机械成孔施工方案设计.docx

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机械成孔施工方案设计

贵阳综合保税区中航黎阳航空发动机项目

机械成孔施工方案

贵州建工集团第七建筑工程有限责任公司

贵阳综合保税区中航黎阳航空发动机项目

机械成孔施工方案

程序

签名

职称

日期

编制

专业负责人

审

核

项目

技术负责人

公司

技术部门

公司

质量部门

公司

安全部门

批准

公司总工

贵州建工集团第七建筑工程有限责任公司

一、编制依据

1、业主提供文件

序号

文件名称

备注

1

基础设计说明

2014年11月20日版（电子版）

2

基础平面布置图

2014年11月20日版（电子版）

3

F01厂房工程勘察报告（详勘阶段）

2014年10月版

2、主要应用规范、规程、标准

序号

规程、规范名称

编号

1

建筑工程施工质量验收统一标准

GB50300-2013

2

建筑地基基础施工质量验收规范

GB50202-2002

3

建筑桩基技术规范

JGJ94-2008

4

工程测量规范

GB50026-2007

5

建设工程文件归档整理规范

GB/T50328-2001

6

建筑基桩检测技术规范

JGJ106-2003

7

建筑施工安全检查标准

JGJ59-2011

8

施工现场临时用电安全技术规范

JGJ46-2005

9

建筑施工组织设计规范

GB/T50502-2009

10

建筑机械使用安全技术规程

JGJ33-2001

11

建设工程监理规程

GBT50319-2013

3、本工程施工组织设计

4、2014年11月20日《基础孔桩方案论证会会议纪要》

二、工程概况

1、项目概况

工程名称

贵阳综合保税区中航黎阳航空发动机项目

工程地址

贵阳综合保税区B1地块

占地面积

86229㎡

建设单位

贵阳综合保税区投资发展有限公司

设计单位

中机中联工程有限公司

勘察单位

贵阳建筑勘察设计有限公司

监理单位

贵州三力建设监理有限责任公司

施工单位

贵州建工集团第七建筑工程有限责任公司

2、设计概况

（1）各单体概况

序号

单体工程

结构类型

基础

形式

层数（F）

面积（㎡）

1

水泵房

砖混

待定

1

400

2

动力站房

砖混

待定

1

625

3

焊接、电火花、干吹砂及喷涂间

砖混

待定

1

530

4

门卫1

砖混

待定

1

23

5

门卫2

砖混

待定

1

12

6

荧光、清洗、湿吹及去离子间

砖混

待定

1

1165

7

毛料库、腐蚀间

砖混

待定

1

1100

8

生产辅房

砖混

待定

1

2160

9

锅炉房、一级库

砖混

待定

1

1978

10

F02厂房

门式轻钢结构

桩基

1

16368

11

F01厂房

门式轻钢结构

桩基

1

17664

12

办公大楼

框架

桩基、

独基

3

5654.4

合计

47679.4

（2）桩基设计概况

本工程桩基设计等级为丙级，采用旋挖桩，以中风化基岩作为持力层，中风化泥岩单轴抗压强度标准值为28MPa，其地基承载力特征值为3MPa。

桩身砼为C25，承台、支墩、基础梁砼强度等级为C30，垫层砼等级为C15。

桩顶标高-0.45m。

桩基设计参数表

桩

编

号

几何尺寸（mm）

嵌岩深度（mm）

单桩竖向承载力特征值（KN）

配筋

桩身砼强度

直径

深度

泥岩

泥质白云岩

主筋

螺旋箍

加劲箍

XWZ1

1000

≧6000

2000

3300

18Ф14

Ф8@250

Ф18@2000

C25

XWZ2

1100

≧6000

2200

4000

20Ф14

Ф8@250

Ф18@2000

C25

XWZ3

800

≧6000

1600

2100

12Ф14

Ф8@250

Ф18@2000

C25

三级钢

一级钢

三级钢

说明：

目前只有F01厂房及办公大楼基础图，其中XWZ2只有3个（分别为15/A、15/B、21/B），XWZ3只有5个（分别为4、5、6、7、8轴交K/轴），其余孔桩均为XWZ1。

