振冲碎石桩施工方案之欧阳美创编.docx
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振冲碎石桩施工方案之欧阳美创编
引黄入冀补淀工程（河南段）工程
时间：
2021.01.01
创作：
欧阳美
（合同编号：
YHRJBD-SG-03）
金堤河倒虹吸振冲碎石桩
地基处理施工方案
批准：
审查：
编制：
中国水利水电第十一工程局有限公司
引黄工程河南段二标施工项目部
二O一六年一月
振冲碎石桩地基处理施工方案
一、编制依据
⑴引黄入冀补淀工程河南段施工第二标段合同文件；
⑵《引黄入冀补淀工程施工图设计图册（河南二标第1分册）》；
⑶《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）；
⑷《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）；
⑸《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）；
⑹《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）；
⑺《水工混凝土施工规范》（SL677-2014）；
⑻《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）；
⑼《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）；
⑽引黄入冀补淀工程（河南段）混凝土配合比试验技术要求；
二、简述
2.1工程概况
金堤河倒虹吸和退水闸工程区地震基本烈度为Ⅶ度，地表下20m以内土层存在轻微~中等液化问题。
为解决其液化问题，采用挤密砂桩处理。
挤密砂桩在平面上呈正方形布置，设计桩长3.7m-15m，挤密砂桩桩底高程35.0m。
桩径0.6m，桩间距1.8m。
进口段挡墙下地基承载力不满足设计要求，采用加密处理，桩径为0.6m，桩间距为1.5m，呈正三角形布置。
进口渐变段护底区域挤密桩成孔后，高程35.0-43.0内填充料与其他挤密桩一致，自高程43.0m向上至建筑物基底填充C15混凝土。
挤密砂桩布置范围为进、出口闸室段扩展至基础轮廓线以外10m；水平管身段扩展至基础轮廓线以外5m；退水闸基础轮廓线以外10m。
总面积约8360m2，长298.0m，宽38.14m。
表1主要工程量表
部位
根数
长度（m）
投砂量（m³）
混凝土量（m³）
进口常规区
214
2612.98
960
上部封填混凝土区
166
2040.56
488
262
进口加密区
122
1520.32
359
200
退水闸区
292
3965.33
1457
出口段
380
5131.8
1886
施工方法调整为振冲碎石桩，振冲桩应用范围进出口区域。
2.2施工说明
2015年12月31日开始在进口段采用振动沉管挤密砂桩施工，振动沉管套管直径600mm，沉入43.0～44.0m时难以继续下沉；通过多次变换试桩位置，并将套管改为400mm，情况亦然，无法继续施工。
根据建管部组织召开的金堤河倒虹吸挤密砂桩施工专题会要求，2016年1月10日，进行螺旋钻引孔+振动沉管挤密砂桩施工工艺试验。
引孔直径470mm。
振动沉管套管直径600mm，沉入10.0m深左右难以继续下沉。
采用螺旋钻引孔+振动沉管挤密砂桩施工工艺无法实施。
经各方现场察看，采用振冲桩法进行试桩。
2.3工程地质
倒虹吸场区地层分布稳定，勘探深度内（除大堤为人工填土外）均为第四系全新统充积层，按地层岩性，共分3个工程地质单元，由新到老分述如下：
堤身素填土，褐黄色，黄褐色，以轻粉质壤土为主，夹有重粉薄层，层厚约3.00m。
①轻粉质壤土（Q4a1），黄褐色，灰色，灰褐色，稍湿～饱和，稍密，含有蓝色泥质条带及少量腐殖物，局部夹重粉质壤土薄层，偶见砾石；层厚4.10～5.50m，层底高程44.55～46.80m，标贯击数3～5击，平均3.6击。
