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基坑支护桩深厚硬岩大直径潜孔锤成桩综合施工技术深圳市工勘岩土集团有限公司深圳市晟辉机械有限公司二0一四年十二月三十日第一章工程概况工程简介西乡商业中心4#地块基坑支护工程位于深圳市宝安区西乡街道麻布村，场地西侧为海城路，东侧为码头路，南侧为深圳地铁一号线坪洲地铁站，北侧为在建的3#地块基坑；基坑开挖深度10.8m～18m，采用“桩锚支护、桩+内支撑和桩+上部二道内支撑+下部锚索”三种支护形式。本次施工内容为基坑支护桩的施工。第一章工程概况工程位置本项目场地1-3号地块4号地块目前基坑在施工第一章工程概况北工程地质及水文地质1.第四系人工填土层：杂色，干，松散，主要由砼块、砖块、石块、砂等建筑垃圾组成。平均厚度约2.05m；2.淤泥质粘土：饱和，软塑，局部混砂。平均厚度1.2m。；3.中粗砂：饱和，稍密～中密，主要物质成分为石英质，少含粘粒，平均厚度约3.01m；4.砾质粘性土：可塑～硬塑，含15～20%的石英颗粒，由混合花岗岩风化残积形成，平均厚度约2.03m；5.加里东期混合花岗岩：全风化、强风化、中风化、微风化混合花岗岩；中风化混合花岗岩埋深普遍在6～9m。其中微风化岩石抗压强度为125Mpa。场地地层由第四系人工填土层(Q4ml)、第四系海陆交互沉积层(Q4mc)、第四系残积层(Qel)、加里东期混合花岗岩(Mγ)组成。第一章工程概况本工程基坑支护桩桩径φ1.2m，根据勘察报告，场地中风化岩层埋深较浅，埋深约6～9m，入岩深度最深达13m，且在入岩时存在斜岩问题。土层6～9m岩层5.8～14.9m基坑底海城路码头路第一章工程概况基坑支护设计1、本工程基坑支护安全等级为一级。基坑深度10.8～18m，基坑支护方案主要采用“桩锚支护、桩+内支撑和桩+上部二道内支撑+下部锚索”三种支护形式。2、基坑东侧和西侧采用桩锚支护，支护桩为φ1.2m@1.5m，桩间采用φ0.6m@1.5m双管旋喷桩。3、基坑西南角和东南角采用上部设置两道内支撑，下部设三道锚索，支护桩为φ1.2m@1.5m；桩间φ0.6m@1.5m双管旋喷桩。4、基坑南侧采用φ1.2m@1.0m咬合桩+二道内支撑支护。5、立柱桩直径为φ1.0m。6、支护桩和立柱桩桩长控制标准为入坑底8.0m或入坑底中风化以下0.5m且入坑底不小于4.0m，桩长在14.6m~26.0m之间。第一章工程概况第一章工程概况北基坑西侧支护典型剖面图（1-1剖面）第一章工程概况基坑南侧咬合桩支护典型剖面图（5-5剖面）第一章工程概况基坑东侧支护典型剖面图（8-8剖面）第一章工程概况第二章支护桩施工方案优化选择第一节前期支护桩冲击成孔施工方案针对本工程基岩埋深浅、入岩深度大的情况，在前期施工中，选择采用冲孔桩机冲击成孔，遇到斜岩时，采用孔内抛填碎石，然后再冲击成孔的方法处理，第二章支护桩施工方案优化选择第二章支护桩施工方案优化选择由于本工程岩层坚硬、入岩深，遇倾斜岩面采用填块石纠偏，现场冲孔桩机成孔效率极低，单孔成孔时间7～15天，最长的超过1个月，个别孔甚至无法成孔。为抢工期，前期场地安排十多台冲孔桩机施工，进度效果不明显，对本工程的工期产生非常大的影响。冲孔桩机清洗退场第二节大直径潜孔锤引孔施工方案根据我司以往施工经验和考察，发现潜孔锤桩为解决支护桩入岩深度大，成孔难的问题，经过试验，我们制定了潜孔锤破岩引孔施工方案，即：潜孔锤桩机从地面开始施工，采用大直径潜孔锤一径到底，完成土层、岩层的钻进，至桩底设计标高后拔出潜孔锤，再采用旋挖钻机钻进成孔。现场经过试桩，钻进23m支护桩耗时约90分钟，达到业主满意效果。第二章支护桩施工方案优化选择第二章支护桩施工方案优化选择第二章支护桩施工方案优化选择第二章支护桩施工方案优化选择①潜孔锤钻机引孔②旋挖桩机泥浆护壁成桩第二章支护桩施工方案优化选择支护桩潜孔锤成桩方案优化选择大直径潜孔锤从地面开始引孔，其上部土层钻进综合费用较高，为降低成孔费用，同时保证旋挖钻孔的垂直度，经从经济和技术二方面综合考量，决定采用潜孔锤成孔优化施工方案，即：旋挖机土层钻进、振动锤下入长护筒护壁、潜孔锤破岩钻进至设计桩底标高、旋挖机清渣、安放钢筋笼和灌注导管、灌注砼成桩。