立柱桩施工方案.docx
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立柱桩施工方案
南京长江隧道工程
明挖段立柱桩施工方案
一、工程概况：
南京长江隧道工程项目明挖土建工程围护结构在JN03（K6+966.000）～JN15（K6+642.004）岸边段、工作井基坑内采用φ900钻孔桩与钢格构柱组合结构作为立柱桩,共110根。
立柱桩采用一柱一桩。
按照设计院批复意见，工作井范围内上部格构柱采用4L160×16Q235B角钢，缀板为350×300×12，间距为800，格构柱截面尺寸为460×460，岸边段采用φ609钢管（t=16mm）代替原格构柱。
钢管与混凝土支撑连接节点下部增设钢托盘（基坑开挖前单独报混凝土支撑、系梁、冠梁施工方案），底、中、顶板与钢管相交处钢筋应加强，底板钢筋施工时根据实际情况按照程序上报技术联系单。
钢筋弯折5d时，与钢管连接处采用双面焊接。
格构柱长度为6～30m，插入桩内长度为3m，下部采用φ900钻孔灌注桩作为基础。
格构柱插入灌注桩深度误差≤5cm，格构柱垂直误差≤1/300，定位偏差≤2cm，钢立柱各边与轴线严格垂直或平行，每根立柱桩均埋设2根后注浆管。
工程地质条件：
工程所处地区地层从上至下主要为：
2-3层软塑状粘土、4层流塑状淤泥质粉质粘土、4-1层粉土、6层淤泥质粉质粘土夹粉土、7-1层粉细砂、7-2层稍密粉土、8层粉细砂、9层粉细砂。
结构主要处于2-3层粘土、4层淤泥质粉质粘土、6层淤泥质粉质粘土夹粉土、7-1层粉细砂、8层粉细砂。
二、施工人员组成及机械配置情况：
施工时，针对工程地质条件的复杂性及施工工期的严峻性，我部充分发挥现场旋挖钻与回旋钻施工机具的优势，在深度较浅桩比较密的地方用旋挖钻，在深度较长地段用回旋钻。
在为保证各工序之间的衔接，尽量压缩工序之间的自由时差，项目部实行项目经理宏观管理领导，项目副经理具体组织实施，技术人员负责质量管理和现场技术工作，其他人员各负其责、层层把关的生产管理体系。
施工人员组织安排见下表：
表1施工人员组织安排表
名称
岗位
人数
备注
项目部
项目经理
1
项目副经理
1
项目总工程师
1
工程技术部
现场技术负责人
1
安质部
安全质检员
1
其他
钻机工
5
每台钻机分两班
泥浆工
2
电焊工
1
电工
1
辅助人员
1
三、立柱桩施工流程：
立柱桩施工工艺流程图如下所示：
下放钢筋笼
四、立柱桩施工程序：
4.1桩口周围地平硬化（行车道板或钢板）；
4.2桩位放样；
4.3钻进成孔；
4.4钻孔到位后，测定孔深、孔径、沉渣厚度、泥浆各项指标；
4.5下放钢筋笼，至笼顶第一道环箍处用横杠固定；
4.6岸边段格构柱插入钢筋笼中3m，工作井格构柱插入钢筋笼4m，不包括锚入底板钢筋长度45d，保证格构柱垂直居中后将笼顶主筋与格构柱牢固焊接。
4.7起吊，格构柱与钢筋笼整体下放距设计位置50cm左右，用横杠固定；
4.8安装格构柱校正架，校正架精确定位并固定；
4.9调整格构柱居中到位，固定在校正架上；
4.10下放导管，进行二次清孔，达到灌注要求时，安装注浆管。
4.11灌注混凝土，混凝土灌注完毕拔出导管；
4、12待混凝土灌注完12小时后拆除格构柱校正架，拔出护口管；
五、立柱桩施工工艺及保证措施：