②中、重粉质壤土（Q4a1），黄褐色，灰色，灰褐色，可塑-硬塑，偶见螺壳，含少量钙质结核，最大粒径可达2.0m，含少量腐殖物薄层，有铁质侵染；层厚0.70～3.00m，层底高程42.75～44.8m，标贯击数4～9击。
②—2砂壤土（Q4a1），灰黄色，浅黄褐色，饱和，稍密～中密，含铁质侵染；层厚1.80～3.20m，层底高程41.6～42.05m。
③粉细砂（Q4a1），褐黄色，灰褐色，饱和，稍密～中密，ZK50孔底密室，成分主要为石英、长石，少量暗色矿物，含有砾石，最大粒径可达3.6cm。
局部夹有轻粉质壤土和腐殖物薄层；该层未揭穿，揭露最大厚15.60m，标贯击数10～27击，平均17.2击。
③—2中、重粉质壤土（Q4a1），褐黄色，褐红色，灰褐色，可塑—硬塑，见大量铁质侵染，含有钙质结核，结核最大粒径可达4.0cm，含量约5%，中间夹有轻粉质壤土薄层，见有碎贝壳；仅ZK52揭露，未揭穿，揭露最大厚度1.90m，标贯击数14击。
工程区地震动峰值加速度为0.15g，反应谱特征周期为0.40s，其相对的地震基本烈度为Ⅶ度。
场区在勘探深度范围内地下水为孔隙潜水，主要赋存于①层粉质壤土中，在勘探期间测得地下水位埋深1.5～2.0m，高程49.10～49.45m。
该区地下水主要为地下径流和大气降水入渗补给，以蒸发和地下径流排泄。
地下水与地表水有水力联系，且随季节的变化而转化其相互补排关系，因而其地下水动态随季节的变化较大。
三、施工准备
3.1材料
振冲碎石桩使用的填充料为天然级配砂石料、碎石料、矿渣或其他不溶于地下水、不受侵蚀影星的性能稳定的硬性骨料，不宜使用风化易碎的石料；填料粒径不宜小于，含泥量不超过5％。
粗骨料粒径以20～50mm较合适，最大粒径不宜超过50mm的填料。
砂石填料量根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）要求，充盈系数暂按照1.3考虑，最终将以试验确定。
3.2机具设备
振冲碎石桩选用DJ75打桩机，成桩直径80cm左右，深度可达18m，满足本工程需要，主要参数详见下表。
表3-1主要技术参数表
型号
单位
技术参数
电机功率
Kw
75
转数
r/min
1450
允许拔桩力
KN
200
沉桩时加压力
KN
200
沉桩最大深度
m
26
主卷扬机牵引力
KN
500
移架卷扬机牵引力
KN
200
振冲器外径
mm
426
振冲器长度
mm
3000
⑴升降设备
振冲器的升降一般使用起重能力为8～15t的自行式、全回转履带式起重机，根据现场情况选定。
⑵填料设备
装载机进行填料，75kw振冲器配1.0m3以上的装载机。
⑶辅助设备
供水水泵和排水管道，电力控制设备（150A以上容量的电流表，500V的电压表）和留振时间自动信号仪表，配套的电缆、胶管，修理机具。
3.3桩位布置及编号原则
振冲碎石桩桩布设形式不变，故编号原则按原挤密砂桩编号进行编号。
如下：
碎石桩分区：
碎石桩分为5个区域进行编号，进口段为Ⅰ区，进口管身斜坡段为Ⅱ区，管身平直段为Ⅲ区，出口管身斜坡段为Ⅳ区，出口段为Ⅴ区。
进口区Ⅰ区根据进口碎石桩设计特点分为四个小区，分别为Ⅰ1区（进口常规区域，桩间距1.8m）；Ⅰ2区（上部封填混凝土区，桩间距1.8m）；Ⅰ3区（进口加密区，桩间距1.5m）；Ⅰ4区（退水闸区域，桩间距1.8m）；详见附图《碎石桩平面布置图》。
编号原则：
例如出口管身斜坡段第二排第三列，编号为Ⅳ-2-3。
3.4施工道路、水、电
现场已布置的施工道路满足振冲碎石桩施工。
施工用水：
通过水管将水送入储水箱，高压水泵从储水箱内抽水打入振冲器的射水管，振冲后的污水不能随意排放，通过集水坑或泥浆泵排入坑外排水总管。
现场采用三相电，电压为380V±10V供振冲器施工，工地照明，及生活用电。
四、施工措施
4.1施工工艺流程
场地平整桩机就位
桩机调试校正
启动水泵和振冲器
储料
