1、上海中心主楼桩基施工方案标准版上海中心主楼桩基施工专项方案1 工程概况1。1概况上海中心大厦位于上海市浦东新区陆家嘴金融中心区Z3-1、Z3-2地块，拟建场地原为陆家嘴高尔夫球场，紧邻金茂大厦和上海环球金融中心，基地总面积约30368。27平方米（用地红线面积）.上海中心大厦为超高层摩天大楼,主楼高度达632米,地上121层，地下5层，总建筑面积约56。5万平方米.基坑开挖面积约34960平方米，塔楼区域开挖深度约31。10m，裙房区域开挖深度约26。30m。本阶段主要施工内容为主楼桩基及围护工程,主楼桩基形式选用钻孔灌注桩,在上海民用超高层建筑中首次使用了桩径1000，成孔深度超过80m的钻
2、孔灌注桩，其施工工艺和质量控制要求极高。施工开始前，结合桩型试验的成功经验编制了主楼桩基的施工方案和相应的施工标准.由于本工程钻孔桩无论从形式上还是工艺上都有很多前所未有的创新，因此在实施过程中经参建各方根据实施情况对施工工艺和方案进行了一些修正和改进，特此编制该修订方案。1。2工程参建单位建设单位：上海中心大厦建设发展建筑设计:Gensler建筑师事务所结构设计：Thornton Tomasetti施工图设计：同济大学建筑设计研究院监理单位：上海建科建设监理咨询施工单位：上海建工(集团）总公司1.3设计要求本工程主楼桩直径1000mm，桩身设计强度等级C45（水下提高二级)，共计桩数947根
3、.桩型分为桩A、B两种,单桩承载力特征值均为10000KN.A型桩成孔深度86.7米，有效长度56米，数量247根;B型桩成孔深度82.7米，有效长度52米,数量700根.为便于施工管理和工程资料编制，对主楼桩进行了统一标号。见附图：ZT01主楼桩基编号图所有主楼桩均需进行桩端后注浆，设计单桩注浆量4T水泥,通过注浆压力和注浆量双控,当注浆量到要求时，可终止注浆；当注浆压力3MPa并持荷3分钟,且注浆量到要求量的80%时，也可终止注浆。桩端后注浆是本工程主楼钻孔灌注桩的关键组成部分。试锚桩内均预埋桩侧注浆器，但不进行注浆，若桩端注浆的试桩静载试验承载无法满足要求，则进行桩侧补注浆。桩侧注浆共3
4、道断面，每道断面水泥用量1000kg.桩基检测要求：（a）垂直静荷载试验(慢速维持荷载法) 共11根；（b)所有工程桩需作小应变动测试验（100)；（c）超声波检验：所有工程桩需超声波检验(100）;(d)垂直动荷载试验（锤击法）：对所用的工程锚桩进行地面垂直动荷载试；(f)每根桩的成孔质量检查，内容包括孔径曲线、孔底沉渣厚度等。 主楼桩基概况表1.4水文地质条件1。4.1 地形地貌及各土层特征拟建“上海中心大厦”位于上海浦东新区陆家嘴中心区，即原“陆家嘴高尔夫球场”。详勘期间场地内以绿地草坪为主，地势较为平坦，场地自然标高一般约3。54.8m.场地地貌属滨海平原地貌类型.施工场地典型土层分布
5、示意图根据本次勘探时现场土层鉴别、原位测试和土工试验成果综合分析,本场地地基土在150m深度范围内的土层主要由饱和粘性土、粉性土和砂土组成，可分为12层，其中第、层分为多个亚层。本场地土层主要特点如下:场地内层褐黄灰黄色粉质粘土层呈湿状、可塑、中压缩性，层厚较薄；第层灰色淤泥质粉质粘土和第层灰色淤泥质粘土均为饱和状，流塑、高压缩性土层;第1a和1b层为软塑可塑，较软弱.场地内第层暗绿色粘土为硬塑状中等压缩性土;第层承压水含水层，又分为三个亚层，其中1层砂质粉土土质较好，为中等压缩性土;2层黄色粉砂属于中偏低等压缩性土；3层灰色粉砂属于中等压缩性土.本场地内第层粉质粘土层缺失，故层与层土连通。第
