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1、. . . . 市中环现代城桩基建议与其施工方案中国建筑第五工程局2006年1月目 录一、 工程概况二、 工程施工主要任务三、总体思路与桩基选型 1、总体思路2、桩基选型四、施工方案1、主要施工问题的解决方法2、施工方法的选择3、人工挖孔桩施工4、钻孔灌注桩施工5、主要机具设备五、桩基造价一、工程概况市中环现代城地下2层，地上裙房4层，主楼26层、28层，占地面积约9000m，总建筑面积85000 m。该工程为后仓街，紧邻东汉明店和万代大厦，南面为交通主干线五一路，西面为轩辕殿路。本工程的地质条件复杂（水文地质概况见下表），地下水位高，水量大，在粉细砂和中粗砂夹砾石层中进行人工挖孔桩的施工易形
2、成“流砂”与“管涌”现象；并且桩深为50m左右，局部桩端处于岩溶发育的灰岩中，其施工难度很大。土层号土层名称备注人工填土含地表水淤泥层塑性，含水量高，易水化。粉质粘土粘结性差，遇水呈沙性，易塌。粉质粘土粘结性差，遇水呈沙性，易塌。粉质粘土含砾石粉细砂富微承压性潜水中粗砂夹砾石富微承压性潜水中风化砂岩为桩端持力层中风化泥灰岩为桩端持力层二、工程施工主要任务本工程的主要任务如下。（1）工程桩施工；（2）基坑支护桩与止水帏幕施工；（3）基坑土方开挖。三、总体思路与桩基选型1、总体思路基于经济、安全的考虑并结合我方在该区域类似工程的施工经验，我方的总体思路为：现场三通一平工作完成后，首先进行工程桩和基
3、坑支护桩施工，然后进行基坑土方开挖和止水帏幕施工。优点：便于钻孔机械的装、拆和移动，缩段短基坑边坡的暴露时间，减少基坑降、排水的工作量和对周边建构筑物与道路的不良影响。缺点：形成约9m长的空桩。其原因如下。（1）基础桩必须依靠机械钻孔才能完成。由于机械施工占有较大的使用面积，如果先进行基坑支护的施工，就无机械施工的场地。并且钻机的体积大，重量重，若将钻机吊入10m深的基坑作业，将不利于安全施工。（2）若基坑底部座座落于砂砾石上，待工程桩和基坑护壁桩做完以后再做帏幕止水、基坑开挖和基坑支护，可防止极为严重的“流砂”、“管涌”现象出现，保证施工安全和施工进度，并尽最大可能减少基坑降、排水的工作量和
4、对周边建构筑物与道路的不良影响。（3）先施工基础桩，后施工基坑支护的方案不可避免地浪费了地面的部分空桩，但在基坑施工之前做完桩基检测，可节省检测时间，争取旱营效益。通过上述措施，确保整个工程不致于遭受“流砂”、“管涌”、岩溶、岩溶水的危害，减少污浆外运量、加快施工进度，节省工程造价，做到安全施工的目的。2、桩基选型桩基选型：建议采用人工挖孔桩机械钻孔灌注桩。人工挖孔桩主要用于上部层土层，其主要目的是：降低造价、减少泥浆排放量和对环境的污染。机械钻孔灌注桩主要用于层以下土层，其主要目的是：保证施工安全和施工进度、避免降水对周边建构筑物与道路的不良影响。四、施工方案1、主要施工问题的解决方法（1）
5、上部人工挖孔桩降水：选择施工区周边的11个人工挖桩孔先行开挖作为降水井点，利用“降水漏斗”的原理以降低地下水位，使砂砾石脱水固结，确保施工过程中不形成流砂垮塌。（2）溶洞用注浆的方法解决（水泥强度与灰岩强度配置一致，再钻孔成井。）（3）溶洞充填物（泥砂）用泵吸反循环钻进的方法抽吸出地面。（4）灰岩出现半边岩、高低岩、一字岩、蜂窝岩、豆笋岩等情况时，采用充填1015cm花岗岩碎块，用冲击钻进的方法解决。（5）出现孔斜用钻具带有扶正器的方法解决。（6）“流砂”、“管涌”用钻孔的方法解决（7）溶洞涌水采用在钻孔使用重泥浆（加重晶石）压注的方法解决。（8）溶洞漏水采用在钻孔使用泡沫轻泥浆（加洗衣粉）的