加密区螺旋箍为Ф10@100（一级钢）,高度为地梁高度加1500mm。

因目前仅F01厂房、办公大楼有部分孔桩勘察资料，目前有资料的孔桩工程量统计详下表（无地勘资料的还有51个）：

F01厂房、办公大楼孔桩工程量统计表

序号

桩编号

桩径（mm）

深度范围

数量（个）

工程量合计（m）

备注

1

XWZ1

1000

10米以内

38

273.92

2

XWZ1

1000

10-15米

63

781.73

3

XWZ1

1000

15米以上

79

1356.26

总计

180

2411.91

（3）工程地质概况

根据地表调查并结合该场地地质情况、地形地貌复杂程度，按《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001》（2009版）划分，本工程重要性为三级，场地复杂等级为三级，地基等级为二级，本项目的详勘阶段的勘察等级为乙级。

1）岩土构成

根据钻探及调查结果表明，主要分布有第四系（Q）素填土，三叠系松子坎组（Tsz）泥质白云岩。

由新至老概述如下：

素填土（Qm1）：

为灰色，深灰色，主要由块石、碎石和砂组成，硬质含量85%-95%，结构松散，其硬质块径0.1-100cm不等。

厚度1.5-15.3m，分布整个场地。

堆填时间10个月。

红粘土（Qe1+d1）：

残坡积成因，褐黄色，裂隙发育，土体结构块状，土质均匀，但不分布不均，大部分地段缺失，为可塑红粘土，厚度0.00-5.6m，位于填土下。

基岩：

为三叠系松子坎组，灰色，中厚层状泥质白云岩，深灰色、灰褐色，薄至中厚层状中风化泥质白云岩，岩体节理裂隙发育，见方解石充填，钻探岩芯采取率多为85-95%，岩芯呈柱状、短柱状、块状。

按风化程度分强风化和中风化层。

强风化泥质白云岩：

岩质疏松，敲击易碎，钻进速度快，局部粘土，岩芯多呈砂状及粉状，呈透镜状分布于部分孔段基岩顶面，厚度0.00-2.60m，属极破碎岩体，岩体基本质量级别为V级。

中风化泥质白云岩：

灰色、深灰色、灰褐色，细晶结构，薄至中厚层，节理裂隙较发育，偶见方解石脉及铁染，溶孔、结晶发育，，节理裂隙面方解三石充填，岩芯柱状、短柱状、块状，岩石饱和单轴抗压强度标准值为28.069MP，属较硬夺较破碎岩体，岩体基本质量级别为Ⅳ有，埋深1.5-1.6m，埋深标高1235.66-1221.76m。

建议该场地岩体承载力特征值如下：

即：

强风化：

fa=500kpa中风化：

fa=3000kpa

设计采用中风化岩石作地基持力层，基础形式为独立柱基、桩基础。

由于场地地势较高，地表水不发育，场地地下水主要为上层滞水，水量甚微，最高洪水位1213.00m，对基础施工无影响。

场区抗震设防烈度为6度区，场地属中软土。

无液化土层存在，无其他影响地基稳定的不良地质现象，场地类别为II类，设计基本地震加速度值为0.05g，设计特征周期0.35s。

三、施工部署

2014年11月20日建设单位组织针对基础孔桩基础的方案论证会上确定孔桩成孔采用旋挖机成孔。

采用旋挖机成孔能保证成孔质量及施工安全，同时进度也能满足工期要求。

根据会议精神，本工程拟采用2台280型旋挖机，深度超过10米以上及10米以内开孔后存在塌方或上部土质松软的孔采用钢护筒，钢护筒的埋设深度现场实际调整，但必须保证孔壁稳定、不塌孔。

