香港中文大学旋挖钻孔灌注桩专项施工方案

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二○一四年十一月五日

1 工程概况

1.1 工程概况

香港中文大学（深圳）一期项目位于龙岗区大运公园南侧，龙翔大道以北，由龙岗北通道两侧地块组成。香港中文大学（深圳）拟办学总规模为1.1万人。总用地面积约100公顷，建设用地约50公顷，总建筑面积约45万平方米，一期建筑面积约32.4万平方米，可研批复金额约19.2亿元。一期项目包含上园、下园两个部分。其中下园建设内容为：A、B教学楼2栋、实验楼1栋、室内运动场1栋、本科生书院2栋、学生活动中心1栋、图书馆1栋、行政楼1栋、会堂1栋,共10栋。

我司承建的香港中文大学(深圳)一期项目下园基坑支护及桩基Ⅱ标段工程，包括D栋室内运动场、G 、G1栋学生活动中心、JK栋行政楼及会堂的基坑支护及桩基础工程。其中JK栋支护桩采用旋挖钻孔灌注桩。

1.2 钻孔灌注桩概况

本工程支护桩为钻孔灌注桩，桩径1.2米，共计146根。钻孔灌注桩采用旋挖钻机施工，桩径1200mm@2000。桩身混凝土强度等级为C30，保护层50mm，钢筋直径12mm及其以上均为三级钢，以下为一级钢。泄水管采用Ф50PVC管，外斜5%，长度为800mm。插筋均为E14，长度800mm，间距1500mm.主筋为22Φ22，螺旋箍筋为φ810@150；加劲筋E18@2000，锚入桩顶梁长度不小于35d。 

2 施工原理及施工工艺、施工准备

2.1施工特点和原理

2.1.1 旋挖钻孔灌注桩施工特点：

a、可在水位较高、卵石较大等用正、反循环及长螺旋钻无法施工的地层中施工。

b、自动化程度高、成孔速度快、质量高。该钻机为全液压驱动，电脑控制，能精确定位钻孔、自动校正钻孔垂直度和自动量测钻孔深度，最大限度地保证钻孔质量。工效是循环钻机的20倍，可使工程的质量和进度得到了充分的保证。

c、伸缩钻杆不仅向钻头传递回转力矩和轴向压力，而且利用本身的伸缩性实现钻头的快速升降，快速卸土，以缩短钻孔辅助作业的时间，提高钻进效率。

d、环保特点突出，施工现场干净。这是由于旋挖钻机通过钻头旋挖取土，再通过凯式伸缩钻杆将钻头提出孔内再卸土。旋挖钻机使用泥浆仅仅用来护壁，而不用于排碴，成孔所用泥浆基本上等于孔的体积，且泥浆经过沉淀和除砂还可以多次反复使用。目前很多城市在施工中的排污费用明显提高，使用旋挖钻机可以有效降低排污费用，并提高文明施工的水平。

e、履带底盘承载，接地压力小，适合于各种工况，在施工场地内行走移位方便，机机动灵活，对桩孔的定位非常准确、方便。

f旋挖钻机的地层适应能力强旋挖钻机可以适用于淤泥质土、粘土、砂土、卵石层等地层。在孔壁上形成较明显的螺旋线。有助于提高桩的的摩阻力。

g、吊放钢筋笼、灌注砼等施工场地较其他工艺容易布置。自带柴油动力，缓解施工现场电力不足的矛盾，并排除了动力电缆造成的安全隐患

2.1.2 旋挖钻孔桩施工原理：

主要是其成孔工艺与其它桩基不同，旋挖钻机的钻进工艺：旋挖钻机采用干成孔工艺，

旋挖钻机工作时能原地作整体回转运动。旋挖钻机钻孔取土时，依靠钻杆和钻头自重切入土层，斜向斗齿在钻斗回转时切下土块向斗内推进而完成钻取土；遇硬土时，自重力不足以使斗齿切入土层，此时可通过加压油缸对钻杆加压，强行将斗齿切入土中，完成钻孔取土。钻斗内装满土后，由起重机快速提升钻杆及钻斗至地面，拉动钻斗上的开关即打开底门，钻斗内的土依靠自重作用自动排出。钻杆向下放关好斗门，再回转到孔内进行下一斗的挖掘。
旋挖钻机行走机动、灵活，终孔后能快速的移位或至下一桩位施工。
钢筋笼加工制作、吊放，混凝土灌注工艺同其它桩基施工。

