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咬合桩方案

东方金融广场

 

咬合桩施工方案

 

上海市基础工程有限公司

2011年4月15日

 

东方金融广场

 

咬合桩施工方案

编制:

审核:

批准:

日期:

 

上海市基础工程有限公司

东方金融广场项目部

2011年03月

1工程概述1

1.1工程概况1

1.2主要工程内容1

1.3周边环境1

1.4工程水文地质概况2

1.4.1土层岩性特点2

1.4.2水文地质条件2

1.4.3不良地质条件3

1.5围护工程主要工作量3

2施工总体部署及进度安排4

2.1施工目标4

2.2现场平面布置4

2.3交通组织6

2.4管线保护6

2.5施工进度计划安排6

2.6机械设备组织6

3咬合桩施工6

3.1概述6

3.2施工流程7

3.3施工方法及操作要点8

3.4关键技术质量保证措施14

4施工质量保证措施19

4.1质量保证体系19

4.1.1工程质量目标19

4.1.2质量管理体系19

4.2主要管理人员职责19

4.2.1项目经理职责19

4.2.2项目生产副经理职责19

4.2.3项目工程师职责20

4.2.4预算员职责20

4.2.5质量员职责20

4.2.6资料员职责21

5安全文明要求和保证措施22

5.1安全文明目标22

5.1.1安全生产目标及监测措施22

5.1.2文明施工目标22

5.1.2环境目标22

5.2安全保障措施22

5.2.1安全管理组织22

5.2.2安全生产的一般措施22

5.2.3现场安全管理措施23

5.2.4重点部位风险控制23

5.3各分项工程施工安全措施24

5.3.1桩基施工安全措施24

5.3.2施工机械的管理24

5.3.3施工用电安全24

5.4消防与治安25

5.4.1消防25

5.4.2治安26

1工程概述

1.1工程概况

上海东方金融广场工程地处上海浦东新区陆家嘴金融贸易区2-1-1、2地块,由相互垂直的崂山东路和张杨路,以及世纪大道所围合而成,大致为一个等边直角三角形,占地面积约为12331m2。

1.2主要工程内容

本次施工范围为1#、2#汽车坡道,目前塔楼主体结构已经施工完成。

坡道在第一次围护结构施工时,被地连墙隔断,没有全部施工完成,本次施工范围是地连墙之外的坡道。

本工程自然地坪为-0.15~-0.45m,方案中按照-0.15m考虑。

汽车坡道围护结构统计表

1#汽车坡道

2#汽车坡道

围护结构

类型

咬合桩、高压旋喷桩

咬合桩、高压旋喷桩

围护深度

咬合桩12.0m、10.5m

高压旋喷12.5m、10.5m

咬合桩14m、12m、10.5m

高压旋喷14m、10.5m

围护宽度

咬合桩φ800@500一荤一素

高压旋喷φ1000

搭接不小于400

咬合桩φ800@500一荤一素

高压旋喷φ1000

搭接不小于400

 

1.3周边环境

(1)1#自行车坡道

基坑南侧为张杨路,路下有市政管线5条,与本工程围护结构最近约20.0m。

张扬路下有共同沟,距离基坑开挖面最近约11m,距离SMW工法桩最近约11.38m。

张扬路共同沟是国内第一条集水、电、煤气、通信等市政管线为一体的市政隧道设施。

沟体预埋板深约2.0m,壁厚只有25cm。

共同沟呈细长的管道型结构,对外力及土体位移的影响特别敏感;共同沟长约每30m设一道结构沉降缝。

(2)2#自行车坡道

基坑西南侧为崂山东路,基坑围护结构外边线距离基地红线最近约1.9m。

路下有市政管线4条,与坡道基坑围护结构最近约8.97m。

1.4工程水文地质概况

1.4.1土层岩性特点

场地地表由人工活动的影响分部有平均厚度达1.74m的填土;场地浅部填土以下沉积有“硬壳层”的第二层褐黄~灰黄色粘性土;其下为软弱土层第③层灰色淤泥质粉质粘土夹砂和第④层灰色淤泥质粘土;第⑤1层灰色粘土埋深17.0~19.0m左右;第⑥层暗绿色粉质粘土层顶埋深23.2~24.2m左右,平均厚度达4.67m左右,分为两个亚层;其下为第⑦层粉(砂)性土层顶埋深28.0~29.3m左右,厚度约35.9m,分为3个亚层;第⑨层灰色砂土层埋深67.0~69.5m,层厚约35.9m。