振冲造孔
填料
振密成桩
验收
图4-1振冲加固施工工艺流程图
（2）振冲挤密法顺序方法可见下图。
图4-2振冲挤密法施工工艺
4.2施工工艺要点
控制标准：
密实电流不小于50A；填料量为每米桩长不小于0.38m3，留振时间30~60s。
（1）平整场地
振冲碎石桩：
平整场地，使施工面标高高于桩顶设计标高1.0米，地下水位在施工期间应保持在施工场地地表下0.5米。
场地使轮胎式吊车和运送石料小推车或铲车作为运输工具。
（2）测量放线
用全站仪分区域放出边桩轮廓，在边桩30cm以外设置半永久性控制点和水准点，并用小木桩定出基准砂桩位置。
打桩过程中定期检查和校正。
为了防止机械或其他因素对桩位的扰动，桩位采用打钢钎或洛阳铲中心灌白灰进行桩孔定位，桩位边打边放。
对砂桩加密区进行边线控制，设明显标志，确保加密区的承载力。
放样后全面核对桩的位置、数量及布桩形式，确保桩位准确。
测量定位精度要求：
控制桩±5mm；水准基点±10mm；半永久性控制点±10mm；④砂桩桩位±20mm。
（3）桩机就位、对中和垂直度检查
首先对施工场地进行平整，考虑桩机的自身重量，对桩机运行的松软场地进行夯实处理，达不到要求的部位进行挖除做垫渣夯实处理。
桩机在外部机械的辅助下通过下部钢管移动至施工场地，在对中员的指挥下，将桩尖正好与桩位标记点对齐。
最后通过调节导杆调整桩机垂直度，要求垂直度偏差为±1.5%。
（4）启动水泵和振冲器
先开启供水泵（采用压力200~600KPa，供水量200～400L/min的供水泵），待振冲器下端喷水口出水后，启动振冲器，检查水压、电压和振冲器空振电流是否正常。
（5）振冲造孔
吊机放下振冲器，使振冲器徐徐沉入土中，一般采用0.5～2.0m/min的速度下沉，造孔过程中应保持振冲器呈悬垂状态，以保证成孔垂直。
当电流值超过电机额定电流时，应减速或暂停振冲器下沉或者上提振冲器，等电流值下降并满足要求后再继续造孔。
造孔中，若孔口不返水，应加大供水量。
施工中设专人记录造孔时的电流值、造孔速度及返水情况。
当造孔达到设计深度时即可终止，并将振冲器上提300～500mm。
造孔时返出的水和泥浆要做好围挡、汇集、沉淀。
（5）填料
连续填料时，振冲器停留在设计孔底300～500mm以上位置，向孔内不断回填石料，并在振动中提升振冲器，整个制桩过程中石料均处于满孔状态。
碎石桩桩顶应达到设计标高以上1.0米，确保桩头部质量。
（6）振密成桩
依靠振冲器水平振动力将填入孔中的石料不断挤向侧壁土层中，同时使填料挤密，直到满足留振时间和填料量。
无论采用哪种填料方式，都必须保证振密从孔底开始，以每段300～500mm的长度逐段自下而上直至桩顶设计标高。
振密程度一般以电流超过原空振时电流25~30A时，表示该深度处的桩体已经挤密。
4.3桩内冲填C15混凝土施工方法
采用振冲碎石桩施工，上部C15混凝土无法直接在碎石桩施工完成后立即施工，需要进行二次成孔，采用旋挖钻机（SR220C）成孔，扩孔后再进行混凝土浇筑。
根据设计要求，进口渐变段护底区域挤密砂桩需在高程43m以上部位填充C15混凝土。
为便于施工机械操作，振冲碎石桩应填料至地面，旋挖钻开挖过程挖除。
混凝土采用汽车泵进行送料浇筑。
根据《水工混凝土施工规范》（SL677-2014）进行混凝土施工控制，C15混凝土填筑段长3.12m，分层进行混凝土填筑、振捣，50cm振捣一次，等3.12m高度填充满以后，进行套管拔管。
五、施工计划安排
振冲碎石桩计划2016年01月20日开始，2016年02月03日进行地基检测。
由于退水闸区域挤密砂桩受导流明渠影响，暂不具备施工条件，计划导流明渠拆除后，进行施工。
施工计划时间见下表：
表5-1振冲碎石桩进度计划表
序号
施工部位
工程量（m）
计划施工时间
备注
1
进口段试验桩
203.03
2016.01.20-2016.02.04
2
进口段
5970.77
2016.02.04-2016.03.05
除去春节影响，有效施工天数2周
