工程概况 工程特点: 株洲市体育中心位于株洲市天元区，北临滨江北路，隔湘江与石峰公园相望，南靠长江北路，与株洲宏元化学建材工业园隔路相望，西侧为昆仑山路，东侧为华山路，场地交通便利，所有施工机械设备均可直接进入施工区。 施工区场地开阔，施工区域地表无建筑物。 设计概况: 本工程桩基为人工挖孔桩，桩径为1000-2000mm，桩身砼强度等级为C30,护壁砼强度等级为C20，厚度约180mm，纵向钢筋通长，螺旋箍为φ8＠200（加密区为φ12＠100），加劲箍为Φ14＠2000，持力层为中风化岩，桩端进入持力层≥500。 地质条件: 地层岩性自上而下依次为： 素填土→耕土→淤泥质土→硬可塑粉质粘土→软可塑状粉质粘土→粉土→含砾粉质粘土→粉细砂→中粗砂→淤泥质土→圆砾→残积粉质粘土→全风化灰岩→全风化泥灰岩→全风化砂岩→强风化炭质灰岩→强风化炭质页岩→强风化灰岩→强风化砂岩→中风化泥灰岩→中风化灰岩→中风化石英砂岩→中风化炭质灰岩。 场址区地表水体主要集中在水塘、水沟、以及主体育场址的沼泽地中，地下水主要赋存于素填土①-1、耕土①-2及淤泥质土①-3中的上层滞水，赋存于粉土②-3、粉细砂③-1、中粗砂③-2、淤泥质土④以及圆砾⑤中的孔隙型潜水，岩体中有少量基岩裂隙水，其中全风化及强风化岩层中地下水相对较多。粉质粘土②-1及中风化岩体为相对隔水层，粉细砂③-1、中粗砂③-2以及圆砾⑤为强透水层。初见水位埋深为0-7.0m。 地质状况分析： 本工程地质条件极为复杂，施工难度极大，主要表现如以下方面： 场地临近湘江，地下水位较高，局部孔位有淤泥质土，而且厚处达5米，遇水则形成流泥，造成塌孔或成孔困难。 软可塑状粉质粘土呈可塑-软塑状，遇水经搅动则形成流泥，造成成孔困难。 中粗砂层、圆砾层含有丰富地下水，且具有强透水性，渗透系数达100m/d，厚处达7米，一经搅动就会形成流砂，处理起来相当困难。 中风化灰岩岩石较硬，抗压强度达50Mpa，钻进较难，中风化石英砂岩则更硬，抗压强度达到78Mpa，钻进更为困难，用风镐无法掘进，需要爆破松动后掘进成孔。 本工程特点、难点及应对措施 本工程工作量大，工期紧 应对措施：成井组织100组（200人）民工同时开挖，可同时开挖约160个桩井，灌注设备上两套（备用一套），同时准备200Kw柴油发电机组一台备用，可24小时组织施工。 周转场地和进场道路为新填土区，且正处于雨季 应对措施：进场道路和砼搅拌站及钢筋材料库和制作车间、路面、地面必须硬化，该工作一定要抓紧进行。 本工程地质条件极为复杂，施工难度主要表现在如下几方面： 场地临近湘江，地下水位高，单井涌水量大。 淤泥质土、粉土、粉细砂、中粗砂层在水动力作用下，经扰动形成流泥、流砂，造成成孔困难。 持力层较硬，中风化灰岩抗压强度达50MPa，中风化石英砂岩抗压强度达78MPa，风镐很难掘进，且入岩工作量较大。 应对措施：采用井点降水，降低地下水位，采用流砂层处理方案，突破流砂层成井，采用多孔小药量松动爆破，加快入岩进度。 临时工房条件较差，人员密度大，卫生保健工作难度大 应对措施：工地配置专业保健医生和专职卫生清扫员，搞好环境卫生，房间开窗通风，定期消毒，象防非典一样防流感，工地上配备充足的常用急救物品和药物。 本工程施工处于雨季，且前期气温较低，空气湿度大，成井施工人员每天从里到外衣服都是湿的，每天都得洗澡换衣，而衣服在自然条件下很难干，此事看来是小事，但直接影响到工人健康和施工进度。 应对措施：工地配备热水锅炉，配备脱水和烘干机，安排专人负责为民工烘干衣服，保持战斗力。施工方案 2.1施工部署 2.1.1　施工管理目标: ①　施工部署原则：项目实行目标管理，利用先进技术，精心组织，精心施工，优质、高速、低耗完成本桩基工程。 ②　质量目标：确保本桩基工程质量优良。 ③　工期目标：确保80天人工挖孔桩全部竣工。 ④　安全生产目标：杜绝重大伤亡、设备隐患、火灾事故，把各种安全隐患消除在萌芽状态。 ⑤　文明施工目标：执行现场标准化管理，创一流文明施工现场。 ⑥　服务目标：与各方密切配合，为土建施工创造条件，使业主满意。 2.1.2施工准备: ①　熟悉图纸、会审施工图，领会施工组织设计意图。 提出主要材料、施工机具规格和需用量计划，并逐步落实供货单位及进场时间。 ②　对业主提供的坐标和水准点进行复核，做好轴线控制桩位和半永久性水准点，作出放线测量报告并及时与建设方会签。 ③　搭设施工临时设施，敷设现场临时水电供应管线。 ④　确定设备设置位置，按顺序组织设备就位安装。 2.1.3 施工协调: ①　积极参与包括业主、监理、设计、地质、施工等各方参加的协调会议，及时解决施工过程中出现的问题，确保施工顺利进行。 ②　服从公安、城管、环卫等政府部门的安排，认真处理好与周边单位的关系，减少外来干扰，把主要精力投入施工，决不能因外界矛盾而影响施工。 ③　及时协调各班组之间可能出现的矛盾，做到人尽其能、物尽其用。 2.2 施工工艺 2.2.1人工挖孔桩工艺流程图(图1)： 2.2.2测量放样： 本工程设计比较特殊，桩孔较多，且各轴线夹角特殊，桩位座标用传统的方法计算较繁琐，容易出错，最好由设计单位提供桩孔座标，用全站仪放出桩位。如设计院不提供座标，则可利用计算机计算，首先在Auto CAD软件中画出桩基平面图（如果设计院能提供图纸电子文档则可省略此步骤），然后将CAD的座标系换成大地座标系或施工测量的相对座标系，将桩基平面图上定位点按设计座标移至新座标系中对应座标，各桩位的座标即可从图上直接读出。再利用全站仪依次放出各桩位，并进行闭合校正。此法方便简捷，非常直观，而且具有可视化，我公司已在施工中多次应用，效率很高。 桩位经施工人员、监理单位测量人员、建设单位在开挖前检验合格，钉上木桩，并以桩上的铁钉作标记，用砼固定木桩，放样完毕即可进行下一道工序。 2.2.3 桩孔中心点的控制： 为防止杂物在开挖时落入孔中，便于第一节砼护壁施工，防止地表水渗入井内，开挖前应以桩中心点为中心，按相应的桩径加大40cm用砖砌一圈，宽度为120mm，高出井周围地面150～200mm，同时通过桩中心引两条垂直直径线与井圈相交得四点，在这四点处设置四个钢钉，或用油漆在这四点作标记，作为控制中心点及施工中控制垂直度的依据。要求每模都进行吊中，拆模后进行复检，及时修正，做到中心偏差在10mm以内。 2.2.4 施工降水 本工程场地紧临湘江，含水层为上层滞水及砂砾层中的承压水。砂、砾石层较厚，富含地下水，而且渗透系数大，涌水量也较大。由于场地内有较多工程勘察孔，两个含水层必定已连通，因此降水主要只考虑下层潜水。考虑采用工程井作为降水井，但要采用沉井工艺，成孔工期较长，导致工期延误，将工程施工拖入雨季湘江丰水期，给施工造成更大的困难，因此拟采用管井井点降水。 管井井点计算 计算参数 降水面积A=300×300=90000m2。 降水深度S大部分在5.1-10.7m之间，取平均值7.9m，含水层厚度h约5m。 渗透系数K砂=20m/d，K砾=100m/d,加权平均后K=70 m/d。 降水井底在渗透系数很小的中风化岩中，故按潜水、完整井计算。 降水假想半径 X0=(A/π)1/2=(90000/3.1416)0.5=169m。 抽水影响半径 R=(X02+2Kth/u)0.5=(1692+2×70×8×5/0.23)0.5=269m。 式中t—抽水稳定时间，取8d。 u—给水系数，中粗砂0.15-0.20，圆砾0.20-0.35，取0.23。 