炼钢连铸旋流井混凝土排桩支护及井壁逆作法施工工法

炼钢连铸旋流井混凝土排桩支护及井壁逆作法施工工法由中冶天工建设有限公司完成的工法01形成原因操作原理质量控制工法特点材料设备安全措施目录030502040607环保措施应用实例效益分析荣誉表彰目录0908010基本信息《炼钢连铸旋流井混凝土排桩支护及井壁逆作法施工工法》是中冶天工建设有限公司完成的建筑类施工工法；作者分别是陈明辉、于龙、张葆兰、刘淑清；适用范围是地质条件较差，尤其适用于土方开挖深度范围内的土层结构多样化，如为黏土、砂砾和泥岩的深基坑等。《炼钢连铸旋流井混凝土排桩支护及井壁逆作法施工工法》主要的工法特点是：采用钢筋混凝土排桩和井壁的逆作法，作为基坑支护的方式；采用机械钻孔、泥浆护壁、钢筋混凝土灌注桩体；排桩支护形式为桩体相连；使用正反循环钻机，泥浆护壁施工；凝土排桩的侧向抗力远大于连续墙。2009年10月19日，《炼钢连铸旋流井混凝土排桩支护及井壁逆作法施工工法》被中华人民共和国住房和城乡建设部评定为2007-2008年度国家一级工法。形成原因形成原因通钢集团吉林钢铁公司150万吨/年炼钢工程，其连铸工艺的旋流井是铁渣沉淀回收设施之一，设计为圆形钢筋混凝土地下深井，旋流井外径20.4米、内径18米、筒壁厚1.2米，底板厚2.5米，底板顶标高-21.7米，底板底标高为-24.2米。井内设两层内挑平台：+0.3米标高内挑环形平台及-6.5米挑环形平台。由于旋流井位置与厂房柱基距离很近，根据施工工期的要求和工序安排，旋流井开始施工时厂房柱基已施工完毕。所以旋流井采用原始的大开挖的施工方法已经不可能。必须采用其他施工方案。旋流井基坑支护的施工方法一般常见的有三种：其一，采用传统的沉井施工方法。该方法是将井壁设计成沉井结构，采用分段制作逐渐下沉。该方案的工程造价相对较低。沉井是通过刃脚切削土壁的方式下沉的。从该工程地质情况看，地下-13.700米为砂砾和泥岩，使井壁沉降切削下沉将造成难以解决的困难。此方案不可行。其二，采用常用的地下连续墙的方法作为基坑支护，从地质情况看不能采用常规的抓铲成槽设备（抓铲式成槽机对泥岩无能为力），而必须使用具有钻进砾石和泥岩以及石灰岩功能的成槽设备，即双钻头钻抓式挖槽机或多钻头的钻削式挖槽机，这种施工设备较少，租赁费用较高，且地下连续墙本身施工成本也很高，此方案很不经济。工法特点工法特点《炼钢连铸旋流井混凝土排桩支护及井壁逆作法施工工法》的工法特点是：1.采用钢筋混凝土排桩和井壁的逆作法，作为基坑支护的方式。一方面可以减少挖土面积，保护周边已施工完成的基础不受扰动，确保井壁土体在施工期间的稳定性；另一方面这种大间距排桩支护和井壁的逆作法施工将降低施工成本。2.采用机械钻孔、泥浆护壁、钢筋混凝土灌注桩体。该种成熟的成孔和混凝土灌注桩的施工工艺使基坑支护桩体质量得到了有效保证。3.排桩支护形式为桩体相连，其支护作用相当于连续墙，但施工工艺简单。4.使用正反循环钻机，泥浆护壁施工，浇筑水下混凝土，该施工方法施工工艺简单，施工时间较短，有效保证了施工工期。5.混凝土排桩的侧向抗力大于连续墙。

操作原理适用范围施工工艺工艺原理操作原理适用范围《炼钢连铸旋流井混凝土排桩支护及井壁逆作法施工工法》适用于地质条件较差，尤其适用于土方开挖深度范围内的土层结构多样化，如为黏土、砂砾和泥岩的深基坑等。

工艺原理《炼钢连铸旋流井混凝土排桩支护及井壁逆作法施工工法》的工艺原理叙述如下：混凝土成孔灌注排桩和冠梁相连形成一个整体，以钢筋混凝土桩体抵抗基坑土体的侧压力。保证施工有个安全的施工环境和作业面。与其他基坑支护方案相比，该施工方法施工工艺成熟、简单，施工质量易于保证，并且施工措施费用大幅降低。鉴于该工程的特殊地质条件：上部地层含有超径卵石厚度约4米，下部钻进泥岩厚度约。为了确保施工工期和施工质量，第一次隔桩桩孔使用反循环回转钻成孔。加塞中间桩采用冲击钻机成孔。

