一、编制依据
1、华东建筑设计研究院提供的新、老桩位平面图、详图及技术资料等;
2、《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002);
3、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002);
4、《工程测量规范》(GB50026-2007);
5、《建筑工程施工质量验收统一标注》(GB50300-2001);
6、《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ33-2001);
7、《地基基础设计规范》(DGJ08-11-2010);
8、《地基与基础工程施工工艺标准》(ZJQ00-SG-008-2003);
二、工程概况
2.1 新建工程概况
拟建中美信托金融大厦项目东至吴淞路,南至北苏州路,西至乍浦路,北至天潼路,地处黄浦江和苏州河交汇处,项目占地面积1.28万平方米,建筑面积12.3万平方米,由两幢高100米和66米的塔楼及五层裙楼和20米深的四层地下空间组成。
2.2 总平面图
《附总平面图》
2.3 新建工程基坑围护概况
新建围护结构采用墙厚1000mm地下连续墙作为基坑围护形式,墙底标高为-51.250m,其中靠近北侧及相邻轨道交通12号线区间隧道的C、D区域主要采用Ф850三轴搅拌桩槽壁加固及墙厚800mm地下连续墙作为基坑围护形式,地连墙墙底及槽壁加固底标高统一为-32.000m。
2.4 地质土层情况
2.5 周边管线情况
基坑北侧地下连续墙距离地铁十二号线约为10m。
待清除老桩主要分布在基坑东、北两侧,基坑东侧为吴淞路,北侧为天潼路,该路面下方有多条地下管线,具体信息统计如下:
基坑北侧天潼路
基坑东侧吴淞路
2.6 目前地块场地情况
2.7 待拔桩情况
本方案所涉及的工程内容为中美信托金融大厦1994年-1995年施工的部分主楼老桩及部分设备用房老桩等所需的拔桩清障施工。
①、主楼老桩为Φ800mm 钻孔灌注桩,总数479根,桩顶相对标高-9.950m ,桩底相对标高-75.250m 。部分老桩桩位与新建地下连续墙围护施工位置相冲突,故部分老桩需进行拔除施工,新建地下连续墙墙厚1000mm ,墙底标高为-51.250m ,自然地坪标高为-0.400m 。
②、设备用房老桩为Φ600mm 钻孔灌注桩,总数53根,桩顶相对标高-8.350 m ,桩底相对标高-43.350m 。部分老桩桩位与新建地下连续墙围护施工位置相冲突,新建地下连续墙分为墙厚800mm (墙底标高为-32.000m )和墙厚1000mm (墙底标高为-51.250m )二种类型,自然地坪标高为-0.400m 。
③、场地东南角老围护钻孔灌注桩与新建地下连续墙相冲突,钻孔灌注桩直径1000mm ,桩长约18m 。
④、按障碍物桩距离新建地墙小于1m 统计,需要拔除Φ600的钻孔桩14根、Φ800的钻孔桩59根、Φ1000的钻孔桩12根。清桩深度为新建地下连续墙底以下1m 位置。
待拔除桩结构图
三、本工程难点及重点分析
1、本工程北侧的C、D区域地下连续墙位置紧邻已建的轨道交通12号线约10米。
上海市人民政府(93)37号令所规定的地铁保护区城内(隧道中心线两侧各30米、车站中心线两侧各50米)进行加载和卸载的建筑施工活动,必需慎重地采取可靠的技术措施对各种建筑活动引起的地铁结构设施的移动,控制到允许的限度内,以确保地铁安全运行。由于深基坑高楼桩基、降水、堆载等各种卸载和加载的建筑活动对地铁工程设施的综合影响限度,必须符合以下标准:1)、在地铁工程 (外边线)两侧的邻近3米范围内不能进行任何工程。