2.2大批材料及大型机具准备：

灌注桩施工时钢筋原材料的进场、实验、钢筋笼的加工、堆放场地、泥浆池要提前做好准备。总工程师提前向甲方确定图纸，由技术部门编制该工程的施工方案和交底，作为生产指导。

准备机具和钢材等材料。确保按期进场，准时开工。做好现场用水用电、排水的布置，场区的施工用水和雨水经沉淀后采用泵排到河道内。

表2.2-1 机械设备表

2.3支护桩施工测量

本工程我们将成立由测量工程师和技术人员等组成的测量小组，采用先进的仪器设备并制定详实的测量方案，专门负责桩心定位和轴线、桩顶标高的测设，保证桩基坐标及高程正确无误，满足设计要求。

本阶段的测量控制重点是支护桩轴线的定位、桩底端和顶部标高的控制。根据业主提供的控制点或城市水准点，现场已建立本工程的水准控制网，作为基础的标高控制、周边环境及上部建筑物沉降观测的依据，在施工全过程中，对控制桩要加以保护，用200×200×10mm的钢板，加焊锚脚，埋入混凝土内，在板上刻画“十”字丝以确定精密点位，并在桩上搭设短钢管进行围护。并且复查轴线和角度，确保测量精度。

2.3.1施工测量准备

（1）用于本工程施工测量的仪器设备已经过技术监督局计量检测所进行检定，保证所有仪器设备都处于正常状态。

（2）详细勘察现场的场容场貌和周边环境特点，综合考虑这些因素对测量控制的影响，优化设计测量线路和控制网的布设。

（3）仔细审阅总平面图，并制定详实的测量方案，专门负责桩心定位及轴线、桩顶标高的测设，保证桩基坐标及高程准确无误，满足设计要求。

（4）复核设计部门提供的坐标控制点和水准点，布设测量控制网。

2.3.2平面控制和高程控制

本工程的平面控制主要体现支护桩的定位，根据总平面控制网中的控制点，用全站仪和DJ2经纬仪、50米长钢尺，进行极坐标法和直角坐标法布测。由于受泥浆的排放和桩机行走的影响，在放出桩位后,该桩位采用ф48钢管打眼灌白灰以及钉插ф14短钢筋作为标志，深度不小于300mm。每根桩定位时还需要核准后才能开始成桩，即定桩位完成后经质检验收合格，并报监理单位验收后才能进行打桩施工。

高程控制：根据设计部门提供的高程点，对基坑内的做方格网测量进行定位和标高控制。

3.1钻孔灌注桩施工要点

1）钻机就位

旋挖钻机自重大，要求地基承载力不小于100Kpa，且履盘座落的位置平整，坡度应不大于30°，桩机定位要准确、水平、垂直、稳固,钻机导杆中心线、回旋盘中心线、护筒中心线应保持在同一直线，护筒采用10mm钢板制成，护筒直径比桩大200mm，护筒长度为2米，护筒埋设时高出地面300mm。

2）设循环系统

泥浆池单个容积应不小于单桩灌注量的，泥浆池位置设在桥墩四个角上，所有桩的施工均可用导沟进行泥浆引流，旋挖钻机泥浆可重复利用。施工期间应及时清除泥浆池内钻渣。

3）旋挖钻进

成孔前必须检查钻头保径装置，钻头直径、钻头磨损情况，施工过程对钻头磨损超标的及时更换；根据土层情况正确选择钻斗底部切削齿的形状、规格和角度；根据护筒标高、桩顶设计标高及桩长，计算出桩底标高，以便钻孔时加以控制。