场地土层厚度及物理力学性质指标详见下表:

场地土层厚度及物理力学性质指标

层序

土层名称

平均层厚

层底标高

重度

直剪固快(小值)

渗透系数

γ0

C

Φ

KV

(m)

(m)

(kN/m3)

kPa

°

cm/s

杂填土

1.72

2.39

粉质粘土

1.39

1.03

18.6

18

12

2.0E-06

淤泥质粉质

粘土夹砂

5.96

-4.89

17.5

8

13.3

2.3E-05

淤泥质粘土

8.92

-13.80

17.0

11.5

8.5

3.8E-06

⑤1

粘土

6.01

-19.81

18.2

12.5

11

3.8E-06

⑥1

粉质粘土

2.49

-22.31

19.8

38.5

14.5

3.0E-07

⑥2

粉质粘土

2.16

-24.47

19.5

26

18

6.1E-07

⑦1

砂质粉土

8.01

-32.48

18.4

8.5

29.5

4.7E-04

⑦2

粉细砂

20.69

-53.20

19.0

2.5

31.8

8.5E-04

1.4.2水文地质条件

根据本工程《上海东方金融广场岩土工程补充勘察报告》,拟建场区地下水根据埋藏条件可划分为浅层潜水及承压水。

拟建场地浅部土层中的地下水属于潜水类型。

其水位动态变化主要受控于大气降水、地面蒸发及地表水补给等。

勘探期间测得潜水稳定水位埋深为1.70~1.90m(绝对标高为2.02~2.40m)。

根据《岩土工程勘察规范》(DGJ08-37-2002)第11.1.1条,上海地区潜水水位埋深为0.30~1.50m。

拟建场地内分布有第⑦层砂(粉)土层,为上海地区第Ⅰ承压含水层;第⑨层粉细砂层,为上海地区第II承压含水。

由于场地内缺失第⑧层土,本场区第I、第II承压含水层联通。

勘察期间测得第I、第II承压含水层承压水位为6.30~7.60m。

根据《上海东方金融广场水文地质、抽水试验报告》(2008.12.7),在抽水试验期间(2007年10月15日到2007年11月14日)承压水静止水位埋深在8.83~8.98m。

根据上海市长期观测调查,承压水水位埋深呈周期性变化,一般为3.00~11.00m。

此次施工大面开挖深度6.8米,局部深坑深度7.8米,不考虑承压水影响。

1.4.3不良地质条件

依据本工程地质勘察报告没有不良地质现象。

1.5围护工程主要工作量

1#坡道基坑围护(张扬路)

工艺名称

规格

数量

(根)

根/m3

总方量/m3

备注

11

咬合桩

(一荤一素)

Φ800H=12.0m

H=10.5m

31

25

6.03

5.23

186.93

130.75

配筋桩水下C30

缓凝素桩水下C15

32

三重管高压旋喷桩

Φ1000H=10.5m

H=12.5m

6

6

8.24

9.82

水泥渗入量25%

2#坡道基坑围护(崂山路)

工艺名称

规格

数量(根)

根/m3

备注

11

咬合桩

(一荤一素)

Φ800H=14.0m

H=12.0m

H=10.5m

33

25

26

7.04

6.03

5.23

232.32

150.75

135.98

配筋桩水下C30

缓凝素桩水下C15

32

三重管高压旋喷桩

Φ1000H=14.0m

H=10.5m

6

6

10.99

8.24

水泥渗入量25%

2施工总体部署及进度安排

2.1施工目标

确保本工程达到中华人民共和国《建筑工程施工质量验收统一标准》的合格标准,同时满足技术规范及图纸要求、确保一次验收合格。

无重大工伤事故,杜绝重大伤亡事故,杜绝重大机械事故,杜绝重大火灾事故及火灾伤亡事故。

2.2现场平面布置

(1)1#汽车坡道平面布置

1#汽车坡道占路示意图

1#汽车坡道场地布置图

(2)2#汽车坡道平面布置

2#汽车坡道占路示意图

2#汽车坡道场地布置图

2.3交通组织

崂山路交通组织

2.4管线保护

围护施工中因设备行走需要,需对张杨路及崂山路管线进行保护,施工中拟在管线区域铺设3cm厚钢板进行保护;

