第1个回答 2011-09-07
水泥土搅拌桩施工方案
1 工程概况
1.1 工程地理概述
中钢天津响螺湾项目位于塘沽区海河南岸，场地处于滨河南路、滨河西路、坨场北道、滨河路合围地块内。
1.2 工程概述
本工程属一类高层建筑，工程等级为一级。工程总用地面积26666.7m2，总建筑面积395181m2。主体工程由一号、二号塔楼和裙房组成，整体设置4层地下室，基础采用桩筏基础，桩基采用桩端后注浆钻孔灌注桩。
基坑规模：基坑面积约23470m2，周长约为591米。
基坑开挖深度：本工程±0.000=+3.750，现场场地相对标高约-2.200（绝对标高+1.550），地下室基础底板面结构相对标高-20.600，裙楼基础底板厚度700mm（地下室结构外墙下承台处1400mm），一号塔楼底板厚度2000mm，二号塔楼底板厚度4500mm。考虑基底设置200mm厚素砼垫层，基坑开挖深度分别为：一号塔楼区20.6m；二号塔楼区23.1m；地下室周边承台区域20.1m，裙楼普遍区域挖深19.2m。
本工程围护结构采用钻孔灌注桩结合TRD工法连续墙、超深Φ850@600三轴水泥土搅拌桩止水帷幕，基坑竖向设置四道钢筋混凝土水平支撑，局部设置第五道空间钢支撑。
止水帷幕施工区域分布计划：现场西面采用超深Φ850@600三轴水泥土搅拌桩，东、南、北面采用TRD工法连续墙。详见方案附件。
1.3 工程地质和周边环境概况
1.3.1 工程地质概况
① 拟建场地位于塘沽区海河南岸，原为荒地，后成为取土坑，坑深约4m，后规范为响螺湾商务区用地，陆续填垫至现地坪。现拟建场地总体地势平坦，仅四周地势略高，地面大沽标高介于2.04~1.25m。
② 拟建场地30m深度范围以上主要为粉质粘土层，浅层分布较厚的土性软弱的②b淤泥质粘土层，30m～60m范围主要为粉砂和粉细砂层。
③ 表层杂填土分布厚度约为1～2.6m，主要由砖渣、石子、灰渣、废土等组成，其下为素填土层，厚度一般为1.4～5.3m，以软塑状态为主，由粉质粘土夹淤泥质粉质粘土、粉土组成，含少量石子、砖渣、植物根、腐植物、有机质。土质结构性质差，不均匀。
④ 浅层的粉质粘土②a层厚度约3～6m，呈褐灰色～灰色，软塑状态，砂性较大，属中压缩性土，局部夹粉土、淤泥质粉土粘土透镜体。
⑤ 粉质粘土②a下分布有厚度较厚约5.7～9m的淤泥质粘土②b，呈灰色、流塑状态，属高压缩性土，局部夹淤泥质粉质粘土、粘土透镜体。
⑥ 基坑底部以下分布有深厚的砂层，其埋深约33～57m，厚度22.7～26m，主要由粉砂、细砂组成，呈灰色～黄灰色，密实状态，属低压缩性。该层土中下部分分布有厚度1～3.4m粉质粘土、粘土透镜体，可塑状态，属中压缩性土。
⑦ 场地内的工程地质条件及基坑设计参数
序号 土层名称 土层厚度
（m） 重度
（kN/m3） 标准贯入
指标
（N） 内 摩檫 力
（°） 粘聚力
C
（Kpa）
1b 素填土 4 19 11.65 7.92
2a 粉质粘土 4.5 18.9 22.53 12.14
2b 淤泥质粘土 8 17.5 11.10 10.36
2c 粉质粘土 2.5 18.9 16.63 12.70
3 粉质粘土 1.5 19.7 8.8 20.69 12.90
4 粉质粘土 6.5 19.6 11.1 21.66 13.85
5 粉砂 6.1 20.1 38 37.63 6.81