2)、地铁结构设施绝对沉降量及水平位移量≤20毫米(包括各种加载和卸载的最终位移量)。 3)、隧道变形曲线的曲率半径R≥l5000米。 4)、相对变曲≤1/2500。
5)、由于建筑物垂直荷载 (包括基础地下室)及降水、注浆等施工因素而引起的地铁隧道外壁附加荷载≤20KPa。
6)、由于打桩振动、爆炸产生的震动对隧道引起的峰值速度≤2.5cm/秒。
2、本工程的难点是拟拔除老桩的深度较深,拔桩及截桩标高最深的为-52.250m,常规的拔桩设备和工艺无法完成-52.250m深度的拔桩施工。
3、本工程桩顶标高为-10m左右,由于测量坐标误差及原来钻孔桩施工时产生的误差,对桩位中心的确定带来很大难度。
4、根据对试拔桩情况分析,待拔桩扩径范围大,一般为:-5m~-17m左右,该区域为江滩土和淤泥质粘土层,扩径达2m左右。对于桩心确定、刀头切削时着力点不均匀而导致钢套管垂直度不容易控制。
5、本工程待清除老桩数量大并且位置相对较集中,对周边环境具、地面沉降及后续工序有一定的影响,需采取可靠的技术措施将不利影响降至最小。
四、清障施工工法选定
我公司通过试桩施工并对本工程难点及重点进行分析,本次拔桩清障施工必须采用绿色环保且满足大深度拔桩的施工工艺进行作业,且拔桩方法涉及到后续地下连续墙的施工质量问题,所以必须进行保护性拔桩施工。
按以往施工经验,拟采用RT-200H全回转钻机清除地下障碍物施工工法进行拔桩清障作业,此工法被:沪建交〔2008〕1160号文认定为《2007-2008年度上海市级工程建设施工工法》。
桩孔采用机械、人工拌合水泥土(水泥参量5%)进行回填,回填过程中套管内注射粉煤灰浆液来增加回填物的密实度,确保桩孔回填对周边环境及后续工序影响降到最小。
通过2根试桩施工过程中对周边土体一个月的变形数据观测,距离拔桩10米的观测点,最大位移为9mm,地表沉降为1mm左右,此拔桩方法符合要求。
五、清障施工工艺
5.1、全回转钻机清障工艺原理及特点
原理:
RT-200H全回转钻机(超级工法、Super Top 工法) :整套设备包括全回转驱动装置、钢套管、冲抓斗 ,全回转动力设备夹紧套管进行360°回转钻进,在压入力和扭矩的共同作用下将Φ
2000mm/Φ1500mm套管压入土层深部,首节套管带合金刀头,在钻进同时切割障碍物。在套管内部配合楔型锤(又称:钢钎、夹力棒、倒三
角锤)对套管内的大体积混凝土障碍物
进行切割、破碎、扭断,并将旧桩周围
的土体及障碍物切削后实施土体分离减
摩,在拔除旧桩时减少起拔力。再用冲
抓斗清除管内土体和障碍物,直至清障
至新建地下连续墙底部以下1m。最后及
时向套管内回填水泥土(水泥含量5%)
及喷射粉煤灰溶液,并在回填的同时逐
节拔除钢套管。
特点:
定位快捷、准确,铅直精度高,施工速度快,噪音低,无污染,是一种新型的清除地下障碍物施工工艺。
套管钻入有高强障碍物的土层后利用套管的护壁作用,在套管内进行拔桩清障,施工安全,工效高,对周围环境影响极少。
5.2、RT-200H全回转钻机技术参数
5.3、拔桩施工流程
5.4、桩孔施工流程
5.5、主要流程及施工方法
5.5.1、场地准备、测量定位、全回转设备的就位固定
场地条件
全回转钻机施工前场地条件,本工地需清除桩深度较深,将产生较大反作用力,全回转钻机基础需钢筋混凝土硬化,钢筋混凝土基础采用30 cm厚钢筋混凝土浇筑(钢筋布设Φ12@200),并铺
钻机就位钢套管钻进
定位钢板按标记安放并固定。钻机就位后调整好设备的水平度,并随时观察和控制套管的垂直度使之不低于桩基施工要求1/100。在钻机就位后,开始进行套管的埋设和钻进作业。施工过程中
按预先放好桩中心位置钻入钢套管,将Φ1500mm/Φ2000mm钢套管与灌注桩同心压入,如切到桩体,则适当移动钢套管位置,直到能完全套住灌注桩为准,由于钢套管是全回转钻进的,且端
