地铁旋挖钻机施工方案(湿孔试桩)
石家庄市轨道交通2号线一期工程东岗头站旋挖钻机试桩方案
编制：
复核：
审核：
中铁三局集团有限公司
石家庄地铁2号线04标段项目经理部
2016年9月12日
目录
1、编制依据及编制原则 (1)
1.1、编制依据 (1)
1.2、编制原则 (1)
2、工程概况 (1)
2.1、工程概述 (1)
2.2工程地质概况 (1)
2.3水文地质概况 (1)
3、工程部署及施工准备 (2)
3.1、组织准备 (2)
3.2、机具安排 (3)
3.3、临时道路 (3)
4、试桩的内容及主要目的 (3)
4.1、内容 (3)
4.2、目的 (3)
5、旋挖钻机成孔桩施工工艺 (4)
5.1、旋挖钻机成孔概述 (4)
5.2、工艺选择 (4)
5.3、施工工艺流程图 (4)
5.4、施工方法 (4)
5.5、质量标准及保证措施 (7)
6、成品保护 (10)
7、质量保证措施 (10)
8、安全措施 (11)
9、环保措施 (12)
1、编制依据及编制原则
1.1、编制依据
1、施工设计图及设计变更、工程地质勘察报告；
2、国家现行施工技术规范、规范、技术标准；
3、《建筑桩基技术规范》（JGJ106-2003）；
4、《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2003）；
5、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）；
6、现场地质情况和业主意见。
1.2、编制原则
1、以质量为中心，精心组织、科学管理为指导思想，以全面、合理、有计划地组织施工，做到施工技术全面性、可行性、针对性的和先进性。结合工程特点，自始至终对施工现场全过程严密监控，动静结合，科学管理，实施项目法管理，通过对劳力、设备、材料、资金、技术、方法的优化管理实现成本造价，工期、质量及社会信誉的预期目标效果。
2、严格执行国家建设部及交通部颁发标准、国家规范与规程。
2、工程概况
2.1、工程概述
东岗头站位于汇通路与建胜路交叉口处，位于欧韵公园西北侧，沿汇通路布置。车站形式为地下双层岛式车站，设置4个出入口和两组风亭。车站中心里程为K29+244.822，车站总长227.5m，标准段结构宽度20.9米，盾构端头井段结构宽度24.8米。车站顶板覆土3m，标准段底板埋深16.14m，盾构井段底板埋深17.68米。车站采用明挖法施工，车站两端区间均采用盾构法施工。
2.2工程地质概况
按地层沉积年代、成因类型，将本工程沿线勘探范围内的土层划分为人工堆积层（Qml）、新近沉积层（Q4al）第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）、第四系上更新统冲洪积层（Q3al+pl）四大层。本站所在地层主要有黄土状粉质粘土③1层、粉细砂④1层、粉质粘土④4层。
2.3水文地质概况
勘察钻孔最大深度60m，受施工工艺限制，在勘察深度范围内未能实测到地下水位，根据可研资料及收集线路附近地下水位资料，拟建工程沿线场地赋存一
层地下水，地下水类型为潜水（二），水位埋深一般在35～50m之间。
根据地质勘察报告，本车站未进入潜水层，地下水位埋深在35m以下，且未见上层滞水，车站不需降水施工。但由于大气降水等原因，不排除局部存在上层滞水的可能性，因此设计施工时须考虑上层滞水对本工程的影响。
3、工程部署及施工准备
3.1、组织准备
1、本工程采用项目经理负责制，组织精干项目管理人员组成强有力的组织实施机构，对本工程质量、进度、安全、资金等进行直接有效的控制。施工管理人员及劳动力组织见下二表：
施工管理人员表
劳动力计划表
2、坚持持证上岗制度，进入项目部各管理人员、技术工种、操作人员必须持有上岗证。
3、收集各种施工必须的技术规范、规程、组织全体施工人员学习、掌握施
工技术规范，熟悉设计图纸并做好图纸会审工作，做好技术交底。
4、组织好各种原材料施工前的送检、抽检和试验工作。
5、组织测量小组，复核甲方提供的水准点及坐标控制点，无误后建立施工现场测量控制网，施工范围内的所有桩点都要引出机械活动区域外，并加以保护，同时将复测成果资料报业主及监理工程师认可。