施工工艺一、采用《炼钢连铸旋流井混凝土排桩支护及井壁逆作法施工工法》施工时，桩基坑支护单桩施工工艺流程见图1。

图1基坑支护桩施工工序二、采用《炼钢连铸旋流井混凝土排桩支护及井壁逆作法施工工法》施工时，旋流井施工工艺流程见图2。

图2旋流沉淀池施工工序《炼钢连铸旋流井混凝土排桩支护及井壁逆作法施工工法》的操作要点如下：一、排桩平面施工图（图3）

图3旋流沉淀池平面二、混凝土排桩立面施工图（图4）

图4旋流池基坑支护排桩立面三、桩体成孔施工设备及特点1.选用GM-20型大口径工程钻机进行正反循环钻孔施工，其扭矩大，是大口径钻孔桩的专用设备，对岩石钻进尤有优势。步履行走，找正孔位方便，适宜桩位跳打施工——桩机频繁换位。钻机具有液压加压功能，龙门式导正系统、稳定性好，确保钻孔的垂直度控制在3%以内。材料设备材料设备一、材料《炼钢连铸旋流井混凝土排桩支护及井壁逆作法施工工法》所用的材料明细见表2。二、设备《炼钢连铸旋流井混凝土排桩支护及井壁逆作法施工工法》所用的设备明细见表3。质量控制质量控制《炼钢连铸旋流井混凝土排桩支护及井壁逆作法施工工法》的质量控制要求如下：一、质量控制措施1.施工前对各道工序进行技术交底。2.导墙以旋流沉淀池中心进行准确定位，以免因定位偏差造成桩体移位影响下一步旋流沉淀池主体施工。3.排桩导墙放样时外放100毫米，防止灌注桩钻孔时在外侧土压力作用下桩位内位移造成的基坑尺寸不足，致使沉淀池结构净空减小。4.排桩打桩顺序需严格按跳打的原则进行，以免因塌孔影响桩体施工质量。

二、质量要求1.钻孔垂直度控制：钻孔的垂直度控制在3‰以内。2.钻进参数控制：压力：20~40千牛；转数：50~150转/分钟；泵量：≥150升/分钟。3.混凝土浇筑导管控制：导管底端与孔底距离为30~50厘米，保证导管底端埋入混凝土1.2米以上。安全措施安全措施中冶天工建设有限公司采用《炼钢连铸旋流井混凝土排桩支护及井壁逆作法施工工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，尚应遵守注意下列事项：1.电工、焊工、起重工、汽吊车司机特殊工种必须持证上岗，严格执行《建筑安装工人安全技术操作规程》。2.钻机施工操作前，熟悉周围地下管线情况，防止机械沉陷，管线被打断等情况发生。3.管理人员和操作人员要了解施工工艺、施工方法、工艺操作要求以及可能出现的事故和应采取的预防处理措施。4.钻机所有钢丝绳要经常检查保养，发现严重断股情况应及时停机调换。

环保措施环保措施《炼钢连铸旋流井混凝土排桩支护及井壁逆作法施工工法》的环保措施如下：泥浆循环利用，外排部分及时清理，保证施工现场整洁有序，实现文明施工的目标。

效益分析效益分析《炼钢连铸旋流井混凝土排桩支护及井壁逆作法施工工法》的效益分析如下：1.对同样建设规模的基坑开挖支护方案进行对比，若采用混凝土灌注桩支护、外加混凝土搅拌桩作止水帷幕的施工方法，施工成本约为650万元；若采用地下连续墙的施工方案，施工成本约为1000万元；中冶天工建设有限公司采用的《炼钢连铸旋流井混凝土排桩支护及井壁逆作法施工工法》施工成本约为300万元，可见这种施工方法不但施工简便、进度快，还降低了施工成本。2.《炼钢连铸旋流井混凝土排桩支护及井壁逆作法施工工法》减少了挖方面积，保护周边已施工完成基础不受扰动，同时也减少了挖方量，加快了施工进度，在土方开挖上也节约了施工费用。3.排桩方案能挡住基坑范围内的沙、砾石等散集料的坍塌，使沉淀池施工期间周围土体稳定，有效保证了施工区域的地质稳定安全。4.在排桩外侧设计深井降水，减少基坑积水，保证施工的正常环境。

注：施工费用以2007-2008年施工材料价格计算应用实例应用实例《炼钢连铸旋流井混凝土排桩支护及井壁逆作法施工工法》的应用实例如下：1.通钢集团吉林钢铁公司150万吨/年炼钢工程旋流井排桩支护施工时间2008年5月1日~2007年6月5日。2.旋流井壁逆作施工时间（包括井内挖土）2008年6月~2008年9月初。3.承德钢厂新兴钒钛炼钢工程施工时间：2007年6月15日~2007年10月27日。4.