基坑型钢立柱施工方法.docx

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基坑型钢立柱施工方法

1．工程概况

工程名称：

苏州星海街公共绿地和地下车库桩基及基坑围护工程

建设单位：

苏州工业园区地产经营管理公司

设计单位：

苏州市建筑设计研究院有限责任公司

华东建筑设计研究院有限公司

监理单位：

浙江江南工程管理股份有限公司

承建单位：

中国建筑一局（集团）有限公司

Ø本工程地处苏州工业园区核心商务区，北临苏雅路，西临星桂街，南临相门塘河，东至星海街东侧人行道，基坑南北长200m，东西宽120m，基坑面积约24000m3，基坑深度13.500m；在基坑南、北方向中央有苏州轨道交通1号线星海街车站穿过，与本工程一并实施，改区域挖深16.100m。

Ø本工程围护采用三轴水泥土搅拌桩（东侧采用高压旋喷桩）作止水帷幕，以钻孔灌注排桩作档墙，加两道钢筋混凝土支撑体统。

止水帷幕深度约19.3m。

Ø格构柱长度为15.15~17.75m，插入桩内长度为3m，下部采用Φ800钻孔灌注桩（部分利用工程桩者除外）作为基础。

格构柱插入灌注桩深度误差≤5cm，格构柱垂直误差≤1/300，定位偏差≤2cm，钢立柱各边与轴线严格垂直或平行。

Ø工程地质条件：

工程所处地区地层从上至下主要为：

①1杂填土、①2素填土、③1粘土、③2粉质粘土、④a粉质粘土、④粉土、⑤粉质粘土、⑥1粘土、⑥2粉质粘土、⑦粉砂、⑧粉质粘土、⑧1粉质粘土、⑨粉土、⑩1粘土与粉质粘土、⑩2粉质粘土。

2．编制依据

Ø本工程招标文件、包括招标答疑会议纪要等；

Ø《建筑工程质量验收统一标准》（GB50300-2001）；

Ø《建筑地基基础工程施工验收验收规范》（GB50202-2002）；

Ø《钻孔灌注桩施工规程》（DBJ08-11-1999）；

Ø《基坑工程设计规程》（DBJ08-61-97）；

Ø《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）；

Ø国家、江苏省及苏州地区其他相关规范、规程及规定；

Ø我公司制定的质量、职业健康与安全、环境保护等管理文件。

3．施工人员组成及机械配置情况

针对工程地质条件的复杂性及施工工期的严峻性，项目部实行项目经理宏观管理领导，项目副经理具体组织实施，技术人员负责质量管理和现场技术工作，其他人员各负其责，层层把关的生产管理体系。