5.1埋设护筒。
首先进行测量放样，准确测设桩位，并在中心桩位周围增设十字护桩，护筒埋设要挖至地面下0.5—1.0米，采用人工配合机械埋设，埋设完毕在护筒周围对称的、均匀的回填最佳含水量粘土，分层夯实，水下混凝土灌注完24小时内拔除。
5.2钻机就位及钻进
5.2.1回旋钻就位钻进及成孔：
5.2.1.1钻机采用正循环钻机，钻机就位严格按照测量定位的位置准确就位，钻机安设要安全稳固，底部铺设枕木，钻机滑动钢管座在枕木上。
通过调整钻机调整钢索移动滑动钢管及钻机位置，准确定位。
就位精度必须满足以下要求：
（1）钻机四个支点高差<5mm。
（2）转盘中心与护筒底中心偏差5mm。
（3）钻架水笼头、钻头、护筒底中心三点一线，铅锤偏差5mm。
钻机就位后，启动泥浆泵和钻机开始钻进。
初钻时应先启动泥浆泵和转盘，使之空转一段时间，待泥浆输进钻杆中一定数量后，方可开始钻进。
5.2.1.2开始钻进时，进尺要适当控制，在护筒刃脚处应低档慢速钻进，使刃脚有坚固的泥皮护壁，钻至刃脚下1.0m后，可按土质情况以正常速度钻进。
如护筒土质松软发现漏浆时，可提起钻锥，向孔内倒入粘土，再放入钻锥倒转，使泥浆挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆，继续钻进。
在人工回填土层及粉细砂层钻进时，要低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进，防止坍孔。
其各地层的钻进参数如下表：
地层
转速（r/min）
钻进速度（m/h）
泥浆循环方式
人工填土层
8-16/18-25
≤3.0
正循环
软塑粘土层
4-8/35-40
≤1.5
正循环
粉细砂
4-8/35-40
≤1.5
正循环
钻进过程中注意事项：
在钻进过程中应经常注意土层变化，每进尺２m或在土层变化处捞取渣样，判断土层，记入钻孔桩记录表并与地质柱状图核对。
针对每段地层调整钻进速度及泥浆指标。
孔内必须保证1.5～2.0m的水头高度，并要防止扳手、管钳等金属工具或其他异物掉落孔内，损坏钻机钻头，钻进作业必须保持连续性，升降钻机钻头时要平稳，不得碰撞护筒或孔壁。
拆除和加接钻杆时力求迅速。
5.2.1.3钻进到位后进行一清，清孔时，钻具提离孔底20cm左右，采用大密度高粘度低含砂率的优质泥浆清孔。
一次清孔必须基本彻底。
清孔过程中，及时清除沉淀池中的沉渣，逐渐降低泥浆比重，一清必须保证沉渣厚度基本满足要求。
一清结束进行成孔验收，经监理工程师验收合格后方可进入下一道工序施工。
5.2.2旋挖钻机定位钻进成孔
5.2.2.1旋挖钻定位时，调整钻机的水平、垂直仪，使气泡居中，然后伸缩钻杆，使钻头底部导向尖对准桩位中心，钻头自然放松，根据护桩到钻头外壁的距离进行定位校核，严格控制孔位偏差在允许误差范围内。
5.2.2.2钻进时，缓慢旋转放下钻杆，当进尺在护筒顶以下1.5m左右，进行孔内注浆，以防止钻进过深影响钻孔质量。
在钻进过程中及时向孔内补充泥浆，泥浆面确保低于原地面约20厘米左右，以保持孔壁稳定，同时保证文明施工，不致泥浆外溢。
泥浆指标要求如下：
性能：
粘度18—22S，比重1.05—1.20，含砂率<4%，