2.5施工进度计划安排

详见附表一

2.6机械设备组织

基坑工程施工设备表

序号

机械或设备名称

型号、规格

数量

备注

1

全回转旋挖钻机

RT-150AⅡ型

1台

咬合桩施工

2

履带吊

75t

1台

3

电焊机

BX3

2台

4

钢筋切断机

1台

5

钢筋弯曲机

1台

6

挖机

1m3

1台

7

卡车

10T

1辆

8

高压旋喷桩机

1台

土体加固施工

3咬合桩施工

3.1概述

1#汽车坡道采用Φ800@500“一素一荤”的咬合桩,有效桩长10.5m、12.0m(进入4层淤泥质粘土),A、B桩分别为31根、25根。

2#汽车坡道采用Φ800@500“一素一荤”的咬合桩,有效桩长10.5m、12.0m、14.0m(进入4层淤泥质粘土),A、B、C桩分别为25根、26根、33根。

3.2施工流程

1、单桩咬合桩施工工艺流程

 

2、排桩咬合桩施工流程图

施工主要采用“套管钻机+超缓凝型砼”方案。

钻孔咬合桩的排列方式采用,为一个素砼桩/钢筋砼桩(A桩)和一个钢筋砼桩(B桩)间隔,本工程咬合桩总的原则是先施工A桩(素砼桩或钢筋砼桩),再施工B桩(钢筋砼桩),流程如下图所示:

A1-A2-B1-A3-B2-A4-B3-------An-Bn-

A桩砼采用超缓凝型砼,要求必须在A桩砼初凝之前完成B桩的施工,B桩施工时,利用套管钻机的切割能力切割掉相邻A桩相交部分的砼,则实现了咬合。

如下图所示。

钻孔咬合桩施工工艺流程图

3.3施工方法及操作要点

1、主要设备配备

本工程围护桩施工主要采用“套管钻机+超缓凝型砼”方案,根据设计图纸及场地情况,本工程咬合桩施工成孔设备考虑RT-150AⅡ型360度全回转挖机。

 

RT-150AⅡ机械现场照

RT-150AⅡ机械参数表

全回转全套管钻机主机RT-150AⅡ

挖掘口径Φmm

800~1500

套管拉拔力ton

197

套管压入力ton

最大37ton+自重20ton

压入行程mm

750

回转扭矩KN.m(tf.m)

155/66

转速min-1(rpm)

1.6/2.7

质量ton

26

液压动力站RTP-180A

发动机名称

日野EP100T

发动机功率

185PS/2000rpm

质量ton

4.6

尺寸(长*宽*高)mm

3647×1600×2056

2、准备工作

施工现场的平面布置规划

(1)水、电移交及管道线路布设;

(2)地基处理,包括场地内防碍施工的高架线路拆除、地下构筑物的挖除、地下管线、障碍物的探明和处理、软土的加固硬化等,以保证在钻孔施工作业中套管下切顺利。

地基承载力要满足全套管灌注咬合桩施工作业的要求,保证混凝土在灌注时的成桩质量。

(3)施工导墙、排水沟、地坪。

3、测量放样

(1)定位、定标控制点

1)在施工场地利于保护和放样的地方设置地面导线点,采用全站仪将控制点引入场地内,放样出地面导线点的平面坐标。

2)采用水准仪将高程引入施工场内,在场地内均匀设高程控制点。

4)所设控制点均应距基坑10m以上,减小施工时对控制点的影响。

控制点经复核无误后,上报监理复核,经复核无误后方可投入使用。

5)由于施工时会对控制点桩位产生影响,对正在使用的点应每月复核一次,当点位变化超过允许误差后,应对原坐标或高程值进行调整,并报监理复核。

(2)导墙测量放样方法

1)根据设计图纸提供的坐标计算出咬合桩中心线角点坐标,计算成果经内部复核无误后,采用地面导线控制点,用经伟仪实地放样出咬合桩内边线,并立即作好护桩。

报甲方,监理进行复核。

2)由于基坑开挖时咬合桩在外侧土压力作用下会向内位移和变形,为确保后期基坑结构的净空符合要求,导墙中心轴线按设计要求进行外放。

(3)钢筋笼标高控制

在钢筋笼下放到位后,由于吊点位置与测点不完全一致,吊筋会拉长等因素,会影响钢筋笼的标高,应立即用水准仪测量钢筋笼的笼顶标高,根据实际情况进行调整,将笼顶标高调整至设计标高。

