水磨钻施工专项方案讲课讲稿.docx
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水磨钻施工专项方案讲课讲稿
昭通市威信县2012年城镇保障性安居工程
人工挖孔桩水磨钻施工专项方案
批准:
审核:
编制:
云南省第二建筑工程公司
二0一三年十二月三十一日
一、工程概况
(一)工程概况
昭通市威信县2012年城镇保障性安居工程,属于公租房住宅项目。
规划总用地面积为6.42499公顷(合96.37亩)。
本工程拟建建筑1栋、2栋、3栋、4栋、5栋、6栋、7栋、8栋为多层建筑,3~8栋地上六层地下一层;9栋为地上二层,10栋、11栋、12栋为一类高层建筑,地上24层,地下一层;13栋、14栋为一类高层建筑,地上25层,地下一层;整个项目总建筑面积:
95993.42㎡(未包含1栋、2栋)。
(二)设计概况
基础结构形式为:
3栋、4栋、5栋、6栋、7栋、10栋、11栋、12栋、13栋、14栋人工挖孔灌注桩基础,8栋、9栋设计为独立基础。
主体结构形式为10栋、11栋、12栋、13栋、14栋框架剪力墙结构,3栋~8栋为框架结构。
建筑结构安全等级为二级,地上部分防火等级为二级,抗震设防烈度为6度,抗震等级为四级,设计使用年限为50年。
10栋、11栋、12栋人工挖孔桩共171棵,桩径均为WZ3(d=1000mm)。
13栋、14栋人工挖孔桩共112棵,桩径分别为WZ1(d=800mm)共52颗;WZ2(d=800mm)共34颗;WZ3(d=1000mm)共18颗;WZ3a(d=1000mm)共4颗;WZ1a(d=800mm)共4颗。
有效桩长L>6m,桩端均做扩大头处理,桩端扩大头:
WZ1(D=1300mm),WZ2(D=1400mm),WZ3(D=1500mm),WZ3a(D=1200mm),WZ1a(D=800mm)。
桩端持力层为⑤层(中风化泥灰岩qpk=12000kpa)。
桩端进入持力层深度:
WZ1、2、3≥1000mm,WZ3a≥2500mm,WZ1a≥2500mm。
单桩承载力特征值WZ1(Ra=5300KN),WZ2(Ra=5800KN),WZ3(Ra=7000KN),WZ3a(Ra=7000KN),WZ1a(Ra=5300KN)。
3栋、4栋、5栋、6栋、7栋人工挖孔桩共255棵,桩径分别为WZ1(d=900mm),WZ2(d=900mm),WZ3(d=900mm)。
有效桩长L>6m,桩端均做扩大头处理,桩端扩大头WZ1(D=1000mm),WZ2(D=1200mm),WZ3(D=1400mm),桩端持力层为⑤层(中风化泥灰岩qpk=4200kpa)。
单桩承载力特征值WZ1(Ra=1600KN),WZ2(Ra=2200KN),WZ3(Ra=2600KN)。
桩端进入基岩深度2000mm。
(三)工程地质及现场情况
昭通市威信县2012年城镇保障性安居工程,位于威信县城东北部小关口,地貌上属构造侵蚀、溶蚀中~高山地貌区。
地表浅部分布有厚度不等的杂填土、耕植土。
场地北部冲沟底部分布有厚度不等的淤泥,下伏基岩埋深变化较大。
总体地形呈东高西低的态势,地形坡度在5~21°之间。
地质情况复杂,大多是中风化灰岩层,且岩石层分布不规律,差异性较大。
加之威信冬季时间较长,多数是梅雨天气,地表水和地下水较丰富,导致施工难度无形加大。
二、孔桩水磨钻施工方案
1、在孔桩开挖施工过程中,地表土开挖以后,岩层质地坚硬。
现场实际的孔桩开挖,中风化灰岩层采用风镐凿除无法进行施工。
2、若考虑采用爆破施工作业,爆破施工将会影响到现场的煤气站,其次是将影响到周边村民住房安全及村民的生活,试桩施工时采用爆破受到煤气站和村民的阻扰。
3、由于本工程拟建建筑物周边是村落,居住密集。
且建筑物距村民住房较近,最近仅4~6m,不具备爆破施工作业条件。
4、整个工程到目前仅10栋、11栋、12栋、13栋、7栋、5栋具备施工条件,其他栋号均由于征地问题、村民问题,至今无法施工。