6 粉、细砂 15.2 19.9 72.9 38.14 8.28
7 粘土 6 19 18.9 16.07 30.7
1.3.2 周边环境概况
本工程地块周边为新近开发区域，周围尚无建成的建（构）筑物，四周道路下市政管线已埋设。
① 北侧
红线：该侧地下室与基坑红线最小距离约为5.5m。
道路：基地北侧为滨河南路，道路宽约30.0m，地下室与道路边线的最小距离约10.8m。滨河南路下有大量的市政管线。
市政管线：北侧滨河南路下与本基坑围护体较近的市政管线由近至远依次为：燃气中压管线DN300（2.3m）、燃气低压管线DN300（5.0m）、给水管线DN400（6.7m）、中水管线DN200（8.0m）、220/110KV电力电缆（10.4m）、照明管线（11.6m）、污水管线D300（12.8m）、雨水管线D400（15.2m）。
邻近地块项目概况：滨河南路以北为在建的碧桂园凤凰酒店项目，该项目设置两层地下室，基础采用桩筏基础，基坑工程采用排桩结合土层锚杆的支护方式，现阶段处于基坑工程阶段。
② 西侧
红线：该侧地下室外墙与基地红线最小距离约为4.1m。
道路：基地西侧为滨河西路，道路宽约30.0m，地下室与道路边线的最小距离约10m。
市政管线：西侧滨河南路下与本基坑围护体距离较近的市政管线由近至远依次为：给水管线DN200（5.7m）、电力电缆管线（7.7m）、照明管线（9.7m）、污水管线D300（11.7m）、雨水管线D1000（13.9m）。
邻近地块项目概况：滨河西路为在建的深福保金唐大厦项目工地，现阶段处于桩基工程施工阶段。
③ 南侧
红线：地下室与该侧基地红线最小净距约为2.3m。
道路：基坑南侧为坨场北路，道路宽约16.0m，地下室与道路边线的最小距离约10.5m。
市政管线：南侧坨场北路下与本基坑围护体距离较近的市政管线由近至远依次为：电力电缆管线（3.4m）、照明管线（6.0m）、污水管线D300（12m）、雨水管线D600（15m）、中水管线DN200（20.5m）、照明管线（22m）。
邻近地块项目概况：坨场北路以南为在建的天津金唐大厦项目工地，现阶段处于桩基工程施工阶段。
④ 东侧
红线：本工程地下室外墙与基地红线最小距离约为3.5m。
道路：基地东侧为滨河路，道路宽约16.0m，地下室外墙与道路边线的最小距离约5.3m。滨河路东侧临时堆土坡高约2m，土坡再往东面50m范围外为海河提岸，临时土坡和海河提岸之间范围现阶段为周边项目工地施工时的泥浆集中排放区。
市政管线：东侧滨河路下与本基坑围护距离较近的市政管线有近至远依次为：燃气低压管线DN300（2.2m）、燃气中压管线DN300（3.7m）、电力电缆（5.2m）、照明管线（6.6m）、污水管线D300（8.6m）、雨水管线D500（11.1m）、中水管线D200（13.5m）、给水管线DN300（15.5m）、12孔电信电缆（17.5m）、景观照明（19.5m）。
1.3.3水文地质
① 场地范围内基坑工程涉及到地下水有潜水、微承压水两种类型。
② 潜水含水组位于埋深19m以上，主要由粘性土组成，隔水底板为粉质粘土（3、4）层，勘察期间测得地下水潜水静隔水位埋深约为0.2～1.0m，相当于大沽标高1.26～0.9m。
③ 微承压含水层位于埋深24～58m段，主要赋存于粉、细砂（5、6）层，隔水顶板为粉质粘土（4）层，隔水底板为粉质粘土、粘土（7）层。该层土厚度大、补给丰富、水量大。