,可以确保刀头的负载在最合适的范围内,且钻机在钻进
回转速度、压入力以及夹紧力等的最高值,并且可以设定发动机的高速、中速、低速,所以可以根据地质和障碍物情况,进行高效施工。
钻进时,刀头所受荷载和套管所受扭矩由以下因素决定:
Wd—加压油缸压力
R—套管壁所受阻力
通常,在套管边回转边压入的
工况下,回转扭矩为: T=T
1+T
2
T
1
—套管克服圆周面阻力而所
需的扭矩T
T
2
—刀头切削土体时所必需的
回转扭矩
(3)、桩基拔除由于老桩预拔除深度较深,桩基的拔除及套管的打设是连续进行的,由于桩长的不同以及桩型的不同,可大致分为三类工艺:
①、拔除深度为-52.25的钻孔桩:
由于老桩预拔除深度较深,Φ1500mm钢套管要承受的侧向压力及摩擦力较大,为保证Φ1500mm 钢套管套管及施工安全,在打设Φ1500mm钢套管前,先打设Φ2000mm钢套管,并清除套管内的土层至桩顶,再打设Φ1500mm钢套管,当Φ1500mm钢套管钻到25m深左右后,用楔形锤(又称:钢钎、夹力棒、倒三角锤)将老桩拧断,根据我公司施工经验,钢套管断裂处多处于套管刀头以上位置,然后采用125吨吊车配合冲抓斗拔出或在已露出的桩顶用电焊烧制桩帽吊点直接引拔,将上部扭断的钢筋混凝土桩先行拔出,再将管内土体取出,管底预留3米左右的土塞,以免土体扰动造成塌方。然后重复钻进,套管内取土及吊车配合冲抓斗拔桩的过程,直至清除到预定的标高。
②、格构柱桩的拔除:
先打设Φ2000mm钢套管,再打设Φ1500mm钢套管,当Φ1500mm钢套管钻到13m深左右后(格构柱深度为12m),用楔形锤将格构柱拧断,并用抓斗抓出格构柱,再拔除Φ1500mm钢套管并清除Φ2000mm钢套管内的土层直至钢筋笼顶后,再重新打设Φ1500mm钢套管至25m深度后,楔形锤拧断桩并抓斗抓出断桩,若抓斗出现无法抓出断桩的情况下,可人工下孔焊接钢帽,再用吊机将断桩吊出,依次清除至设计标高。
③、深度为32m老桩的拔除:
由于该老桩预拔除深度较浅,施工工艺与深度-52.25老桩拔除工艺雷同,打设Φ1500mm钢套管,当Φ1500mm钢套管钻到20m深左右后即可拧断桩后将钢筋笼拔出,再下钻套管至-35m深度(保证土塞2m),再拧断钢筋笼,根据以往拔桩经验,此时钢筋笼断裂处已在设计标高以下,再用测绳复测深度后,根据实际情况用抓斗清除土层至设计标高。
(4)、套管拔除及桩孔回填施工
待拔除桩主要集中在基坑北侧及东侧地下连续墙施工区域,距离管线和道路比较近,为避免坍孔等情况的发生,对套管提拔、桩孔回填要求比较高。
清障至要求深度后桩孔内及时回填水泥土(同时喷射粉煤灰溶液),回填高度约8米后,上述工序完成后提升一节套管(每节套管标准长度为7.2米,套管内土塞高度不能小于3米),套管提升速度控制在0.5m/min。以此类推循环进行,直至拔出最后一节套管,最终回填至地坪标高,并在桩孔位置上堆土,同时进行沉降观测。
套管拔除及桩孔回填主要可分为三个步骤:①桩孔回填水泥土→②回填水泥土同时喷射粉煤灰溶液→③拔除下一节套筒
(a)、桩孔回填
清障至要求深度后,用水泥土对桩孔进行回填。机械及人工拌合水泥土,必须搅拌均匀,边拌边回,拌好的水泥土1小时内使用,并保持水泥土一定的湿度或带水回填同时喷射粉煤灰溶液。
(b)、喷射粉煤灰溶液
在桩孔回填过程中,为保证回填物的密实度拟采用回填同步喷射粉煤灰溶液的技术措施,以此来减小回填物的孔隙率和增加密实度。根据孔隙率的定义计算公式及以往施工经验,该回填物的孔隙率为5%,按φ1500钢套管计算每米回填物1.76立方,考虑每米填充孔隙率为0.088立方米(即每米喷射粉煤灰溶液0.088立方/米)。