3.2、机具安排
主要机械设备配置表
3.3、临时道路
施工道路：场内设弃土外运及材料运输等施工车辆进出的主行车道。主要便道采用既有道路（汇通路），部分道路采用C20砼硬化路面，路面厚度为20cm，保证路面宽度在4～7m。
4、试桩的内容及主要目的
4.1、内容
本次试桩以A型桩基为试桩，按照钻孔桩的工程要求，进行施工。包括：场地整平、测量放样、埋设护筒、桩位复测、泥浆池开挖、泥浆拌制、钻孔、成孔检查、钢筋笼的制作及吊装、导管安装、混凝土的拌和、运输、试验、混凝土的灌注、凿桩头、桩基检测等所有灌注桩施工程序。
4.2、目的
（1）掌握成孔工艺：钻机类型、型号、钻头型式，以及在不同地质层中的钻进速度和钻进时的泥浆各种参数，成孔后的清孔方法和清孔时间。
（2）掌握下钢筋笼合理方式和控制钢筋笼位置、标高的合理方法。
（3）检验试验室混凝土的配合比、坍落度等各项指标的可靠性和实用性。
（4）为灌注桩施工提供混凝土灌注等施工参数。
（5）确定施工组织及管理体系、人员及指挥方式。
（6）确定适宜的现场施工的机械、人员数量及混凝土运输车辆数量。
（7）检验施工组织和施工工艺的合理性与适应性，修正施工方案，完善施工组织，指导灌注桩施工。
5、旋挖钻机成孔桩施工工艺
5.1、旋挖钻机成孔概述
根据本工程地质条件、设计及工期要求，结合桩基设计参数及业主要求，本工程灌注桩成孔工艺采用旋挖钻机成孔，混凝土采用商品砼，钢筋笼焊接成型、整体吊装，导管灌注水下混凝土。
5.2、工艺选择
该工程钻孔施工采用旋挖钻机成孔方式。结合本工程钻孔桩的地质情况，数量多、工期紧等综合因素，回填土钻头采用旋挖斗钻头，清孔时采用旋挖捞砂钻头。
5.3、施工工艺流程图
5.4、施工方法
1、场地平整及钻机就位
液压多功能旋挖钻机就位时与平面最大倾角不超过4°，现场地面承载能力大于250KN∕m2，所以钻机平台处必需碾压密实。进行桩位放样，将钻机行驶到要施工的孔位，调整桅杆角度，操作卷扬机，将钻头中心与钻孔中心对准，并放入孔内，调整钻机垂直度参数，使钻杆垂直，同时稍微提升钻具，确保钻头环刀自由浮动孔内。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。
2、钢护筒埋置
根据桩位点设置护筒，护筒的内径应大于钻头直径100mm，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1％，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，使其机体垂直度和桩位钢筋条三线合一，然后在钻杆顶部带好筒式钻头，再用吊车吊起护筒并正确就位，用旋挖钻机动力头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全，并在护筒上用红油漆标识护桩方向线位置。
护筒的埋设深度小于2.5m。护筒应高出地面20～30cm。
3、泥浆的制备
在施工场地设置泥浆池，供临近孔桩施工循环使用；弃渣外运于指定弃渣点，以减少对周围环境的污染。
本工程地质条件较差，土层主要为粉质粘土及淤泥质土，采用膨润土泥浆护壁。
泥浆比重：泥浆比重为1.05～1.15。
造浆后要试验检验泥浆的全部性能指标，钻孔过程中随时检验泥浆比重和含砂率，并填写泥浆试验记录表。
4、钻孔
当钻机就位准确后开始钻进，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。
操作人员随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器控制钻孔深度。当旋挖斗钻头顺时针旋转钻进时，底板的切削板和筒体翻板的后边对齐。钻屑进入筒体，装满一斗后，钻头逆时针旋转，底板由定位块定位并封死底部的开口，之后再提升钻头到地面卸土。开始钻进时采用低速钻进，主卷扬机钢丝绳承担不低于钻杆、钻具重量之和的20%，以保证孔位不产生偏差。
5、清孔