④ 粉、细砂（5、6）层微承压含水层稳定水头埋深约为8～9m。由于微承压含水层顶板已基本接近基坑底部，根据天津市相关规范计算表明，基坑开挖至坑底上覆土重不足以抵抗微承压水的付托力，需采取承压水处理措施确保基坑工程的安全。
1.4 本工程项目相关的单位
建设单位：中钢国际广场（天津）有限公司
设计单位：华东建筑设计研究院
监理单位：北京赛瑞斯国际工程咨询有限公司
施工单位：中国建筑股份有限公司
分包单位：上海广大基础工程有限公司
2 工程目标
工期目标：2010年4月21日开始施工，共施工50天
质量目标：合格
文明、安全施工目标：创建区文明工地，无重大伤亡、火灾、交通、管线、设备等重大事故。
3 编制依据
3.1本工程基坑围护设计图纸；
3.2本工程地质勘察报告；
3.3施工规范及标准
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）
《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）
《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）
《岩土工程技术规范》（DB29-20-2000）
《天津市地下铁道SMW施工技术规程》（DB/T29-145-2005）
4 超深SMW工法施工工艺
4.1 关键工序、复杂环节及相应技术措施
4.1.1 工程特点及难点
（1）、本工程基坑面积约为22900m2，开挖深度达到19.3~23.1m，属超大面积深基坑工程，围护止水结构采用超深Φ850@600三轴水泥土搅拌桩，桩长达45m，桩体插入⑥层粉细砂层约10m以上，该层土质非常坚硬，根据工勘数据显示，该土层的标准贯入指标算术平均值达到72.9击，在施工45mΦ850三轴水泥土搅拌桩时存在难度、成桩质量难以保证，进而直接影响基坑坑开挖施工期间止水帷幕的可靠性。
（2）、基地四周邻近道路以及众多地下市政管线为本工程的重点保护对象，对沉降较为敏感，基坑围护施工中必须做好对道路和市政管线的保护工作，将沉降控制在允许范围之内。
4.1.2 关键工序相应技术措施
（1）、目前国内常规SMW工法最大施工深度在35m左右，适应在地层标准贯入指标（N值）在30击以内，为了施工本工程，我公司特别从日本三和机材引进SMW工法（三轴水泥土搅拌桩）坚硬地层、超深工法施工工艺。具体采取的施工步骤是：对于超深桩采用加接专用六方钻杆的方式满足设计45m孔深的要求，对赋存于坑底以下的⑤、⑥粉细砂层采用预钻先导孔的方法，预成孔拟选用大功率单轴长螺旋钻进工艺。
（2）、建议建设单位委托具有相应资质的专业监测单位在施工期间对周边邻近设施（马路、地下管线）进行监测，以便施工单位了解并掌握基坑支护施工对周边环境影响程度，采取相应保护措施。
具体保护措施：
① 选取距建构筑物最近的施工段作为施工起点。
② 根据施工中地下管线监测数据，如有必要控制日成桩数量。
③ 严格按照信息化施工，根据监测结果合理组织施工。
4.2 施工工艺及施工方法
4.2.1 施工准备及平面布置
4.2.1.1、施工准备
（1）、根据设计图纸，确定轴线、桩位中心线，会同监理组织验收，并做好基准点保护措施。
（2）、工程开工前，项目经理部应组织有关人员参加设计交底，熟悉工程图纸和工程地质资料。