6、方法解决。（9）高强度灰岩采用滚刀钻头钻进的方法解决。（10）泥浆处理大面积人工挖孔后，将泥浆储存于上部空桩，沉淀后抽去上面清水，下部浓浆用于钻孔，经反复使用运送郊外，以减少外运量。（12）水下混凝土浇注：为确保桩芯砼质量，采用“导管法”进行水下混凝土施工方法浇注。（13）现场排水：在施工场区外围设置排水沟（300400mm），在施工区设置若干横向和纵向排水沟（300400mm），排水沟互相连通,将地表水和桩井排水汇集到沉淀池中，经沉淀后排入业主指定下水道。2、施工方法的选择场地潜水丰富，桩孔深，岩溶发育，岩面起伏大，岩石强度高，岩性包含了“硬、脆、碎、绵、塑、软”等各种特性，无论采取任何一种
7、单一的工艺措施，都有相当大的施工难度。因此，只有采取“以柔克刚”这类针对性的挖、钻、冲等综合措施才能克服施工难关。例如在灰岩以上孔深采用沉管挖孔桩；灰岩以下的地下水、岩溶以与坚硬岩石都是人力难以应付的，应采用冲击、泵吸反循环机械回转钻进等工艺，可避开地下水的危害，具体施工方法如下。（1）桩孔结构的设计采取2级桩孔结构。上部层土层采用人工挖孔桩，均比设计桩径大一级。以下地层采用机械钻孔，当挖孔桩沉管座落在圆砾层后，钻孔桩按设计桩径施工。（2）成孔方式的选择 A开孔采取沉管挖孔。将挖孔桩的钢筋护壁工艺改成沉管挖桩工艺。沉管的优点：可以在0.10.2m的短距离掘进,能有效地克服混凝土护壁长距离(0.
8、51.0m)掘进造成的垮壁、涌砂、涌水的不安全因素。在其自重的作用下，与时自沉隔离和阻止岩屑、水流的危害，达到非稳定地层快速掘进的目的。具体方法如下:a、按上述公式计算好2级成孔的桩径。b、按沉井管靴示意图（以1m桩径为例）加工好管靴，并将其分割2/1或3/1管靴，以便井底螺栓组合（在120180的斜撑钢板上钻眼连接螺栓）;c、地面开孔直径为1.36m;d、深度开孔1m后将管靴放入井,然后在管靴里面充填C25混凝土，并用红砖砌成1.26m外径（径1.06m）的沉筒,沉筒的壁用M20砂浆粉刷（厚度3cm）,砌高保持与地面一致(沉筒配筋按图加工，砌筑砂浆为M75);e、挖土沉井,边沉边加高红砖沉筒
9、，直至透过砂层和圆砾层,最后沉筒超出强风化泥质粉砂岩（或强风化板岩）0.2m为宜;f、圆砾层和强风化泥质粉砂岩交界层用混凝土护壁1模, 强风化板岩全面用混凝土护壁。g、沉管的缺点是容易孔斜，克服的要点是掘进时周边的掘进深度要均匀，当出现孔斜时要反方向掘进纠斜。B机械成孔 a、滚刀钻头成孔滚刀钻头的形状类似伞型齿轮，具有冲击、锤击、切削和振动的钻进功能，同时还具有刚度好、硬度高、耐磨、软硬地层均可钻进的特点。当孔深进入圆砾层和风化岩层时采用滚刀钻头钻进以发挥其优势。b、冲击钻头成孔当圆砾岩的粒径大于30cm；当钻孔灰岩出现半边岩、高低岩、一字岩、蜂窝岩、豆笋岩等情况时，钻头的单个滚轮就会陷入灰岩
10、缝隙而不法钻进。此时往钻孔投入1015cm花岗岩碎块，充填量以稍稍高出孔底岩面为宜，然后用冲击钻头冲击碎岩，以其碎块的棱角楔击岩面，使岩面和碎岩相互碰撞而脆脱，达到不规则岩石成孔的目的。C泵吸反循环成孔孔深25m以下，无论什么地层，只要滚刀钻头能钻进的均用泵吸反循环成孔。正循环成孔，机械功能消耗大，其岩层完全是依靠机械破碎磨灭的；而泵吸反循环成孔是靠钻头扰松岩石后，10cm以下的砾石、碎块均被泵吸反循环吸出孔，减少了机械破碎量，提高了工效和缩短了工期。泵吸反循环成孔施工要点a、根据施工场地布置好泥浆循环系统，泥浆循环系统由泥浆池，沉淀池、循环槽、砂石泵组、除渣设备等组成。并有排水和排废浆等设备