6、灰色粉质粘土，硬塑状，土质较均匀、致密，中等压缩性。1。4。2 水文情况上海地下水按形成时代、成因和水理特征可划分为潜水含水层、第至第承压含水层，对本工程有影响的地下水类型主要为潜水和第承压水(本场地第第承压含水层连通）。1)潜水拟建场地浅部地下水属潜水类型,受大气降水及地表迳流补给.上海市年平均高水位埋深为0。50m,低水位埋深为1。50m，勘察期间所测得的地下水静止水位埋深一般在1.00m1。70m之间，其相应标高一般在2.91m2.25m之间。地下水的水温：根据上海地区工程经验，埋深在4m范围内受气温变化影响，4m 以下水温较稳定，一般为1618。根据类似工程经验及场地环境，拟建场地地下
7、水基本处于静止状态.2）承压水拟建场地内承压水主要为深部第、层中赋存的承压水，对本工程有直接影响的为第层中赋存的承压水。受场地周边高层建筑深基坑及市政工程降水影响，勘察期间测得第层承压水头埋深约为12。314.2m(低于上海市承压含水层水位埋深的，其变化幅度一般在3。0m11.0m），相应标高-8。3110。03m。1。5主楼桩施工质量目标工期目标：上海中心大厦主楼桩基及围护系统工程于2008年12月2日正式开工,至2009年7月25日完工.目标工期236日历天。安全目标：1）确保重大安全事故为零； 2）杜绝重大伤亡、设备、消防事故； 3)无重大管线事故.质量目标：确保本工程达到设计和施工规范
8、要求,按“备案制”要求一次验收合格，为确保工程最终获得“鲁班奖”创造条件。桩基类桩大于90%，无类桩。文明施工目标：确保达到上海市标化工地、上海市文明工地标准。1。6编制依据1、上海中心大厦主楼桩施工图纸；2、建筑地基基础设计规范(GB50072002）3、建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB5 2-2002)4、混凝土结构工程施工质量验收规范（GB5 45、建筑桩基检测技术规范JGJ106-2003)6、建筑桩基技术规范（JGJ942021）7、基桩低应变动力检测规范（JGJ/T93-95)8、建筑桩基检测技术规范(JGJ105-2003）9、地基基础设计规范（DGJ0811-1999）1
9、0、建筑钢结构焊接技术规程(JGJ81-2002）。11、钢筋焊接及验收规程（JGJ018-2003）.12、钢筋机械连接通用技术规程（JGJ1072003)。13、基坑工程设计规范DBJ08-619714、钻孔灌注桩动力测试技术规程（DBJ08-218-96）15、钻孔灌注桩施工规程（DBJ08-2022007)16、混凝土结构设计规范(GB50007-2002）2施工部署及进度安排2。1施工总体流程塔楼桩基工程共计需施工钻孔灌注桩947根，其中试锚桩43根,工程桩904根。按照施工区域共划分为、四区，以东西和南北向两条中轴线为界，每个分区的工作面约2125平米. 施工分区图按照总的施工计划
10、进度，施工高峰阶段计划投入GPS-20型桩架16台，每个分区内投入4台桩架，用3备1,确保各分区施工的连续进行。在进行施工流程组织安排时，四个施工区各成体系，单独编排施工流水，但流水方向必须综合考虑,尽量减少工作面相对狭小带来的问题。总的组织原则为每相邻两个区的流水方向必须交错，使工程从始至终保持比较稳定的有效工作面，尽量避免在投入大量施工设备的情况下出现后期扎堆作业。2.2施工进度计划主楼桩基的开工日期为2008年12月2日，计划完工日期2009年7月25日，总计工期236日历天.施工进度计划详见后附表:上海中心主楼桩基及围护系统工程总施工进度计划。2.3施工场地布置出入口：现有东泰路和银城