村民对施工单位经常进行阻扰,无法解决爆破施工中必须进行的人员隐蔽作业。
5、现场内需要搬迁的民房没有迁走,若采用爆破施工作业,村民无疑也将找来各种借口。
例如:
村民会以爆破施工作业时,爆破振动影响及损坏住房为由,将再次产生阻工或是发生不可抗拒的新问题。
6、经过专业爆破公司相关人员到现场察看,建筑物大多落于岩石层上,岩石硬度较硬,地下水较丰富,场地内地形坡度较大,采用爆破施工作业,相临孔桩施工无法保证安全作业和桩质量。
7、根据现场实际地质情况,综合各项因素分析相对比。
采用爆破施工作业,施工进度不能满足要求。
爆破施工打孔作业1000mm桩需进行至少4次打孔,每次打孔至少需要8~12个孔。
累加计算,爆破施工1000mm桩需重复三至四次作业,工期大大延长。
综合以上原因,为确保安全、保证质量、进度顺利推进,岩石不能采取爆破方法进行施工。
我公司对威信县周边类似地质的挖孔桩施工进行实地了解,其施工方法均采用水磨钻施工。
故根据现场实际情况,建设单位、监理单位、施工单位现场协商确定:
人工挖孔桩施工方案根据现场地质情况,不同岩层开挖采用相应施工方法进行开挖。
粘土层采用人工开挖,强风化灰岩层采用风镐打凿开挖,中风化灰岩层采用水磨钻钻孔开挖。
三、水磨钻施工原理
岩石有三大特征:
一是抗压能力强,而抗拉和抗剪切能力很低;二是岩石在大于其极限抗力能力的作用下会发生拉裂破坏;三是岩石在大于其极限抗剪切力的作用下会发生剪切破坏。
水钻法施工挖孔桩充分的利用了岩石的这三大力学特性。
水钻法主要是采用直径为160mm的混凝土取芯机沿桩基设计圆周取出高约为300~350mm的圆柱体岩芯,形成一圆外周临空面,然后对剩余的桩基岩芯部分进行分块,沿圆半径取芯分块形成内部临空面。
在分块的岩石上钻上一排小孔,然后在小孔内锥入钢楔子,捶击钢楔挤压岩石,使岩石同时受到铅锤面上的拉力和水平面上的剪切力作用,当挤压力大于极限抗拉力和极限抗剪切力之和时,岩石沿铅锤面被拉裂并从底部发生剪切破裂,取出分裂的岩块。
依次按照分层取芯、破裂、取岩块的循环工序作业,最终达到成孔的目的。
四、水磨钻介绍
水磨钻主要有水磨钻机、水磨钻筒和专用水泵三部分组成。
一般一台水磨钻机配备8~10个水磨钻筒,每次钻孔(根据桩基孔壁钻孔数量)进尺深度约1000mm须更换一个水磨钻筒。
每个水磨钻筒上有12个刀头,每次钻孔(根据桩基孔壁钻孔数量)每孔钻孔约1000mm须更换一次刀头。
水磨钻筒外径为160mm,内径为140mm,壁厚度为10mm,高度为600mm,一个循环可钻约300~350mm。
专用水泵外径为120mm,高度为400mm。
一台水磨钻全套设备约为11000元左右。
非常适用于桩基孔底入岩施工,水磨钻机械设备见下图所示:
五、施工部署
(一)施工目标
1、工期目标:
水磨钻孔施工工期为暂定135天
2、质量目标:
本工程桩基验收一次性合格。
3、安全文明现场目标:
切实贯彻安全第一,预防为主的方针,较大伤亡事故率为零,一般事故率为零,轻伤事故发生率控制在1.5‰以内。
安全施工检查达标。
达到安全文明优化工地标准。
(二)项目管理组织机构及劳力组织
针对本工程工期紧、任务重的特点,我公司为优质、高效地完成本工程施工。
拟派优秀的施工管理人员,选择水磨钻施工熟练、专业性强、有实力的劳务施工班组进行施工。
1、劳动力组织:
采用2个班组,每个班组50~60人,交叉作业。
2、水磨钻机械设备配置:
每个班组配置25~30台水磨钻,交叉作业。
六、主要施工方法
1、主要施工方法见下图所示
2、施工人员组合
2人一组使用一台水磨钻施工1个孔,其中井下作业每孔1人,地面负责出渣1人。
3、施工顺序
(1)石渣吊运设备(电动卷扬机)固定架体搭设
桩孔内石渣采用电动卷扬机提升设备进行吊运,电动卷扬机固定采取搭设钢管灯笼架进行固定。
灯笼架材料采用Φ48×3.5mm钢管,扣件连接,搭设高度4m。
灯笼架体搭设完成后,将电动卷扬机安装固定在灯笼架下脚,电动卷扬机安装完成后,灯笼架体必须由相关技术人员检查验收合格后,方能使用。
