在实际施工过程中因斗体扭动造成孔口不正，我们采取在设计桩顶标高处绑扎木方以矫正钢筋笼位置。经过多余桩头凿除后检查，此办法可以达到矫正钢筋笼位置的要求。图5钢筋笼定位5.2.3.3安设吊筋将提前计算好长度的吊筋焊在钢筋笼上，焊接长度要满足规范要求，然后用方钢穿入吊环内，将钢筋笼悬挂在导墙上，保证钢筋笼顶面标高符合要求，同时，为防止钢筋笼上

18、浮，在方钢上要压重。 5.2.4浇筑水下砼5.2.4.1下导管a、导管排序根据导管长度配置导管根数，底节长度为4m，其它节采用0.52.5m节搭配使用，并按拼装顺序编号记录，以便计算拆管长度时使用。b、导管连接导管采用内直径30cm的钢管，用丝扣连接，连接处加密封胶垫，导管连接要顺直、严密，接口无磨损。并在导管使用前做闭水试验。c、导管安设导管拼装完毕后，用吊车将导管下入孔中，导管底口距孔底3050CM，料斗底部设致塞板，塞板上设钢筋吊环，保证料斗中储存一定量的砼。导管支撑在导管架上，导管架用槽钢制成，导管架支撑在导墙上。5.2.4.2实际首批砼用量本工程水下砼灌注采用吊车提斗、砼搅拌运输车直

19、接送砼入料斗的方法施工，首先用砼搅拌运输车向料斗内放砼，当料斗储满砼时，吊车提起塞板，同时，砼搅拌运输车加大油门继续向料斗内输送砼，确保料斗内始终储满砼，这样就等于加大了料斗的容量，因此，实际首批砼的用量料斗储存量砼搅拌运输车储存量本工程采用的料斗容量为1.2 m3，砼运输车的容量为810m3，因此实际首批砼用量为810m3，大于理论首批砼用量6.07 m3，满足封底要求。图6 水下砼灌注5.2.4.3灌注水下砼注意事项：A、首批砼落下后，应连续灌注，灌注时间不得长于首批砼的初凝时间。每车砼灌注前必须检查坍落度，不合格不允许施工，砼坍落度应控制在18cm22cm。B、砼灌注过程中，要经常测探孔

20、内砼面的位置，计算导管埋深，导管在砼中埋深应控制在26M。为防止钢筋笼上浮，当砼顶面距钢筋笼底面1m左右时，应降低砼灌注速度，当砼面上升至钢筋笼底面4m以上时，提升导管，使其底口高于钢筋笼底面2m以上，方可恢复灌注速度，直至砼浇筑到设计高程。C、考虑到上层浮浆问题，为保证桩头砼质量，一般砼要超浇50100cm，以保证混凝土强度，多余部分在承台施工前必须凿除，桩头应密实、无松散层。D、灌桩将近结束时，应核对混凝土的灌入数量，以确保混凝土的灌注高度是否正确。 5.2.5渣土及弃浆处理施工过程中所产生的渣土先集中堆放在施工场地，待排水晒干后用自卸卡车运至指定的弃土场地。废弃的泥浆先注入沉渣池，待沉淀

21、固结以后用自卸卡车运至指定的弃土场地。5.2.6方桩检测待基坑开挖后，按设计桩顶标高凿除多余桩头，确保桩顶平整、密实、无松散，全线44棵桩通过无损检测检查桩基质量全部合格。但因方桩桩形限制在水下砼灌注完毕后由与导管灌注，其桩四交角处砼上反力最小以致不能推动砼面沉淀泥砂导致凿除多余桩头后部份桩头保护层没有，角处砂浆较多，粗骨料较少。在9#-5桩头检查时发现有一20*20*30的砂浆柱，经分析钢筋笼保护层太小,方桩钢筋笼钢筋箍筋设计位置太密致使砼翻不上来。6、主要材料 表5主要材料表序号规格及名称单位数量备 注01方砖块158278导墙用02C15砼m3130导墙用03膨润土（内含纯碱5 Kg/m

22、3）Kg10000泥浆用04红土Kg500堵孔用05C30砼m32700桩身砼06三级22钢筋Kg98928桩身钢筋07三级12钢筋Kg120075桩身钢筋7、机具设备（一个桩孔）由于桩基形式限制我单位地下连续墙施工机械：意大利BH12液压抓斗。利用履带式60吨液压系统为动力的施工机械，出碴机械选用装载机直接运至河道内，钢筋笼采用20吨吊车配合40吨吊车，砼运输采用罐车由搅拌站运至现场。表6主要机械表设备名称单位数量型号、性能产地国备注 汽车吊台2QY2525吨徐州租用汽车吊台1QY5050吨浦远租用装载机台2ZL50 租用液压抓斗台1Bh12意大利对焊机台4UN-100 成都弧焊机台15AX

23、-300 洛阳切断机台4钢筋弯曲机台8GW40污水泵台66寸变压器台1400KVA 北京发电机台275KW 上海泥浆搅拌机台1Gl2图7意大利抓斗8、劳动组织本工程机械特殊，且北京比较短缺，所以只找到两台液压抓斗，再加上施工场地有限，工序斜街必须紧凑。为保证施工顺利进行，钢筋笼的焊接在孔位开挖同时加工。所以需要投入以下人员：表7人员组织表职务工种人 数职务工种人 数项目经理l起重工2项目副经理2焊工8项目总工l抓斗司机6工程技术人员6普通工人409、安全措施9.1安全生产方针在施工过程中，我们将严格按照国家建设工程施工安全管理条例及北京市建设工程施工现场安全防护标准，结合本工程安全事故易发点，

