福建铁路客运专线车站站房桩基施工(冲孔灌注桩)

'新建铁路XX线XX南站房及配套工程XX南站桩基施工方案XX南站桩基施工方案1、工程概况本工程东西站房、无站台柱雨棚基础形式主要为桩基础，基桩采用冲孔灌注桩，桩径为1000mm，桩身混凝土强度等级为C30。西站房140根工程桩，东站房101根工程桩，雨棚151根工程桩。根据地质勘测报告和试桩结果，桩长为6～40m不等。工程桩均为端承桩，桩端持力层进入(5)-3弱风化花岗岩不小于0.8m。本工程桩基设计等级为甲级，桩基安全等级为一级。2、施工部署2.1桩基工程的施工区域划分及现场平面布置根据站房地铁及站房结构布置特点，拟将桩基以站房、雨棚为界划分为3个施工区域，如下图。第16页共16页 新建铁路XX线XX南站房及配套工程XX南站桩基施工方案2.2桩基工程施工平面布置区域序号队伍作业人数施工区域工作内容站房1桩基一队80W区西站房主体及落客平台工程桩2桩基二队30E区东站房主体工程桩无柱雨棚3桩基三队60无柱雨棚C区及两翼无柱雨棚桩基2.3桩基施工顺序根据场地平面布置，综合考虑桩基础施工期间交通运输车辆的方便，施工时按照从离施工道路远端向近端、从建筑边缘基础向施工道路边基础施工的原则，合理安排桩基施工顺序。桩基施工顺序：第一阶段：地铁围护桩以站房及高架落客平台桩基施工；第二阶段：地铁围护桩站房及高架落客平台工程桩及以南剩余桩基施工；2.4桩基施工前土方工程根据现有地貌，雨棚地铁南侧、西站房地铁南侧区自然地面标高约-0.5米～+1.5米范围内，此部分土方先不开挖，场地稍做平整后，即进行桩基冲孔，因桩顶设计标高为-2.9米，浇筑标高约-2.0米（考虑破桩头），而钢筋笼和混凝土灌注按照设计桩长施工。桩基混凝土浇筑完毕后，立即开始承台、地梁的施工，此时土方将开挖至建筑地面标高以下0.5米左右，承台、地梁土方局部开挖，基础混凝土浇筑完毕后进行基坑回填。东站房地铁南侧区所在位置为山头，开挖土石方量比较大，拟一次性开挖至建筑地面标高以下0.5米左右，再进行桩基施工，其紧后工作同雨棚地铁南侧、西站房地铁南侧区基础施工做法。第16页共16页 新建铁路XX线XX南站房及配套工程XX南站桩基施工方案3、冲孔灌注桩施工3.1施工工艺流程截、凿桩头至设计标高平整场地桩位放样埋设钢护筒钻机就位冲击成孔一次清孔安放钢筋笼安装导管二次清孔测沉渣灌注水下砼至设计标高+900底板结构施工测量控制网建立平整度、垂直度检查砼检查、试验导管拼装、检查钢筋笼制作泥浆循环钢护筒制作成孔测试第16页共16页 新建铁路XX线XX南站房及配套工程XX南站桩基施工方案3.2测量放线3.2.1桩基平面定位根据建设单位或设计院提供的测站，会同监理单位，在施工范围内设立测点，算出方位角及距离，建立一级测量控制网如下图所示。桩位施工前，先根据施工图确定每个桩位的平面坐标，测量放样时以K2点为测站，以K3点为后视点，采用全站仪将每个桩位点定位，并以K1点作为后视点进行复核。3.2.2平面控制采用控制点坐标测定，各点进行角度交会控制。3.2.3水准点现场水准点必须引测在永久性或非永久性的建筑物或构筑物上，且距离不得大于100m，需满足施工现场范围内通视，通视水准点不得少于2个。3.2.4测量要求3.2.4.1控制点、水准点等测量标志，均应严格保护好，做好醒目标志并作好记录。