AM工法扩底桩施工方案

武汉地铁3号线香港路站二期工程AM工法扩底桩施工方案中铁十一局集团有限公司目录一、设计概况 1二、工期安排和进度计划 2三、人员配备 2四、机械配备 3五、施工方案 3（一）、桩位测定 3（二）、埋设钢护筒 4（三）、泥浆制备 7（四）、钻机就位 7（五）、钻孔 7（六）、检查钻孔质量 8（七）、灌桩前准备工作 10（八）、水下混凝土灌注 11（九）、故障预防与处理 12（十）、桩基检测 14六、质量保证措施 15（一）、质量目标 15（二）、保障措施 15七、安全保障措施 15（一）、安全施工管理的目的、方针和目标 15（二）、安全组织机构和安全生产责任制 16（三）、安全教育 16（四）、安全检查 17八、环境保护措施 17（一）、环境保护工作的目标 17（二）、环境保护工作的内容 18中铁十一局集团有限公司PAGE19一、设计概况香港路站位于建设大道与香港路交汇路口，是3号线与规划6号线、7号线换乘的三线换乘站。三线车站总建筑面积5.35万m2。3、7号线沿建设大道布设，为地下三层叠错式站台车站。车站总建筑面积3.63万m2，外包总长为290.0m，有效站台中心里程处宽25.13m。6号线车站沿香港路方向布置，为地下一层侧式站台车站。车站总建筑面积1.72万m2，外包总长222.0m，有效站台中心里程处宽50.3m。3、7号线车站工程设置抗拔桩锚入底板以满足主体结构抗浮要求，抗拔桩桩径为1200mm，设计基坑底面以上为空桩，基坑底面以下为实桩，部分抗拔桩与临时立柱桩共用，桩底进入（15b-2）中风化砂砾岩不小于1m，平均孔深约为57.58m,桩基总数为147根，均为直桩桩型。根据现场实际施工中反应的情况来看，抗拔桩桩底以上8米范围内岩石强度比较高，造成桩基成孔比较困难、成孔时间较长，很大程度上制约着施工进度，如若按原设计施工将不能满足工期要求。经与业主单位和设计院沟通，由我方提出将147根直桩型抗拔桩中的60根桩变更为AM工法扩底桩（桩径扩底至1800mm），桩底进入（15-1）强风化砂砾岩不小于8m。经单桩抗拔力及承载力验算，在不降低抗浮力与承载力的情况下减短桩长,平均有效桩长可减小5米，减少了在较高强度岩石范围内的钻进尺寸，成孔时间大大缩短，满足了工期要求。二、工期安排和进度计划AM工法扩底桩共60根计划从2014年3月15日开始施工，按每台钻孔桩机施工每1天完成1根桩，安排2台钻孔桩机，2014年4月14日完成。安排工期30天。施工进度横道图部位日期时间2014年3月4月5月AM工法扩底桩3.15～4.1430三、人员配备灌注桩加工制作主要管理人员、技术人员和技工见下表。管理人员和技术人员职务数量职称备注现场经理1测量负责人1工程师质量负责人1工程师安全负责人1工程师试验负责人1工程师物资负责人1工程师技术员2工程师桩机施工队长1技工工种计划数量到场数量备注电焊工88桩机操作员44其它作业人员3030四、机械配备序号名称规格型号数量单位完好率1扩底钻机ED6200H2台100%2电焊机BX1-5008台100%3导管300mm2套100%4钢筋弯曲机GW40,50型1台100%5钢筋调直机3KW1台100%6钢筋切断机QJ40-11台100%7泥浆车20m31辆100%五、施工方案（一）、桩位测定1、钻机选型根据现场实际情况，钻孔采用AM工法扩底钻机，采用泥浆护壁。现场制作钢筋笼，汽车吊配合人工分节吊装安放，搅拌运输车运送商品混凝土，导管法灌注水下混凝土。钻孔灌注桩施工程序、工艺见图1、2。2、场地平整和测量定位桩基施工前，清除桩基位置上的杂物，整平场地，确认地下管线处理完毕，使机械能顺利进场，且施工中钻机保持稳定。