混凝土采用商品砼，25吨吊车配合导管浇筑。

钢筋现场加工，F01厂房内合适位置设钢筋加工棚，待F01厂房基础完成后移至F02厂房内。

每台旋挖机配1个司机，3个副手。

钢筋加工及安装工人12人（人员数量应能满足施工进度要求，施工过程中根据进度进行增减）。

四、施工准备及施工进度计划

1、施工准备

熟悉图纸，理解图纸，计算孔桩深度、砼量及钢筋量，并且钢筋按进度要求进场。

（1）技术准备

1.掌握场地的工程地质和水文地质资料；

2.钻孔前的准备工作主要包括桩位放样，整理平整场地，布设施工便道，设置供电及供水系统，制作和埋设护筒和准备钻孔机具等。

3.施工前，按技术规范要求对设计文件、图纸、施工现场进行详细核查，编写技术交底书，做好施工测量工作。

4.根据施工进度，准备充足合格的各种原材料，加强对周转性材料的调配工作，同时依据进度要求合理调配各种机具，在使用前对设备进行调试，确保机械性能良好。

（2）主要机具设备

1.对进场设备、机具进行安装、调试检查和试运转，确保机械正常工作，配备足够的备件。

2.引好桩位控制线和水平高程的控制点，妥善保护好，施工中应经常复测。

3.原材料进场并取样复试合格后待用，根据设计要求加工钢筋笼。

4.正式施工前试成孔，不少于两个，以便了解场地地层情况并检查所选择的机具设备施工工艺是否适宜。

6.由于本工程采用2台机械施工，故桩基设备也需二套，主要施工机械设备详下表：

主要施工机械设备计划表

序号

设备名称

规格型号

数量

备注

1

旋挖钻机

SWDM280

2台

2

导管堵头

300mm

2个

3

导管

300mm

37米

其中4m、1.5m、1m各1根，0.5m1根，其它的每根长度为2.65m。

4

井口导管架

3.5m

2个

5

料斗

1.5m3、0.5m3

各1个

大料斗里的堵头。

6

导管扳手

2把

7

导管提篮

2个

自配20cm的钢丝绳长7m

8

导管密封圈

100个

9

清空帽

2个

10

电焊机

2台

11

配电柜

大、小各2个

含电表、漏电短路器、开关等，均为国标。

12

焊机电缆线

4线50㎡

100m

电焊线和搭铁线各20米。

13

焊钳

2个

14

焊帽

2个

15

电焊手套

2双

16

平底清孔钻

∮0.8m

2个

17

碘钨灯管

1kw

10根

18

吊钢筋笼钢丝绳

20#（麻芯）

2付

吊钢筋笼用

19

拔护筒钢丝绳

20#（麻芯）

4m的4根

20

吊钻杆钢丝绳

20#（麻芯）

9m的2根

21

U型环

2吨、3吨

各5个

22

单滑轮

3吨

2个

。

23

测绳

100m/根

2根

24

钢护筒

10mm

120米

25

旋挖工具

2套

26

钻头

∮1.0m

2个

27

钻头

∮1.2m

1个

28

汽车吊

Y20

1台

29

钻头

∮0.8m

1个

（3）作业条件

1.合理布置施工现场，清理场地内影响施工的障碍物，达到“三通一平”。

2.对进场设备、机具进行安装、调试检查和试运转，确保机械正常工作，配备足够的备件。

3.原材料准备到位，并能满足施工进度要求。

2、施工进度计划

按每台每天成孔3-5个计算，每天可成6-8个孔，F01号厂房及办公大楼231个桩在12月底前能全部完成。

进度计划详《施工进度计划横道图》

日期

成孔数量

2014年11月

2014年12月

24-30

1-7

8-14

15-21

22-31

30个

50个

50个

50个

51个

合计

231个

说明：

因F02厂房及基他附属工程还没有相关图纸，无法统计工程量，故在此不列入进度计划内。

待图纸及相关资料出来后补充。

施工进度计划横道图

工程名称：

贵阳综合保税区中航黎阳航空发动机项目（F01厂房、办公大楼）

五、施工工艺流程和施工方法

1、工艺原理

桩基施工采用旋挖钻成孔施工法,成孔原理是在一个可闭合开启的钻斗的底部及侧边，镶焊切削刀锯，在伸缩钻杆旋转驱动下，旋转切削挖掘土层，同时使切削挖掘下来的土渣进入钻斗内，钻头装满后提出孔外卸土，如此循环形成桩孔。