施工人员组织安排见下表：

表1施工人员组织安排表

名称

岗位

人数

备注

项目部

项目经理

1

项目副经理

1

项目总工程师

1

工程部

生产经理

1

安全、质量部

安全总监

1

质量总监

1

其他

钻机工、泥浆工

80

每台钻机分两班

电焊工

8

电工

2

辅助人员

2

4．立柱桩施工流程

立柱桩施工工艺流程图如下所示：

场地平整

桩位放样

检查垂直度、保持中心位置

钻进成孔

下放钢筋笼

终孔

测量孔深、桩径、沉渣厚度，泥浆各项指标

钢筋笼验收合格

安装格构柱校正架并精确定位

格构柱验收合格

用二经纬仪双向观测控制

格构柱与钢筋笼连接整体下放

格构柱与校正架牢固焊接

下导管，安装注浆管

二次清孔，泥浆及沉渣指标合格

灌注水下砼

·

5．立柱桩施工程序

6.1.桩口周围地坪硬化；

6.2.桩位放样；

6.3.钻进成孔；

6.4.钻孔到位后，测定孔深、孔径、沉渣厚度、泥浆各项指标；

6.5.下放钢筋笼，至笼顶第一道环箍处用横杠固定；

6.6.岸边段格构柱插入钢筋笼中3m，保证格构柱与钢筋笼垂直居中后将笼顶主筋与格构柱牢固焊接；

6.7.起吊，格构柱与钢筋笼整体下放距设计位置50cm左右，用横杠固定；

6.8.安装格构柱校正架，校正架精确定位并固定；

6.9.调整格构柱居中到位，固定在校正架上；

6.10.下放导管，进行二次清空，达到浇灌要求时，安装注浆管；

6.11.灌注混凝土，混凝土灌注完毕拔出导管；

6.12.待混凝土灌注完12小时后拆除格构柱校正架，拔出护口管。

6．立柱桩施工工艺及保证措施

6.1.本工程立柱桩概况

本工程为顺作法施工，立柱桩分增打立柱桩和利用主体工程桩的立柱桩两种类型，全部采用钻孔灌注桩内插角钢格构柱的形式。

增打的立柱桩普遍区域采用Φ700的钻孔灌注桩，栈桥区域采用Φ800的钻孔灌注桩，保护层厚度均为50，桩身混凝土强度等级C30（水下混凝土提高一级），其余为利用主体结构工程桩的立柱桩（利用作为普遍区域支撑立柱桩的主体工程桩桩径调整为Φ700，桩底标高调整为-35.900，利用作为栈桥立柱桩的主体工程桩桩径调整为Φ800，桩底标高调整为-54.900。

利用的主体结构桩其桩身混凝土强度等级、配筋、构造和桩顶标高及相关施工要求同相关结构施工图。

利用作为立柱桩的主体工程桩须经主体设计认可方可实施，配筋须请主体设计复核。

）

钢立柱共有三种规格，其中扑面区域均采用4L140×12角钢格构柱，栈桥区域采用4L160×16和4L180×18角钢格构柱；钢立柱钢材注明外，均采用Q235B钢，焊条采用E43型。

其中普遍区域立柱桩分为LZ1（车库区域增打支撑立柱桩）、LZ2（利用主体结构工程桩）和LZ3（地铁车站区域增打支撑立柱桩）三类，数量分别为15、81和7。

栈桥区域立柱桩又分为ZQLZ1（利用主体结构工程桩）、ZQLZ2（车库区域增打栈桥立柱桩）、ZQlZ3（利用主体结构工程桩）和ZQLZ4（车库区域增打栈桥立柱桩）四类，数量分别为45、26、41和30。

立柱桩总数共计245根。

详见下表。

表2立柱桩信息表

立柱编号

桩径

桩顶标高

桩底标高

桩数

普遍区钢立柱顶标高

普遍区钢立柱底标高

钢立柱规格

LZ1

Φ700

-13.900

-35.900

15

-1.750

-16.900

4L140×12

LZ2

Φ700

见结构图

-35.900

81

-1.750

-16.900

4L140×12

LZ3

Φ700

-16.500

-35.900

7

-1.750

-16.900

4L140×12

ZQLZ1

Φ800

见结构图

-54.900

45

-1.750

-16.900

4L160×16

ZQLZ2

Φ800

-13.900

-54.900

26

-1.750

-16.900

4L160×16

ZQLZ3

Φ800

见结构图

-54.900

41

-1.750

-16.900

4L180×18

ZQLZ4

Φ800

-13.900

-54.900

30

-1.750

-16.900

4L180×18

另见附录一（立柱桩信息详表）及附图一（立柱桩详图）。

6.2.埋设护筒

首先进行测量放样，准确测设桩位，并在中心桩位周围增设十字护桩，护筒埋设要挖至地面下0.5~1.0米，采用人工配合机械埋设，埋设完毕在护筒周围对称的、均匀的回填最佳含水量粘土，分层夯实，水下混凝土灌注完24小时内拔除。