(c)、套筒拔除
套筒分段拔除过程中,根据地下土层性质,控制套筒的提升速度为0.5m/min左右,以保护土层结构的稳定,拔完一节套筒及时回填拌合好的水泥土并喷射粉煤灰溶液,保持套筒埋设土体深度不小于3米。
套筒拔除主要步骤:
(c1)、利用自身上下抱箍,卡住钢套管拔出套管;
(c2)、上抱箍卡住套管,利用自身顶升架进行旋转上拔,顶升架起拔高度700mm;
(c3)、当拔到指定高度,下抱箍卡住套管,随即上抱箍松开;
(c4)、上抱箍下压700mm,再次卡住套管,松开下抱箍,重复上述工作直至拔出1
节套管的
高度(一节套管长6m);
(c5)、利用吊车吊住套管。拆除连接螺丝,将钢套管吊放至指定堆放地点摆放;
(c6)、钻机拔完所有套管,即可进行移机。利用吊车拆除配重及反力架等相关附件,吊至下一桩位点,等待下次钻进。
附《清障拔桩施工流程图》
六、施工进度计划
按试桩直径Φ800深-52.250m的钻孔灌注桩有效施工所耗用的时间20天,通过施工优化合理安排施工顺序,进行以下施工安排:
1、Φ600灌注桩底标高-43.350m的桩拔除施工周期为8天/每根,需拔14根,小计112天。
2、Φ800灌注桩底标高-51.250m的桩拔除施工周期为15天/每根,需拔59根,小计885天。
3、Φ1000灌注桩底标高-17.400m的桩拔除施工周期为3天/每根,需拔12根,小计36天。
合计施工时间1033天,我司投入2台套全回转设备不间断进行施工,工期可缩短一半。
根据现场情况,我司对现场施工已进行详细的施工布置,将现场划分为四个施工区域,各施工区域的拔桩顺序详见《拔桩施工顺序》图。
七、施工场地布置
附图:《施工平面布置图》;
八、资源配置计划
8.1、项目管理架构
项目管理架构图
8.2、劳动力计划
拔桩清障施工劳动力计划表
8.3、设备计划
拔桩施工设备计划表
九、拔桩清障工程质量保证措施
9.1、工程质量目标
确保本工程达到设计和施工规范要求。
针对本工程的特点,项目将从技术的先进性、管理的科学性、配合的实际性来制定措施,确保工程质量、施工技术等方面都达到一流水平。
9.2、质量控制要点
1、测量施工质量控制,包括孔位、钢套管、钻机垂直度。
2、成孔施工质量控制,包括成孔垂直度、孔深等。
3、回填施工质量控制,包括回填土含水量、水泥含量等。
9.3、施工质量保证措施
在桩基施工中,严格按操作规程施工是非常重要的,本工程中,重点应注意以下几点:
1、钢套管垂直偏差不大于1/100。
2、钻机就位时,将底座转盘调整水平,转盘中心和护筒中心三者应位于同一铅垂线上,偏差不得大于1cm。
3、散装水泥的各项指标必须达到规定的质量要求。
9.4、安全措施及责任
1、安全措施
全回转钻机施工应遵守建筑施工现场安全生产“六大纪律”。
各类工具以及其他材料防护罩等必须安全可靠,严格执行相关标准。
钻机设备就位地基必须平整结实;
钻机安装拆卸有组长亲自掌握,遵守高空及安装作业的安全操作规程;
钻机操作人员要了解其机械性能基本构造对工艺要熟悉,操作人员及其它特种作业人员必须持有效证件上岗;
吊套管时吊钩下降速度要缓慢,拔套管时也要缓慢,若发现套管拔不起,不得强行拔套管,对清障孔要及时做好安全措施;
吊桩头时必须准确判断桩体的重量,不能超过吊车的额定起重量,严格按照吊具的起重量使用;
本工程现场需动用点焊或切割等属三级动火,除采取有效措施外还需项目经理签发动火证,点焊切割作业必须遵守焊工十不烧原则。
2、安全责任
项目经理为安全施工的总责任人。
项目副经理对安全施工负直接领导责任,具体组织实施各项安全措施和安全制度。
项目工程师负责组织安全技术措施的编制和审核,安全技术的交底和安全技术教育。