11、中路上两个可双向行车的大门，并已与场内道路连接。重型道路：现有环状9m宽重型道路作为塔楼桩基施工的外围交通。轻型道路:地墙圆环内东西向已建造“一”形轻型道路,根据施工进度的推进，计划在地墙圆环内修筑南北向“一”形轻型道路，在施工场地内形成高效的场内交通系统.桩基泥浆池：I、III分区已分别有一只300方泥浆池，而平均每台钻机需泥浆池为150方，为确保每个分区4台钻机的正常施工，I、III分区将分别在圆形重型道路内侧修建一只300方泥浆池；II、IV分区分别在重型道路内侧修建一只600方泥浆池.各分区泥浆池原则上分别用于所在分区的桩基施工，泥浆池位置的桩利用其他泥浆池交错施工完成。每个分区泥浆池
12、约600方，可同时设置3台除砂机，其中1台备用,同时支持4台GPS-20型桩架施工。桩基钢筋笼平台：地下连续墙开始施工前，在施工现场环形重型道路外侧东西两边各设置两个22m25m的钻孔桩钢筋笼平台,每个平台供应一个施工分区的钻孔桩施工。地下连续墙开始施工后，钢筋笼平台位置根据施工进度和场地情况翻入已施工钻孔桩区域.砂石堆场:根据设计要求,主楼区域钻孔桩顶部将有约28m深空洞区，为确保安全、文明施工，需采用砂石对桩洞回填，每根桩约需砂石料20方，根据钻孔桩的施工速度，在I区外侧靠近围墙处修建一只350方砂石料堆场.见附图:ZT02主楼桩基场布图2.4设备材料使用计划2。4.1设备投入计划根据施工
13、总体进度要求，必须同时投入16台左后的成桩设备。大型设备在自检、互检、专检的基础上，填表报送上级部门验收合格后方可进行施工使用。施工设备投入计划表序号机械设备名称规格（型号)数量功率备 注1钻孔桩桩架GPS20型16台100KW自备2除砂机ZX25012台50KW自备3混凝土导管3001500米自备5钢筋切断机GQ40A型4台10KW自备6钢筋成型机GC401型4台10KW自备7直流电焊机AX3201型24台14KW自备8浇筑砼机架34台自备9泥浆泵3LM型16只5KW自备10泥浆泵4PL250型32只11KW自备11手拉葫芦0.5-1。0T17只自备12吸引胶管Dg1006m/根25根自备1
14、3宝塔头法兰Dg100（配吸引胶管）29只自备14绵纶软管Dg65（2.5”）1000m自备15消防快速接头Dg65(配锦纶软管）20副自备16汽车吊25t34台自备(吊钢筋笼）17汽车吊50t1台自备(锚桩钢筋笼)18砼泵车34台自备2。4。2主要材料计划本工程商品砼由上海建工材料公司提供,主要供应拌站为浦新拌站,备用拌站为浦莲拌站。主楼桩预计混凝土总用量约50000方，平均每天用量约200300方。3钻孔桩成桩施工根据特殊环境控制和施工技术的要求，并通过在现场进行的桩型试验结果,上海中心大厦的主楼承压桩选用钻孔灌注桩并结合桩端后注浆，但施工过程中的质量控制是关键。本次主楼桩基采用桩径100
15、0mm，成孔深度超过80m的钻孔灌注桩，在上海民用建筑中尚属首次，在施工工艺和质量上都有很高的要求.为保证每根桩的成桩质量，必须在施工过程中进行精密、可靠的控制，因此必须制定可以指导施工的工艺操作规程，并明确各个工艺阶段的控制要素、控制标准和控制手段。塔楼桩桩端进入2层约4m8m，桩身在层层两个砂性土层中的总长度约60m,砂性土层内的成孔质量是整个钻孔桩施工质量的关键。砂层内成孔时粉细砂的沉积和孔壁缩径问题,以及超深钻孔的垂直度控制是桩身自身质量的关键点。“上海中心大厦”项目桩型试验结果显示，后注浆工艺是砂性地基条件下超深钻孔灌注桩工艺的重要组成部分，后注浆施工的质量是直接影响桩基承载力的关键