6.3.钻机就位钻进及成孔

6.3.1.钻机采用正循环钻机，钻机就位严格按照测量定位的位置准确就位，钻机安设要安全稳固，底部铺设枕木，钻机滑动钢管座在枕木上。

通过调整钻机调整钢索移动滑动钢管及钻机位置，准确定位。

就位精度必须满足以下要求：

1）钻机四个支点高差＜5mm；

2）转盘中心与护筒底中心偏差5mm；

3）钻架水笼头、钻头、护筒底中心三点一线，铅锤偏差5mm。

钻机就位后，启动泥浆泵和钻机开始钻进。

初钻时应先启动泥浆泵和转盘，使之空转一段事件，待泥浆输进钻杆中一定数量后，方可开始钻进。

6.3.2.开始钻进时，进尺要适当控制，在护筒刃脚处应低档慢速钻进，使刃脚有坚固的泥皮护臂，钻至刃脚下1.0m后，可按土质情况以正常速度钻进。

如护筒土质松软发现漏浆时，可提起钻锥，向孔内倒入粘土，再放下钻锥倒转，使泥浆挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆，继续钻进。

在人工回填土层及粉砂层钻进时，要低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进，防止坍孔。

其各底层的钻进参数如下表：

地层

转速（r/min）

钻进速度（m/h）

泥浆循环方式

人工填土层

8-16/18-25

≤3.0

正循环

软塑粘土层

4-8/35-40

≤1.5

正循环

粉细砂

4-8/35-40

≤1.5

正循环

钻进过程中注意事项：

在钻进过程中应经常注意土层变化，每进尺2m或在土层变化处捞取渣样，判断土层，挤入钻孔桩记录表并与地质柱状图核对。

针对每段地层调整钻进速度及泥浆指标。

孔内必须保证1.5~2.0m的水头高度，并要防止扳手、管钳等金属工具或其他义务掉落孔内，损坏钻机钻头，钻进作业必须保持连续性，升降钻头时钻机要平稳，不得碰撞护筒或孔壁。

拆除和加接钻杆时力求迅速。

6.3.3.钻进到位后进行一次清孔时，钻具提离孔底20cm左右，采用大密度高粘土低含砂率的优质泥浆清孔。

一次清孔必须基本彻底。

清孔过程中，及时清楚沉淀池中的沉渣，逐渐降低泥浆比重，一清必须保证沉渣厚度基本满足要求。

一清结束进行成孔验收，经监理工程师验收合格后方可进入下一道工序施工。

6.4.成孔质量要求

成孔检测项目及检测方法

成孔检测项目

检测方法

桩位偏差：

≤50mm

全站仪或经纬仪逐桩检查

孔深：

不小于设计值

测量绳每桩测量

孔径：

不小于设计值

探孔器每桩测量

钻孔倾斜度：

≤1%桩长

沉淀层厚度：

10cm~20cm

沉淀盒或标准测锤每桩检查

泥浆指标：

粘度18~22S

比重1.05~1.20，含砂率＜4%

泥浆测定仪检测

6.5.钢筋笼制作

钢筋笼骨架采用单笼直接入孔，25米以上的采用三节钢筋笼，接头采用单面电弧焊，钢筋制作时，用卡板成型法控制钢筋笼直径和主筋间距，钢筋骨架保护层为70mm，保护层垫块采用砂浆垫块。

6.6.立柱桩加工

6.6.1.格构柱施工

格构柱采用现场制作，制作场地选用混凝土硬化地坪，严格按设计长度下料，拼装前角铁需校正，下料长度内允许偏差为±5mm，局部变形允许偏差为±2mm.缀板拼接严格按每道梁中心线为基准安排缀板位置。