因为本工程地质情况复杂，对于不同的地层泥浆指标变化大，泥浆指标不易控制，因此在钻进过程中要经常检测各项泥浆指标，及时补充性能指标合格的泥浆，以防止坍孔。
在钻进至砂层时要变档换速，利用液压缩进装置加压，要求轻压慢转，这样能维护孔壁稳定减少钻头的磨损。
钻斗升降速度的控制：
钻斗在孔内提升过程中泥浆在孔壁和钻斗之间流动，若升降速度过大，则泥浆流动将加大对孔壁的冲刷，容易造成孔壁坍塌，因此需要控制钻斗在空中的提升速度。
施工过程中，先施工几根，分析泥浆的护壁情况，最终确定最佳提升速度以指导整个钻孔桩的施工。
在钻进过程中，钻斗取出的原状土直接排放在场内渣土堆放处，待渣土风干后用自卸车运至场外。
5.2.2.3成孔验收：
当钻至离桩底设计标高约2-3米时，技术人员及时验孔，孔深控制以测绳测出的周边四点平均值为准，钻进至设计孔深时，钻斗底部加装挡砂板，捞取残存散落的原状土及砂。
终孔后，检测泥浆各项指标，及时下放钢筋笼和导管。
5.2.2.4成孔桩径桩位质量控制方法
钻进前调整钻机水平、垂直仪，使气泡居中，钻头底部导向尖对准桩位中心开始钻进。
每钻进3-5回次后应调整一次水平、垂直仪器，使气泡居中，能有效保证成孔的垂直度小于1/100桩长。
旋挖钻机施工过程中必须定期检查钻斗的磨损情况，对于磨损较严重的钻点要及时更换，以确保钻孔孔径。
5.3成孔质量要求：
成孔检测项目及检测方法
桩位偏差：
≤50mm全站仪或经纬仪逐桩检查
孔深：
不小于设计值测量绳每桩测量
孔径：
不小于设计值探孔器每桩每桩测量或由旋挖钻钻斗外径控制
钻孔倾斜度：
≤1％桩长调整旋挖钻机的水平、垂直仪气泡居中控制
沉淀层厚度：
10cm～20cm沉淀盒或标准测锤每桩检查
泥浆指标：
粘度18—22S，
比重1.05—1.20，含砂率<4%泥浆测定仪检测
5.4钢筋笼制作、骨架安装
钢筋笼骨架采用单笼直接入孔，25米以上的采用两节钢筋笼，接头采用单面电弧焊，钢筋制作时，用卡板成型法控制钢筋笼直径和主筋间距，钢筋骨架保护层为70mm，保护层垫块采用砂浆垫块。
钢筋骨架用吊车起吊安装，为保证起吊时骨架不变形，宜采用两点吊，骨架大于20m宜采用三点吊。
三点吊时，第一吊点设在骨架的下部，第二吊点设在骨架长度的中点到上三分点之间，第三点设在钢筋骨架吊筋吊环上。
起吊时，先提第一吊点，使骨架稍提起，再与第二吊点同时起吊，第三吊点起吊但不拽紧。
待骨架离开地面后，第三吊点拽紧起吊上升，第一、第二吊点的吊钩放松下放。
直到骨架同地面垂直，停止起吊。
检查骨架是否顺直，如有弯曲应整直。
当骨架进入孔口后，应将其扶正徐徐下降，严禁摆动碰撞孔壁。
下放到吊点处依次解除第一、第二吊点的卡子，徐徐下放，直到钢筋笼骨架下放到位。
5.5、立柱桩加工：
本工程在工作井内用角钢格构柱，在岸边段用φ609钢管（t=16mm）代替原设计格构柱。
5.5.1、工作井格构柱施工
5.5.1.1工作井格构柱采用现场制作，制作场地选用砼硬化地坪，严格按设计长度下料，拼装前角铁需校正，下料长度内允许偏差为±5毫米，局部变形允许偏差为±2毫米。
缀板拼接严格按每道梁中心线为基准安排缀板位置。
为保证钢柱垂直度，在专用靠模中拼接。
缀板与角钢的焊缝等级为三级，焊缝厚度为10mm。
角铁拼接的焊缝等级为二级。
焊条使用前应按出厂证明书规定进行烘干，严禁使用药皮脱、焊芯生锈的焊条。
柱身弯曲允许偏差h/250，不大于5毫米。