总涌水量： Q=1.366k(2h-S)S/(logR-logX0) =1.366×70×(2×5-7.9)×7.9/(log269-log169) =8977m3/d 单井涌水量 根据经验数据，单井涌水量为q=300 m3/d。 管井数量 N＝Q/q＝8814/300＝29.9座，实际布置30座，再结合桩井降水。 管井平面布置及井深 管井平面布置见《施工平面布置》，北向因靠近湘江井点加密，孔深以穿过桩底1米左右为准，约17米。 成井工艺及要求 管井采用XY-300工程钻机成孔，成井工艺见《管井结构示意图》，机井口径不小于300mm，施工过程采用泥浆护壁，可利用地层的粘性土自造泥浆。钻孔前要挖好泥浆池，用泵吸泥浆循环排渣。成井时下入口径为219mm钢管至井底，作护泵管，含水层部位的护泵管加工成筛管，筛眼直径16mm，筛眼部位包钢丝网。护泵管外用卵石回填，形成反滤层。为了缩短工期，每天24小时作业，10天内成井完毕。 抽水采用扬程25米，出水量20t/h潜水电泵，引水管采用50mm胶管。管井井点运转后，配专人值班，保持昼夜连续运转并定期检查水泵及管路运转情况。 2.2.5　桩井开挖掘进(图2)： 土层、砂卵石采用短镐、锄头类工具挖掘，遇坚硬状障碍物或岩层时，改为风镐掘进。弃土采用吊桶装载，用人力绞架垂直提升到井口，弃土于离井口1.5米以外或指定地点。为了保证卵石层顺利掘进，并减少流砂现象的发生，在采用井点降水的情况下，再视具体情况在场地内布置几个降水井(可先将几个桩孔快速掘进作为降水井)，降低地下水位，保证含水层开挖时无水或水量较小。 桩井开挖进入持力层，如遇坚硬的中风化灰岩（抗压强度达50MPa）或中风化石英砂岩（抗压强度达78 MPa）,用风镐极难掘进，应采用松动爆破。 成孔采用手持式风动凿岩机，钻孔前准确标定炮孔位置，并仔细检查风钻的风管及管路是否连接牢固，钻机的风眼、水眼是否畅通，钻杆有无不直、带伤以及钎孔有无堵塞现象等。钻孔由一人操作，双手持凿岩机对正位置，使钻钎与钻孔中心在一条直线上。钻时先开小风门，待钻入岩石，能控制方向方开大风门。钻孔应根据岩层性质、最小抵抗线等因素合理布置并严格掌握钻眼方向、深度及间距。 采用多孔小药量松动爆破，炸药采用防水硝铵炸药，导爆管引爆。采用松动爆破时炸药用量可用下式计算： Q＝0.33q•a•b•l 式中q—炸药单位消耗量（kg/m3） a—孔距（m） b—排距（m） l—钻孔深度（m） 实际工作中，可根据经验、炮孔深度和岩石坚硬情况来确定用药量。装药长度一般控制在炮孔深度的1/3-1/2。 装药并堵塞炮孔后，对爆破线路进行检查，发出爆破信号，撤离人员，设置警戒方可放炮。 2.2.6 孔内排水(图3)： 孔内少量泥水可在桩孔内挖小集水坑，随挖随用吊桶随弃土吊出；如大量渗水，可在桩孔内先挖较深集水井，设小型潜水泵将地下水排出桩孔外，随挖随加深集水井水涌出可采用潜水泵排入场内临时排水沟；涌水量很大时，可将一桩超前开挖，将附近桩孔地下水位降低。 2.2.7 护壁支模： 每掘进1.0米时必须护壁，护壁定型组合钢模装好，然后根据桩孔中心点校正模板，保证护壁厚度、桩孔尺寸和垂直度，按设计配护壁钢筋，然后浇注护壁砼，上下护壁间应搭接50mm，且用钢筋插实以保证护壁砼的密实度，应四周均匀浇注，以保证中心点位置的正确。当砼达到一定强度(一般为24小时)后拆模，拆模后进行校正，对不合格部分进行修正，直至合格。 2.2.8 流泥、流砂处理方案 本工程场内砂卵石层较厚，并含淤泥质土，加之地下水位较高，水量丰富，而且场地临近湘江，施工期间地下水位低于湘江水水位，地下水由湘江补给，必定形成流砂、流泥，给施工增加极大难度，根据我公司多年的桩基施工经验，只要做好以下几方面的工作，保质、保量、安全地完成此工程是有把握的： 思想重视、管理到位、精选劳动力 仔细研究工程勘察资料，仔细调查了解场地周围水文、地质情况，详实掌握第一手资料，不打无准备之战。 