为保证钢柱垂直度，在专用靠模中拼接。

缀板与角钢的焊缝等级为三级，焊缝厚度为10mm。

角铁拼接的焊缝等级为二级。

焊条使用前应按出厂证明书规定进行烘干，严禁使用药皮脱落、焊芯生锈的焊条。

柱身弯曲允许偏差h/250，不大于5mm。

格构柱丢放必须整齐，且不能超过两层，所垫导木必须在同一直线上。

格构柱在距底板顶700mm位置设置一道止水钢板，待开挖后施工。

6.6.2.格构柱对接焊质量要求

格构柱间对接焊接时接头应错开，保证同一截面的角钢接头不超过50%，相邻交感错开位置不小于50cm。

角钢接头在焊缝位置角钢内侧采用同材料短角钢进行补强。

格构柱加工允许偏差如下表所示：

项目

规定值及允许偏差（mm）

检查方法

下料长度

±5

钢尺量

局部允许变形

±2

水平尺测

焊缝厚度

≥10

游标尺量

柱身弯曲

h/250且不大于5mm

水平尺量

同平面角钢对角线长度

±5

对角点用尺量

角钢接头

≤50％，相邻角钢错开位置不小于50cm。

钢尺量

接缝处表面平整度

±2

水平尺量

6.6.3.焊接质量保证措施

为保证格构柱施工时的焊接质量，格构柱加工过程中采取以下措施，加强焊接质量控制：

Ø施工前，对直接进行焊接作业的工人检查是否有操作证。

没有操作证的不得上岗；

Ø施工过程中项目部指定专门技术人员进行监督旁站，对于焊接质量不合格的坚决返工重焊；

Ø焊缝必须饱满，表面无漏焊夹渣现象，焊缝厚度≥10mm；

Ø焊接材料必须有出厂质量保证书，对于无产品合格证或质量保证书的坚决清退出场，不得使用；

Ø施工过程中，项目部质检员严格按照规范要求控制施工，加强过程控制。

6.6.4.格构柱验收

格构柱加工成品必须向监理工程师报检，严格按照“三检制度”验收，合格后方可进入现场投入使用，对于不符合要求的格构柱必须整改，无法整改的格构柱坚决清退不得使用。

6.6.5.格构柱安装

立柱桩成孔工艺与钻孔灌注桩相同，但成孔垂直度须控制在1/300，以确保格构柱垂直度。

格构柱安放前，先进行钢筋笼的安放。

钢筋笼吊放入孔时，必须垂直确保桩孔和钢筋笼的同心度，并保证搁置平稳。

对于较长的钢筋笼分三节制作吊装下放，钢筋笼主筋焊接采用单面焊，焊缝长度≥10d，焊缝宽度≥0.7d，焊缝厚度≥0.3d。

钢筋笼下放到与护筒齐平位置，暂时固定。

钢筋笼安放后，进行格构柱校正架安装，根据设计要求，钢立柱各边与轴线严格垂直或平行，格构柱校正架定位时除四边中心刻有“十字”线记号，用于对准桩孔中心外，还须将格构柱校正架各边与轴线垂直或平行。

将格构柱校正架与两块行车道板或钢板连接牢固，调整校正架保证水平，下放格构柱，插入钻孔桩设计顶标高以下3.0m位置，格构柱每侧面与两根主筋焊接牢固，焊接采用双面焊，焊缝长度≥5d，并用定位钢筋将格构柱固定在桩孔中心处。

为保证下放过程中钢筋笼不变形，在笼顶第一道加强筋位置采用两根加强箍筋对笼顶易变形位置进行加强，然后将格构柱与钢筋笼用吊车整体起吊下放。

下放过程中，用二经纬仪双向观测控制，使安装后的格构柱上口居于中心，待上下二点垂直后入孔。

确保钢立柱垂直度控制在1/300以内，中心偏差不大于20mm。

格构柱顶标高控制及固定：

格构柱标高控制，预先用水准仪测定桩孔处校正架顶标高，然后根据插入孔内深度，在钢立柱上用红油漆标出注定标高位置，当钢立柱下放到位时，在格构柱两侧用L160×16角钢焊接固定在校正架上，格构柱标高控制为±20mm。