24、制定可靠的安全防护措施及紧急预案。施工中始终贯彻“预防为主，安全第一”的方针，对施工全过程实施有计划、系统化的安全生产管理，树立全员安全意识，为确保施工期间的人身、设备及环境安全提供可靠保障。9.2安全技术措施针对本工程的特点，针对安全易发点，制定具体措施，定期进行安全生产教育，普及安全生产必备的专业基本知识和技能，提高安全意识。有计划地对重点岗位的生产者进行安全知识、安全操作规程、安全生产制度、施工纪律的培训和考核。重点对专职安全员、班组长、从事特种作业的起重工、电工、机械工、机动车辆驾驶员进行培训考核，做到持证上岗。特种工的安全教育、考核、复验，严格按照特种作业人员安全技术考核管理规则GB

25、5306-85号文执行。经过培训考试合格，获取操作证者方能持证上岗。对已取得上岗证者，要进行登记存档，按期复审。未经安全教育的管理人员、施工人员，不准上岗。未进行三级教育的新工人不准上岗。变换工种或采用新工法、新工艺、新设备、新材料及技术难度较大的必须经过技术培训，未经培训合格者不准上岗。9.3安全管理措施9.3.1施工安全用电措施建立电气安全管理和经济责任制度，由专业电工负责电器的安装和使用管理，专职安全员负责巡视监督检查。用电施工组织设计由专业人员负责编制，内容包括配电装置及其电容量、供配电线路的走向和现场照明的设置，生活、生产设施用电负荷情况，编制有针对性的电器安全技术规定。施工现场装备

26、行业统一规定的标准电源箱。电器线路和用电设备安装完成后，由质量安全科验收合格后进行使用。专业电工持证上岗。电工有权拒绝执行违反电器安全规程的工作指令，安全员有权制止违反用电安全的行为，严禁违章指挥和违章作业。9.3.2机械设备安全保证措施机械设备操作人员（或驾驶员）必须经过专门训练，熟悉机械操作性能，经专业管理部门考核取得操作证或驾驶证后，方可上机（车）操作。机械设备操作人员和指挥人员严格遵守安全操作技术规程，工作时集中精力，谨慎工作，不擅离职守，坚决不准酒后驾驶。机械设备发生故障后及时检修，决不带故障运行。机械操作人员做好各项记录，达到准确、及时，严格贯彻操作制度，认真执行清洁、润滑、坚固、

27、防腐、安全的十字作业法。9.4施工现场作业安全保证措施所有现场施工人员佩戴安全帽。所有现场作业人员和机械操作手严禁酒后上岗。在本工程现场周围配备、架立并维护一切必要而合适的标志牌，以便为施工人员和公众提供安全和方便。标志牌包括警告与危险标志、安全与控制标志、指路标志。所有标志的尺寸、颜色、文字与架立地点，均以使监理工程师满意为原则。按监理工程师要求，现场设立必要的护板、栅栏，确保车辆及行人的安全。抓斗机械作业时，不许任何人在机械的回旋范围内进行任何工作，防止掉进桩孔内。装载运输时，防止运输物滑移或个别掉落。确保作业范围内有足够的照明设施，以保证夜间施工作业的安全。10质量标准本工程的工程质量标

28、准为全部分项工程质量达到交通部公路工程质量检验评定标准（JTJ071-98）的优良等级。10.1质量保证措施10.1.1、管理措施（1）实行项目第一管理者质量终身负责制，公司与项目经理签订包保责任书。（2）坚决贯彻“质量第一”的方针，把质量管理工作放在各项工作的首位。（3）确立质量目标，树立和强化全员的质量意识和观念，充分调动全体职工为实现质量目标的积极性。（4）严格执行质量检查考核制度和质量奖惩制度，公司每季度对项目的质量情况进行一次全面的检查考评，并依据考评结果，对项目经理及有关人员实施奖惩。10.1.2、技术措施（1）施工过程中的质量管理制度技术交底制度每一项工程开工前，由主管工程师向全

29、体施工人员进行技术交底，讲清该项工程的设计要求、技术标准、几何尺寸、定位方法及与其他工程的关系、施工方法及注意事项等，使全体施工人员在彻底明了施工对象的情况下投入施工。“五不施工”、“三不交接”、“三服从”、“一个坚持”制度“五不施工”即：未进行技术交底不施工；图纸和技术要求不清楚不施工；测量桩和资料未经换手复核不施工；材料无合格证或试验不合格者不施工；工程不经检查签证不施工。“三不交接”即：无自检记录不交接；未经专业人员验收合格不交接；施工记录不全不交接。“三服从”即：进度、工作量、计量支付服从工程质量。“一个坚持”即：坚持质量一票否决权。工序“三检”制度“三检”即：自检、互检、交接检。上道工序不合格，不准进入下道工序，确保各道工序的工程质量。严格的隐蔽工程检查签证制度凡是隐蔽工程项目，逐级进行自检，自检合格后，会同质检工程师一起复检，检查结果填入验收表格，由双方签字，并由质检工程师签发隐蔽工程验收证明书。测量计算资料换手复核制度测量资料换手复核，现场测量基线、水准点均进行定期复测检验。“跟踪检测”制度检测