为了保证桩基定位的准确快捷，采用全站仪测定桩孔位置，根据设计文件给定的导线点和水准点，必须由两组人同时进行测量，互相检查核对，并做好测量记录，保证桩位偏差小于10mm，施工前先打定位桩，在定位桩上安装内外导框。高程测量采用自动安平水准仪。首先要复合原有的水准点，之后布设施工所需要的水准点。施工水准点布设在桥址附近安全稳固处。为便于观测，还可以适当增设辅助水准点。辅助水准点与基准水准点之间，转镜不超过2次，高度差不超过2m。各种水准点都要设置醒目的标识，严防受到扰动和破坏。高程偏差满足规范要求。（二）、埋设钢护筒为固定桩位、导向钻头、保护孔口于钻孔前埋设钢护筒。1、护筒采用5mm厚钢板制作，护筒内径比设计桩径大20cm。采用人工开挖埋设护筒，护筒底部与土层相接处用粘土夯实，护筒外面与原土之间用粘土填满、夯实，严防地表水顺该处渗入。2、护筒底端埋置深度为1.5m。3、护筒位置、坐标、垂直度和高程由全站仪控制。必须保证护筒埋设深度达到设计要求。护筒正直下沉，顶面中心与设计桩位偏差不得超过5cm。施工准备施工准备桩位放线埋设护筒护筒制作修整钻机就位桩位复测钻进、扩孔制泥浆清孔安装清孔设备泥浆净化成孔检查测量孔深、斜度安放钢筋骨架钢筋骨架制作下导管导管制作、检验、维修清孔、灌注混凝土前准备工作钻机移位灌注水下混凝土制作混凝土试件配制混凝土灌注标高测量拆、拔护筒孔口围护基桩无损检测试件养护图1钻孔灌注桩施工工艺流程图图2钻孔灌注桩施工程序示意图示意图说明：1、钻机就位定位；2、先钻比桩径略大孔来埋设钢护筒；3、埋设护筒； 4、等径桩开始成孔，边钻进边注入稳定液；5、等径直桩钻到设计孔深；6、等径直桩完成后更换扩底铲斗并将设计扩大数据输入电脑施工管理装置内进行扩孔施工；7、通过扩底铲斗切削至设计要求，停止切削挖掘；8、测量深度（通过施工管理装置确认钻深，扩孔的直径）（安装上孔底取土刮板进行第一次清孔、处理）（施工管理装置内的数据打印输出）（在放钢筋笼前再次测量深度，如果与一次处理孔的深度相差50CM以上，进行二次清孔处理）9、安放钢筋笼；10、利用特殊清渣泵清除沉渣；11、安放导管；12、灌注混凝土；13、砼灌注结束，拔出导管；14、拔出钢护筒（三）、泥浆制备泥浆系统由泥浆池、沉淀池、循环槽、泥浆泵等设施设备组成，为最大限度减少对环境的影响，利用集装箱制作活动泥浆池，选用优质膨润土造浆，并投放一定量的Na2CO3，以降低地下水酸性腐蚀的影响，泥浆比重控制在1.1～1.3范围。试验泥浆的全部性能指标，并在钻进中定期检验泥浆比重、粘度、含砂率、胶体率等，填写泥浆试验记录表。泥浆循环使用，废弃泥浆沉淀后运至业主指定的位置进行处理。钻孔用泥浆技术指标见表3。表3泥浆技术指标表序号项目技术指标序号项目技术指标1比重≤1.1，排除泥浆指标：≤1.304胶体率不小于98%2粘度17～20s，排除泥浆指标：20～26s5PH值大于6.53含砂率新制泥浆不大于2%（四）、钻机就位将钻机移至桩位处，将钻头中心线对准桩孔中心，误差控制在2cm以内，钻机就位牢固，不得在钻孔过程中发生偏斜或位移、倾覆。（五）、钻孔1、准备工作完成后，将钻机就位固定，将钻头中心线对准桩中心线，平面偏差控制在2cm以内。直桩钻进时详细记录，确保成孔后桩中心线偏差不大于4cm，倾斜度不大于桩长的1/300。2、直桩完成后更换扩底铲斗并将设计扩大数据输入电脑施工管理装置内进行扩孔施工，通过扩底铲斗切削至设计要求，停止切削挖掘。3、钻孔及扩孔过程中，对成孔的孔位、孔深、孔径、倾斜度各项指标经常进行检查，及时调整。4、在钻进过程中，注意地层变化，对钻碴作取样分析，核对设计地质资料，根据地层变化情况，采用相应的钻进速度。如地质情况和设计资料有差异时，上报监理工程师和设计单位处理。