6.7.混凝土浇筑

二次清孔满足要求后，按照正常混凝土灌注方法进行混凝土灌注。

混凝土灌注时应注意以下几个方面的问题：

Ø混凝土灌注过程中，格构柱底以下部分按照正常浇筑方法浇筑，整个浇筑过程由专人控制。

浇筑至格构柱位置时，严格控制浇筑速度，仔细观察泛浆情况及导管内下料情况，发现问题及时处理；

Ø当砼灌注达到桩顶标高，超灌0.5m～1.0m且保证泛浆，停止砼灌注，逐节拔出导管；

Ø为了保证格构柱位置不移动，应待砼凝固后，方可松动格构柱校正架上的校正固定螺栓，拆除移走校正架；

Ø安装和拆除导管避免碰撞格构柱，确保格构柱垂直度，轴线偏差符合要求；

7.机械配置及进度计划

7.1.机械配置

为保证施工要求，我项目部计划在立柱桩施工过程中投入以下机械设备，如下表所示：

设备名称

型号

数量

备注

钻孔桩机

GPS-10

10

性能良好

汽车起重机

QY25E

2

性能良好

电焊机

BX1-315

20

上海出产

气割设备

乙炔切割

3

江苏出产

7.2.施工位置安排

为了充分发挥各钻机的性能，提高生产效率，节约工期。

计划在南北区域内四个角撑部位各安排一台钻机进行施工，南、北基坑栈桥区域分别安排两台钻机进行作业施工。

剩余两台钻机，分别安排在南北基坑施工闲置区域，穿插作业。

7.3.工期安排

立柱桩加工9月25日~10月15日完成

立柱桩吊装与相应钻孔灌注桩同步施工

立柱桩施工10月5日~10月30日完成

8.质量保证措施及质量验收标准

8.1.质量保证措施

本工程立柱桩较多，共有245根。

立柱桩的平面位置偏差与垂直度对于工程（后续施工）的顺利进行，至关重要。

对立柱桩的控制，安装时采用单点控制，即硬地坪处的平面位置控制，垂直度利用成孔垂直度进行控制，在具体施工中格构柱的柱脚标高按设计图纸要求，柱顶标高应增至硬地坪上0.20m，以便于平面位置的控制。

此外，还应控制成孔垂直度1/100，桩位测量偏差1cm，硬地坪处平面位置偏差1cm。

钢立柱应通长整根制作，安装时应使用吊车进行起吊安装。

8.2.质量验收标准

8.2.1.主控项目

钢材的品种、规格、性能等应符合现行国家产品标准和设计要求。

钢构件焊接材料（焊条、焊丝、焊剂）的品种、规格、性能应符合现行国家产品标准和设计要求。

焊接材料与母材的匹配应符合设计要求及国家现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81）的规定。

焊接材料使用前，应按其产品说明书及焊接工艺文件的规定进行烘焙和存放。

焊工必须经考试合格并取得合格证书。

持证焊工必须在其考试合格项目及其认可范围内施焊。

钢材切割面或剪切面应无裂缝、夹渣、分层和大于1mm的缺棱。

8.2.2.一般项目

二级、三级焊缝外观质量标准应符合规范规定。

焊缝尺寸允许偏差应符合规范规定。

焊成凹形的角焊缝，焊缝金属与母材间应平缓过渡。

焊缝感观应达到：

外形均匀、成型较好，焊道与焊道、焊道与基本金属间过渡较平滑，焊渣和飞溅物基本清除干净。

钢柱制作的外形尺寸允许偏差应符合规范规定。

9.安全要求及保障措施

9.1.安全要求

人员进入工地前，进行安全法规和安全知识教育，进行安全技术交底，落实安全施工责任书。

施工过程中，有专人检查安全规章制度的落实，发现隐患及时整改。

进入施工现场，必须佩戴安全帽，高空作业必须系好安全带，严禁酒后作业。

机械设备定人、定岗，机械操作工、电焊工、电工等特殊工种必须持证上岗。

9.2.安全保障措施

Ø建立安全生产领导小组，软件资料齐全

Ø严格执行施工人员安全教育制度

Ø健全、严格执行安全管理

10.现场文明施工保证措施

在本工程的建设中，我们文明标化的目标是：

创建省级文明工地。

实现这一目标的关键是统一规划、加强领导、强化管理。

为了保证目标的实现，本项目经理部实行在项目经理领导下的强化日常管理的体制，做到创市级文明有统一规划，有分阶段实施计划，有管理考核标准，有专业管理人员，有领导分管负责协调，为本工程安全文明地建成作出贡献。

具体措施如下：

Ø现场设施的标准化建设；

Ø工地的环境卫生保证；

Ø现场施工人员的劳务管理；

Ø施工用机具的统一管理；

Ø场容场貌的标准化管理；

Ø加强治安管理的力度；

Ø重视环保要求，确保施工过程不扰民。