深基坑工程讲义二一

天津西站交通枢纽配套市政公用工程土建施工一标段钢管柱桩施工汇报中国建筑第八工程局有限公司天津西站交通枢纽工程一标段项目经理部2009年10月16日

汇报内容一、工程概况二、中间桩柱施工方案一、工程概况

天津西站交通枢纽配套市政公用工程一标段，地铁4号线A区内国铁范围内有3棵带有直径1.2m结构柱的中间桩，结构柱采用直径1.2m钢管混凝土柱，钢管柱要求采用Q345，钢管柱锚入底部直径2200的灌注桩2.5米。钢管柱设计要求较高，立柱中心线与桩中心线<5mm，立柱垂直度偏差<H/1000,且<15mm。三、中间桩柱施工方案整体方案思路：“一次成孔，两次吊放，上下定位，四次浇注”。即中间桩柱施工采用旋挖钻机正常成孔后，首先吊放下节钢套管与桩基钢筋笼焊接连接体并在孔口固定，然后吊放上节钢套管与伸出钢筋笼的下节钢套管法兰连接，整体吊放到位后，首次浇注混凝土至钢管柱底端插入设计位置上1.5m，抽浆下人，凿出超灌混凝土，安装固定下部自动定位器，二次浇注混凝土至自动定位器底面标高，吊放钢管柱至自动定位器上，上端螺杆定位调节并固定，三次浇注混凝土至桩顶设计标高，最后灌注钢管柱内混凝土至设计位置。2.1方案思路三、中间桩柱施工方案1、支撑钢套管总长度为30m左右，高出地面约600mm，分两节吊放安装。下节管长5.5m，与钢筋笼焊接，在1.5m处侧壁对称焊接一对吊耳，用于下放钢套管及与上节管连接时插杠固定。下节与上节管通过外法兰M22高强螺栓加橡胶垫连接和止水。2、支撑钢套管设计尺寸：内径φ2100mm、t=16mm、Q235钢钢板卷制而成，并在钢护筒内侧焊接加强肋板,（下节不设加强肋板，肋板间距3.0m，肋板高40mm、采用16mm厚钢板加工）。3、支撑钢套管分两节：第一节：5.5m；第二节分别长24.797m（M轴）、24.818m（L轴）、26.639m（1/L轴）。2.2支撑钢套管设计说明三、中间桩柱施工方案1、自动定位器的原理及作用中间立柱钢管柱采用上下两端定位法固定，其下端定位依赖自动定位器，上端用可调式螺栓定位。自动定位器是一种预先加工的装置，固定时采用可调式连接螺栓(竖向)将先行焊在钢套筒上定位穿孔钢板和定位器上的定位十字板连接。同时进行水平方向、垂直方向精确校正，确保其平面位置、高程和垂直度满足设计及施工规范后，将自动定位器和钢套筒、定位器钢筋锚筋焊接形成整体。定位器灌注混凝土为C50早强混凝土，灌注标高至钢管柱底标高，采用导管运至孔内，在孔底进行人工捣实抹平。其构造特点决定了可实现对中间立柱的引渡、限定、精确定位的功能。2.3自动定位器设计说明三、中间桩柱施工方案自动定位器呈十字锥形，由20mm钢板组焊而成，然后由车床整体加工，精确的加工保证其中心位置误差在3mm以内，固定边与水平面所成的直角误差在1‰以内。其锥底宽度比钢管内径小6mm。其主要构件包括锥形引渡板、定位十字板、环形锚固脚及定位铁件等构件。2.3自动定位器设计说明2.4中间桩柱钢筋笼、钢管柱、定位器及其他预埋件相对关系总体关系钻孔桩、上端定位器、钢管柱相对关系

上下节外法兰连接示意图孔桩、钢管柱、钢护筒、定位器相对关系

三、中间桩柱施工方案测量定位→安放常规护筒→旋挖机钻孔→成孔→下钢筋笼（带有下部支撑护筒）→吊放上节钢套管与伸出钢筋笼的下节钢套管法兰连接→钢筋笼和钢套管整体吊放到位→首次浇注混凝土至钢管柱底端→混凝土凝固→抽干孔内泥浆→安放输气管、电缆线等→人工下孔→人工剔凿清理桩头至钢柱底标高下500→吊放安装自动定位器→二次浇注混凝土至自动定位器底面标高→吊放钢管柱至自动定位器上→人工下空通过上端螺杆定位调节校正钢管柱位置和垂直度并与支撑钢护筒固定牢固→三次浇注混凝土至桩顶设计标高→最后灌注钢管柱内混凝土至设计位置→空灌部分填灌石硝密实→施作桩顶封口钢筋混凝土盖板2.5中间桩柱施工工艺流程三、中间桩柱施工方案1、施工准备2、测量放线3、成孔（1）采用旋挖钻机成孔，泥浆护壁，制备泥浆的性能指标必须符合规范的要求，施工期间护筒泥浆面高于地下水位1.0m。（2）桩径偏差不超过50mm，桩身垂直度小于1/150桩长，孔底沉碴厚度不大于100mm。4、清底：终孔停钻后和混凝土灌注之前各进行一次沉渣处理。