3.2.4.2桩位位置放样、标高引测均通过自检（技术负责人）、现场监理、建设单位复核、验收合格后方可施工。3.2.4.3保证测量原始记录的完整、技术资料符合要求。3.2.4.4控制误差小于±第16页共16页 新建铁路XX线XX南站房及配套工程XX南站桩基施工方案5mm，桩位误差小于10mm，建筑物位置符合设计及业主要求。3.3钢护筒制作安装3.3.1钢护筒设计钢护筒深度以进入原状土200mm控制，长度1.5m到2.0m，壁厚5mm，内径大于设计桩径200～300mm，钢护筒顶标高应高出地面200mm。护筒的埋设深度：在粘性土中不宜小于1.0m，砂土中不宜小于1.5m，其高度尚应满足孔内泥浆面高度的要求，受水位涨落影响或水下施工的钻孔灌注桩，护筒应加高加深，必要时应打入不透水层。3.3.2钢护筒加工钢护筒在钢结构加工场加工。钢护筒加工标准，垂直度偏差不超过1cm/2m。椭圆度不大于2cm，焊接采用坡口双面焊，所有焊缝应连续以保证不漏水。其内径应大于钻头直径100mm，上部宜开设1～2个溢浆孔。3.3.3钢护筒安装要求护筒随孔埋设至所要求的深度，其中心线与桩位中心线的允许偏差不大于20mm，并应保持垂直，垂直度控制在1/200以内，抽拔护筒过程时，不能对灌注的砼有任何扰动，同时护壁护筒底部不应高于砼面，以防塌土，影响桩的质量。3.4泥浆制备与循环泥浆部分采用原土造浆，部分采用优质粘土加膨润土，采用正循环工艺。泥浆控制措施如下：3.4.1控制泥浆液面由于存在砂层土体侧压力，为防止或减少砂层垮塌，施工时控制孔内液面标高以保证足够水头压力，维护下部砂层的安全。施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1m以上，在受水位涨落影响时泥浆面应高出最高水位1.5m以上。3.4.2控制泥浆比重泥浆比重过大钻机成孔阻力大，泥浆失水量大，钻孔时泥浆比重控制在1.05～1.15g/cm3之间。浇注混凝土前，孔底500mm以内的泥浆比重应小于1.25，含砂率<4%。3.4.3控制泥浆粘度第16页共16页 新建铁路XX线XX南站房及配套工程XX南站桩基施工方案由于砂层不稳定，还应适当提高泥浆粘度，适当采用高分子化合物（聚丙烯酰胺）来提高粘度，以阻止不同地层的水化膨胀和松散垮塌，同时粘度不能过大，粘度过高，则会使泵压升高，排量显著减少，钻速下降，排粉困难，泥浆粘度控制一般地层16～22S，松散易坍地层19～28S。3.4.4泥浆循环系统钻进时，细粒钻渣排入沉淀池内，沉淀后沉渣用3PNL泥浆泵抽吸排除。经沉淀池沉淀后的优质泥浆抽回循环池重新利用。3.4.5制备泥浆的性能指标项次项目性能指标检验方法1比重1.1～1.15泥浆比重计2粘度18-22S500ml～700ml漏斗法3含砂率<4%含砂仪4胶体率>95%100ml量杯法5失水量<30ml/30min失水量仪6泥皮厚度1～3mm/30min失水量仪7静切力1min20-30mg/cm210min50-100mg/cm2静切力测量仪8稳定性<0.03g/cm2500ml量筒或稳定计9PH值7～9PH试纸3.4.6泥浆池及清水池的设置为满足桩基础泥浆循环需要，按就近原则设置泥浆池和清水池，泥浆池距离桩位2-5米，采用机械开挖，池深2m，容积为冲孔容积的1.2～1.5倍，如同一泥浆池为周边几个孔位同时使用，相应增大泥浆池容量；清水池按10m3要求，并根据周边在施桩孔合理安排间距。