中间桩基施工方案(HPE)(1)

'武汉轨道交通二号线一期工程第十八标段中间桩施工方案武汉市轨道交通二号线一期工程第十八标段洪山广场站中间桩施工方案编制：审核：审批：中国中铁二局股份有限公司、宏润建设、汉阳市政联合体武汉市轨道交通二号线一期工程第十八标段项目经理部二〇〇九年七月16 武汉轨道交通二号线一期工程第十八标段中间桩施工方案目录1、编制依据及编制原则11.1编制依据11.2编制原则12、工程概况12.1地质概况12.2水文概况32.3主要工程量33、总体施工筹划53.1施工流程53.2重难点分析53.3施工工艺和顺序63.4施工进度安排63.5施工场地布置73.6劳动力配置73.7机械设备配置74、主要施工工艺84.1成桩84.2钢筋笼加工124.3混凝土浇注124.4其他技术措施144.5钢管加工204.6钢管柱定位224.7钢管柱吊装时强度和挠度计算254.8微膨胀混凝土浇注254.9空桩回填265、质量保证措施265.1成孔质量保证措施265.2钢筋笼的质量保证措施275.3水下砼灌注质量保证措施2716 武汉轨道交通二号线一期工程第十八标段中间桩施工方案5.4钢管柱定位保证措施275.5钢管砼柱质量保证措施286、安全文明施工保证措施286.1一般安全措施286.2环境保护措施296.3文明施工措施296.4紧急联络程序3016 武汉轨道交通二号线一期工程第十八标段中间桩施工方案1、编制依据及编制原则1.1编制依据1、本标段的工程、水文地质资料；2、《洪山广场站车站主体围护结构及中间桩基》施工图、《洪山广场站车站主体钢管混凝土柱结构图》施工图及相关设计交底3、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002），《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008），《钻孔灌注桩施工规程》（DBJ08-202-92），《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS28：90）等有关规范、规程、标准。4、国家及现行的法律、法规和规程。1.2编制原则1）以招标文件为前提：遵循合同文件条款，严格按照合同文件的要求执行，确保实现安全、质量、工期、环境、保护、文明施工等各方面的工程目标。2）以现场实际条件为基础：根据现场实际条件对招标文件中设计图纸设计思想的深入理解和把握，经过多次对现场调查而得到的现场实际资料是编制整个施工方案的重要基础。3）以我单位综合能力为依据，总体方案的选择均根据我单位的实际水平、成功经验和科研能力。4）以创武汉市文明样板工地为基础。2、工程概况洪山广场站位于武汉市武昌区洪山广场，道路交通繁忙，无明挖施工条件，为减小施工对地面建筑物、地面交通及市民的影响，车站设计为盖挖逆作法施工。车站平面呈楔形，设计为地下三层多柱多跨箱型结构，车站建筑面积为10300平米，最大开挖深度达26.81m。由于车站基坑面积较大，经计算抗浮不满足要求，须采用适当的抗浮措施，因此车站中设置中间抗拔桩，利用抗拔桩与土体的侧摩阻力提供抗浮力。中间抗拔桩为φ1800的钢管立柱桩，柱间距为8x8m，中间立柱桩底板以下为抗拔结构φ1800钻孔灌注桩，底板以上为φ900的永久性结构柱。