5、制备及吊放桩基础钢筋笼：按设计及规范要求绑扎钢筋笼，钢筋笼入槽前，沉渣厚度符合设计要求，要保证笼顶标高及钢筋笼的垂直度。2.6中间柱施工方法三、中间桩柱施工方案1、制备及吊放钢套管，与桩基钢筋笼连接钢套管的作用是为安装自动定位器。上、下两节间内采用外法兰螺栓加橡胶垫联结。在上节钢套管顶部内侧，两个相互垂直的方向各焊接两段15cm长φ6钢筋段，钢筋段与钢套管纵轴线平行，便于检测钢套管的垂直度。上节护筒内下孔前设置爬梯。其直径、管口圆度、端面对管轴的垂直度等检测项目的偏差均要满足规范要求。接口处结合紧密，具备良好的水密性，以阻断地下水及泥浆的渗入。管节间接拆卸方便，便于上下管间的分离。吊放钢套管前，用吊车配合人工将上、下节钢套管联结好，进行相应质量检测，符合设计及规范要求后，可吊放钢套管。2.7钢管柱安装三、中间桩柱施工方案下放钢套管及钢筋笼前，在孔口预先置放安装平台，控制钢套管的下放标高，又可固定钢筋笼和钢套管。安装平台面标高在钢筋笼及钢套φ1200钢管柱安装平台示意图如右图：2.7钢管柱安装φ1200钢管柱安装平台示意图三、中间桩柱施工方案2.7钢管柱安装管下放、安装前进行测定，以控制钢套管安装标高。（1）用250t、100t两台履带吊车将下节钢套管吊放入槽，并临时使其上端置于预先设置好的槽钢架间；（2）人工将上、下节钢套管连接起来，保证防水要求后，继续下放钢筋笼到设计标高；（3）通过两个方向的定位点拉十字线找出桩心位置；（4）用靠尺放在钢套管内预先焊好的钢筋段上检测钢套管垂直度；（5）在钢套管顶部法兰盘位置设置4根可调式螺栓丝杠，调整钢套管的中心位置及垂直度；（6）待钢套管中心与桩心重合，钢套管垂直度满足要求后，用铁楔子将钢套管与槽钢架之间空隙塞紧、焊实，固定钢套管，防止在混凝土浇筑过程中，钢套管发生移位或倾斜现象。钢套管的中心位置偏差≯2cm，垂直度偏差≯5cm。三、中间桩柱施工方案2.7钢管柱安装2、首次灌注柱基混凝土至预定位置

中间立柱钢管结构柱基础为C30钢筋混凝土钻孔灌注桩，其设计桩径为2.2m，钻孔灌注桩结构底下入土长度有45.0m，第一次灌注钻孔桩基础混凝土至钢管柱底标高以下0.50m，施工中该位置超灌0.5m。钻孔灌注桩混凝土采用导管法灌注。首次灌注柱基混凝土的目的之一为用桩基混凝土固定封闭钢套管下端，使钢套管下端牢固固定，并使管内泥浆与管外泥浆隔离。