（六）、检查钻孔质量1、成孔试验施工时进行成孔试验，根据地质条件、钻机性能等选择合理的泥浆配置、各阶段的进尺速度、清孔方式与时间等钻进参数。获取较为详细的地质条件参数和可靠的钻孔参数，并根据获得的技术数据及时修正钻孔参数，以保证钻孔质量。2、成孔钻机就位时用方木垫平，钻机定位要准确、水平、稳定，将钻头中心线对准桩孔中心，钻机底盘中心与护筒中心差控制在2cm以内。钻孔过程中，孔内严格保持泥浆稠度适当、水位稳定，及时添加泥浆，以维持孔内水头差，防止坍孔。并对钻碴作取样分析，核对设计地质资料，根据地层变化情况，采用相应的钻进参数、泥浆稠度。钻进及扩孔过程中，经常测定钻孔深度、倾斜度，发现问题，及时处理。3、成孔质量检查钻进成孔后及时进行质量检查，质量标准见表4。表4钻进成孔质量标准表项目容许偏差检测方法钻孔中心位置≯50mm用TJY型井径仪孔径0～＋0.10d超声波测井仪倾斜度1/300用TTX型测斜仪，超声波测井仪孔深比设计深度深300～500mm核定钻头和钻杆长度4、第一次清孔本地区所属区域地质情况软弱容易缩径，成孔后清孔要注意泥浆比重采用上限，不允许超钻用钻孔深代替沉渣厚度把沉降量降到最低限为宜。清孔的目的是使孔底沉碴(虚土)、泥浆浓度、泥浆中含钻碴量和孔壁厚度符合规范质量要求和设计要求，为灌注混凝土创造良好的条件。钻孔至设计高程，经过检查，孔深、孔径、孔的偏斜符合要求后，将钻渣抽净。本工程所处区域地质情况较差，为粘土和粉质粘土，清孔采用泥浆循环换浆法，在钻进至设计深度后，稍稍提起钻头，同时保持原有的泥浆比重进行循环浮碴，随着残存钻碴的不断浮出，孔内泥浆比重和含量不断降低，然后注入清水继续循环置换，随时检查清孔质量；个别孔底沉渣采用泥浆泵吸出的方式进行清孔。清孔应符合下列规定：距孔底0.2～1.0m范围内的泥浆相对密度控制在1.15～1.25，含砂率≤10％，粘度≤28s。清孔过程中必须及时补给足够的泥浆以保持孔内浆液面的稳定；第一次清孔结束后，孔底沉碴允许厚度为200～300mm。5、导管安装导管用Ф300mm的钢管，壁厚3mm，每节长3m，配3～4节长0.5～1m短管，由管端粗丝扣、法兰螺栓连接，接头处用橡胶圈密封防水，并对导管作水压和接头抗拉试验，保证不漏水。混凝土浇注架用型钢制作，用于支撑悬吊导管，吊挂钢筋笼，上部放置砼漏斗。6、第二次清孔在第一次清孔达到要求后，由于要安放钢筋笼及导管，至浇注混凝土的时间间隙较长，孔底又会产生沉碴，所以待安放钢筋笼及导管就绪后，再利用导管进行第二次清孔。清孔的方法是在导管顶部安装一个弯头和皮笼，用泵将泥浆压入导管内，再从孔底沿着导管外置换沉碴。清孔标准是孔深达到设计要求，孔底泥浆密度≤1.1，复测沉碴厚度在150mm以内，此时清孔就算完成，立即灌注混凝土。（七）、灌桩前准备工作1、钢筋笼加工及运输钢筋按不同钢种等级、牌号、规格及生产厂家分批验收，抽取试样做力学性能试验，检查合格后方可进场。在钢筋加工场地内，不同规格钢筋要分别堆存，不得混杂，并挂牌标识。采取有效措施，避免钢筋锈蚀和污染。钢筋加工前保证其表面洁净、无局部弯折。钢筋笼加工采用加劲箍筋成型法，按设计图制作加劲箍，在加劲箍上标出主筋位置，将主筋与加劲箍点焊，形成骨架，在钢筋上标出螺旋筋位置，绑扎螺旋筋。由于钢筋笼较长，需分节加工，计算钢筋下料长度，保证焊接后长度、直径、间距等符合设计要求。按照设计要求安装声测管。加工好的钢筋笼用有托架的专用平板上运至已成孔的桩位处。注意稳装稳卸，防止钢筋笼局部变形。2、钢筋笼安装就位钻机移位后，在护筒周围铺设枕木，恢复孔位中心，探孔器探孔，安设钢筋笼导向管，采用吊车吊放钢筋笼，为防止变形，采用上提扁担式二点吊法。骨架吊放进入孔口后，将其扶正徐徐下降，防止摆动碰撞孔壁，并把钢筋笼固定在护筒上。