2.1地质概况拟建场地地层岩性为：人工填土层（Qml）、第四系全新统冲洪积层（Q4pal）、第四系上更新统冲积层（Q3al）、第四系中更新统冲洪积层（Q2pal）,第四系残坡积层（Qdel）、岩性为杂填土（1-1）、素填土（1-2）、粉质粘土（6-1）、粉质粘土（6-1a）、粉质粘土（7-2）、含碎石粘土（10-2）、含角砾粉质粘土（11-3a）、含粘性土砾砂（11-3b16 武汉轨道交通二号线一期工程第十八标段中间桩施工方案）、粘土（13-2）。下伏基岩为二叠系岩层（P）和石灰～二叠系岩（C-P），岩性分别为硅质岩（17a）、煤层（17b）、炭质灰岩（17c）、泥岩（17e）、钙质泥岩（17f）、泥灰岩（18b）、泥岩（18c）、石灰岩（18d）：<1-1>杂填土层：表面为装饰板材、沥青路面，其下为碎石及粘性土垫层。<1-2>素填土层：黄褐色，主要为粘性土组成，含少量碎石、角砾等硬杂质，呈湿的、稍密状态。厚度为0.3～4.2m，平均厚度为1.63m。<6-1>层粉质粘土：灰褐色～黄褐色，含黄色铁锰氧化物花斑，呈饱和、可塑状态。分布于广场北面冲沟地段。厚度为0.60～7.70m，平均厚度为3.94m。<6-1a>层粉质粘土：灰褐色～黄褐色，含黄色铁锰氧化物花斑，呈饱和、软塑状态。分布于广场北面冲沟内。3.20～5.30m，平均厚度为4.25m。<7-2>层粉质粘土：褐黄～黄褐色，含黑色铁锰氧化物及灰白色高岭土，呈饱和、硬塑状态。厚度为1.70～11.70m，平均厚度为6.91m。<10-2>层含碎石粘土：棕红色，含黑色铁锰氧化物,碎石含量5～30%左右，粒径大小一般为20～300mm，岩性为坚硬的石英岩状砂岩。呈湿的、硬塑状态。厚度为1.10～8.90m，平均厚度为3.70m。<11-3a>层含角砾粉质粘土：褐～褐灰色，含有30～50％的角砾，角砾成分为炭质泥岩及硅质岩，粒径大小为6～20mm，呈饱和、可塑状态。其厚度为11.90m。<13-3b>层含粘性土砾砂：黄褐色，砾砂成分主要为硅质岩，粒径大小为2～5mm，含有30％的粘性土，呈饱和、密实状态。其厚度为7.10～25.50m，平均厚度为17.36m。<13-2>层粘土：黄色～棕黄色，含有少量母岩岩屑，呈饱和、硬塑状态。该层分布于洪山广场地段，厚度为0.80～3.30m，平均厚度为1.93m。<17a>层硅质岩：褐色～肉红色，主要成分为石英，隐晶质结构，层状构造，裂隙极发育，裂隙面为黑褐色或肉红色。强风化岩层极破碎，岩芯为碎屑状；中风化岩层较破碎，呈碎块状或短柱状。属极硬岩。倾向北，倾角75°。<17b>层煤层：黑色，粗粒结构，颗粒为片状或粒状，可见已炭化的树木等植物，局部夹有炭质泥岩及炭质页岩，岩芯呈碎屑状。倾向北，倾角75°。<17c>层炭质灰岩：黑色，主要由方解石组成，含微量生物碎屑、褐铁矿，隐晶～微粒结构，层状构造，上部有少量岩溶发育，下部岩芯完整。倾向北，倾角75°。<17e>16 武汉轨道交通二号线一期工程第十八标段中间桩施工方案层泥岩：黑灰～灰～紫红～黄等多种颜色，以黑灰色为主，主要由水云母组成，并含有白云石、炭质、黄铁矿，泥质结构，层状构造，强风化层岩芯较完整，中～微风化岩层岩芯完整。倾向北，倾角75°。<17f>层钙质泥岩：灰～青灰色，主要成分为水云母，泥质结构，层状构造，钙质胶结，强风化层岩芯较破碎，中～微风化岩层岩芯较完整。倾向北，倾角75°。<18b>层泥灰岩：灰～浅灰色，主要由隐晶～微粒方解石组成，含少量水云母及微量的石英矿物、钙质生物碎屑，方解石呈隐晶状，水云母呈鳞片状。岩石完整性好。倾向北，倾角75°。<18c>层泥岩：黄～紫红色，主要成分为水云母，并含少量石英粉砂、白云母、白钛石，泥质结构，薄层状构造，层面及裂隙面上有黑色薄膜。岩石完整性好。