三、中间桩柱施工方案2.7钢管柱安装3、抽排泥浆，对桩底进行注浆柱基混凝土浇筑12小时，钢套管内的泥浆采用潜水泥浆泵抽排，潜水泥浆泵扬程为50m。底部潜水泵无法抽出部分泥浆需人工排除。每根桩设置注浆管，注浆材料为纯水泥浆，注浆量和注浆压力结合静载试验确定。三、中间桩柱施工方案2.7钢管柱安装4、柱基混凝土表面凿除在桩口搭设小型临时龙门架，用电动葫芦进行垂直运输，将施工人员、机具吊运至护筒底，用风镐凿除柱基表层混凝土至自动定位器的定位十字板底位置。混凝土凿除超灌混凝土度约为50cm。凿除过程中严格控制凿除层底标高，严禁凿除深度超出预定位置，凿下的混凝土块用钢套管内的0.1m3出土斗，垂直提升至地面，施工中注意向套管内输送新鲜空气，改善作业环境。主要配套设置：配备一台送风机、一台排风机向井下进行换风，风量500m3/h；配有一个活动吊挂钢爬梯，分三节连接挂于套筒的壁上。三、中间桩柱施工方案2.7钢管柱安装5、安装自动定位器，进行第二次锚固混凝土的浇筑（1）自动定位器的原理及作用中间立柱钢管柱采用上下两端定位法固定，其下端定位主要依赖于自动定位器，上端用可调式螺栓定位。自动定位器是一种预先加工的装置，固定时采用可调式连接螺栓(竖向)将先行焊在钢套筒上定位穿孔钢板和定位器上的定位十字板连接。同时进行水平方向、垂直方向精确校正，确保其平面位置、高程和垂直度满足设计及施工规范后，将自动定位器和钢套筒、定位器钢筋锚筋焊接形成整体。定位器灌注混凝土为C50早强混凝土，灌注标高至钢管柱底标高，采用导管运至孔内，在孔底进行人工捣实抹平。其构造特点决定了可实现对中间立柱的引渡、限定、精确定位的功能。三、中间桩柱施工方案2.7钢管柱安装（2）自动定位器的设计自动定位器一般呈十字锥形，中心位置误差在3mm以内，固定边与水平面所成的直角误差在1‰以内。其锥底宽度比钢管内径小6mm。主要构件包括锥形引渡板、定位十字板、环形锚固脚及定位铁件等，其中锥形引渡板、定位十字板实现对钢管柱的引渡功能，并限定钢管柱的水平位移；环形锚固脚承托钢管柱，并控制钢管柱的水平位置及标高，锚固于圆形钢筋混凝土桩内，防止自动定位器变形、移位；定位铁件承托上部构件，提供准确的空间位置。要严格控制定位器的制作质量，以保证满足精度要求。自动定位器设计平面、立面示意图三、中间桩柱施工方案2.7钢管柱安装（3）自动定位器的安装及第二次混凝土浇筑

A钢结构柱、自动定位器安装定位工艺流程①定位器安装定位校核定位器标高及桩心位置灌注C50细石早强砼锚固定位器在地面将定位器预埋安装脚焊接于下节钢套管管壁设计位置上下放钢套管并将其下端锚固于桩基砼中砼内，并严格控制其标高抽排钢套管内泥浆钻除钢套管内桩顶浮浆由井口将标高控制点投测于钢套管管壁上，将桩心投测于桩基表面根据实测桩心位置在地面修整十字板四肢下人进入钢套管，在定位器预埋安装脚上焊接定位器连接板将定位器吊入钢套管内安装就位，用调节螺栓调节其标高，推移定位器调节其桩心紧固定位器调节螺栓不合格合格钢管柱、定位器安装工艺流程图三、中间桩柱施工方案2.7钢管柱安装B中间桩柱的地面定位采用全站仪整体测设中间桩柱设计平面位置，并在护筒施工区域外十字轴线方向上做护桩，确保桩心位置，并有利于桩心的恢复。C钢结构柱底标高的测设采用水准仪及30m钢尺（有尺长改正）相结合，测设钢结构柱底标高。为便于钢套管内定位器的安装，将柱底标高上返50cm。使用钢尺直接传递标高时，变动钢尺三次，直至正确无误后在钢套管壁十字轴线方向对应做4个点，以此作为定位器安装标高控制点。