4、导墙施作

(1)在咬合桩成槽前,应砌筑导墙,做到精心施工。

灌注咬合桩导墙的施作应满足三项要求:

a、是能够给磨桩机提供作业平台,承受磨桩机在压、拔、扭动套管时的巨大作用力;b、是能起到给套管定位、导向的作用;c、是灌注桩导墙的安设能满足测量的要求,并与地面有足够的摩擦力,施工钻孔时灌注桩导墙不得发生位移。

(2)本工程导墙采用导墙采用300mm厚C30钢筋砼结构。

具体步骤:

a平整场地:

清除地表杂物,填平碾压地面管线迁移的沟槽。

b测放桩位:

根据设计图纸提供的坐标按外放100mm(为抵消咬合桩在基坑开挖时在外侧土压力作用下向内位移和变形而造成的基坑结构净空减小变化)计算排桩中心线坐标,采用全站仪根据地面导线控制点进行实地放样,并作好护桩,作为导墙施工的控制中线。

报甲方、监理复核。

c导墙沟槽开挖:

在桩位放样线符合要求后即可进行沟槽的开挖,采用人工开挖施工。

开挖结束后,立即将中心线引入沟槽下,以控制底模及模板施工,确保导墙中心线的正确无误。

d钢筋绑扎:

沟槽开挖结束后绑扎导墙钢筋,导墙钢筋按设计布置,经“三检”合格后,填写隐蔽工程验收单,报甲方、监理验收,经验收合格后方可进行下道工序施工。

e模板施工:

模板采用自制整体木模,导墙预留定位孔模板直径为套管直径扩大2cm。

模板加固采用钢管支撑,支撑间距不大于1米,确保加固牢固,严防跑模,并保证轴线和净空的准确,砼浇注前先检查模板的垂直度和中线以及净距是否符合要求,经“三检”合格后报甲方、监理通过方可进行砼浇注。

f砼浇注施工:

砼采用C30商品砼,砼浇注采用人工与反铲配合,砼浇注时两边对称交替进行,严防走模。

如发生走模,应立即停止砼的浇注,重新加固模板,并纠到设计位置后,方可继续进行浇注。

振捣采用插入式振捣器,振捣间距为600mm左右,防止振捣不均,同时也要防止在一处过振而发生走模现象。

5、咬合桩单桩施作

a钻机就位

待导墙有足够的强度后,拆除模板,重新定位放样排桩中心位置,将点位反到导墙顶面上,作为钻机定位控制点。

移动套管钻机至正确位置,使套管钻机抱管器中心对应定位在导墙孔位中心。

b取土成孔

在桩机就位后,吊装第一节管在桩机钳口中,找正桩管垂直度后,磨桩下压桩管,套管下沉速度8m/h,压入深度约为2.5—1.5m,然后用抓斗从套管内取土,一边抓土、一边继续下压套管,始终保持套管底口超前于开挖面的深度≮2.5m。

第一节套管全部压入土中后(地面以上要留1.2—1.5m,以便于接管),检测垂直度,如不合格则进行纠偏调整,如合格则安装第二节套管继续下压取土……,如此继续,直至达到设计孔底标高。