格构柱堆放必须整齐，且不能超过两层，所垫导木须在同一直线上。
格构柱在距底板底及底板定250mm位置设置两道止水钢板，宽度100mm，由于格构柱施工时止水钢板位置不易控制，可以在施工底板时一并施工。
5.5.1.2格构柱对接焊接质量要求
格构柱间对接焊接时接头应错开，保证同一截面的角钢接头不超过50％，相邻角钢错开位置不小于50cm。
角钢接头在焊缝位置角钢内侧采用同材料短角钢进行补强。
格构柱加工允许偏差如下表所示：
项目
规定值及允许偏差（mm）
检查方法
下料长度
±5
钢尺量
局部允许变形
±2
水平尺测
焊缝厚度
≥10
游标尺量
柱身弯曲
h/250且不大于5mm
水平尺量
同平面角钢对角线长度
±5
对角点用尺量
角钢接头
≤50％，相邻角钢错开位置不小于50cm。
钢尺量
接缝处表面平整度
±2
水平尺量
5.5.1.3焊接质量保证措施：
为保证格构柱施工时的焊接质量，格构柱加工过程中采取以下措施，加强焊接质量控制：
a、施工前，对直接进行焊接作业的工人检查是否有操作证。
没有操作证的不得上岗。
b、施工过程中项目部指定专门技术人员进行监督旁站，对于焊接质量不合格的坚决返工重焊。
c、焊缝必须饱满，表面无漏焊夹渣现象，焊缝厚度≥10mm。
d、焊接材料必须有出厂质量保证书，对于无产品合格证或质量保证书的坚决清退出场，不得使用。
e、施工过程中，项目部质检员严格按照规范要求控制施工，加强过程控制。
5.5.1.4格构柱验收：
格构柱加工成品必须向监理工程师报检，严格按照“三检制度”验收，合格后方可进入现场投入使用，对于不符合要求的格构柱必须整改，无法整改的格构柱坚决清退不得使用。
5.5.1.5格构柱安装：
立柱桩成孔工艺与钻孔灌注桩相同，但成孔垂直度须控制在1/300，以确保格构柱垂直度。
成孔验收合格后，对于旋挖钻成孔的桩在钻孔桩的两侧放置两块行车道板，并安放稳定，用水准仪找平，保证行车道板在同一水平面上。
对于回旋钻成孔的，开钻前事先在钻机下面垫两块行车道板或钢板，为以后格构柱校正架的定位提供稳固的操作平台。
格构柱安放前，先进行钢筋笼的安放，钢筋笼下放严格按照前面叙述的钢筋笼吊装方法进行。
钢筋笼吊放入孔时，必须垂直确保桩孔和钢筋笼的同心度，并保证搁置平稳。
对于较长的钢筋笼分两节制作吊装下放，钢筋笼主筋焊接采用单面焊，焊缝长度≥10d，焊缝宽度≥0.7d，焊缝厚度≥0.3d。
钢筋笼下放到与护筒齐平位置，暂时固定。
钢筋笼安放后，进行格构柱校正架安装，根据设计要求，钢立柱各边与轴线严格垂直或平行，格构柱校正架定位时除四边中心刻有“十字”线记号，用于对准桩孔中心外，还须将格构柱校正架各边与轴线垂直或平行。
将格构柱校正架与两块行车道板或钢板连接牢固，调整校正架保证水平，下放格构柱，插入钻孔桩设计顶标高以下3.0m位置，格构柱每侧面与两根主筋焊接牢固，焊接采用双面焊，焊缝长度≥5d，并用定位钢筋将格构柱固定在桩孔中心处。
为保证下放过程中钢筋笼不变形，在笼顶第一道加强筋位置采用两根加强箍筋对笼顶易变形位置进行加强，然后将格构柱与钢筋笼用吊车整体起吊下放。
下放过程中，用二经纬仪双向观测控制，使安装后的格构柱上口居于中心，待上下二点垂直后入孔。
确保一柱一桩钢立柱垂直度控制在1/300以内，中心偏差不大于20mm。
格构柱顶标高控制及固定：