2、施工工艺流程

测量定位制作钢筋笼

钻机就位开孔→设置护筒→旋挖钻进→清孔→下放钢筋笼→

插入混凝土导管→灌注混凝土成桩→拔出导管→拔出护筒

施工工艺流程图

3、施工工艺要点

1.工程开工，组织专业测量人员进行测量放线定位，用全站仪测放桩位，桩位中心插一钢筋，四周各打一根控制桩来控制桩位中心，再请监理单位复核，复核之后开钻，安护筒，再复测，校正护筒，再测标高后，进入下道工序。

桩位中心误差须控制在5mm以内。

进一步确定是否有障碍物，必须待甲方或监理验收合格后方可进行成孔施工。

2.钻机就位：

因场地是高回填区，所以在钻机就位前应对场地进行碾压，确保钻机能平稳钻进，从而提高桩孔的精度。

旋挖钻机底盘为伸缩式自动整平装置，并在操作室内有仪表准确显示电子读数，当钻头对准桩位中心十字线时，各项数据即可锁定，勿需再作调整。

钻机就位后钻头中心和桩中心应对正准确，误差控制在2cm内。

钻机就位应保持平稳，不发生倾斜、位移，钻头对准孔位开启电机进行开孔。

3.设置护筒：

根据桩位点设置护筒，护筒的内径应大于钻头直径200～400mm，护筒位置应埋设正确稳定，护筒中心和桩位中心偏差不得大于50mm，倾斜度的偏差不大于0.5%，护筒与坑壁之间应用粘土填实。

施工中，护筒的埋设采用旋挖钻机静压法来完成。

首先正确就位钻机，使其机体垂直度、钻杆垂直度和桩位钢筋条三线合一，然后在钻杆顶部戴好筒式钻头，待钻进至4-5米时再吊起护筒并正确就位，用旋挖钻杆将其垂直压入土体中。

护筒埋设后再将桩位中心通过四个控制护桩引回，使护筒中心与桩位中心重合，并在护筒上用红油漆标识护桩方向线位置。

护筒应高出地面20～30cm。

4.旋挖钻进：

当钻机就位准确后即可开始钻进。

钻进时每回次进尺控制在60cm左右，刚开始要放慢旋挖速度，并注意放斗要稳，提斗要慢。

特别是在距孔口5～8m段旋挖过程中要注意通过控制盘来监控垂直度，如有偏差及时进行纠正。

5.清孔：

钻进至设计孔深后，将钻斗留在原处机械旋转数圈，将孔底虚土尽量装入斗内，起钻后仍需对孔底虚土进行清理。

一般用沉渣处理钻斗（带挡板的钻斗）来清出沉渣。

6.钢筋笼的制作严格按收方深度下料，每隔2m用Φ18钢筋设一道加劲箍筋，加劲箍筋同主筋焊牢。

主筋间距在加劲箍筋上划线标明，确保主筋分布均匀，钢筋笼主筋连接采用冷搭接，深度超过9米的孔钢筋笼连接下段钢筋笼下至孔口处时连接，前后两段钢筋笼在主筋搭接处焊接（焊缝长度要能保证钢筋下放过程中及安装好后混凝浇筑过程中不至脱落，因此每个主筋都应焊接）。

