人工挖孔桩专项安全技术方案详解

京沪高速铁路土建工程三标段【危险性较大工程安全专项施工方案】跨津浦铁路特大桥人工挖孔桩施工批准：审核：编制：中国水电集团京沪高速铁路土建工程三标段项目经理部三工区第四施工处二OO八年八月-1-目录1编制依据.........................................................22工程概况.........................................................23施工方案.........................................................33.1施工机具.................................................33.2施工程序.................................................43.3施工工艺.................................................53.4钢筋制作与安装...........................................73.5灌注混凝土...............................................83.6施工注意事项.............................................83.7常见质量问题及预防、处理.................................84、危险源识别、分析与对策...........................................95、应急准备与响应..................................................106、安全保证措施....................................................177、现场文明施工和环境保护措施......................................18-2-跨津浦铁路特大桥人工挖孔桩专项安全技术方案1编制依据（1）现场踏勘调查所获得的工程地质、水文地质、当地资源、交通状况及施工环境等调查资料；（2）《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ213-2005）；（3）《铁路混凝土与砌体工程施工规范》(TB10210-2001)；（4）《铁路混凝土施工技术技术指南》(TZ210-2005)；（5）《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》（铁建设〔2005〕160号）；（6）《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》（铁建设〔2005〕160号）；（7）《铁路混凝土工程施工技术指南》（TZ210-2005）；（8）《铁路工程施工安全技术规程》（上、下册）（TB10401.2-2003J260-1003）；（9）《京沪高速铁路建设管理办法》（试订本）；（10）施工设计图《DK435+802.19跨津浦铁路特大桥》（京沪高京徐施桥-13）；2工程概况中国水电集团京沪高速铁路土建工程三标段项目经理部三工区管段的跨津浦铁路特大桥起迄里程DK428＋741.84～DK442＋862.52，桥梁全长14120.68m，桥梁基础设计为明挖基础、挖井和钻孔桩基础等基础形式。大桥线路位于鲁中南低山丘陵及丘间平原，地表以剥蚀为主，部分地段基岩裸露，地形起伏大，尤以济南至泰安地势陡峻，是全线海拔最高的地段。桥基地质情况为：大沙河高级阶地，冲沟发育，表覆盖新黄土，粉质黏土，卵石土，圆砾土，砾砂，下伏花岗片麻岩，斜长片麻岩，局布有闪长岩侵入体，节理裂隙发育。