六、资源配置
6.1人员配置
挤密砂桩人员配置表
序号
岗位
人数
职责
1
工程管理人员
3
技术、质量、安全控制
2
测量员
3
测量放样
3
生产工人
10
振冲桩施工
4
机械操作工
8
5
普工
12
6.2设备配置
根据施工需要，合理组织机械进场，本段砂桩采用1台DJ75振动砂桩机进行挤密桩施工，每台桩机主要配套设备有振动器，8~12t吊车，加压水泵，装砂料斗等。
以下是试桩主要机械设备及数量：
设备配置表
序号
设备名称
规格
单位
数量
备注
1
振动机
DJ75
台套
1
2
挖掘机
PC200
台
1
场地平整
3
装载机
DZ500
台
1
铲运砂子
4
装载机
LJ-916
台
1
铲运砂子
5
吊车
12t
台
1
吊振动器
6
水泵
台
2
7
汽车泵
台
1
8
混凝土罐车
6m³
辆
3
9
软轴振捣器
Φ50
台
3
七、振冲碎石桩质量保证措施
表7-1振冲碎石桩质量检验标准
序号
检查项目
允许偏差或允许值
检查方法
1
灌砂量
≧95%
实际用砂量与计算体积比
2
挡墙部位地基承载力
≧190kpa
静载试验
3
击标贯数
不小于临界标贯击数
标贯试验
4
挡墙部位承载力检测
不小于190Kpa
静载试验
5
砂料的含泥量
%
≦5
试验室测定
6
桩位
mm
≦50
用钢尺量
7
砂桩标高
mm
±150
水准仪
8
垂直度
%
≦1.5
经纬仪检查套管垂直度
1、定位要准确，垂直度、长度要控制好；
2、控制好每根砂桩的灌砂量。
管内砂要保持一定高度；
3、填料量为每米桩长不小于0.38m3，留振时间30~60s，振密程度一般以电流超过原空振时电流25~30A。
4、地下1～2m土层要适当增加投砂量，通过挤压增强地面砂的密实度；
5、施工中专人负责记录，用砂量、桩长、桩身长度、是否有断桩。
八、安全及文明施工措施
8.1一般安全措施
⑴认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针。
完善安全检查制度，严格安全监督各级安全生产，领导小组要定期组织、检查，发现问题及时纠正，真正把事故消灭在萌芽状态。
⑵施工前对全体作业人员进行安全交底，熟悉各道工序操作规程，严禁各种违章指挥和违章作业行为的发生。
⑶用电设备较多，易发生漏电事故，施工用电由电工按用电规范操作、维护，做好漏电保护，避免电气事故，防止触电伤害事故。
⑷项目部定期召开安全例会，并对施工现场进行不不定期检查，并记录备案。
8.2施工机械安全措施
使用时应严格遵守下列规程：
⑴工程实施前，对投入本工程施工的机电设备和施工设备进行全面的安全检查，不符合安全规定的地方立即整改完善。
施工机械由专人负责保养，交接班时，接班人员必须检查机械的各方面性能并明确当班工作内容。
⑵装载汽车在施工区域不超过20km/h，禁止超载，防止在运输工程中出现材料掉落现象。
⑶反铲回转时，禁止任何人上车、下车，在回转半径范围内人员不得通行及停留，运转时，禁止在转动部位注油、调整或清扫。
⑷钻杆、套管接长及拆卸时要细心操作，防止砸伤人员，操作人员戴手套等防护用具。
8.3文明施工保证措施
⑴加强现场文明施工，现场环境确保文明，做到场地整洁，道路通畅，排水顺畅，机械设备，管线布置和维修要认真有计划地进行。
⑵施工及生活中的废弃物及时用车运到当地环保部门同意的指定地点弃置。
⑶遵守有关部门对环境卫生的规定，现场做到文明施工，各种材料、机具要堆码整齐、场地要平整，经常保持工地清洁。
⑷抓好日常生活中的环境保护工作，教育广大职工认真学习《环境保护法》，增强法制观念，提高遵纪守法的自觉性。
⑸施工场地内的管线严格按设计和安全规定架设，并加强管理，杜绝乱搭乱接。
九、附件
（1）《振冲碎石桩施工布置图》；
（2）《振冲碎石桩施工记录表》。
时间：
2021.01.01
创作：
欧阳美
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