倾向北，倾角75°<18d>层石灰岩：灰色，主要由隐晶～微粒方解石组成，含少量钙质生物碎屑，方解石呈他形，常与泥岩呈互层状产出。岩石完整性好。倾向北，倾角75°。2.2水文概况地下水类型为上层滞水、承压水、基岩裂隙水、岩溶水等四种类型。上层滞水主要赋存于人工填土之中，大气降水及广场灌溉用水是其主要补给来源。其地下水位埋深1.20～3.40m，相当于标高32.63～28.72m。该层地下水主要向广场中心下汽车地下通道内的排水设施集中排泄。车站施工时，设置止水帷幕，阻断地下水的来源。承压水赋存于冲沟的含粘性土砾砂层（地层代号11-3b）中，该砾砂层分布于1-1号剖面的一个狭长地带内，呈东西向展布，宽度约50m，北面有含碎石粘土（地层代号10-2）阻隔，南面是硅质岩隔断。该承压水从西向东径流与排泄，具有承压性。基岩裂隙水存在于基岩裂隙之中，水量小，对施工影响不大。2.3主要工程量Ф1800mm桩主要工程数量表（18B）地址分区桩型桩长（M）数量桩顶标高（M）桩底标高(M)Ⅱ区KZ225115.40-9.60KZ426.585.59-20.91KZT426.527.40-19.1Ⅲ区KZ513.575.59-7.91KZT513.587.40-6.1Ⅳ区KZ615.5555.59-9.91KZT615.547.40-8.116 武汉轨道交通二号线一期工程第十八标段中间桩施工方案Ⅴ区KZ713.535.59-7.91Ф900mm钢管柱主要工程数量表桩类型桩数量钢管长GZ13423.51GZ2923.51GZ31624.21GZ41221.7GZ5113.7GZ61024.21HZ63.1人工挖孔桩施工工艺（1）人工挖孔桩施工工艺流程（2）主要施工工序1）测量定位在原地面测量定出桩中心位置，在桩周放出桩心十字线以标记中心位置。测量中要及时复合检查，保证桩的上、下中心的连线垂直。控制标准见表3.1。人工挖孔桩施工允许偏差表3.1序号项目允许偏差（mm）1顺桩排轴线方向桩位≤752垂直桩排轴线方向桩位≤503垂直度0.5%L4桩径0，+50注：L为挖孔桩桩长16 武汉轨道交通二号线一期工程第十八标段中间桩施工方案测量放线开挖桩孔支设护壁模板质量检查灌注护壁混凝土拆除模板继续施工开挖到设计标高用桩心校正模板位置局部护壁模板调整钢筋笼吊装、焊接与定位钢筋笼制作钢筋笼报验混凝土灌注质量验收合格图3.1-1人工挖孔桩施工流程图人工挖孔桩施工工艺流程见图3.1-1。图3.1-2挖孔桩护壁示图2）桩孔土方开挖施工桩孔开挖采用跳挖法，隔2桩挖1桩，施工净距不得小于5.0m。人工挖孔桩采用分节挖土，分节支护的施作方法。桩孔人工开挖，弃土装入吊桶，用多功能提升架提升至地面，倒入手推车运到临时存碴场。A.粘土及泥岩地区成孔开挖方法16 武汉轨道交通二号线一期工程第十八标段中间桩施工方案根据地质状况（主要是保持直立状态的能力），挖孔桩护壁每节进尺0.5～1.0m，如土质不良，则减小开挖循环进尺。第一节井圈护壁混凝土高出地面20cm，便于挡水和定位，壁厚比下面井壁厚度增加100～150毫米。为了便于混凝土的浇注，护壁做成锥形，上口宽150mm，下口宽100mm，上下搭接50mm。护壁中心线应与桩孔轴线重合，其轴线的垂直度允许偏差不大于0.5%。每三节进行桩的垂直度检查一次，以保证桩的垂直度。孔桩开挖、支护分段如图3.1-2所示。护壁施工采取工具式钢模板拼装而成，拆上节支下节循环周转使用，模板用U形卡连接，上下设两半圆组成的钢圈顶紧不另设支撑，混凝土用吊桶运输人工浇筑，从第二节护壁模板开始上部留100mm高作浇筑口。正常温度下24h后即可拆模。