-3-其中，根据《DK435+802.19跨津浦铁路特大桥》施工蓝图得知，211#～280#桥墩下部桩基大部分位于地下水位线上，且桩身长度小，地层情况较好，符合采用人工开挖成孔的方法进行施工。3施工方案3.1施工机具（1）提升机具：1t卷扬机配三脚架或1t以上的单轨链式电动葫芦配金属门架与轨道。门架高度一般为3m左右，主梁长为5m左右（见图3-1）。出渣吊桶的高度为70cm，直径40cm～60cm，可用活底卸渣，也可利用吊耳不居中的重心偏移原理进行脱钩倒渣；（2）掘进机具：铁锹、铁稿、钢钎、手风钻、风镐等；（3）水平运输机具：双轮手推车或1t机动翻斗车；（4）混凝土浇筑机具：混凝土搅拌机、小直径插入式振捣器、插钎、串筒等。当水下灌注混凝土时尚需配备导管、漏斗、浇筑架等机具；（5）抽水设备：有地下水时需配潜水泵和橡胶软管，扬程不小于30m；（6）通风设备：孔深超过10m时需配备鼓风机向孔底输送新鲜空气，用1.5kW的鼓风机，配以直径为100mm的薄膜塑料送风管；（7）混凝土护圈模板：采用钢结构类型；（8）其他机具：钢筋加工机具、电焊机、滑轮组、吊挂式爬梯、36V行灯变压器、井内外照明设施等。-4-图3-1挖孔灌注桩成孔设备及工艺1－混凝土护壁；2－钢支架；3－钢横梁；4－电动葫芦；5－安全盖板；6－活底吊桶；7－机动翻斗车或手推车。3.2施工程序本段跨津浦铁路特大桥211#～280#墩桩基工程采用人工挖孔桩混凝土分段护壁的方法施工，工艺流程见图3-2。-5-3.3施工工艺（1）测放桩位和设置监测控制点依据建筑物测量控制网资料和基桩平面布置图，测定桩位轴线方格控制网和高程基准点。放样时以长300mm～500mm的木桩或铁钎打入地下标定桩孔的中心，出露高度一般为50mm～80mm，中心偏差不得大于50mm。桩位确定后，用石灰线标明桩孔的开挖边界。在挖孔之前，结合施工现场条件设置永久或临时检测点，每根桩均设十字形桩位控制点。临时控制点距桩中心的距离不小于2.5m，并确保在施工中控制点不受破坏。（2）桩孔开挖挖孔由人工自上而下逐层用镐、锹进行，先挖中间，后挖周边，施工准备桩位放样开挖桩顶第一节土方支模浇筑第一节护圈设置垂直运输、通风、照明设施重复挖孔、护壁作业至设计深度检查持力层后清孔桩孔验收钢筋笼安装浇注桩身混凝土合格不合格制、输混凝土制作钢筋笼通风、抽水图3-2挖孔桩施工工艺流程图-6-允许尺寸误差30mm。遇坚硬土层，用锤、钎破碎；遇孤石或岩层时，先钻孔用小药量爆破予以松动，然后用钢钎、风镐进行撬挖和清理。开挖断面为设计桩径加2倍的护壁厚度。每节的高度根据地质条件而定，一般为0.9m～1.2m。每挖完一节，由孔口吊线检查并修边，使孔壁上下顺直一致。孔内土石方装入活底吊桶，通过孔口提升装置提升至地面，用翻斗车或手推车运至弃土场。其中，井口锁口对挖孔桩施工十分重要，可以提供井口操作平台及保护井内开挖施工。在井口向外做30cm，向下做40cm，厚度为15cm的C25钢筋砼锁口护壁，砼内布置20×20cmφ8的钢筋网片。（3）桩孔护壁护壁厚度根据桩径、地质、地下水等因素决定。混凝土护壁形式采用内齿式，目的是为了便于浇灌井圈混凝土。支护厚度一般为20cm～30cm。单节护壁的高度决定于土壁保持直立状态的能力，一般为0.5m～1.2m。遇有厚度大于1.5m的流动淤泥和可能出现涌土涌砂时,护壁长度要减少到0.3m～0.5mm，并随挖、随验、随浇注混凝土。详见图5-3。第一节井圈应比地面高出150mm～200mm，壁厚比下面井壁厚度增加100mm～150mm。在第一节井圈的上口作桩位十字控制点、轴线和高程标记，井圈的中心线与设计轴线的偏差不得大于20mm。混凝土护壁模板采用预制组合式钢模板，在孔内拼装成型，拆上节支下节循环周转使用。模板之间用U形卡连接，在每节模板的上下两端各设一道由两半圆组成的型钢圈将其顶紧，不设横向支撑，以方便井内的升降操作。每节模板的上口要高于上节井圈底部100mm左右，以抬高浇灌口，使上下节井圈的混凝土紧密接触。护壁混凝土强度等级不低于C20，地下水较多时要在C25以上。