11、。本工程选用泵送回灌式泥浆循环系统（见下图）泵吸反循环泵送回灌式循环系统示意图1、砂石泵出水管；2、砂石泵；3、钻机平台；4、泥浆溢流槽；5、桩孔；6、除渣设备；7、钻机水茏头；8、钻机转盘；9、沉淀池；10、泥浆池；11、回灌管；12、回灌泵；13、钻孔；14、钻杆；15、钻头；16、沉淀物。b、循环系统中的泥浆池不少于2个，每个池的容积不小于桩孔实际容积的2.5倍；沉淀池不少于3个，每个池的容积为20m3左右；泥浆循环槽的截面积应是泵组出水管截面积的34倍，坡度不小于1：100。c、反循环的单节钻杆以3m为宜，其径应与砂石泵进出口径相匹配。本工程计划投入GPS-25型钻机，其砂石泵流量为1
12、80m3/h ,所配钻杆外径为168mm，径150mm，用法兰螺栓连接。d、钻头应具有良好的工作性能，钻头吸口截面应开敞，规整，流阻小，直径不宜大于钻杆径（以130mm为宜）。e、开钻前应先起动砂石泵，再起动反循环泵，待形成正常反循环后，才能开机钻进。钻进时先轻压慢钻，工作正常后，再转入正常参数钻进。D 扶正器成孔（见图）采用冲击、回转机械成孔时，钻进遇到软硬互层、孤石、岩层倾角、裂缝、破碎带等情况钻孔都会发生孔斜，造成钻进阻力增大、断杆等事故，情节严重时造成钻孔报废。为预防类似事故的发生，可在各类钻头上部增加扶正器防止孔斜。（3）流砂处理施工工艺人工挖孔在开挖过程中，遇砂砾地层时，由于地下水
13、的作用，极易形成流砂，严重时会发生井漏，造成质量事故，采取有效可靠的措施如下：a、快进入流砂层时，护壁高度改为0.5O米并加大护壁厚度。b、护壁纵向钢筋用16钢筋，长度1.2m(有0.7m伸入下一模外铡、与下一模工序进行事先衔接)，钢筋间距按100mm。c、将准备好的稻草鞭或编织袋层层编入事先插好的钢筋外侧进行堵砂、滤水、边挖边堵，以满足装模高度为止。d、迅速装模，将事先拌和好的C25砼，尽快捣入，并打入16纵向筋至下一模模底，然后将砼振插密实。e、重复上述步聚，直至穿过流砂层。f、流砂情况较严重时采用下钢套筒的方法，钢套筒与护壁用的钢膜板相似，以孔外径为直径，可分成4-6段圆弧，再加上适当的
14、肋条，相互用螺栓或钢筋环扣连接，在开挖0.5m左右，即可分片将套筒装入，深入孔底不少于0.2m，插入上部混凝土护壁外侧不小于0.5m，装后即支模浇注护壁混凝土。3、人工挖孔桩施工（1）施工测量根据本工程特点测量控制网布设成矩形控制网。采用导线法和增测对角线的测边法测定，先布设控制轴线网后局部测设定位，并增设相关的闭合后导线点、水准点。测量放线：用全站仪结合钢尺丈量，确定轴线、桩位，并建立“十字”护桩，用正交法和极坐标法放出各桩井中心位置，经闭合无误后，则确定各中心点。测量中水平角观测以2测回进行，要求误差的小于10mm，距离测量应输入气压与温度参数并加以修正。要求导线相对闭合差小于1/10000。（2）桩井掘进施工1)人工挖孔降水处理措施A、根据地质报告分析，地下砂砾层水量较大，以11个人工挖孔桩为降水井，首批开挖最后一批浇筑，作为整个施工过程的降水井。施工同时采用群井开挖、群井抽排减少单桩涌水量的办法。即在桩井施工时，能开挖的桩井都同时开挖，同时作业，同时排水，特别是相邻的桩井都同时开挖，同时作业，同时排水，相互照应，同步掘进以分散水流，达到减少单井涌水量，保证桩井顺利施工的目的。B、根据地质勘察报告与结合以往施工经验，选择场地地质条件较好的地域，集中部分施工经验丰富的作业人员，集中在此区域施工，日夜作业，重点突破。达到节省工期，利于其他桩井施工的目的。2)桩位