灌注护壁混凝土时，可用敲击模板或用木棒反复插捣，不得在孔桩水淹没模板的情况下灌注护壁混凝土。B.硅质岩岩层的开挖方法采用控制爆破方案施工。挖孔桩爆破采用竖井爆破法进行设计。a.孔眼的布置炮眼呈同心圆布置，同心数目为2圈，靠近开挖中心的为掏槽眼，外圈为周边眼。掏槽眼：采用圆锥形掏槽眼，圆锥形掏槽眼与工作面夹角70°～80°，掏槽眼比其他炮眼深0.2～0.3m，在孔内r=0.4m的环向布置4个。周边眼：在孔内半径r=1.05m的周边布置11个，眼距取0.4～0.6m。b.爆破参数的确定爆眼直径：采用手持式凿岩机钻孔，钻孔孔径取35～40mm。炮眼深度：周边眼1.0m，掏槽眼1.2m。单位炸药量：采用类比法，q取值1.8kg/m3。掘进每循环所需炸药量：Q=q·S·L·η=1.8×3.46×1.10×0.8=5.48kgQ—掘进每循环所需炸药量，kg；q—炸药单耗，kg/m3；S—开挖断面积，m2；L—平均炮眼深度，m；η—炮孔利用率，一般为0.8～0.95。每个炮眼的装药量：Q0=Q/N=5.48/15=0.365kgN—炮眼数量，个；16 武汉轨道交通二号线一期工程第十八标段中间桩施工方案Q0—每个炮眼的装药量，kg；掏槽眼装药量比周边眼要多15～20%。爆破振速对建筑物影响，主要是中南路下穿隧道的影响，KZ6桩爆破开挖时距下穿隧道最近，距离R=17m，根据《简明施工计算手册》P158页，表2-32中，坚固的混凝土建筑物，构筑物振速临界值要求v≤200mm/s。爆破振速计算如下：v=K（Q1/3/R）α式中：v—建筑物质点垂直振动速度（mm/s）；Q—炸药重量（Kg），齐发爆破按总装药量计算；分段爆破按最大一段药量计算；R—自爆源到被保护建筑物或构筑物的距离（m）；K—与岩石性质、地势高低、爆破方法和爆破条件有关的系数，在岩石中为300～700；在土中为1500～2500；α—爆破地震波随距离衰减的系数，一般为1.5～2.0，较远距离取1.5，近距离取2.0。v=700（5.481/3/17）2=7.53mm/s<200mm/s，安全。c.炸药选用如工作面有水，选用乳化炸药，炸药药卷直径32mm，每卷重100克；如工作面无水，选用2#岩石铵梯炸药，炸药药卷直径32mm，每卷重100克。d.装药结构与堵塞掏槽眼和周边眼均采用连续反向装药结构。炮孔填塞是很重要的工序，填塞可以使炸药爆炸完全，改善爆破效果。填塞材料用砂、粘土或砂和粘土的混合物，其配比是砂:粘土:水=4:5:1；填塞材料事先拌好，做成泥条备用。e.起爆网络引爆方式和连线方式：用塑料导爆管起爆法施工爆破，采用孔内毫秒起爆网络。孔外采用火雷管起爆塑料导爆管，孔内采用不同段别导爆管雷管依序起爆。导爆管雷管用并联方式连接。起爆顺序：起爆顺序按先掏槽眼后周边眼进行，掏槽眼采用1段导爆管雷管，周边眼采用3段导爆管雷管。图3.1-3护壁钢筋大样图Df.安全防护16 武汉轨道交通二号线一期工程第十八标段中间桩施工方案在孔顶覆盖钢板，再在上面堆砂包，有效防止飞石。3）护壁钢筋的绑扎每节开挖完成后及时按设计绑扎护壁钢筋。护壁的纵向筋为Ф8的周围共28根均匀布置，护壁的箍筋为Ф6间距为200mm。护壁加筋大样见图3.1-3。4）护壁模板支设结构形式设为内八字搭接，搭接长度不小于50mm。护壁模板采用工具式钢模板，模板由四块组成，模板间用U形卡连接。5）护壁砼灌注护壁采用C20现浇早强混凝土，厚度15cm，为防止施工过程中护壁的脱落，施工时护壁达到一定的强度后，方可拆模板进行下一节的施工。