在临时施工通道旁设置大泥浆池，容量100-150m3，用来收集小泥浆池内沉渣及多余泥浆，并及时清理外运。所有泥浆池采用1.2米高钢管护拦及安全网维护，并拉警戒线做醒目标志。3.5成孔3.5.1钻机就位前，铺设垫木，保证钻机平稳牢固。钻机支撑垫木不能压在孔口钢护筒上，防止护筒变形移位。3.5.2调整钻机，使钻锥起吊滑轮缘，钻锥中心和桩孔中心三者在同一垂线上，稳定好钻机和扒杆揽风绳。吊钻的钢丝绳选用软性、无死弯、无断丝者，安全系数不小于12，与钻头的联结必须牢固。第16页共16页 新建铁路XX线XX南站房及配套工程XX南站桩基施工方案3.5.3开孔时，低锤密击，同时加粘土块夹小片石不排碴慢速冲进，孔内泥浆面保持稳定。待冲孔2～3m后，按正常钻进，并随时对孔位进行泥浆高程及其指标的监测，及时向孔内投放机械制浆，保持孔内相应的水位高程和应有的泥浆稠度，以防止塌孔。钻进过程中随时检测泥浆中砂石成份和钻孔的深度，并做好记录，以便核查实际地层的地质情况是否与设计资料相符。当施工中发现孔内水头降低（泥浆大量流失）、泥浆稠度变化及钻头负荷不正常时，立即进行详细检查，并采取相应措施进行处理。每钻进4～5m深度验孔一次，在更换钻头前或容易缩孔处，均进行验孔；进入基岩后，与原设计试桩长度对比，施工中以设计桩长和进入持力层深度两项指标进行双控，以进入持力层深度满足设计要求为主。进入基岩后，低锤冲击或间断冲击，如发现偏孔回填片石至偏孔上方30～50㎝处，然后重新冲孔；遇到孤石时，用高低冲程交替冲击，将大孤石击碎或击入孔壁，不得已时用预爆方法处理。3.5.4钻孔时孔内水位要高出护筒底脚0.5m以上，取碴时和停机后及时向孔内补水，保持一定的水头高度。3.5.5混凝土灌注桩冲孔要一次成孔，不得中途停顿，达到设计深度后，对孔位、孔径、孔深和孔形进行逐一检查，填写记录表，孔位偏差不大于10cm。3.5.6终孔后，灌注水下混凝土前，清除孔底沉碴，用掏碴筒掏碴清孔。桩端沉渣厚度≯5cm，不得用加深孔底深度的方法代替清孔后的沉渣厚度。必须检测孔深、孔径和倾斜度，其中孔径和孔深须达到设计要求，倾斜度不得大于1%.灌注混凝土前清孔应达到以下标准：孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于4%，粘度17～20s；孔底50cm以内的泥浆比重小于1.25，含砂率≤8%，粘度≤28s。具体成孔参数见下表：表5-2冲程参数表序号使用范围冲程目的1在护筒中及深到护筒底下3m以内低冲程1.0～1.5m防止钻头倾斜打坏护筒及孔壁，并造成坚实孔壁2在淤泥及夹砂互层、粘土层中低冲程0.5～2.0m防止吸钻，控制进尺，冲圆孔壁第16页共16页 新建铁路XX线XX南站房及配套工程XX南站桩基施工方案3在松散砂层及含砂成份较大的卵石层中低冲程1.0～2.0m反复冲砸，做成坚实孔壁防止坍孔4密实砂层，卵石层中等冲程2～4m取得较大的冲击能和较高的冲击频率5基岩高冲程4～5m取得大的冲击能，破碎坚硬的岩石6停钻后再次开钻时由小冲程逐渐过渡到正常冲程避免卡钻7接近卵石胶结层及通过卵石胶结层时中等冲程2～3m增加扩孔率，防止卡钻8抛石回填重钻时中等冲程2～3m修圆孔形，扩大孔径9最大冲程不得超过6m3.5.7冲孔施工注意事项及钻孔异常情况处理⑴主绳与钻头的钢丝绳搭接时，两根绳径要相同，捻扭方向必须一致,经常检查锤头连接钢丝绳磨损情况,避免掉钻.