钢筋笼焊接接长时，应严格控制焊接质量，单面焊焊缝长度不小于10d，焊接时焊皮随焊随敲。同一断面接头数量不超过钢筋根数的50%，且同一断面主筋，焊接接头间距不小于35d。3、安装导管导管采用管径300mm的丝扣式导管。导管在平地上先连接顺直，每节编号（或注明长度），对导管进行水密性试验，检查导管的承压性能和漏水情况。在下导管时，逐节检查橡胶垫的完好程度及每个螺丝的松紧。导管要在孔中央下放，防止挂碰钢筋笼。导管底距孔底高度控制在30～50cm，导管安好后，利用导管进行第二次清孔，然后安装储料斗，储备足够数量的混凝土，保证满足第一批混凝土埋深导管1.0米的要求。（八）、水下混凝土灌注1、混凝土配制及运输水下混凝土灌混凝土采用商品混凝土，其质量应满足如下要求：混凝土强度等级较设计强度提高，粗骨料采用碎石，粒径为5～20mm，砂用级配良好的中砂。混凝土水灰比在0.6以下，水泥用量不小于370kg/m3，含砂率为40%～50%，塌落度18～20cm，扩散度为34～38cm。混凝土初凝时间为3～4h。水下混凝土其配合比符合规范要求，施工时严格控制混凝土配合比，确保混凝土和易性和流动性及强度，控制坍落度在18cm～22cm。混凝土采用输送车运料，罐车数量根据运距安排适中，导管灌注，吊车提升导管。2、水下混凝土的灌注首批灌入的混凝土要经过计算，使其要有一定的冲击能量，能把泥浆从导管中排出，并能把导管下口埋入混凝土不小于1m深。开导管采用混凝土隔水栓，隔水栓预先用铁丝悬吊在混凝土漏斗下口，当混凝土装满后，剪断铁丝，混凝土即下沉至孔底，排开泥浆，埋住导管口。随着浇筑连续进行，随拔管，中途停歇时间不超过15min。在整个浇筑过程中不易下料过快，避免钢筋笼子上浮现象产生。导管在混凝土中埋深以2～6m为宜，既不能小于1m也不能大于6m。专人测量导管埋置深度及管内外混凝土面的高差，及时填写水下混凝土浇筑记录。利用导管内的混凝土的超压力使混凝土的浇筑面逐渐上升，上升速度不低于2m/h，直至高于设计标高1m，在浇筑过程中，当导管内混凝土含有空气时，后续混凝土宜通过溜槽慢慢地注入漏斗和导管，不得将混凝土整斗从上面倾入导管内，以免导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡胶垫而使导管漏水；同时，对浇筑过程中的一切故障均记录备案。在浇筑将近结束时，在孔内注入适量水使孔内泥浆稀释，排出孔外，保证泥浆全部排出。（九）、故障预防与处理1、钻孔过程中常见事故的预防及处理1.1、塌孔(1)、塌孔的表征塌孔的表征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。原因如下：①、泥浆比重不够或泥浆其它性能不符合要求，使孔壁未形成坚实护壁泥皮，孔壁渗漏。②、孔内水头高度不足，支护孔壁压力不够。③、在松软砂层中钻进，进尺太快。④、清孔后泥浆比重、粘度等指标降低，正循环清孔，泥浆吸出后未及时补浆。⑤、起落钻头时碰撞孔壁。(2)、预防及处理原则①、保证钻孔时泥浆质量的各项指标满足规范要求。②、保证钻孔时有足够的水头差，不同土层选用不同的进尺速度。③、起落钻头时对准钻孔中心插入。④、回填砂和粘土的混合物到坍孔处以上1～2m，静置一定时间后重钻。1.2、钻孔偏斜和缩孔(1)、偏斜缩孔原因①、钻杆刚度不够，钻杆弯曲接头不正，钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷。②、在软地层中钻进过快，水头压力差小。(2)、预防和处理①、安装钻机时使底座水平，起重滑轮、钻头中心和孔位中心三者在一条直线上，并经常检查校正。②、遇有斜孔、偏孔时，用检孔器检查探明孔偏斜和缩孔的位置情况，在偏孔、缩孔处上下反复扫孔。