灯笼架搭设见下图所示:
(2)钻取四周岩石:
桩径为800mm的孔桩,根据计算得出:
须沿桩基孔壁布置17个取芯点,依次钻取外周的17个岩芯,两人一组每天可沿桩基孔壁钻孔12~15个,每次钻孔取出的岩芯高约300~350mm,平均三天可钻孔进尺深度约1000mm;桩径为900mm的孔桩,根据计算得出:
须沿桩基孔壁布置19个取芯点,依次钻取外周的19个岩芯,两人一组每天可沿桩基孔壁钻孔12~15个,每次钻孔取出的岩芯高约300~350mm,平均三~四天可钻孔进尺深度约1000mm;桩径为1000mm的孔桩,根据计算得出:
须沿桩基孔壁布置24个取芯点,依次钻取外周的24个岩芯,两人一组每天可沿桩基孔壁钻孔12~15个,每次钻孔取出的岩芯高约300mm,平均四~五天可钻孔进尺深度约1000mm。
每次沿桩基孔壁钻孔一圈取出中间岩芯后,须采用风镐对孔底进行凿平处理后,方能进行下步钻孔施工,每次桩底凿平处理须耗时一个工日。
水磨钻机取芯筒直径为160mm,取芯圆与锁口内壁相切,取芯圆之间的距离为160mm。
将外周岩芯取完后桩芯体岩外围便形成一个环形临空面,见下图所示:
钻取桩基孔壁四周岩芯孔
桩基四周岩芯孔岩芯取出后
(3)钻取桩芯中间岩石:
在中间沿石上钻孔取出岩芯,将桩芯岩体等分成三等份,每份占桩芯岩体的1/3,以便于岩体破裂,如下图所示。
(4)插入钢楔、击打钢楔分裂岩石:
在沿桩基径向水磨钻钻出的孔内打入钢楔,用大锤锤击钢楔使岩体获得一个水平的冲击力,在水平冲击力作用下岩石沿铅锤面被拉裂,底部会发生水平剪切破裂。
依次分裂岩体,直至该层桩芯岩体全部被破裂。
(5)人工装石渣,电动卷扬机吊运石渣:
一次单循环施工作用后,将水钻钻出的岩芯依次吊出桩孔,吊运石渣从桩孔的一侧进行,然后插入钢楔,击打钢楔分裂岩石后再进行一次出渣。
(6)桩孔内挖出的石渣及时运走,距井口1m范围内不得堆放石渣。
因施工现场比较狭窄不能堆放石渣,所以挖出的石渣均由人工全部搬运至距桩孔200m范围以外场地集中堆放。
(7)桩孔修正及下一循环的施工:
由于水钻钻芯后桩基孔壁成锯齿状,为保证有效桩径与设计桩径一致,均采用风镐凿除侵占桩基空间的岩石锯齿。
通过锁口护壁在桩孔内标出设计桩中心,检查桩基底部偏位情况并及时纠偏,同时标出下一个循环外周水钻钻孔取芯位置,进入下一循环的挖孔桩施工。
4、成孔检查与验收
检查内容包括:
孔底沉渣是否清理干净,孔径、孔深、倾斜度。
先检查孔口的孔径,然后使用吊线坠、钢尺检查倾斜度及孔深,要求孔径和孔深不小于设计值,倾斜小于0.5%。
七、安全施工保证措施
1、施工中,顶部粘土或者其他松散土层采用常规工艺由人工开挖,每次进尺以不大于1m为宜,并需及时浇筑混凝土护壁。
2、由于采用钢管灯笼架安装固定电动卷扬机提升设备,灯笼架的基座要求牢固稳定,架体必须采用斜杆支撑加固。
孔口周边的挖孔平台需采用混凝土浇筑100mm厚,以确保安全,锁口混凝土护壁必须浇筑高出地面200mm。
3、要做好灯笼架性能检查,钢丝绳、挂钩、吊桶、电动卷扬机、支架等,必须经常检查,如发现有问题,立即更换。
4、水磨钻孔工人必须配有安全帽、安全绳。
取出石渣的吊桶、吊钩、钢丝绳、卷扬机等机具,必须经常检查。
井口周围砌筑240厚砖胎膜予以围护,井口围护应高于地面300mm,以防止土、石、杂物滚入桩孔内伤人。
应随时注意孔内的空气质量,随时采用空压机通风。
5、作业人员必须进行作业岗位培训,并在施工前对作业人员进行安全教育和技术交底。
6、严格按操作规程进行作业,杜绝“三违”作业。
7、安全用电,施工现场配备标准化的电闸箱,并且设置明显的标志,所有使用的电器设备必须符合安全规定。
夜间施工照明应良好。
8、水磨钻孔工作暂停时,孔口必须采用层板覆盖。
井孔应安设牢固可靠的安全梯,以便于施工人员上下。
9、现场操作人员不得疲劳作业,不得带病作业,不得擅自离岗。
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