采用反循环清孔方式，清孔的最终标准：孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17～20s；浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度柱桩不大于20cm。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。
6、钻孔前先用水准仪确定护筒标高，并以此作为基点，按设计要求的孔底
标高计算孔深，以钻具长度确定孔深，孔深偏差不短于设计要深度，超钻深度不大于50cm；孔径用检孔器测量，若出现缩径现象应进行扫孔，符合要求后方可能进行下道工序。
7、钢筋笼施工：
（1）制作
钢筋使用前除锈、去油污、去泥土等，然后采用机械或人工调直，调直后不能有弯曲、死弯、小波浪形等。钢筋切断后应根据钢筋型号、直径、长度和数量，长短搭配，尽量节约钢材。主筋定位要准确，弯起或绑扎的搭接长度要符合设计及规范要求，钢筋搭接处，应用铁丝在中间和两端扎牢。箍筋制作采用圆盘，调直重绕方式进行，螺旋箍内径为桩径一倍。主筋钢筋净保护层厚度40mm，箍筋接头全部采用搭接与主筋采用交叉点焊。加劲箍采用单面电焊连接10D。纵向主筋均要求采用焊接，双面焊焊长度不小于5d。大于12m的钢筋笼采用分段制作、主筋接头错开，保证在同一截面内，接头数目不多于主筋总根数的50%。钢筋笼存放场地应平整，钢筋笼应先进行隐蔽工程验收方能下放，下放时应保证钢筋笼顺直，严禁摆动碰撞孔壁，就位后焊制定位钢筋。
（2）吊装
钢筋笼利用25T吊机整体吊装到孔内，钢筋笼上口到达护筒口上方时，用型钢扁担将钢筋笼搁置在护筒上。吊装时考虑起吊和移位时的钢筋笼变形控制。
为了保证钢筋笼起吊时不变形，宜用两点吊。第一吊点设在骨架的下部，第二吊点设在骨架长度的中点到上部三分之二点之间。起吊时，先提第一吊点，使骨架稍提起，再与第二吊点同时起吊。随着第二吊点不断上升，慢慢放松第一吊点，直到骨架与地面或平台垂直，停止第一吊点起吊，用劲形骨架固定。
钢筋笼在起吊的部位设置加强措施，防止或尽量减小在起吊和安放的过程中钢筋笼变形。吊放时应对准孔位轻放、慢放，禁止强行下放，防止倾斜、弯折或碰撞孔壁。如果放不下去，要吊起分析原因然后重新下放。钢筋笼就位后，立即将吊筋固定，防止钢筋笼移动。钢筋笼顶面和底面标高误差不大于50mm。钢筋笼下放到设计深度后，立即下放混凝土输送导管，避免导管与钢筋笼碰撞，遇导管下放困难应及时查明原因。
为保证钢筋笼竖向轴线垂直度及混凝土保护层厚度，应在钢筋笼外周采用焊接钢筋耳环或绑扎与桩基混凝土同标号预制块形式进行控制。
钢筋笼入孔后，按设计要求检查安放位置并作好记录。
7、混凝土灌注导管连接
导管采用壁厚δ=3mm，直径Φ250导管，每节长2～4米，最下端一节导管长应为4.5～6m，不得短于4m，为了配备适合的导管柱长度，上部导管长为1m 或0.5m。导管采用游轮螺母连接，橡胶“O”型密封圈密封，严防漏水。导管初次使用时做水密承压力试验，进行水密试验的水压不小于井孔内水深1.5倍的压力。以保证密封性能可靠和在水下作业时导管不渗漏，以后每次灌注前更换密封圈。导管吊放入孔时，将橡胶圈或胶皮垫安放周正、严密，确保密封良好。导管在桩孔内的位置应保持居中，防止导管跑管，撞坏钢筋笼并损坏导管；导管底部距孔底（或孔底沉渣面）高度，以能放出隔水塞和混凝土为度，一般为250～400mm。导管全部入孔后，计算导管柱总长和导管底部位置，并作好记录。
9、灌注混凝土成桩
混凝土灌注采用导管法，混凝土灌注应在钢筋笼吊放完成，各项检测数据合格后立即开始，采用砍球法灌注混凝土，确认初存量备足后，即可剪断隔水塞铁丝，灌入首批混凝土。同时，观察孔内返浆情况，测定埋管深度并作好记录。
钻孔桩灌注前，计算初灌的灌注量，确保初灌埋管的成功。
混凝土采用C30商品砼，输送车运至桩位，汽车吊配合灌注。混凝土强度等级必须满足设计要求，应具备良好的和易性。开始灌注混凝土时，为使隔水栓顺利排出，导管底部至孔底的距离宜为30～50cm，使导管一次埋入混凝土面下0.8m以上。混凝土必须连续灌注至设计标高，实际灌注桩顶面高度要求高于设计要求0.5m，以确保设计桩顶下桩身混凝土强度。灌注过程中导管埋深宜为2～6m，严禁导管提出混凝土面，设专人检测导管埋深及管内外混凝土液面高差。