成孔中，按试桩施工确定的参数进行施工，设专职记录员记录成孔过程的各种参数，如加钻杆、钻进深度、地质特征、机械设备损坏、障碍物等情况。记录必须认真、及时、准确、清晰。钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度：旋挖地层为圆砾砂层，钻进要减速慢进，适当增加扫孔次数防止缩径，并适当增加泥浆比重和粘度。

钻机就位时，必须保持平整、稳固，不发生倾斜。为准确控制孔深，应备有校核后百米钢丝测绳，并观测自动深度记录仪，以便在施工中进行观测、记录。钻进过程中经常检查钻杆垂度，确保孔壁垂直。钻进过程中必须控制钻头在孔内的升降速度，防止因浆液对孔壁的冲刷及负压而导致孔壁塌方。钻进施工时，利用正铲及时将钻渣清运，保证场地干净整洁，利于下一步施工。钻进达到孔深要求停钻后，注意保持孔内泥浆的浆面高程，不许过低，确保孔壁的稳定。

孔底沉淤控制。施工时钻至设计标高对土的扰动要求很小，没有聚淤漏斗，所以要加强稳定液的管理，控制固相含量，提高粘度，防止快速沉淀，还要控制终孔前两钻斗的旋挖量。成孔深度达到设计要求后，应尽快进行钻机移位、终孔验收工作；从清孔停止至混凝土开始浇灌，应控制在1.5-3h，一般不得超过4h，否则应重新清孔。

5)钢筋笼制作、吊放

a.主筋焊接要保证焊接长度、焊接质量，接头错开布置，每断面不超50%。主筋间距允许偏差±10㎜。箍筋采用点焊，保证间距。按图纸要求安放好声测管，保证无缝隙。

b.主筋保护层用定位钢筋控制，要确保钢筋笼居于钻孔中间；沿钢筋笼每隔2m放置一组，每组设置4个，按90°均匀安放，既可避免笼体碰撞孔壁，又可保证混凝土保护层均匀及钢筋笼在桩体内的位置正确。钢筋笼存放、运输、吊装时，要谨防变形。

5)安装导管

安放前认真检查导管，保证它有良好的密封性。试验水压为 1Mpa，不漏水的导管方可使用。导管要定期进行水密性试验，下导管前要检查是否漏气、漏水和变形，是否安放了“O”形密封圈并涂抹润滑油等。利用吊车将导管放入，导管直径、长度应与孔深配套（距孔底0.5m左右）；全部下入孔内后，应放到孔底，以便核对导管长度及孔深，然后提起30～1250px，进行二次清孔。提前计算初灌量，应保证混凝土扩散后导管埋入深度不小于1.0m，为防止混凝土与泥浆混合，在灌注混凝土前，用充气球胆浮于管内。下放导管时，丝扣要对正、扭紧，不得碰撞钢筋笼，导管直径300 mm，标准节长3 m，调整长度0.5m、1.5m、2.0m各一节。

6)水下混凝土灌注

混凝土浇筑是最后一道关键性的工序，施工质量将严重影响灌注桩的质量，所以在施工中必须注意。灌注前首先检查漏斗、测试仪器、量具、隔水塞等各项器械的完好情况。

采用商品砼，强度等级为C30，坍落度18-550px。在气温低时，现场采取暖棚保温措施保证混凝土入模温度不低于10度。

导管埋深：要保持在2-6m，严禁导管提出砼面，设专职人员测量导管内外砼高差，确保灌注连续并填写水下砼灌注记录。在确认初存量备足后，即可开始灌注，借助砼重量排除导管内的泥浆，首次浇灌时，初灌量应将导管底端能一次埋入不小于1.0m，并且导管内存留的混凝土高度，足以抵制钻孔内的泥浆侵入导管。在实际浇灌混凝土过程中，经常检查导管埋置深度。混凝土升到钢筋笼下端时，为防止钢筋笼被混凝土顶托上升，应采取以下措施：在孔口吊筋固定钢筋笼上端；灌注混凝土的时间尽量加快；当孔内混凝土接近钢筋笼时，应保持埋管较深，并放慢灌注进度；孔内混凝土面进入钢筋笼l～2m后，应适当提升导管；如出现混凝土上升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，用泥浆泵抽出部分沉淀物，使灌注工作顺利进行。混凝土灌注过程中，应始终保持导管位置居中，提升导管时应有专人指挥掌握.