格构柱标高控制，预先用水准仪测定桩孔处校正架顶标高，然后根据插入孔内深度，在钢立柱上用红油漆标出柱顶标高位置，当钢立柱下放到位时，在格构柱两侧用L160×16角钢焊接固定在校正架上，格构柱标高控制为±20mm。
5.5.2岸边段钢管格构柱施工
钢管格构柱施工工艺与角钢格构柱施工过程基本相似，施工中的不同点主要有以下方面：
a、钢管格构柱施工时，钢管采用带法兰盘的成品钢管（φ609壁厚16mm）施工，钢管之间用螺栓连接。
b、格构柱最底端钢管与最上端钢管要求一端带法兰盘，一端为直管，最底端设置直管有利于保证混凝土灌注时砼上涌的顺畅。
c、钢管插入桩顶以下3m位置，调整钢管垂直度，保证钢管中心位置与桩孔位置同心。
在钢筋笼主筋上均匀选择8根主筋与钢管双面焊焊接，焊缝长度≥5d，焊缝要求饱满，焊缝厚度≥10mm。
d、钢管吊装时，事先将螺栓拧在法兰盘上，螺母朝上。
每节钢管下放到校正架位置，反转卡板卡住钢管法兰盘加强肋处。
拧下螺帽，吊装下一节钢管，调整垂直度，左右旋转钢管使螺栓孔对齐，穿入螺栓。
钢管对接后，套上钢垫圈，拧紧螺帽。
提起钢管，反向反转卡板，缓慢下放，如此循环，继续进行下一节钢管的吊装作业。
e、钢管格构柱顶标高控制及固定：
钢管标高控制，预先用水准仪测定桩孔处校正架顶标高，然后根据插入孔内深度，在钢管上用红油漆标出柱顶标高位置，当钢管格构柱下放到位时，在红漆处用φ20钢筋环箍焊接在钢管上，反转校正架上定位卡板，待焊缝自然冷却后松开钢丝绳，使钢管格构柱环箍卡在定位卡板上，格构柱标高控制为±20mm。
钢管格构柱施工应注意以下几点：
a、对于进场钢管严格进行验收，对于不符合要求的坚决清退出场，不得用于施工，进场钢管验收项目见下表所示：
名称
检测项目
检测方法
钢管
管段表面平整、无严重锈蚀
目测
钢管
管段平直、无弯曲现象
尺量
钢管
法兰平整、无弯曲现象
尺量
钢管
管壁拼缝焊缝饱满完整
目测
钢管
螺栓孔无损坏
目测
b、钢管连接螺栓采用大六角高强度螺栓，螺栓必须柠紧到位，每节钢管连接完毕，应该用扭矩扳手进行抽检，如果发现不合格，立即重新加固，直到合格为止。
c、钢管格构柱施工过程由项目部专职技术人员全过程旁站，严格按照设计及规范要求施工，经自检合格后向现场监理工程师报检，验收合格后方可进入下到工序施工。
5.6注浆管施工：
5.6.1注浆管制作：
注浆管采用φ42mm黑铁管制作，注浆管规格必须符合国家标准。
制作时先按照设计图纸要求规定的压浆管长度进行断料（压浆管长度=孔深+1米（进入桩底深度）+顶部露出长度）。
除最下端一节外注浆管出降口外，每根钢管用套丝机进行外套丝，钢管连接采用内套丝的连接接头连接。
钢管套丝完毕必须检查丝扣，看有无丝口损伤，对不能使用的钢管丝扣，将套丝部分用切割机切掉重新套丝。
压浆管最下端一节将钢管下口打扁并封死开口，有利于注浆管的下放。
在最下部50cm范围制作成压浆喷头（俗称花管）,在该部分采用钻头均匀钻出4排（每排9个）、间距5cm、直径7mm的压浆孔作为压浆喷头;用胶带将压浆孔堵严,外面套上同直径的自行车内胎并在两端用胶带封死并用扎丝扎牢,这样压浆喷头就形成了一个简易的单向装置:
当注浆时压浆管中压力将车胎迸裂,水泥浆通过注浆孔压入桩底土中。
5.6.2注浆管位置：