施工员对分管施工范围内的安全施工负责,贯彻落实各项安全技术措施。
工地设专职安全管理人员,负责安全管理和监督检查。
各专业人员都有岗位的安全职责。
每个施工人员均有安全职责。十、文明施工
10.1、文明施工针对措施
本工程施工中必须符合上海市文明施工的统一标准。施工现场文明工地管理严格按照(上海市人民政府令第48号文)《上海市建设工程文明施工管理规定》、《上海市建设工程文明施工标准》沪建交(2010)1032号文的规定执行。
10.2、光污染控制
1、工地强光照明灯具必须配有光罩,防止强光射入民宅。
2、照明光束必须俯射施工作业面,严禁平射设置。
3、焊接作业点设置遮挡设施,面向居民楼方向全封闭,防止产生强眩光。
10.3、噪音污染控制
在不影响工程进度的情况下尽量避免夜间施工,选择性能优良的设备与施工工艺。
1、进行夜间施工时,车辆禁止鸣喇叭,将施工噪声控制在允许范围内。
2、大型机械作业尽可能远离居民区,指挥联络方式采用旗帜、无线电通讯等方式,并使用低噪声的机械。
3、合理安排施工工序,最大限度避免噪音较大工序在夜间施工。
10.4、扬尘污染控制
1、施工现场施工区地面进行硬化处理,施工场所铺设钢板,防尘土飞扬,足够车辆通行的施工便道。
2、在清障施工现场,铺设钢板,拌合水泥土作业时有防尘措施。
3、对建设工地路面、作业平台等处的建筑垃圾清理时须采取洒水、控尘措施,采用输送容器装盛清运。
10.5、场容场貌控制
1、按照要求实行封闭施工,按照上海市建设工程文明施工管理规定要求设施施工铭牌、夜间施工承诺、文明施工告示牌等。
2、增设施工分隔设施,将施工区域与办公生活区进行分隔。
3、制定施工现场卫生管理、检查、评比考核制度,现场布置安全生产标语和警示牌,做到无违章。
4、施工区、办公区挂标识牌,危险区设置安全警示标志。
5、确保周围环境清洁卫生,做到无污水外溢,围栏外无渣土、无材料、无垃圾堆放。
6、环境整洁,水沟通畅,垃圾每天用编织袋袋装外运,定期喷洒药水,灭菌除害。
10.6、周边环境协调
1、合理进行现场的布置,并增加必要的环保措施及环境防护,以减少对周边环境产生危害。
2、协助业主对周边环境进行协调,确保工程正常运行。
3、成立文明施工协调小组及管理网络,由专人对现场文明施工进行定期检查。
4、对施工的噪声、强光、灰尘等影响,采取行之有效的预防措施减少这些危害,以尽可能地保护周边单位及居民的利益。
5、如因特殊工艺超过环保规定连续施工和夜间施工,提前请项目部进行审核批准,并配合当地政府做好当地居民协调工作。
6、对场地及机械设备进行合理布置,采用低噪音的新型机械设备。对施工场地照明灯光布置尽量背离居民区。
十一、夜间施工措施
1、夜间施工必须遵照国家及上海市安全生产管理条例,严禁盲目施工,不准安排由老体弱、带病、疲劳及一切不适合夜间作业的工人进行施工。
2、对于不能中途停止施工的工序,需对施工作业人员进行日、夜班分班,并适当缩短夜间作业班组的作业时间,安排夜间作业人员适当的休息时间,减轻夜间作业人员的劳动强度。
3、必须保证夜间施工期间的照明。
(1)本工程采用镝灯作为主要照明灯具,固定布置在场地适当位置,保证整个施工场地均有较好的照明。
(2)采用碘钨灯作为临时可移动照明灯具,用于重要施工部位,作为对固定式照明的补充。
4、人为噪声的控制措施
施工现场提倡文明施工,建立健全控制人为噪声的管理制度。尽量减少人为的大声喧哗,增强全体施工人员防噪声扰民的自觉意识。
5、加强施工现场的噪声监测
加强施工现场环境噪声的监测,采专人管理的原则,根据测量结果凡超过《施工场界噪声限值》标准的,要及时对施工现场噪声超标的有关因素进行调整,达到施工噪声不扰民的目的。十二、应急预案
12.1、拔桩施工风险