第二章支护桩施工方案优化选择具体如下：1、旋挖桩机钻进至地面下3～4m，然后采用振动锤下长护筒（护筒长9m，外径1.25m，壁厚15mm）。2、采用潜孔锤钻进成孔至桩底设计标高。3、将性能良好的优质泥浆注入到桩孔内，然后采用旋挖桩机清孔。4、清孔至沉渣厚度满足设计要求后，吊车吊放钢筋笼，下灌注导管，孔口灌注水下商品砼。5、桩孔灌注完成后，采用振动锤起拔护筒成桩。第二章支护桩施工方案优化选择第二章支护桩施工方案优化选择桩位测量旋挖钻机就位旋挖土层钻进（3～4m）振动锤下护筒（9m）旋挖钻机钻进至护筒底潜孔锤钻机安装就位钻进至桩底设计标高桩孔内注入泥浆护壁旋挖桩机清孔钢筋笼制作与吊放水下灌注导管安装灌注砼成桩振动锤起拔护筒支护桩大直径潜孔锤成桩综合施工工艺流程图第三章支护桩大直径潜孔锤成桩主要机械设备配置第一节主要机械设备配置一、本工程主要机械设备包括：1台旋挖桩机、1台潜孔锤桩机；二、潜孔锤桩机配套设施包括：6台空压机、1台振动锤、1台履带吊、1台汽车吊、1台挖掘机。第三章支护桩大直径潜孔锤成桩主要机械设备配置一、潜孔锤桩机机架的选型，主要考虑要点为稳定性好，便于行走，以减少施工过程中的操作环节。本工程的机架主要为滦州重工生产的履带式TUY808多功能桩架，全套钻机自重110T。该机底盘高，液压机械行走，整机重量大，机架高(32m)且稳定性好，负重大，过载能力提高。该桩机最大成孔深度达28m。第三章支护桩大直径潜孔锤成桩主要机械设备配置第二节主要机械设备选择一、机架机架的选型，主要考虑要点为稳定性好，便于行走，以减少施工过程中的操作环节。本工程的机架主要为滦州重工生产的履带式TUY808多功能桩架，全套钻机自重110T。该机底盘高，液压机械行走，整机重量大，机架高(32m)且稳定性好，负重大，过载能力提高。该桩机最大成孔深度达28m。第三章支护桩大直径潜孔锤成桩主要机械设备配置二、潜孔锤钻头、钻杆1、本工程支护桩桩径φ1200mm，钻头直径选用φ1200mm。2、钻杆直径φ1086mm，钻杆接头采用键槽套接连接，当上下二节钻杆套接到位后，再插入定位销固定。3、潜孔锤动力头自重10T，锤头重10T，钻杆自重20T。第三章支护桩大直径潜孔锤成桩主要机械设备配置三、空压机选择1、操作中，视护筒顶的返渣情况，对空压机的压力进行调节。2、风量随钻孔的深度和钻孔径的不同，差别较大，为使潜孔锤正常工作而又能排除岩屑，要求风量至少为140m3/s。需要配备6台空压机并行送风，还需要配备1台混气罐和1台油雾器。其中混气罐一端连接6台空压机，混气罐汇集气量并使气压稳定，然后从另一侧的一根管道连接进至油雾气器，从油雾器出来的油、气混合物进入钻头，既提供冲击动力又减少摩阻力。3、空压机选用英格索兰XHP900、斗山XHP985和阿特拉斯·科普柯XRHS396型空压机，其中2台XRHS396（23.5）、3台XHP900（25.5）、1台XHP985（27.9）空压机并行送风，保持压力的稳定和所需的送风量，可为钻头提供稳定的动力，并顺利地将岩屑、钻渣吹至地面。第三章支护桩大直径潜孔锤成桩主要机械设备配置空压机第三章支护桩大直径潜孔锤成桩主要机械设备配置混气罐第三章支护桩大直径潜孔锤成桩主要机械设备配置油雾器第三章支护桩大直径潜孔锤成桩主要机械设备配置四、护筒的选择1、选用普通单臂护筒，外径φ1255mm，壁厚15mm。护筒长9m。2、护筒采用产自美国的ICEV360振动锤下入，同时配合起重机使用。3、为加快施工速度，现场可配置4节及以上9m长护筒。第三章支护桩大直径潜孔锤成桩主要机械设备配置四、护筒的选择1、选用普通单臂护筒，外径φ1255mm，壁厚15mm。护筒长9m。2、护筒采用产自美国的ICEV360振动锤下入，同时配合起重机使用。