混凝土护壁厚度t按下式计算：式中：K—安全系数，取1.65；P—土及地下水对护壁的最大压力（MPa）；D—挖孔桩外直径（mm）；fc—混凝土的轴心抗压强度设计值（MPa）。一般混凝土每节高0.9～1.2m，混凝土强度等级为C20或C25，壁厚取80～150mm，根据桩径及土质情况，加适量Ф6～Ф8mm钢筋，间距200～300mm。挖孔桩现浇混凝土护壁按其受力状态进行设计，一般由受力最大处，即地下最深段护壁所承受的土压力及地下水侧压力确定其厚度。施工中地面不均匀堆土产生偏压力的影响可不考虑。本工程取KZ6桩，桩长42.5m，地层17e-2泥岩，γ=21.4KN/m3，φ=340，地下水位取4m。=21.4×4×tan2（450-340/2）+（21.4-10）×（42.5-4）×tan2（450-340/2）=148.28KN/m2P水=38.5×10=385KN/m2最深段总压力为P总=148.28+385=533.28KN/m2用C20混凝土fc=10MPa，D=1.8m16 武汉轨道交通二号线一期工程第十八标段中间桩施工方案则t=1.65×533.28×180/2×104=7.92cm用15cm的护壁。6）拆除模板循环施工当护壁混凝土达到一定强度（按承受土的侧向压力计算）后便可拆模板，然后继续开挖、支撑灌注下节护壁混凝土。每孔内采用两套模板循环，直到开挖至设计底标高。4.2钢筋笼加工4.2.1钢筋笼加工A钢筋笼采用现场加工制作，加工尺寸严格按设计图纸及规范要求进行控制。钢筋笼主筋采用机械连接，连接接头等级符合设计要求，主筋与箍筋采用绑扎。为起吊方便钢筋笼采用整段制作，钢筋接头按规定错开。B为保证灌注桩的保护层厚度，采用钢筋“耳朵”的方法。钢筋“耳朵”焊在骨架主筋外侧，间距2～4m。C成品钢筋骨架必须放方木上，场地必须平整、干燥，都要挂牌标识，避免吊装时出错。D钢筋笼加工完毕，报请监理验收，合格后方可使用。钢筋笼允许偏差检查表项次项目允许偏差检查方法1主筋间距±10尺量检查2箍筋间距±203直径±104长度±505主筋保护层±204.2.2钢筋笼吊装采用50T履带吊车下放钢筋笼。为了保证钢筋笼起吊时不变形，采用两点吊。起吊前在钢筋笼内临时撑，加强其刚度。A下笼时由人工辅助对准孔位，保持钢筋笼的垂直，轻放、慢放，避免碰撞孔壁，严禁高提猛放和强制下入。B吊放钢筋笼过程中，必须始终保持钢筋笼轴线与桩轴线吻合，并保证桩顶标高符合设计要求。为防止砼灌注过程中钢筋笼上浮，钢筋笼最上端设定位筋，由测定的孔口标高来计算定位筋的长度，反复核对无误后焊接定位。16 武汉轨道交通二号线一期工程第十八标段中间桩施工方案4.7钢管柱吊装时强度和挠度计算钢管柱最大重量为12.545t，最大长度为25.71m，每米重量为q=0.4879t/m，采用两台吊机吊装,两点吊,吊点离钢管柱端部的距离为0.207L，即离钢管柱端部的距离为5.3m（见下钢管柱吊点位置图），钢管柱跨中最大弯距和吊点处弯距相等，最大弯距为：Mmax=5.3×5.3×0.4879/2=0.011894t.mW=3.14×(D4-d4)/32D=3.14×(0.94-0.864)/(32×0.9)=0.011894m3强度σmax=Mmax/W=0.011894/0.01189=1488.56t/m2=14.8856N/mm2<[σ]=205N/mm2I=3.14×(D4-d4)/64=5.3523×10-3m4偏安全考虑，挠度按跨度25.71m的简支梁计算：f=5qL4/384EI=5×0.4879×25.714/（384×2.1×107×5.3523×10-3）=0.02469m=24.69mm