组织具有类似工程施工经验的施工管理机构，层层将管理职责落实到位，将技术和方法贯彻落实到每一个施工人员的具体行动中，做好后勤保障指导工作。 劳动力是生产力的第一要素，一支技术好、能吃苦、经验丰富、服从指挥的民工队伍是本工程顺利完工的重要保障，而我公司通过十多年的桩基施工，已培养出几支这样的队伍。 充足的施工机具、物资准备 我公司备有5T高频振动器，用于在流砂层中振沉钢筒，有卷板机制造钢筒。工地上将预备足够半模板、钢板、钢筋、水泵、稻草等施工用具，以保障工程顺利进行。 切实可行的技术措施 所谓流砂、流泥是粉土、粉细砂、淤泥质土，甚至粗砂为主的地质体在动水压力作用下经扰动而产生的现象，动水压力和扰动是土、砂体发生移动的作用力，所以要防止出现大量流砂、流泥现象，一是要减小动水压力，二是要减少对土体的扰动。 ⑴　减小动水压力 减小动水压力就本工程而言切合实际的方法有两种：一为降水井降水，二为群井施工分流。 降水井降水是用机械方法成井，分布在场地四周，预先抽排形成降水漏斗，截断场地外围的地下水补给，同时降低场地内地下水位，详见降水施工方案。 群井施工分流是指在成孔阶段分片集中施工，保持各相邻孔掘进深度大致相当，群井抽水，减少单桩井的涌水量，从而减小动水压力，实践证明这是简单易行而又效果显著的施工方法。 ⑵　减小对砂体的扰动 减小对砂体的扰动关键要做好两项工作：一是正确的护壁方法，二是“快”字。 正常地层下施工，每次可掘进一米，然后装模护壁，用钢筋砼护壁即可，而在流砂层中，则每次只能掘进半模或1/3模深度，防止大面积砂体位移。而且因流体能产生较大的侧压力，应加大护壁厚度，护壁视具体情况留泄水孔，砼搅拌时可加入适量的速凝剂以加快砼的早期强度，由于基底对护壁无支撑，为防垮模、掉模和变形，还需加大护壁配筋，以φ12-φ14钢筋为宜。 在特别困难地段，可在护壁外侧打入L＝1.2米，Φ14-20＠100-150mm的钢筋或钢板，下半部分用稻草或其它物品编织于钢筋、钢板外侧形成阻砂过水层，减少对护壁外砂体的扰动，再按上面所述方案护壁（见图4），或者用常用的钢筒护壁方法，根据地质资料流砂层的厚度，制作长度相当、壁厚6～8mm的钢护筒垂直放入井内，边挖边沉或使用高频振动器将钢筒直接沉入砂体中，或用洛阳锤打至砂体中，尔后在筒体内掏砂，不对外围砂体产生扰动（见图5）。 在“快”字上下功夫，要想快，则要求工人经验丰富、动作熟练、准确，护壁材料事先准备充分，在最短的时间内完成0.3米-0.5米的掘进、护壁工作，然后停止抽水，尽量减少对砂体的扰动，流砂层内施工必须一鼓作气，快速突破，最忌打打停停和返工。 只要做好上述两方面的工作，流砂层内的成孔也并不是那么令人生畏的。 2.2.9　扩大头施工，清底验收： 当桩孔挖至设计标高时，则停止掘进，通知建设方(或监理单位)会同设计、勘察、质监等单位共同鉴定，满足要求后迅速扩大桩头，清理孔底及时验收。验收后用稍高于设计标号的砼封底100mm，防止岩石风化。 成井质量要求标准： ①　深度和持力层达到要求； ② 桩径、扩底几何尺寸不小于设计值； ③ 垂直度<0.4%，桩平面偏差<5cm； ④ 井底沉渣厚度为零。 2.2.10　钢筋笼的制作、吊放： 钢筋经试验合格后，再用交流电焊机采用J506焊条焊接螺纹钢，J422焊条焊接圆钢，采用单面焊，搭接长度10d,要求焊缝表面完整，高度不低于母材，并与母材圆滑过度，焊缝宽度超出坡口2～3mm，主筋焊接必须在同一中心线上，同一断面焊接点数不超过50%。由于桩孔不是很深，钢筋笼制作可一次成型，经验收合格后临时堆放。