⑵为了防止钻孔时冲击振动使邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇注混凝土的凝固，要待邻孔混凝土浇筑完毕，并达到2.5Mpa抗压强度后方可开钻。⑶钻进过程中，必须勤松或少量松绳，不得打空锤；勤抽碴，使钻头经常冲击新鲜岩层。⑷钻进时，经常检查转向装置。⑸钻孔时，经常检孔；更换新钻头前必须检查孔底，始可放入新钻头。⑹钻进时要有备用钻头，轮替使用。钻头直径磨耗超过1.5cm时，需及时更换或修补。⑺钻孔中发生坍孔后，应查明原因和位置，进行分析处理。坍孔不严重者，可加大泥浆比重继续钻进；严重者回填重钻。⑻出现流砂现象后，应增大泥浆比重，提高孔内压力或用黏土作成大泥块或泥砖投下。用冲击法造孔时可投黏土块，用钻头冲击黏土块挤入流砂层，加强孔壁，堵住流砂。⑼第16页共16页 新建铁路XX线XX南站房及配套工程XX南站桩基施工方案出现缩孔时，可提高孔内泥浆面或加大泥浆比重采用上下反复扫孔的方法，恢复孔径。⑽发生卡钻时，不宜强提。应查明原因和钻头位置，采取晃动大绳或钻头以及其他措施，使钻头松动后再提起。⑾发生掉钻时，应及时摸清情况，查明原因，采取措施，尽快处理。如钻头被埋住，应首先清除泥砂，再进行打捞。3.6钢筋笼3.6.1钢筋笼的加工制作（1）钢筋笼加工采用箍筋成型法，即按照设计图纸在箍筋圈上标出主筋位置，同时在主筋上标出箍筋位置，然后按钢筋上标志的位置相互对准依次扶正箍筋并焊好。（2）为使钢筋笼在吊运时不散架、不变形，在每个起吊位置焊“△”型吊装钢筋。（3）钢筋笼分节现场制作，钢筋笼在孔口进行对接。（4）钢筋笼制作使用专门支架。（5）钢筋笼制作允许偏差。项目允许偏差(mm)主筋间距土10箍筋间距或螺旋筋螺距土20钢筋笼直径土10钢筋笼长度土503.6.2钢筋笼的起吊，就位和对接（1）为确保钢筋起吊时不变形，采用两吊点起吊，第一吊点设在钢筋笼的上端，第二吊点设在钢筋笼的中点到三分之一点之间。（2）同时起吊两个吊点，使钢筋笼离开地面2m左右，第二吊点停吊，继续起第一吊点，使钢筋笼垂直，解除第二吊点，将钢筋笼徐徐放入钻孔中，并临时托卡于孔口，以便于第二节钢筋笼对接。解除起吊钢丝绳，用同样方法将第二节钢筋笼吊于孔口上方，然后进行钢筋笼电焊连接，采用10d单面搭焊。焊好后，将整个钢筋笼下入孔中。第16页共16页 新建铁路XX线XX南站房及配套工程XX南站桩基施工方案（3）下放钢筋笼时注意对孔壁的影响。钢筋笼下放定位后，进行第二次清孔，满足要求，得到监理认可后，应尽快不间断地浇筑混凝土，如二次清孔后4h尚未开始浇筑混凝土，重新测孔底沉渣厚度，超过规范，则孔底进行重新清理。3.7水下混凝土3.7.1导管选用10mm厚无缝钢管制作，内径250mm，直径制作偏差不应超过2mm，底节尺寸定为7m，标准段每节2.5m，另有0.5m～1.0m长的辅助导管，接头宜用法兰或双螺纹方扣快速接头。导管管节应连接严密、牢固，导管在施工前事先进行拼接，并进行水密性试验，试水压力为0.6～1.0MPa。接头处设置密封圈，以防止导管在混凝土浇筑过程中漏水。3.7.2料斗（1）钻孔灌注桩初灌量约为1.5m3（由于采用商品砼，现场能保证砼初灌量）。（2）在导管内布置球胆作为隔水栓。（3）施工时，用8mm钢板加工漏斗，漏斗体积必须确保首批混凝土使导管埋入混凝土2m以上。