16、点。3。1工艺概况在上海中心项目桩型试验取得成功的基础上,并结合主楼桩施工图的具体要求，制定如下施工工艺:1)工艺名称：泵吸反循环钻孔灌注桩 2)成孔方式：上部粘土层(25米深度)正循环成孔，下部砂土层泵吸反循环成孔 3)泥浆制备：采用专用膨润土和外加剂人工拌制 4)泥浆除砂：ZX250型泥浆净化装置（除砂机）除砂 5）清孔方式：泵吸反循环一清，气举反循环二清6)钢筋安装：预加工成型，主筋直螺纹接驳器连接 7)浇灌方式：导管法水下混凝土浇灌8）注 浆：桩端后注浆见附图:ZT03主楼桩基施工工艺图3。2 施工工艺流程第一次钻钻孔桩工艺流程图3。2.1施工准备1）根据现场施工条件并结合后期施工各因
17、素，规划好现场施工道路。2）按施工要求布置好供水、供电、排水设施。3）按施工平面图开挖好泥浆池、沉淀池及泥浆沟。4)做好设备的安装及调试工作.5）原材料按计划提前进场，具有产品合格证和质保书，并及时送样复试。3。2.2测量放样1）施工前应复核测量基准点、水准点及建筑物的基准线，并采取保护措施。2）桩位放样定位时，在硬地坪上敲入钢钉，并用红漆画好定位三角、标明桩号。3）测量规程a、控制点、水准点等测量标志,均应严格保护好,做好醒目标志,并作好记录。b、桩位位置放样、标高引测均通过自检（技术负责人）、现场监理、建设单位复核、验收合格后方可施工。c、保证测量原始记录的完整、技术资料符合要求。d、控制
18、误差小于5mm，桩位误差小于20mm。3.2。3钢护筒制作、埋设钢护筒长度不小于1m，壁厚5mm，1000桩钢护筒内径为1100mm1200mm。钢护筒顶标高应高出水位。钢护筒加工标准,垂直度偏差不超过1/200.椭圆度不大于2cm，焊接采用坡口双面焊，所有焊缝连续，以保证不漏水。钢护筒采用埋入法，确保垂直度控制在1/200以内，护筒埋设深度应超过杂质填土埋藏深度，且护筒底口埋进原土深度不应小于0.2m。钢护筒埋设过程中如有偏差应及时校正，使保持垂直，用粘性土分层填实，中心偏差应20mm。3.2.4泥浆为满足成孔要求，塔楼桩护壁泥浆均选用优质纳基膨润土人工造浆，新造泥浆需静置膨胀24小时以上方
19、可使用.施工过程中需根据实测泥浆指标及时抽除废浆，补充新浆。1)新浆配置指标： 水:100kg 膨润土： 80100kg 絮凝剂C M C（添加在膨润土中)：3kg2）循环泥浆施工指标： 比重: 1.201。30g/cm3 粘度：1622秒 含砂率:3% PH值：8103)清孔后泥浆指标： 比重：1。25g/cm3 粘度：1622秒 含砂率:3 PH值：810。4）泥浆除砂选用ZX250型泥浆净化装置（除砂机)对循环泥浆进行除砂,除砂机除砂砂砾颗粒等级0。075mm,处理能力250m3/h。除砂率约45（主楼桩每孔约70方，预计平均每孔除砂约30方以上），除砂后泥浆含砂率3。5）泥浆循环系统由
20、于塔楼桩采用正、反循环结合的成孔方式，因此泥浆池及泥浆循环系统设置时必须充分考虑，同时满足正、反循环工艺。泥浆池内按新浆池、循环池、沉淀池和泥砂池分离设置，满足人工拌浆和除砂机除砂工作要求。平均每台桩机应配备不小于150m3的泥浆池。泥浆池与钻机之间的泥浆输送采用泵送和泥浆沟自流输送相结合的方法。3.2。5成孔1）上部粘土层（25米深度)正循环成孔，下部泵吸反循环成孔。泵吸反循环成孔的实施方法为：正循环钻进2节钻杆，反循环清孔1次，循环进行，直至钻至设计孔深。2）成孔设备：GPS20型钻机或同等规格型号的工程钻机，配备流量180m3/小时的6BS型反循环砂石泵。3)成孔钻头：选用三翼双腰箍钻头