1、钢套管打设不下
钢套管打设过程中,如果遇到原桩上部与下部倾斜度不一致,且相差较大,或桩头扩径比较严重φ1500钢套管根本无法打设,则改用φ2000 钢套管进行打设。
2、闷管现象
在桩体上拔过程中,由于各种原因桩头可能闷死在套筒内,遇到这种情况可采用高压旋喷在桩体和钢套管之间插入,利用高压水柱将桩体和钢套管完全分离后吊出桩体。
3、地面沉降超过极限值
在拔桩过程中可能引起的管涌现象而导致地面产生沉降时,可设置4台大流量离心泥浆泵,通过高压水管往套管内注水,注水高度为±0.00,待沉降值稳定后再使用全回转钻机增加钻进一节非标定制的3m长套管(确保套管土塞达到5m厚度),然后采用泥浆泵将套管内泥水抽干后,再进行拔桩作业。或者及时向桩孔内回填泥土。
12.2、高空坠落
预防高空作业过程中发生人员伤亡事故全回转套管机在拔桩施工过程中需要由人工上下安拆钢套管等,最少需要到地面以上3m。
施工前必须对高空作业工人进行安全交底,并对安全防护设施进行仔细检查。发现问题立即更换,排除安全隐患前严禁作业施工。
高空作业人员必须树立强烈的安全意识,作业过程中务必系好安全带,做好自身的安全防护工作。
机械驾驶员要严格遵照安全操作规程进行施工,不得违章操作。一旦发现机械出现故障情况,在保证安全的前提下,必须立即向相关领导汇报,制定出处理方案。
起重司索指挥必须严格按照安全操作规程规范指挥,并注意与起重机械驾驶员、高空作业人员的密切配合,信号不明时不得主观臆断指挥。
当发生高处坠落事故,最早发现者立即向项目经理报告,项目经理组织现场营救小组人员迅速对伤者施救,如有骨折伤员,应注意对骨折部位的保护,使用木板平抬,避免因不正确的抬运,使骨折部位造成二次伤害,同时拨打120或直接送医院抢救,项目经理按照报告程序逐级报告,并协助公司事故组对事故展开调查。
12.3、高处落物伤害应急救援措施
高处物体堆放材料不稳造成散落,作业人员在作业时废料随手往地面扔,起重吊装材料散落,手柄断裂工具头飞出伤人等是高处落物造成人身伤害的主要原因。本工程尤其要注意的是在全回转套管机高空作业时,工人应注意将工具放置在安全位置,谨防掉落伤人。钢套管旋转切割切削钻进,在拔除时钢套管四壁不同程度的积附了一层泥皮,必须使用高压清洗机将钢套管冲洗干净,以免发生泥渣坠落伤人事故。
进入施工现场必须戴安全帽。当发生物体打击事故,最早发现者立即向项目经理报告,项目经理组织现场营救小组人员迅速对伤者进行紧急清理包扎止血,严重时拨打120送医院抢救,项目经理按照报告程序逐级报告,并协助公司事故调查组对事故展开调查。
12.4、防止吊机发生倾覆事故
由于本工程主要使用大型吊车,在使用过程中注意避免发生倾覆事故。机械驾驶员必须具备高度的责任心,操作时应集中精力,时时观察施工场地受力情况。一旦出现异常现象,应采取果断有效措施。
12.5、预防漏电造成的人员伤亡事故
触电伤害分电击和电伤两种。电击是指直接接触带部分,使人体通过一定的电流,是有致命危险的触电伤害。触电伤亡事故已成为“四大伤害”之一,特制定以下预防措施:基本措施
认真贯彻执行《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46-2005)(以下简称施工用电安全规范)。
带电设备的防护。对经常带电设备,应防止意外情况下的接触;对偶然带电设备(指设备外壳本不该带电,因绝缘损坏后导致外壳带电),应采用保护接地和保护接零,并安装漏电断路器等。
检修作业防护。应采用标电(文字、数字、符号、色彩等)来区别电气部分、电缆和导线的用途、电器装置的运行情况等。用工作牌或通告等向其他人员警告和指示运行和正在检修的情况。如需带电检修时,必须使用个人防护用品。
用电应有可靠的接地与防雷措施。