3.7.3砼灌注（1）坍落度应控制在18cm～22cm，须检查坍落度及有关质保书，合格后才能放入漏斗。灌注水下混凝土时，导管和漏斗之间设置阀门关好，并将导管提高孔底30～40cm左右，然后将灌注漏斗和储料斗装满混凝土之后方可打开阀门开始浇注水下混凝土。在混凝土灌注过程中，实测实量正在浇筑的混凝土面的标高，控制导管埋深在2～6m，最小不小于2m。混凝土灌注应连续进行不得中断，一次浇灌完毕。。（2）桩的灌注时间不宜过大，严禁导管提出混凝土面造成事故。当出现堵塞情况时，可将导管少量上下升降排除故障，但不得左右摇晃移动，当混凝土浇至钢筋笼底部时，应放慢混凝土入管速度，减少混凝土上升顶力对钢筋笼的影响，避免钢筋笼上浮，作好混凝土灌注记录备查。（3）现场质量人员按施工技术规范规定的频率全面检查混凝土的坍落度指标，严禁不符合要求的混凝土送入漏斗灌注。（4）施工时桩身任何截面不得有缩颈现象，砼充盈系数控制在1.1～1.3之间。浇注后混凝土面要超出设计高度30～50cm。一般由设计确定。第16页共16页 新建铁路XX线XX南站房及配套工程XX南站桩基施工方案3.8钻进过程中常见故障的原因及处理方法正循环钻进常见故障的原因及处理方法序号现象原因处理方法1在粘土层中钻进进尺很慢、憋泵1、泥浆粘度过大2、糊钻3、钻头磨钝1、调整泥浆性能2、冲洗钻头3、修理或更换钻头2在砂层中钻进进尺缓慢、钻头磨损大泥浆上返速度小，钻渣不能及时排除，岩屑重复破碎加大泵量增大泥浆上返流速；清除钻渣3钻具跳动大回转阻力大切削具合金易崩落钻遇卵砾石层，孔底有石块砂砾层胶结使用导向钻头过胶结层，使用抽砂筒或冲抓锥捞除石块4钻进中转盘负荷突然剧减钻具扭断提出钻具检查打捞5泥浆泵无泵量或泵量明显减少1、拉杆折断2、活塞盘损坏3、活塞有夹杂物4、吸水头阀门损坏，密封不良1、停车更换新件2、更换新盘3、拆开修理4、停车更换新件6泥浆泵泵量减少，但负荷正常，有时伴撞击声1、阀体或阀座损坏2、阀体与阀座间有夹杂物3、吸水头堵塞1、修理换新件2、清除夹杂物3、清除吸水头堵塞物3.9质量保证措施在桩基施工中，钻孔灌注桩的施工质量最不容易控制，因此，严格按操作规程施工是非常重要的，本工程中，重点应注意以下几点：1）钢护筒垂直偏差不大于1/200。2）钻机就位时，将底座转盘调整水平，起吊滑轮缘，转盘中心和护筒中心三者应位于同一铅垂线上，偏差不得大于2cm。保证桩身垂直度偏差≤1%。第16页共16页 新建铁路XX线XX南站房及配套工程XX南站桩基施工方案3）采用优质粘土加膨润土造浆，控制泥浆相对密度1.05～1.10左右，粘度16～18S，配好的泥浆须通过试验，确定其性能满足要求后方可使用。钻进过程中必须经常测定泥浆的各项指标，做好记录，及时调整，防止塌孔。泥浆测定仪器必须经常校核。4）开钻时，钻机必须在泥浆循环正常后方可进尺，钻进开始后需连续不断地作业，直到成孔。5）机组必须配备地质剖面图，根据钻进情况和地质剖面图掌握钻头所处地层以调整钻进速度。在坚硬地层中进尺应平衡、缓慢，防止断钻、掉钻，在松软地层中可适当加快钻进速度。6）钻进过程中，控制孔内泥浆面标高，以保证足够水头压力。维护砂层的安全。7）钻进到设计标高后进行一次清孔。一清控制泥浆指数：含砂率小于4%、泥浆比重1.05～1.10，粘度16～18S。孔内沉渣厚度根据设计要求不大于5cm，提钻时注意钻头不得擦碰孔壁。