三、三中间三桩柱三施工三方案2.三7钢管三柱安三装D定位三器的三桩心三测设从地三面用三垂球三将桩三心引三测至三钢套三管内三桩基三面上三，标三定定三位器三的中三心位三置，三以此三指导三定位三器的三初定三位安三装。三其后三将1/三20万的三投点三仪通三过全三站仪三直接三置于三地面三桩心三位置三，将三桩心三直接三投测三于定三位器三中心三，指三挥定三位器三精确三定位三，直三至安三装完三毕。为避三免投三点仪三投点三视镜三不铅三垂误三差，三每次三投点三时变三化三三个方三向，三如点三位均三落于三同一三点时三，即三是桩三心。三否则三会产三生三三个方三向点A、B、C并组三成一三个三三角形三，此三时，三取三三角形三的中三心点三为桩三心。E柱体三吊装三就位三测量三控制通过三两台三经纬三仪，三分别三置于三轴线三的护三桩上三，随三时用三相交三点，三指挥三柱体三的吊三装，三直至三其标三高垂三直度三无误三后完三成吊三装。三、三中间三桩柱三施工三方案2.三7钢管三柱安三装（2）第三二次三浇注三桩基三混凝三土至三预定三位置三并锚三固①锚三固混三凝土为缩三短施三工周三期，三保证三定位三器牢三固地三锚固三于桩三基砼三中，三并在三钢管三柱吊三装过三程中三不发三生变三形移三位，三采用三商品C5三0早强三细石三砼锚三固定三位器三，其2h强度三可达三到20三Mp三a。②主三要施三工工三艺并从三井口三用料三斗装三砼吊三入桩三底，三人工三浇筑三、振三捣，三浇筑三过程三中确三保定三位器三下砼三密实三饱满三。浇三筑完三毕，三用抹三布抹三去定三位器三上砼三残渣三，以三免影三响定三位精三度。混凝三土浇三筑完三毕且三终凝三后，三洒水三养护三，至2h左右三后混三凝土三强度三达到C2三0时即三可吊三装钢三管柱三。三、三中间三桩柱三施工三方案2.三7钢管三柱安三装6、钢三管柱三的吊三放安三装定三位钢三管柱三顶部三固定三示意三图钢三管柱（1）待三定位三器锚三固混三凝土三达到三设计三强度三，用三履带三起重三机采三用两三点起三吊法三吊装三钢管三柱，三一次三整体三吊放三入槽三，中三间不三接驳。（2）在三柱顶三对称三焊接三设置三一对三吊耳三，同三时在三吊耳三侧加三焊肋三板，三以确三保柱三体处三于最三不利三位置三时，三吊耳三不发三生侧三翻破三坏现三象。（3）用25三0t履带三吊车三吊机三采用三两点三起吊三法吊三装钢三管柱三，将三柱体三垂直三放入三孔中三，钢三管柱三底部三可直三接嵌三入定三位器三，钢三管柱三可在三其底三部加三焊定三位短三管嵌三入定三位器三，其三管端三稳固三座落三于定三位器三十字三定位三板上三，通三过标三高测三定柱三底与三定位三器的三吻合三程度三。钢管柱顶部固定示意图钢管柱三、三中间三桩柱三施工三方案2.三7钢管三柱安三装（4）通三过设三置在三钢套三管与三柱体三之间三的4只花三篮螺三栓进三行柱三体上三端定三位，三对柱三体位三置进三行微三调。三精确三校正三钢管三柱顶三标高三、纵三轴线三位置三、垂三直度三后下三放。三用槽三钢将三柱体三与工三作钢三套管三焊接三牢固三。钢三管柱三下端三平面三位置三、标三高、三垂直三度由三定位三器确三定，三钢管三柱上三端空三间位三置校三定后三，即三可认三为柱三顶与三柱底三在垂三直方三向投三影重三合，三钢管三柱位三置已三精确三定位三。（5）柱三顶钢三筋笼三在吊三放前三在地三面与三柱体三焊接三在一三起整三体吊三装。钢管柱顶部固定示意图钢管柱三、三中间三桩柱三施工三方案2.三7钢管三柱安三装7、三第三三次灌三注柱三基杯三口混三凝土三至设三计位三置杯口三砼亦三可采三用C5三0早强三细石三砼，三以缩三短施三工周三期。三采用三直升三导管三法浇三筑，三用专三用导三管灌三注柱三基杯三口混三凝土三，导三管内三径8c三m，混三凝土三的灌三注连三续进三行，三浇筑三时注三意环三向撒三布混三凝土三，通三过测三算混三凝土三浇筑三量及三测绳三测量三控制三混凝三土浇三筑面三标高三，为三确保三基础三混凝三土质三量，三桩顶三混凝三土灌三注面三高于三主体三结构三底板三底面50三cm，待三施作三主体三结构三底板三时，三将超三灌部三分混三凝土三凿除三。三、三中间三桩柱三施工三方案2．7钢管三柱安三装8、三第四三次灌三注钢三管柱三内混三凝土1)钢管三内混三凝土三施工三说明钢管三柱内三混凝三土采三用自三密实三混凝三土，三用导三管输三入法三进行三抛落三浇注三。混三凝土三塌落三度为24三0m三m+三20三mm，扩三展度三为60三0m三m±三50三mm。2)主要三施工三工艺⑴、三鉴于三钢管三内砼三强度三较高三，为三避免三施工三冷缝三的出三现，三砼灌三注必三须连三续进三行，三须进三行严三密周三详的三施工三组织三。⑵、三钢管三柱浇三灌前三，先三在底三部浇三灌一三层厚10三~2三0c三m厚的三与核三心砼三强度三等级三相同三的水三泥砂三浆、三以免三初灌三砼落三下时三粗骨三料产三生弹三跳现三象。三、三中间三桩柱三施工三方案2.三7钢管三柱安三装⑶、三灌注三时，三在地三面将三一个三带阀三门的