c吊放钢筋笼

如为钢筋砼桩,成孔检测合格后进行安放钢筋笼工作,安装钢筋笼时应采取有效措施保证钢筋笼标高的正确。

①钢筋笼制作要求

(A)钢筋笼制作前应清除钢筋表面污垢、锈蚀,钢筋下料时应准确控制下料长度。

(B)钢筋笼采用环形、圆形模制作,制作场地保持平整。

(C)钢筋笼焊接选用E50焊条,焊缝宽度不应小于0.7d,厚度不小于0.3d。

(D)钢筋笼焊接过程中,应即时清渣,钢筋笼两端的加强箍与主筋应全部点焊,必须焊接牢固,其余部分按设计要求进行焊接。

(E)钢筋笼箍筋采用双面搭接焊,焊缝长度≥5D,且同一截面接头数≤50%。

(F)在每只钢筋笼每隔2m设置一道钢筋定位控制件,保护层厚度为80mm。

(G)成型的钢筋笼应平卧堆放在平整干净的地面上,堆放层数不应超过2层。

②钢筋笼安放

(A)钢筋笼安放标高,由套管顶端处的标高来计算,安放时必须保证桩顶的设计标高,允许误差为±100mm。

(B)钢筋笼下放时,应对准孔位中心,采用正、反旋转慢慢地逐步下放,放至设计标高后立即固定。

(C)钢筋笼安装入孔时和上下节笼进行对接施焊时,钢筋笼保持垂直状态,对接钢筋笼时两边对称施焊。

(D)孔口对接钢筋笼完毕后,进行中间验收,合格后方可继续下笼进行下一节笼安装。

(E)为防止钢筋笼在浇注混凝土时上浮,在钢筋笼底部焊上一块比钢筋笼直径略小的薄钢板以增加其抗浮能力。

d灌注砼

如孔内有水时需采用水下砼灌注法施工,如孔内无水时则采用干孔灌注法施工,此时应加强振捣。

①A桩超缓凝混凝土配制:

超缓凝混凝土是钻孔咬合桩施工工艺所需的特殊材料(因为其缓凝时间特别长,所以称为超缓凝混凝土),这种混凝土主要用于A桩,其作用是延长A桩混凝土的初凝时间,以达到其相邻B桩的成孔能够在A桩混凝土初凝之前完成,这样便给套管钻机切割A桩砼创造了条件。

由此可以看出超缓凝混凝土是钻孔咬合桩施工工艺成败的关键。

超缓凝混凝土的技术参数

为了满足钻孔咬合桩的施工工艺的需要,超缓凝混凝土必须达到以下技术参数的要求。

◆A桩混凝土缓凝时间≥60小时,其确定的方法如下:

(A)测定时间

单桩成桩所需时间t应根据工程具体情况和所选钻机的类型在现场作成桩试验来测定。

(B)确定A桩混凝土缓凝时间T

根据下式计算A桩混凝土的缓凝时间,可根据下式进行计算。

T=3t+K

t—单桩成桩时间,约12h;K—预留时间,取24h;A桩混凝土的缓凝时间≥60小时。

◆混凝土坍落度:

12±2cm

确定原则:

(A)水下混凝土灌注的需要

(B)满足防止“管涌”措施的需要,

(C)为防止“管涌”,混凝土坍落度d随时间t的损失曲线应尽量陡一些,即d损失的快一些。

◆混凝土的5天强度值R5d不大于3Mpa。

其作用是:

在施工过程中遇到意外情况(如设备故障等)拖延了时间,以致于在A桩混凝土终凝后才施工B桩,这时,由于混凝土早期强度不高,使A桩咬合部分混凝土处理起来方便。

◆最终强度

满足设计要求

超缓凝混凝土技术参数表

强度等级

坍落度

初凝时间

5天强度

满足设计要求

≤14cm

≥60h

≤3Mpa

②灌注混凝土:

(A)在钢筋笼吊装合格后,安装导管。

导管应采用直径不小于250mm的管节组成,接头应具备装卸方便,连接牢固,并带有密封圈,保证不漏水不透水。

导管的支承应保证在需要减慢或停止混凝土流动时使导管能迅速升降。

(B)安放混凝土漏斗与隔水橡皮球胆,并将导管提离孔底0.5m。

混凝土初灌量必须保证能埋住导管0.8~1.3m,初灌量选用2.5m3。

(C)灌注过程中,导管埋入深度宜保持在3m~10m之间,最小埋入深度不得小于2m。

浇灌混凝土时随浇随提,严禁将导管提出混凝土面或埋入过深,一次提拔不得超过6m,测量混凝土面上升高度由机长或班长负责。

(D)混凝土浇灌中应防止钢筋笼上浮,在混凝土面接近钢筋笼底端时灌注速度应适当放慢,当混凝土进入钢筋笼底端1~2m后,可适当提升导管,导管提升要平稳,避免出料冲击过大或钩带钢筋笼。