4 质量保证措施

1）进行技术交底。交底程序为：项目总工→内业技术员、专业工长→班组长，交底以书面形式进行。对入场员工进行质量、安全、文明施工等方面的交底和教育，交底以书面形式进行。施工时实行质量检查记录等措施。

2）所有进场的工程材料、成品、半成品必须有出厂合格证；钢材应经抽样检验取得合格检验报告之后方可使用；混凝土强度及配合比应符合设计要求，商品混凝土应经常性的进行塌落度检查，控制用水量，确保拌制质量。

3）灌注桩成孔后应逐孔检查，包括孔位偏差，孔深，孔径，孔的垂直度，孔底沉渣厚度及泥浆的主要指标。

4）混凝土浇筑前，清孔后孔底沉渣厚度不得大于150mm。

5）成孔后，孔径不得小于设计桩径，桩身垂直度偏差不得大于1%。

6、钢筋笼直径允许偏差为10mm.安放后，顶面高程允许误差为±20mm.

7）混凝土必须连续灌注，严禁有夹层和断桩，每孔实际混凝土用量严禁小于计算体积。

8）桩孔深度应不小于设计深度。在浇注混凝土时桩头要求高出设计标高1米，桩顶浮浆及松散的混凝土应凿除干净。

9）钻孔时要进行全面检查，排除一切质量及安全隐患。

10）混凝土坍落度应为180～220mm,具有良好的和易性；混凝土浇注时，导管不得横向移动；导管提升速度与混凝土的上升速度相适应，始终保持导管在混凝土中的插入深度不小于2米，也不能使混凝土溢出漏斗。

5 施工注意事项

1)砼浇筑应连续浇筑，严防浇筑过程中灌注桩断桩与堵管。

2)当钻进时遇到较大的漂石或孤石阻钻时，应申请设计院做适当处理。

3)施工过程中要严格控制钻杆提升的速度，钻杆提升的速度必须与泵入混凝土的速度相匹配，而且不同土层中拔管的速度不一样。砂性土、砂质粘土、粘土中拔管的速度为2-3m/min，在淤泥质土中应当放慢提升速度。

4)高空作业时必须系好安全带。

5)实际浇筑混凝土量严禁小于计算体积。

6)钻机在遇到六级以上大风、大雨时停止作业。

6、支护桩检测

    1）在浇筑混凝土之前，支护桩检测采用低应变检测。

2）桩身完整性检测委托工程质量检测中心检测。

7、安全保证措施

1）进入施工现场人员必须佩戴安全帽，高空作业人员必须系好安全带。

2）混凝土灌车进场施工队有专人指挥、调度，任何机动车在场内行走都由专人指挥，倒车时还要响笛警示。

3）施工现场的所有设备必须经常检查确保完好和安全使用。

4）钢筋笼起吊、安放、钻机搬迁等，设专人指挥。其中臂下、被吊重物下严禁站人，避免发生意外事故。

5)经常检查机械离合、制动装置、传动运转部分及卷扬机钢丝绳，发现问题及时修理和更换。

6）夜间施工作业区及施工机械安放警示灯。

7）专职安全员不定时场地巡检。

8）做好冬季施工的防滑、防冻、防火等安全防护措施。

9)起重吊装作业前对作业人员进行安全技术交底，特殊工种持证上岗。

8、施工环境保护措施

按照“预防为主、防治结合、综合治理”的原则，结合本工程特点，对施工中可能对环境造成的不利影响，制订如下预防方案并付诸实施，以减少对环境的影响。

1）采用旋挖钻机钻孔，噪音小、震动小，有利于环境保护。

2）泥浆池做好防渗处理，并防止外溢，避免地下水资源污染。

3）废弃泥浆集中外运处理，避免堵塞河道，污染河流。

4）对施工现场临时产生的废弃物及时清理，避免污染环境