随着孔内混凝土的上升，需逐节拆除导管，拆下的导管立即洗刷干净。
灌注接近桩顶部位时，为了严格控制桩顶标高，计算混凝土的需要量，严格控制最后一次混凝土灌入量。
混凝土灌注过程中，配备发电机发电，保证混凝土灌注连续进行。灌注桩的混凝土面高出设计0.5m～1.0m，以便凿除浮浆与桩头，确保桩身混凝土质量。
5.5、质量标准及保证措施
1、钢筋笼质量检验标准
2、混凝土灌注桩质量检验标准
3、质量保证措施
（1）护筒埋设
护筒既保护孔壁，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。
（2）坍孔处理
钻孔过程中发生坍孔后，要查明原因进行分析处理，可采用原地回填捣实和加深埋护筒等措施后继续钻进。坍孔严重时，应回填重新钻孔。, （3）缩孔处理
钻孔发生弯孔缩孔时，一般可将钻头提到偏孔处进行反复扫孔，直到钻孔正直，如发生严重弯孔和探头石时，采用小片石或卵石与黏土混合物，回填到偏孔处，待填料沉实后再钻孔纠偏。
（4）埋钻和卡钻处理
钻孔埋钻主要发生在一次进尺太多时，卡钻则主要发生在钻头底盖合拢不
好，钻进过程中自动打开或在碎石地层钻进时，碎石掉落卡钻等。
埋钻或卡钻发生后，在钻头周围形成很大的侧阻力。因此处理方案应首先消除阻力，严禁强行处理，否则有可能造成钻杆扭断、动力头受损等更严重的事故。事故发生后保持孔内压力，稳定孔壁防止坍塌，为事故处理奠定基础。
（5）遇到流砂、淤泥采取的措施
A、流砂、淤泥比较严重的桩基开挖，采用钢护管支撑流砂段桩壁，边钻孔边跟管，混凝土浇筑流砂段以上后，再将钢护管迅速拔出。该法缺点是混凝土浇筑后钢护管拔出比较困难，增加成本。
B、流砂、淤泥不严重的桩基开挖，采用稳定液护壁施工，稳定液主要成份：粘土、膨胀土、工业用碱、纤维素、渗水防止剂。
在泥浆池中用搅浆机将泥浆搅拌好后，泵入孔内，旋挖钻均匀缓慢钻进，这样既钻进又起到泥浆护壁的作用。钻进时掌握好进尺速度，随时注意观察孔内情况，及时补加泥浆保持液面高度。泥浆制备应注意两个方面：一是泥浆的指标问题，其比重一般应控制在1.05～1.2之间，粘度控制在17～20s，砂率控制在4%以内。常用的泥浆材料，一般使用优质澎润土加烧碱、聚丙稀酰胺或纤维素等配置；二是补浆的速度，泥浆补充一般采用泵送方式，其速度以保证液面始终在护筒面以上为标准，否则有可能造成塌孔，影响成孔质量。
（6）对导管的要求
导管在使用前必须作密封性检查，接头严密，不漏水、不漏浆。导管上料斗的体积，由桩径、桩长和导管埋入混凝土中的深度来确定，料斗体积应大些为好，确保首批浇筑混凝土的埋管深度。
（7）浇筑混凝土的要求
混凝土应连续浇筑，中间不得停顿。由于桩内混凝土不能振捣，主要靠混凝土的自重压密和混凝土的流动成型，必须控制好配合比、浇筑速度以确保混凝土的质量，随时检查混凝土的塌落度。由于混凝土浇筑到顶时残留泥浆会与混凝土混合，则实际桩顶标高应比设计标高高0.5m～1.0m，最后机械破桩头处理。
（8）钢筋笼上浮的处理
钢筋笼上浮发生于灌注混凝土的导管位于钢筋笼底部或更下方而混凝土埋管深度已经较大时，此时钢筋笼靠自身重力及孔壁的摩擦力来抵抗混凝土上顶力、摩擦力，一旦失去平衡，钢筋笼就会上浮。为防止钢筋笼上浮，应加强观察，以便及时发现问题，并在钢筋笼顶施加竖向的约束，如将钢筋笼顶部钢筋接长，
焊于护筒顶部，一方面阻止钢筋笼上浮，另一方面可悬挂住钢筋笼，以保证钢筋笼的垂直度。
发现钢筋笼上浮之后，应立即停止灌注混凝土，查明原因及程度。如钢筋笼上浮不严重，则检查钢筋笼底及导管底的准确位置，拆除一定数量的导管，使导管底部升至钢筋笼底上方后可恢复灌注；如上浮严重，应立即通过吸渣等方式清理已灌注的混凝土，砼浇过程中漏浆、塌孔另行处理。
（9）其它注意事项
1）成孔时，发生斜孔、弯孔、缩孔和坍孔或沿护筒周围冒浆以及地面沉陷等情况，应停止钻进，经采取措施后，方能继续施工。
2）钻进硬层，回次进尺深度太小，斗内钻渣太少时，可换用小直径筒形齿状钻斗,先钻一小孔，然后再用钻斗扩孔钻进，也可换用短螺旋钻进，然后再下钻斗捞渣，钻进速度，应根据土层情况、孔径、孔深、钻机负荷以及成孔质量等具体情况确定，在砂砾、砂卵、卵石地层中钻进时，为保护孔壁稳定，可事先向孔内投入适量粘土球，下入孔内的钻头，其底盘进渣口必须装闭合阀板，以防提钻时砂砾石从底部漏落孔内。