护壁中要加配光圆钢筋，配置规格为：环向钢筋φ6～φ12，间距200mm；纵向钢筋φ10～φ14，间距300mm～400mm；上下护圈之间的连接钢筋采用φ8～φ12，间距350mm～410mm。当桩孔土质较好时可-7-采用C30素混凝土。冬季施工时，为加快挖孔桩施工进度，要在混凝土中加入水泥用量1%～2%的早强剂。挖孔桩直径500～900150～20010021图3-4混凝土护壁形式1-混凝土护圈；2-上下护圈间的连接钢筋每节挖土完毕后马上立模浇筑混凝土；浇注采用吊桶运输，人工撮料入仓，钢钎捣实，混凝土坍落度控制在8cm～10cm范围内。混凝土浇筑完毕24h后或强度达到1MPa时方可拆模，每节护壁均要在当日连续施工完毕。护壁混凝土必须保证密实，遇土层渗水时视情况使用速凝剂。拆模后发现护壁有蜂窝、漏水现象时，及时用高标号水泥砂浆进行修补。每节护壁做好以后，必须在孔口用十字线对中，然后由孔中心吊线检查该节井圈的内径和垂直度，如不满足要求随即进行修整。同一水平面上的井圈任意直径的极差不得大于50mm。3.4钢筋制作与安装挖孔桩钢筋笼的制作安装方法与一般灌注桩相同，在地面上分节制作，然后逐节吊放孔中，并在孔口连接。-8-3.5灌注混凝土当孔底积水小于10cm时，采用常规混凝土浇筑方法。当高度超过3m时，要使用串筒防止混凝土离析，串筒末端离孔底高度不宜大于2m。孔深超过12m时，宜采用混凝土导管浇筑。混凝土浇筑应连续进行，分层用插入式振捣器振实，分层高度视振捣工具而定，但不宜大于1.5m。当孔底积水大于10cm，且难于排除干时，应采用浇筑水下混凝土的直升导管法浇筑，并严格执行水下混凝土施工规程、规范的规定。3.6施工注意事项（1）安装护壁模板必须用桩心点校核模板位置，并由专人负责。（2）挖至设计标高时，孔底不应积水；终孔后应清理护壁上的淤泥和孔底残渣、积水，然后进行隐蔽工程验收。验收合格后应立即封底和浇注桩身混凝土。（3）当渗水量过大，应采取有效措施保证混凝土的浇注质量。（4）在安装滑轮和吊桶时，注意使吊桶中心与桩孔中心重合，以作为挖土和支模的中心线。（5）当用吊桶已不能满足排水要求时，应先在孔底挖集水坑，用高扬程潜水泵抽水，边降水边挖土。地下水位较高时，应先采取统一降水措施，再进行开挖。（6）已挖好的孔必须盖好，并及时安放钢筋、浇筑混凝土，间隔时间不得超过4h。（7）钢筋笼不应被污染；浇筑混凝土时，要固定好钢筋笼顶部，防止钢筋笼上浮。（8）施工过程中要妥善保护好桩位控制点、轴线点、桩头和桩头钢筋。3.7常见质量问题及预防、处理人工挖孔桩常见的质量问题有由于地质条件引起的涌砂、涌泥、桩端基岩有夹层；由于施工工艺原因造成的有沉渣过厚、桩身混凝土-9-质量不佳、桩孔偏斜等。针对以上的问题的预防、处理方法见表5-3。表3-3常见质量问题及其预防、处理方法序号常见质量问题产生原因预防、处理方法1涌砂、涌泥1.地下水位高、土层中加有粉细砂或淤泥质土层。2.护壁方案选择不合理。1.人工降低地下水位至设计桩底标高以下。2.采用钢套管护壁方案。2沉渣厚度大于设计厚度1.地下水位高，降低水位不够，致使清孔后地下水渗入时夹带泥砂。2.安装钢筋笼时或下浇注导管时碰撞孔壁，使孔底沉渣增厚。1.降低地下水位至设计桩底标高以下。2.混凝土浇注前再次清孔。3桩端基岩有夹层地质条件较复杂，在较薄的微风化下面有破碎带或夹有中风化夹层。进一步核实地质资料，在挖至终孔面时立即钻探4.5m，取样检验。4桩身混凝土质量不佳1.浇注混凝土时跌落高度大于2m，造成混凝土离析。2.孔内有地下水渗出，而浇注混凝土又不连续，量少且间隔时间长。3.混凝土配合比不当。4.混凝土振捣不密实或漏振。1.采用串筒或导管浇注，串筒的下口距浇注面不大于2m。2.混凝土搅拌要有足够的供料能力，保证混凝土浇注的连续性。3.孔底积水尽量抽排干净，无法抽干时采用水下混凝土浇注方法。4.混凝土配合比满足设计要求。5.保证混凝土的振捣，不漏振。5桩孔歪斜1.挖孔时未严格控制垂直度。2.成孔后未及时浇注混凝土，停止时间过长，孔壁变形。1.挖孔时严格控制桩位及垂直度，发现歪斜及