（3）、施工前应按施工平面图布置施工的基础设施，如：水、电布置，拌浆后台、施工设备进场等等。并预先探明和清除影响施工的地下障碍物。施工现场应做到“三通一平”，即水通、电通、道路通。
（4）、施工前应做好设备安装、调试检查工作；做好供水供电、夜间照明、原材料的检验与试验等工作。
4.2.1.2、施工平面布置
（1）、施工用水：沿基坑周边一圈布置，并按每30m布置一个水龙头。保证在大门口设置水龙头，为大门保洁清扫专用。
（2）、施工用电：电缆由箱式变分路接出，沿围墙四周架空布置，满足施工要求。
详见：施工现场平面布置图。
4.2.2 预钻先导孔施工
4.2.2.1、预钻先导孔施工工艺流程
采用大功率单轴长螺旋钻机进行预钻先导孔，预钻过程中采用膨润土泥浆护壁，膨润土掺量为被搅拌土体重量的15%，先导孔隔孔设置，详见单轴全螺旋钻机施工先导孔施工流程。
单轴长螺旋钻机施工先导孔施工流程
4.2.2.2、预钻先导孔施工设备
序号 设备名称 型号 数量 用电量
1 单轴长螺旋钻机 SMD-240HP-A4 1台 90KW×2台
2 桩机 JB160步履式桩机 1台 45KW×1台
3 压浆泵 BW-250 1台 30KW
4 挖掘机 JCB220型 1台 (柴油动力)
5 钻杆 配套 48m
4.2.3 大功率单轴长螺旋钻机先导孔施工方法
4.2.3.1、清障、开导槽
根据业主提供的坐标基准点，遵照图纸制定的尺寸位置，在施工现场采用全站仪及经纬仪进行轴线引测。提请总包监理复核认可，采用1m3挖机开挖施工沟槽，沟槽宽度为1200mm，深度为1000mm左右。遇到有地下障碍物时，利用挖土机清除，清障后产生过大的空洞，需回填粘土压实，重新开挖沟槽。
4.2.3.2、铺设钢板
在导槽两侧及桩机停留区域铺设钢板,保证桩机的垂直度，从而保证预钻先导孔的垂直度。
4.2.3.3、放置导轨
先导孔两侧分别采用一根规格为700×300×13×24H型钢作导向轨，设定施工标志。
4.2.3.4、单轴长螺旋钻机的定位
微调桩机的位置，当导向轨与施工标志相对应，确认施工方向时，桩架就位。
4.2.3.5、钻孔、搅拌、喷浆
在钻孔的同时螺旋钻具的前端喷出膨润土浆液与原地基土混合搅拌，挖土机挖出钻孔时发生的置换土。
4.2.3.6、逆向旋转提升搅拌
单轴全螺旋钻机钻达先导孔设计深度后，逆向旋转提升搅拌至设计桩顶标高（-2.200m）。
4.2.3.7、钻机移位
先导孔施工完毕后，移位至下一孔位施工。待先导孔施工一段工作面后，平整钻孔，三轴搅拌桩机准备施工。
4.2.4 超深三轴水泥土搅拌桩施工
4.2.4.1、三轴水泥土搅拌桩施工要求
1、本工程围护结构采用钻孔灌注桩+三轴水泥土搅拌桩。钻孔灌注桩外侧采用Ф850@600三轴水泥土搅拌桩止水帷幕，止水帷幕标高范围：-2.200~-47.200。
2、水泥土搅拌桩采用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，在自然地坪至25m深度范围水泥掺量不小于20%，在25m深度以下水泥掺量不小于30%，在特别软弱的淤泥和淤泥质土中应适当提高水泥掺量。被搅拌土体的体积应按搅拌桩单桩圆形截面面积与深度的乘积计算。水灰比为1.5,墙体抗渗系数10-7cm/sec，搅拌桩28d无侧限抗压强度标准值不小于0.8MPa。