3）控制最后一次灌注量，桩顶不得偏低。
6、成品保护
1)钻孔灌注桩浇注完成后，清理桩头表面浮浆
2)清理完成后，不应再扰动桩基砼。
7、质量保证措施
1）严格按照施工图纸，施工合同要求及规范进行施工。
2）认真贯彻ISO9002质量认证标准，制定切实可行的质量检查程序，使每个施工环节都处于受控状态，每一个过程都有质量记录，施工全过程有可追溯性，定期召开质量专题会，发现问题及时纠正，以推进和改善管理工作，使质量管理走向国际标准化。
3）建立质量责任制，针对工程特点建立各级管理人员的质量责任制。形成质量管理从原材料抓起，工序把关、人人负责的局面。实行内部工程质量奖惩办法。
4）加强质量教育：组织全体施工人员认真学习《建筑桩基技术规范》，增强施工人员的质量意识，为确保工程质量打下良好的基础。
5）坚持质量教育：组织技术交底，根据工程进度安排，由技术负责人分阶段向各班组进行专项施工技术交底工作，同时在下达施工任务时，随同下达质量目标，使工程施工始终处于严格的质量管理中。
6）建立严格的检查制度和工序交接制度。工程质量检查以工程最初工序开始，逐工序进行质量检查，发现问题及时纠正处理，未经处理，不得进行下道工序。对已完工的工序进行质量检查，符合《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）验收标准后，报监理工程师复查，批准后方可进行下一道工序。检验、签证资料需及时、准确、齐全，最后装订成册，妥善保管。
7）建立施工过程中的质量检查和验收制度。中间检查是施工质量管理的重点。中间检查的内容：工程用的材料是否经过试验室检测并经监理工程师审核，批复手续是否齐全；施工项目是否经过批准；施工工艺是否符合《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）规定的检测频率进行取样、检测；以及路基尺寸、位置等技术指标是否满足《设计图纸》的要求等。质检人员应对重要工序进行现场监督。
8）实行“三工”及“四检”制度。“三工”制度即工前进行技术交底，工中进行检查指导，工后进行总结评比。“四检”制度即施工员自检，质检员复检，监理工程师抽检，总监办终检。做到一次性合格率100%。
8、安全措施
1）开工前对参加的施工人员进行安全教育，提高每位施工人员的安全意识，使每位施工人员的思想中常想安全，常注意安全。
2）设置齐全的施工标志，建立安全领导小组，设专职安全员。
3）逐级签订安全生产责任书，责任到人，建立安全事故追究制度。
4）在施工段落上必须设置明显施工安全警示标志，保证现场附近和过往群众的安全。
5）施工场地机械设备较多，进场施工人员要戴安全帽，进入施工现场，各工段各工种都要在各自的工作岗位上，不得串岗，影响安全，影响施工。
6）施工管理人员应持证上岗，每个管理人员、质检人员及技术人员都要佩带胸牌，对施工全过程进行指挥管理，技术指导，质量检测等保证施工质量及安全。
确立安全工作目标、完善规章制度、层层签定安全生产责任制、强化安全教
育和狠抓各项制度、措施的落实，严格执行安全生产三级技术交底，确保安全生产目标的实现。杜绝死亡事故、重伤事故、重大交通事故和火灾事故，工伤率控制在15‰以下。
9、环保措施
1）保持施工场面整洁干净，施工现场（包括施工便道）进行定时洒水，洒水次数以不少于3次/天为宜，尽量减少施工扬尘对周围农作物的不利影响。
2）施工清除表土及腐植土等要定点堆放。
3）保障临时道路畅通，特殊地段路面硬化处理。
贯彻执行国家及重庆有关建设施工法规，保持施工现场规范、整洁，布局井然有序；严格按照石家庄市《建筑安全文明检查标准》的规定施工，做到现场文明施工标准化，满足甲方要求。
坚持自始至终对施工现场的全过程进行严密监控，以科学的方法实行动态管理，并按动、静结合的方法精心布置和规划施工现场，合理安排施工便道，充分利用当地资源，节约施工临时用地，保护周围环境。严格施工管理，开展文明施工活动，做到文明施工，争创标准化施工现场。