注浆管待导管下好后由格构柱内侧对称垂直插入孔中，并插入桩底以下1米,注浆范围为桩下1.5m深，直径1.5m。
5.6.3注浆管吊装下放
注浆管调装下放由格构柱上口逐节下放并连接，下放时必须保证钢管的垂直度。
钢管连接时必须用管钳等专用工具操作。
每个接头连接完毕，必须检查接头的牢固程度。
确定紧固到位后，接头处用胶带密封。
5.6.4注浆管密封性能检测
注浆管安装完毕必须在注浆管内注入清水检查管子的密封性能。
当压浆管内注满清水后，以保持水面稳定不下降为达到要求。
如发现漏水应提起注浆管检查，在排除障碍物后重新下放。
注浆管密封性能检测合格后，注浆管上部用铁丝牢固固定在格构柱上。
上口用丝头帽封死拧紧，防止杂物及泥浆掉入压浆管内，确保管路畅通。
5.7混凝土浇筑：
二次清孔满足要求后，按照正常混凝土灌注方法进行混凝土灌注。
混凝土灌注时应注意以下几个方面的问题：
5.7.1混凝土灌注过程中，格构柱底以下部分按照正常浇筑方法浇筑，整个浇筑过程由专人控制。
浇筑至格构柱位置时，严格控制浇筑速度，仔细观察泛浆情况及导管内下料情况，发现问题及时处理。
5.7.2当砼灌注达到桩顶标高，超灌0.5m～1.0m且保证泛浆，停止砼灌注，逐节拔出导管。
5.7.3为了保证格构柱位置不移动，应待砼凝固后，方可松动格构柱校正架上的校正固定螺栓，拆除移走校正架。
5.7.4安装和拆除导管避免碰撞格构柱，确保格构柱垂直度，轴线偏差符合要求。
5.7.5为保证钢管格构柱内导管有足够的活动空间，灌注砼导管采用φ250mm导管。
六、机械配置及进度计划：
6.1机械配置：
为保证施工要求，我项目部计划在立柱桩施工过程中投入以下机械设备，如下表所示：
主要机械设备一览表：
设备名称
型号
数量
备注
旋挖钻机
SYR220
1
性能良好
回旋钻机
GPS-300
1
性能良好
回旋钻机
GPS-2000
1
性能良好
汽车起重机
QY20B
1
性能良好
汽车起重机
QY25E
1
性能良好
液压挖掘机
SYR220
1
性能良好
电焊机
BX1-315
3
上海出产
气割设备
乙炔切割
3
江苏出产
6.2施工位置安排
为充分发挥各种机械的性能，提高生产效率，节约工期。
计划旋挖钻机主要负责JN05～JN07桩长较短的地段施工；SYR220回旋钻机负责JN08～JN11节施工；GPS-300在工作井具备施工条件后负责工作井立柱桩的施工，工作井立柱桩施工完毕，移机到JN12～JN15节施工。
各机械安排根据施工过程中现场实际情况适当调整。
6.3工期安排
工作井立柱桩8月11日～8月15日完成
JN14～JN15节：
8月16日～8月25日完成
JN05～JN099节：
7月20日～8月10日完成
JN09～JN13节：
7月20日～7月31日完成
七、安全、文明生产
1、人员进入工地前，进行安全法规和安全知识教育，进行安全技术交底，落实安全施工责任书。
施工过程中，有专人检查安全规章制度的落实，发现隐患及时整改。
2、进入施工现场，必须佩带安全帽，高空作业必须系好安全带，严禁酒后作业，
3、机械设备定人、定岗、机械操作工、电焊工、电工等特殊工种必须持证上岗。
4、工程施工要做到安全无事故，同时文明施工，现场整齐有序。
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