3、结合三轴搅拌桩试桩施工情况，每根桩理论水泥用量约20.42吨，3幅试桩实际水泥用量分别为：21.03吨、21.89吨、20.53吨；施工过程中后台拌浆人员严格按照设计参数拌制水泥浆液并详细记录实际拌浆桶数，后台拌浆系统为电脑自动控制，只需要提前根据所需水泥量输入相关参数即可达到水泥掺量要求。施工过程通过控制不同深度提升及下沉搅拌的速度，以满足不同深度的水泥用量的要求。
4、水泥土搅拌墙采用φ850三轴搅拌桩设备进行施工，搅拌桩应采用套接一孔法施工，搅拌桩成桩应采用二喷二搅的施工工艺，在桩体范围内必须做到水泥搅拌均匀。
5、本基坑工程三轴水泥土搅拌桩桩长较长，而且需穿越深厚密实、坚硬的砂层，常规三轴水泥土搅拌桩施工工艺不能满足设计桩长的要求，另一方面常规螺旋搅拌钻头也无法穿越坚硬地层，因此本工程三轴水泥土搅拌桩拟采用预钻先导孔和连续加接长钻杆的三轴搅拌桩新型施工工艺。预钻先导孔隔孔设置，预钻孔过程中采用膨润土泥浆护壁，膨润土掺量为被搅拌土体重量的15%。
6、对于影响搅拌桩成桩质量的不良地质和地下障碍物，应事先予以处理后再进行搅拌桩施工；同时应适当提高搅拌桩水泥掺量。
7、桩与桩的搭接时间不宜大于24h，若因故超时，搭接施工中必须放慢搅拌速度保证搭接质量。若因搭接时间过长无法搭接或搭接不良，应作为冷缝记录在案，并经监理和设计单位认可后，采取在冷缝处外侧补搅素桩，补搅的素桩与先行三轴水泥土搅拌桩接缝处采用Φ1000@600高压旋喷桩进行封堵加强的技术措施，以确保搅拌桩的施工质量以及止水的可靠性。
8、三轴搅拌桩施工时应保持桩机底盘的水平和立柱导向架的垂直，成桩前应使桩机正确就位，并校验桩机立柱导向架垂直度偏差小于1/250。
9、三轴水泥土搅拌桩搅拌下沉速度与搅拌提升速度应控制在0.5～2m/min范围内，并保持匀下沉与匀速提升。搅拌提升时不应使孔内产生负压而造成周边地基沉降，具体选用的速度值应根据成桩工艺、水泥浆液配合比、注浆泵的工作流量计算确定，搅拌次数或搅拌时间应确保水泥土搅拌桩成桩质量。
10、浆液泵送流量应与三轴搅拌机的喷浆搅拌下沉速度或提升速度相匹配，确保搅拌桩中水泥掺量的均匀性。施工时如因故停浆，应在恢复压浆前将深层搅拌机提升或下沉0.5m后再注浆搅拌施工，以保证搅拌桩的连续性。
11、桩体垂直度偏差不大于1/200，桩位偏差不大于50mm，桩深偏差不得大于50mm，成桩直径偏差不得大于10mm。
12、水泥土搅拌桩的桩身强度试块试验数量及方法：每台班抽查2根桩，每根桩制作水泥土试块三组，取样点为设计桩顶下3.5m（标高为-5.700m）位置，采用水中养护测定28d无侧限抗压强度。
13、三轴水泥土搅拌桩桩身强度应采用试块试验并结合28天龄期后钻孔取芯来综合判定。钻取桩芯宜采用Ф110钻头，连续钻取全桩长范围内的桩芯，取出的桩芯不得长时间暴露空气当中，应及时蜡封,立即送检。正式施工前，施工单位应制定详尽可行的检测方案，经各方认可后方可实施。
14、加强对搅拌墙体施工过程的监理及对成品墙体的质量检测工作，如发现质量问题应主动与设计单位联系，以便及时采取补救措施，避免造成不必要的损失。
15、施工单位应结合试成桩试验的结果提供详尽的三轴搅拌桩施工方案，提交设计、业主及相关单位，经各方认可后方可实施。监理单位应根据各方确认的施工方案严格监督，确保止水帷幕的施工质量。
16、三轴水泥土搅拌桩止水帷幕施工时可根据施工经验掺加适量的膨润土以增强其强度以及止水效果。
17、未尽事宜参见《型钢水泥土搅拌墙技术规程》(DGJ08-116-2005)。
供参考