(E)混凝土灌注采用泵车浇筑,每车混凝土在使用前由试验室检测其坍落度及观感质量是否符合要求,坍落度超标或观感质量太差的坚决退回,决不使用。

(F)每车砼均取一组试件,监测其缓凝时间及坍落度损失情况,直至该桩两侧的B桩全部完成为止。

如发现问题及时反馈信息,以便采取应急措施。

e拔管成桩

一边浇注混凝土一边拔管,拔管速度控制在10m/h,应注意始终保持套管底低于砼面≮2.5m。

3.4关键技术质量保证措施

(1)孔口定位误差的控制

为了保证钻孔咬合桩底部有足够的厚度的咬合量,应对其孔口的定位误差进行严格的控制,孔口定位误差的允许值可按下表来进行选择。

孔口定位误差允许值(mm)

桩长

咬合厚度

10m以下

10~15m

15m以上

200mm

±20

±15

±10

300mm

±25

±20

±10

为了有效的提高孔口的定位精度,应在钻孔咬合桩桩顶以上设置钢筋砼导墙,导墙上定位孔的直径宜比桩径大30mm。

钻机就位后,将第一节套管插入定位孔并检查调整,使套管周围与定位孔之间的空隙保持均匀。

(2)桩的垂直度的控制

为了保证钻孔咬合桩底部有足够厚度的咬合量,除对其孔口定位误差严格控制外,还应对其垂直度进行严格控制,根据我国《地下铁道工程施工及验收规范》规定,桩的垂直度标准为3‰。

成孔过程中要控制好桩的垂直度,必须抓好以下三个环节的工作。

a套管的顺直度检查和校正

钻孔咬合桩施工前在平整地面上进行套管顺直度的检查和校正,首先检查和校正单节套管的顺直度,然后将按照桩长配置的套管全部连接起来进行整根套管(15~25m)的顺直度偏差宜小于10mm。

检测方法:

于地面上测放出两条相互平行的直线,将套管置于两条直线之间,然后用线锤和直尺进行检测。

b成孔过程中桩的垂直度监测和检查

①地面监测:

在地面选择两个相互垂直的方向采用经纬仪或线锤监测地面以上部分的套管的垂直度,发现偏差随时纠正。

这项检测在每根桩的成孔过程中应自始自终坚持,不能中断。

②孔内检查:

每节套管压完后安装下一节套管之前,都要停下来用测斜仪或“测环”进行孔内垂直度检查,不合格时需进行纠偏,直至合格才能进行下一节套管施工。

c桩的垂直度纠偏

成孔过程中如发现垂直度偏差过大,必须及时进行纠偏调整,纠偏的常用方法有以下三种:

①利用钻机油缸进行纠偏:

如果偏差不大于或套管入土不深(5m以下),可直接利用钻机的两个顶升油缸和两个推拉油缸调节套管的垂直度,即可达到纠偏的目的。

②A桩纠偏:

如果A桩在入土5m以下发生较大偏移,可先利用钻机油缸直接纠偏,如达不到要求,可向套管内填砂或粘土,一边填土一边拔起套管,直至将套管提升到上一次检查合格的地方,然后调直套管,检查其垂直度合格后再重新下压。

③B桩的纠偏:

B桩的纠偏方法与A桩基本相同,其不同之处是不能向套管内填砂或粘土而应填入与A桩相同的砼,否则有可能在桩间留下土夹层,从而影响排桩的防水效果。

(3)钻孔咬合桩咬合厚度的确定

邻桩之间的咬合厚度d根据桩长来选取,桩越短咬合厚度越小(但最小不宜小于100mm),桩越长咬合厚度越大。

(4)如何克服“管涌”

如下图所示,在B桩成孔过程中,由于A桩混凝土未凝固,还处于流动状态,A桩混凝土有可能从A、B桩相交处涌入B桩孔内,称之为“管涌”,克服“管涌”有以下几个方法:

A桩混凝土的坍落度应尽量小一些,不宜超过14cm,以便于降低混凝土的流动性。

套管底口应始终保持超前于开挖面一定距离,以便于造成一段“瓶颈”,阻止混凝土的流动,如果钻机能力许可,这个距离越大越好,但至少不应小于1.5m。

如有必要(如遇地下障碍物套管底无法超前时)可向套管内注入一定量的水,使其保持一定

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