在钢筋笼主筋外侧沿圆周等距离焊接定位钢筋耳，沿桩长方向间距与加劲钢筋间距相同，其尺寸按图纸设计尺寸。

单面焊时焊缝大于10d，双面焊时焊缝大于5d。

制作时均需在型钢焊接的骨架定位平台上进行，以保证制作的钢筋笼的整体直度及主筋焊接接长时的对位度。

吊点加强处须满焊，主筋与水平筋采用点焊连接，钢筋笼四周及吊点位置上下1米范围内必须100%的点焊，其余位置可采用50%的点焊，并严格控制焊接质量。

检查制作好的钢筋笼的刚度和稳定性。

。

7.钢筋笼吊装采用一台吊车进行吊装。

吊装时对准孔位，尽量竖直轻放、慢放，遇障碍物可慢起慢落和正反旋转使之下落，无效时，立即停止下落，查明原因后再安装。

不允许高起猛落，强行下放，防止碰撞孔壁而引起坍塌。

入孔后牢固定位，容许偏差不大于5cm，并使钢筋笼处于悬吊状态。

8.钢筋笼纵向吊点设置：

本工程钢筋笼长6-25m不等，超过9米的钢筋笼连接在孔口处焊接，吊点设置2个。

9.导管是灌注混凝土的重要工具，用10mm厚钢板卷制焊成，直径300mm。

导管分节长度应便于拆装和搬运，并小于导管提升设备高度，中间节一般长2m左右，下端节可加长至4～6m，漏斗下可配长约1m的上端节导管，以便调节漏斗的高度。

现场拼接时要保持密封圈无破损，接头严密，管轴顺直。

导管每节长3m、2.5m、1m不等，内壁光滑、顺直、光洁无局部凹凸，各节导管内径应大小一致，偏差不大于±2mm。

导管总数应配备10%左右的备用导管，其中还应准备有多节长度各异的短管，其中最少两节0.5m的导管，有利于控制导管口离孔底的距离，同时也方便拔管时合理掌握导管的拆卸长度。

储料斗采用10mm厚钢板及加劲肋制作，底部做成斜坡。

储料斗的容量须满足首批灌注混凝土量。

10.二次清孔：

由于吊装钢筋笼和安装导管花费时间较长，孔底的沉渣厚度不能满足灌注要求，须进行二次清孔，所以沉渣厚度应以二次清孔后的厚度为准。

11.灌注混凝土成桩：

①首斗混凝土的灌注十分重要，其目的是将孔底的沉渣通过强大的冲击力冲走，并将导管埋置至少超过1m，以保证不出现断桩。

首斗混凝土量的计算如下：

V=h1×πd2/4+Hc×πD2/4

式中V-漏斗最小容量（m3）

h1-孔内砼高度达到Hc时导管内砼柱与导管外水压平衡所需高度（m）

h1=Hwrw/rc

Hc-钻孔初次灌注需要的砼面至孔底的高度，即导管埋深h2加导管底至孔底间距h3，h2至少为1.0m，h3为0.3～0.4m

Hw-初次灌注需要的砼面高度（m）

D-桩孔直径（m），有扩孔情况时，应按扩孔后的直径。

d-导管直径（m）

rw-孔内水或泥浆的容重（吨/m3）

rc-砼拌合物的容重，取2.4（吨/m3）

经计算，首斗1.5m3满足要求。

②混凝土灌注工作开始后，必须连续不断地进行，并且每斗混凝土灌注间隔时间尽量缩短，拆除导管所耗费时间严格控制，一般不超过15min，不能中途停工；在灌注混凝土过程中，随时探测混凝土高度，

及时拆除或提升导管，注意保持适当的埋深，导管埋深一般保持在2～4m，最大埋深不大于6m。

③灌注混凝土应注意的几个问题：

a.导管下端距桩底控制为0.3～0.4m。

b.每灌一段时间，就要及时抽拔导管，要根据混凝土灌入量计算灌注高度，从而确定提升导管时间和拆导管的长度。

c.导管提升不能太快，若超过已灌混凝土表面，就会形成断桩；若抽拔不及时，埋入过深，则有可能因为混凝土初凝，使导管不能拔出，造成工程事故，因此必须严格控制导管提升时间。