3、为加快施工速度，现场可配置4节及以上9m长护筒。第三章支护桩大直径潜孔锤成桩主要机械设备配置第四章施工安排及操作要点一、施工流向为防止塌孔、窜孔，施工时采用“隔三打一”施工。一般采用至少四个护筒现场周转循环施工。二、施工进度计划根据现场试桩，采用本方案的成桩方法平均每天施工2~3根灌注桩，微风化岩实际进尺约1-2m/h。第一节施工安排第四章施工安排及操作要点第二节主要施工要点一、桩位测量1、钻孔作业前，按设计要求将钻孔孔位放出，打入短钢筋设立明显标志，并保护好。2、桩机移位前，事先将场地进行平整、压实。第四章施工安排及操作要点二、旋挖钻机就位1、钻机就位前要求场地处理平整坚实，以满足施工垂直度要求。2、钻机按指定位置就位后，在技术人员指导下，调整桅杆及钻杆的角度。第四章施工安排及操作要点三、旋挖土层钻进（3～4m）1、为便于振动锤下放长护筒，采用旋挖桩机在上部土层中钻进成孔3～4m。2、旋挖钻机采用钻斗旋转取土干成孔工艺。3、旋挖钻机钻取的渣土及时转运至现场临时堆土场，集中处理以方便统一外运。第四章施工安排及操作要点第四章施工安排及操作要点四、振动锤下护筒（护筒长9m）、旋挖钻进至护筒底1、钢护筒采用单节一次性吊入，利用振动锤下入。2、为确保振动锤激振力，振动锤采用双夹持器，利用吊车起吊。3、振动锤沉入护筒时，利用十字交叉线控制其平面位置。4、为确保长钢护筒垂直度满足设计要求，设置二个垂直方向的吊锤线，安排专门人员控制护筒垂直度。5、护筒沉入过程中，设置专门人员指挥，保证沉入时安全、准确。6、采用徐工QUY75型起重机配合ICEV360振动锤下入护筒，下入深度9.0m，确保穿过淤泥及砾砂层。护筒外径φ1255mm，壁厚15mm。第四章施工安排及操作要点第四章施工安排及操作要点第四章施工安排及操作要点第四章施工安排及操作要点第四章施工安排及操作要点第四章施工安排及操作要点第四章施工安排及操作要点第四章施工安排及操作要点第四章施工安排及操作要点第四章施工安排及操作要点五、旋挖钻机钻进至护筒底1、护筒下入并复核护筒位置无误后，采用旋挖钻机钻进，钻进至护筒底标高位置后起拔旋挖钻具。2、护筒内旋挖钻进采用干成孔。第四章施工安排及操作要点六、潜孔锤桩机安装就位1、利用桩机液压系统、行走机构移动钻机至钻孔位置，校核准确后对钻机进行定位。2、桩机移位过程中，派专人指挥；定位完成后，锁定机架，固定好钻机。第四章施工安排及操作要点潜孔锤桩机安装就位第四章施工安排及操作要点七、钻进至桩底设计标高1、先将钻具（潜孔锤钻头、钻杆）提离孔底20～30cm，开动空压机、钻具上方的回转电机，待护筒口出风时，将钻具轻轻放至孔底，开始潜孔锤钻进作业。2、钻进的作业参数：1）钻压：钻具自重10t；2）风量：根据地层岩性，风量控制为146m3/min；3）风压：1.0～2.5MPa；4）转速：6～7rpm。3、钻进过程中，从护筒与钻具之间间隙返出大量钻渣，并堆积在孔口附近；当堆积一定高度时，及时进行清理。4、终孔前，需严格判定入岩岩性和入岩深度，以确保桩端持力层满足设计要求。5、终孔时，要不断观测孔口上返岩渣、岩屑性状，参考场地钻孔勘探孔资料，进行综合判断，并报监理工程师确认。6、终孔后，将潜孔锤提出孔外，桩机可移出孔位施工下一根桩。7、终孔后，用测绳从护筒内测定钻孔深度，以便钢筋笼加工等。第四章施工安排及操作要点第四章施工安排及操作要点潜孔锤拔出护筒第四章施工安排及操作要点终孔后的桩孔第四章施工安排及操作要点八、桩孔内注入泥浆护壁1、终孔后，向孔内注入优质泥浆，以确保清孔时，孔内沉渣厚度满足要求。2、泥浆采用现场设置泥浆池制作，在注入桩孔内前，对泥浆的各项性能进行测定，满足要求后采用泥浆泵注入桩孔。第四章施工安排及操作要点九、旋挖桩机清孔1、终孔后移开潜孔锤桩机，孔内注入泥浆，采用旋挖机捞渣清孔。2、将旋挖机配置截齿钻头移动至孔口处进行孔内捞渣清孔。第四章施工安排及操作要点十、下钢筋笼、安放灌注导管1、钢筋笼按终孔后测量的数