21、，以满足成孔垂直度要求，钻头直径不小于设计桩径。由于本工程钻孔桩有效桩身均处在50m以上的砂层中，钻头磨损极大，因此须选用优质合金刀齿，每钻两个桩孔需更换一次钻头刀齿，每钻一个孔需进行一次钻头检修，同时需配备充足的备用钻头，以保证成孔效率和连续性。4）成孔施工应不间断地一次完成，不得无故停钻。成孔完毕后的工序应连续施工，成孔完毕至灌注混凝土的间隔时间不宜大于12小时。5）成孔时钻机定位应准确、水平、稳固，回转盘中心与设计桩位偏差不应大于20mm。钻机定位时，应校正钻架的垂直度,成孔中应经常观测、检查钻机的垂直、水平度和转盘中心位移。6）成孔转速钻压:为保证成孔垂直度和孔壁稳定，上部粘土层内正循
22、环钻进控制指标为钻压1025kpa，转速4070r/min；下部粘土层内反循环控制指标为钻压1015kpa，转速12-40r/min。在土层转换深度，必须减压，低速钻进。7）成孔深度控制：成孔至设计深度后，应对孔深进行检查。由于本工程钻孔桩孔深较大,测绳误差较大,因此采用核定钻杆总长的方法检查孔深。检查时松开转盘夹具，将钻具放到孔底，测量钻杆机余。钻孔深度=钻杆总长+钻头长度（扣除锥形部分）转盘面高度钻杆机余 。8）多台钻机同时施工时，为免相互干扰，同时成桩安全距离不应小于4倍桩径，或最少间隔时间不小于36小时。附图:ZT-04 泵吸反循环成孔示意图附图:ZT-05 正循环成孔示意图3.2。6
23、清孔1）清孔应分二次进行。第一次清孔在成孔完毕后进行，第二次清孔在钢筋笼和导管安放完毕后进行。本工程采用泵吸反循环一清，泵吸反循环二清。2)一清时应将钻头提离孔底0。50。8m，二清时导管应下至离孔底0.50.8m。3）清孔时，输入孔内的泥浆量不应小于砂石泵排量，保证补量充足。同时应合理控制泵量，避免吸塌孔壁。4）二清用的导管应进行水密性试验，保证密封性能。5）气举反循环二清气管下放深度41.5m，配备0。6m3或0.9m3的空压机。3。2.7钢筋笼1）钢筋的质量应符合国家标准，并具备出场质量证明书和试验报告.进场后按批次取样复试,复试合格后，方可使用。2）钢筋笼分节制作，长度9m或12m，主
24、筋采用接驳器的方式连接，钢筋笼制作时应进行接驳器预拼接，同一截面内接头数量不应大于主筋总数的50%,相邻接头应错开35倍主筋直径以上距离。钢筋笼垂直主筋之接头须能承受1。25倍钢筋极限拉力。机械连接接头的操作应符合钢筋机械连接通用技术规程GJ107的有关规定。锚桩钢筋笼主筋数量为3632的三级钢，采用直螺纹接驳器连接，由于主筋数量较多，为满足钢筋间距要求，主筋需双拼设置.锚桩钢筋笼做法详见附图：ZT06锚桩钢筋笼制作大样图3）为便于钢筋笼下放，并减少下笼时对孔壁的损伤，笼底主筋应适当内弯。4）成形的钢筋笼应平卧堆放，堆放层数不超过2层，且按照下笼顺序编号依次放置.5）钢筋笼起吊时宜采用两点吊,
25、主吊点位于笼顶，副吊点位于笼底以上1/4笼长处。6）钢筋笼下放时应绑设保护层垫块，每节钢筋笼上不少于2组,每组数量不少于3块。7）钢筋笼下放到位后，将吊环固定于机台上，防止混凝土浇灌时钢筋笼上浮.3。2.8水下混凝土灌注（1）灌注桩应采用商品混凝土。混凝土等级为C45（水下提高二级),坍落度在203cm之间，初凝时间10小时。（2）混凝土施工时应进行坍落度测定，每根桩测定3次，在前后中间各测一次。混凝土施工应做好试块制作及养护工作，每浇注50m3必须有1组试件，抗压试件选用100mm*100mm规格，检测28天抗压强度。（3）混凝土采用导管法水下浇灌,导管直径300mm，壁厚不小于5mm，分节