8）制作钢筋笼的钢筋要求顺直、光洁，不得锈蚀、夹带淤泥油污。9）钢筋笼应按图纸所示的位置准确地安装，钢筋长度和间距必须满足制作安装质量标准。纵向主筋接头间隔错位，保证同一截面主筋接头截面积占钢筋总截面积不大于50%。10）钢筋笼对接要求保证搭接长度（10d单面焊），焊缝饱满，箍筋跳点点焊。耳朵筋、吊筋必须可靠焊接于主筋上，吊筋上端焊接固定于钢护筒上，并用Φ48×3.5钢管焊接钢筋笼和护筒，防止钢筋笼在混凝土灌注时上浮。11）导管下至离孔底50cm左右，即开始二次清孔，若孔底沉渣过厚，可将导管下至孔底并上下提放，提高清孔效果。二次清孔必须使泥浆指标达到要求，并经监理认可方可浇灌混凝土。12）混凝土的各项指标必须达到规定的质量要求。混凝土初灌量必须保证，使导管埋入混凝土层2m左右（使用商品混凝土）。13）灌注时，保持导管插入混凝土3～6m，最小不得小于2m，抽拔导管应缓慢进行，严禁急速提升，导致混凝土不密实。拆除导管前，必须用测绳测混凝土面深度，以决定拆除导管的节数，防止导管拔空。14）混凝土灌注应连续进行，中途不得停止。第16页共16页 新建铁路XX线XX南站房及配套工程XX南站桩基施工方案3.10声测管预埋3.10.1声测管材料选择虽然采用塑料管时的接收信号比采用钢管强，但是本工程采用钢管作为声测管，其原因是：为避免混凝土硬化后塑料管因温度下降而产生纵向和径向收缩，致使混凝土与塑料管局部开裂，造成缺陷误判；钢管的界面损失虽然较大，但如声测管数量布置合理，超声波仪器仍能接收到足够的信号，且安装方便，还可作为以后桩底压浆的通道，一管多用，故采用钢管是合适的。3.10.2技术措施与质保体系的建立由于声测管的材质、粗细，接头、焊接质量和埋置深度，双孔测管的平行度以及砼的龄期都会影响声时，造成检测误判或漏判。不同的测试与计算方法，也会使检测结论有出入。为检测顺利，消除误差，实施过程中采取以下措施。1）技术措施A、声测管采用同一规格、同一直径、同一材质的钢管，它引起的声时误差在检测时可以删除。B、声测管接头不采用护管焊，而采用推插式连接的钢质声测管以保证声测管连接质量，确保不漏水。该声测管的优点是：推插式连接，不需要在工地上焊接；重量轻、操作方便快捷；在工地不需要任何设施；喇叭口设计，保持连接管件的中心对齐；防水装配，以橡胶密封圈密封，管内没有水泥残余物积聚；施工环境更安全，雨天环境也照常安装。第16页共16页 新建铁路XX线XX南站房及配套工程XX南站桩基施工方案声测管推插式连接C、声测管埋置深度要求伸出钢筋笼无筋区20cm，以保证超声波仪器能检测到桩底。D、在桩底的声测管用钢板封口，桩顶用木屑封口，以防漏水和异物卡管。E、双孔声测管平行度要求每节钢筋笼(约10m长)，两端管误差控制在小于2cm，以保证声测管斜度控制在O.2％以内。F、砼龄期必需达2个星期后方能超声测试。G、多种判断方法交叉使用。通常，检测人员仅以测点出现超过平均声时2倍均方差所对应声时为异常声时，我们特别强调多种方法的相互验证，如使用相邻两测点间声时的斜率和差值的乘积判据，用此法从理论上判断缺陷性质与大小。此外，还强调声速、波幅、频率3个参数的综合判断。如将各测点的声速、波幅、频率值除以所测桩的全部测点中相应的最大值，分别得到相对值，将对应点的3个数相乘，得到一个新样本，然后分析这个样本的概率函数，对样本中的异常值作出判断：NFPi