d.严禁导管漏水或导管底口进水（即封不住底）而造成断桩事故，保证施工质量。

e.水下灌注混凝土的实际桩顶标高应高出桩顶设计标高0.7D（本工程绝大部分孔是干孔，但不排除有水情况）。

f.当混凝土灌注完毕后，待桩基上部混凝土开始初凝，解除对钢筋笼的固定措施，保证钢筋笼随着混凝土的收缩而收缩，避免粘结力的损失。

g.浇筑混凝土的同时，由专人负责制作混凝土试块，混凝土试块应每孔一组，当单孔浇筑量大于50m3时，应按每50m3留置一组，不足50m3按一组计。

（4）测桩

混凝土达到一定强度后，一般在7天以后请业主联系有基桩检测资质的检测单位对桩基混凝土质量进行检测，检测的方法采用动测法，检测数量为100%。

（5）凿桩头

由于孔底有或多或少的沉渣，这些沉渣通过首斗混凝土冲至混凝土顶面，再加上顶面浮浆，从而影响了桩头砼强度，在进行承台或地梁施工前须将这部分通过人工凿除。

凿桩前须测定标高，以控制准确地凿到设计标高。

凿除桩头混凝土必须采用人工手工凿除，不得采用爆破或其它影响桩身质量的方法进行。

凿除桩头留下的部分不能有残余松散层和薄弱混凝土层，嵌入承台或系梁内的桩头及锚固钢筋长度要符合设计要求。

（6）桩基施工时要求：

1.施工时应有详细记录，如发现地层情况与地质钻孔资料不符，应及时通知设计单位。

2.桩基础施工时应防止坍孔，保证桩基施工顺利完成。

同时应采取必要措施，防止钢筋笼上浮。

3.桩基成孔后桩中心轴线偏位应不大于70mm，垂直度应不大于1/100。

4.桩的钢筋骨架，应紧接在混凝土灌注前整体放入孔内，在放入钢筋骨架时，应采取措施防止变形，如果混凝土不能紧随在钢筋骨架放入之后灌注，则钢筋架应从孔内移出。

在钢筋骨架重放前，应对钻孔的完整性，包括松散物的出现及沉渣重新进行检查。

5.灌注混凝土时，钢筋骨架在顶面应采取有效的方法进行固定，防止钢筋骨架上浮。

支撑系统应对准中线，防止钢筋骨架的倾斜和移动。

6.基桩相邻两孔不得同时钻孔或浇注混凝土，以免搅动孔壁造成串孔或断桩。

7.基桩应严格清孔，清孔后桩底沉淀土的厚度不得大于5cm

8.灌注混凝土：

本工程绝大部分为干孔，因此混凝土顶标高应浇至设计地梁（或承台）底标高处。

不排除个别孔有水的现象，因此采用水下灌注混凝土时,水下灌注标高应比设计桩顶标高高出至少0.7D。

9.混凝土灌注应连续不间断进行，以免出现夹层事故及施工缝造成断桩，严格控制混凝土的初凝时间和提升导管的时机，避免导管提升过快导致桩身混凝土出现夹层，同时也应避免导管提升过慢导致导管在混凝土中埋藏过深，难以拔出甚至拔断的现象。

4、质量标准及检查方法

1.混凝土灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差

序号

成孔方法

桩径允许偏差（mm）

垂直度允许偏差（%）

桩位允许偏差（mm）

检查方法

1

干成孔灌注桩

-20

＜1

70

垂直度吊垂球

桩径用钢尺量

桩位偏差用全站仪测量

灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差表

2.混凝土灌注桩钢筋笼质量检验标准

混凝土灌注桩钢筋笼质量检验标准（mm）

项目

序号

检查项目

允许偏差或允许值

检查方法

主控

项目

1

主筋间距

±10

用钢尺量

2

长度

±100

用钢尺量

一般

项目

1

钢筋材质检验

设计要求

抽样送检

2

箍筋间距

±20

用钢尺量

3

直径

±10

用钢尺量

3.混凝土灌注桩质量检验标准

混凝土灌注桩质量检验标准

项目

序号

检查项目

允许偏差或允许值

检查方法

单位

数值

主

控

项

目

1

桩位

mm

70

用钢尺量

2

孔深

mm

300

用钢尺量

3

桩身质量

合格

动测法

4

混凝土强度

C25

试件报告

5

承载力

按基桩检测技术规范

甲方负责

一

般

项

目

1

垂直度

1%

吊垂球

2

桩径

mm

-20

用钢尺量

3

沉渣厚度

mm

≦50

用重锤测量

4

混凝土塌落度

mm

160-120

坍落筒

5

钢筋笼安装深度

mm

±100

用钢尺量

6

混凝土充盈系数

本工程混凝土量以实际浇筑计量

详联系单

7

桩顶标高

mm

+30

-50

水准仪

5、质量保证措施

1.护筒埋设：

护筒既保护孔口壁，又是钻孔的导向，则护筒的垂直度要保证。

为防止跑浆，护筒周围土要夯实，最好粘土封口。

在上层土质较差时，将护筒加长至4～6m，提高护壁效果。

在松散的杂填土层和流砂层成孔时，加大泥浆比重，增加粘度，以便形成较好的孔壁。

2.孔底沉渣控制：

旋挖钻斗的切削、提升上屑的机理与常见回转钻进的正、反循环