26、长度2。5 3m为宜,导管采用丝扣连接.要求每节导管平直,定长偏差不超过管长的1%，内壁光滑平整、不变形,防止导管卡在钢筋笼上。导管使用前必须进行水密性试验，检验导管密封性能.导管安装后底口距离孔底0。50.8m为宜。(4）混凝土灌注过程中导管应始终在混凝土中，严禁将导管提出混凝土面。导管埋入混凝土面的深度宜为310m，最小埋入深度不应小于2m。一次提管长度不宜超过6m.首批混凝土下落后，混凝土应连续供应。（5）混凝土灌注时应有专人负责测定混凝土面上升情况，混凝土实际灌注高度应超出设计桩顶标高，其高度不小于2m。（）施工时桩身不得有缩颈现象，砼充盈系数控制在1。01.20之间.（7）提高钻机的
27、使用效率,节约工期，可采用混凝土浇灌机架，用于桩的水下混泥土浇灌. 附图：ZT07 钻孔桩混凝土浇灌示意图3。2。9桩孔回填本工程主楼工程桩空钻深度约30m,裙房工程桩空钻深度约26m，为保证后继桩位的安全、顺利施工,先行施工的桩孔必须进行有效回填,以保证整个地基稳定。（1）回填的目的在于防止串孔(桩的净间距2m)，风险在于和损坏的注浆管,因此回填必须到底、密实.（2)桩孔采用粒径7cm的砂石回填，碎石比例70，砂比例30 。回填采用劳动车倾倒的方式人工回填。由于回填物有一个密实过程，必须分次回填，分次的时间间隔和次数通过观察实际情况后制定统一标准。（3）回填完成后,顶孔采用30cm厚的素砼进
28、行封顶，封顶时采用75的pvc管将三根注浆管引出地面。（注浆管顶低于地面5cm）。3。3成桩施工质量控制方法及验收标准3。3.1开孔就位1、验收内容1）护筒：验收护筒是否按要求埋设，并测定护筒的对中偏差，要求对中偏差20mm.2）钻机:用水平尺测定机台是否水平，并测量转盘面标高，并做好记录，作为孔深控制的基准。3）钻杆：复核钻杆节数和总长，并做好记录，作为孔深控制的基准。4）钻头：复核钻头直径和长度，本工程要求钻头直径不小于设计桩径(控制在10001040之间），钻头长度应扣除前段锥形长度，钻头长度计入钻具总长。检查钻头是否为三翼双腰箍钻头，检查钻头上刀齿的完好程度,及时维修和更换钻头。5)通
29、过测定的机盘面标高、钻具总长、场地标高,计算出设计孔深以及孔深控制的关键-钻杆机余。设计孔深=地坪面标高-桩底标高钻杆机余=钻具总长-（转盘面标高-桩底标高）2、验收记录本道工序验收合格后，填写并由监理单位签署钻孔灌注桩开孔通知单（见附表）,方可进行下道工序施工。3.3.2成孔一清1、验收内容1）成孔过程：成孔过程中质检人员每巡视检查,接钻杆时可采用水平尺校核机台水平和钻杆是否垂直。巡视过程中一旦发现异常情况，应及时向技术负责人汇报，技术负责人根据情况进行上报或处理.2）泥浆指标：循环泥浆的主要指标为比重1.201.30g/cm3，粘度1622秒，以确保成孔过程中的孔壁稳定。桩机上应配备完好的
30、泥浆比重计和粘度计，适时进行测量、调整.3）一清孔深、沉渣：钻孔桩成孔完毕后,将由检测单位采用井径仪对成孔质量进行检验，此时可以得到实测孔深、孔径和沉渣情况。允许孔深偏差0+300mm，允许沉渣厚度10cm，若实际成孔深度偏差超过300mm，应根据实测深度调整注浆管的安装底标高。4）成孔垂直度：通过井径仪测定，垂直度验收标准为1/150，目标垂直度1/200。5）孔径：通过井径仪测定,孔径偏差0+50mm，不得出现负偏差。成孔质量控制指标序号检查项目技术指标或允许偏差检查时间或位置检测方法1开孔桩位20mm开孔定位在硬地坪上放出纵横轴线，对照轴线用钢尺检查护筒垂直、稳定开孔前检查埋设情况钻机平整度开孔前水平尺测量转盘水平度钻头直径1000开孔前钢尺测量2泥浆新浆比重1。051。10g/cm3,粘度1622秒,PH值810新浆池泥浆检测仪器测定循环泥浆比重1。201。30g/cm