偏孔、缩孔严重时回填粘土重钻。2、水下混凝土灌注事故的预防及处理2.1、导管进水(1)、主要原因首批混凝土储量不足，或导管底口距孔底间距过大，混凝土下落后不能埋住导管底口以致泥水从底口进入。(2)、处理方法将导管提出，将散落在孔底的混凝土拌合物清除，重新灌注。2.2、卡管(1)、主要原因①、初灌时隔水栓卡管，或由于混凝土本身的原因如坍落度过小，流动性差、粗骨料过大、拌合物不均匀产生离析、导管接逢处漏水、大雨中运输混凝土未加遮盖使混凝土中的水泥浆被冲走，粗骨料集中造成堵塞。②、机械发生故障和其他原因使混凝土在导管内停留时间过长，或灌注时间持续过长，最初灌注的混凝土已经初凝，增大了管内混凝土的下落阻力，混凝土堵在管内。混凝土灌注导管内外压力差不够。(2)、预防措施准备备用机械、掺入缓凝剂，做好配合比，改善混凝土的力学性能。(3)、处理办法拔管、吸渣、重灌。2.3.坍孔发生坍孔后，应查明原因采取相应措施，如保持或加大水头，排除震动源等防止继续坍孔，然后用吸泥机吸出孔中泥土，如不继续坍孔可恢复正常灌注，如坍孔不停止、坍孔部位较深，宜将导管拔除。保存孔位回填粘土，研究处理措施。（十）、桩基检测抗拔桩施工完成28天后应采用低应变反射波法对全部桩基进行成桩质量检测；对钻孔支护桩检测频率不应小于5%，且每个工点不少于3根，对质量有怀疑的，应钻取桩芯进行强度检验。桩基不得出现夹层，更不得出现断桩。六、质量保证措施（一）、质量目标桩基合格率100%。（二）、保障措施1、为确保桩基工程优质、高速、低耗、安全、按期完成，我们将成立精干、高效的桩基生产质量领导小组，建立健全全面质量管理制度，实行总工程师质量一票否决制。2、建立质量管理组织和质量保证体系，实行全面质量管理。3、自上而下落实质量责任制，即：项目经理质量责任制，总工程师质量责任制，质检工程师质量责任制，试验人员质量责任制，专业工程师质量责任制，主任（工长）质量责任制，质检员质量责任制，操作人员质量责任制。4、实行开工报告审批制，设计文件复核制，测量工作双检制，分阶段技术监理制，隐蔽工程检查签证制，工程试验检测制，分项工程质量签证制，验工测量签证制，定期与日常质量检查制，事故处理报告制。七、安全保障措施（一）、安全施工管理的目的、方针和目标1、目的：为了加强施工现场的安全管理，有效的控制事故频率，确保国家财产和劳动者的生命安全，使施工现场的安全管理工作法制化、标准化、规范化和程序化。2、方针：全体施工管理人员、施工作业人员要充分认识安全生产关系到国计民生，责任重于泰山。要以对国家、对人民极端负责的精神和一丝不苟的态度，认真贯彻“安全第一。预防为主”的方针，严格遵守一切规章制度，严格管理，严守职责，切实抓好安全生产工作。3、目标：杜绝重大伤亡（包括职工和合同工）。无重大设备、火灾、管线、交通事故。事故负伤频率控制在0.5‰以下。安全管理规范，资料齐全，安全考核达省级标准化工地。完成建设单位下达的文明施工创建目标。（二）、安全组织机构和安全生产责任制1、建立健全安全组织机构项目经理部成立以项目经理为组长、主管施工生产的项目副经理和项目技术负责人为副组长的安全生产领导小组，由安全部具体负责本合同段工程的全部安全监督和管理工作。各施工队设专职安全员，各班组设兼职安全员，各作业点设安全监督岗，组成一个自上而下严密的安全组织机构。2、建立实施安全生产责任制，并将安全生产责任制层层落实到各单位和个人。项目班子由政治过硬、遵纪守法、业务熟练、经验丰富的同志组成。项目班子对参建职工进行逐一审查筛选；同时，将参建施工管理人员的名单和个人简历造册备案。（三）、安全教育加强全员的安全教育和技术培训考核。使各级领导和广大职工认识到安全生产的重要性、必要性。懂得安全生产、文明生产