一、工程概况
于庄中桥钻孔灌注桩直径为1m,全桥钻孔桩27 根,单根桩长为29- 38m。桩穿越的地质覆盖层为粉质粘土、粉土、粉砂、粘土等。
二、设备配备
钻孔设备采用反循环钻机,根据工地施工组织情况配备一定数量的挖掘机、装载机、汽车吊、拖车、泥浆泵、高压水泵、钢筋加工机械、电焊机、发电机、砼罐车、自卸汽车等设备进行地面平整、清运施工余土、钢筋笼制作运输、砼灌注等工作,砼由搅拌站供应。
三、劳动力组织
循环钻机每台班配备作业人员 15 人,其中钻机操作手 1 人,辅
助人员 2 人,井口对接 3 人,混凝土灌注 5 人,工地管理人员、技术
人员、安全质量人员、测量人员不少于 4 人配备。
四、施工工艺及参数
1. 施工工艺
钻孔桩施工采用循环钻机成孔,静态泥浆护壁,导管法灌注水下混凝土施工工艺。桩体混凝土为 C40 高性能砼,施工配合比由实验人员测定砂、石含水率后适时进行调整,混凝土塌落度控制在18~22cm。待现场配合比选定后,改用现场配合比和相应的原材料。
2. 主要施工工艺参数
主要施工工艺参数见表 1
表 1
主要施工工艺参数表
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 项 目 钻进速度 提钻速度 钻进中 泥浆指标 清孔后泥浆指 标 比重 黏度 含砂率 比重 黏度 含砂率 参数 2~3m/h 20~30cm/s 1.25~1.4 16~22s 4%以下 1.1 以下 17~20s 2%以下 ≤30cm 18~22cm 30cm 备注 灌注砼前沉渣♘度 混凝 坍落度 10 11 12 13 土 导管内径 钢筋笼下笼速度 每根桩控制在 2 小时内 导管提升速度 埋入砼面不小于 2m 每根桩控制在 3 小时以 砼灌注速度 分节拆卸 14 内 五、场地准备 1、钻机进场,应平整场地,清除杂物,换除软土,夯打密实。钻机底座不宜直接置于不坚实的填土上,以免产生不均匀沉陷。考虑到本标段的存在铁路电缆、国防光缆,在开钻前必须人工挖探沟,进行检查是否有电力干线,如不挖探沟强行施工,造成的后果由施工队自己全部承担。
2、场地为陡坡时,可用枕木或木架搭设坚固稳定的工作平台。 3、泥浆池位置,根据现场实际情况由项目部人员统一安排指定位置。
六、测量
在钻机开钻前需要进行两次放样,第一次放样确定桩位位置,在桩周围加设四个护桩,在护桩上拉十字施工线后挖埋护筒,护筒埋好后进行第二次放样检验护筒位置,经测量人员检验合格后方可进行钻机就位,钻机就位后报现场技术、监理人员,检验钻机平台水平度、钻机竖直度合格后方可开钻。
七、护筒
一般要求:
(1) 用钢板制成的埋设护筒,应坚实不漏水;护筒入地较深时,
宜以压重、振动、锤击或辅以筒内除土等法沉入。
(2) 护筒内径应大于钻头直径 20cm,护筒顶宜高出施工水位或
地下水位 2.0m,并高出施工地面 0.3m。其高度尚应满足孔内泥浆面高度的要求。
(3) 护筒埋置深度不小于 2.0m,并根据地层实际情况进行加长,
并保持其稳定性要求。当表面土层松软时,宜将护筒埋置在较坚硬密实的土层中至少 0.5m。
(4) 护筒上口与作业平台钢横梁连接牢固,严格控制护筒安装
位置确保其顶面偏差不超过 5㎝,护筒倾斜度的偏差不大于 1%
(5) 护筒接头处要求内部无突出物,能耐拉、压、不漏水。
八、泥浆
本标段钻孔灌注桩较长,故采用不分散、低固相、高粘度的 PHP 膨润土泥浆进行护壁。优质泥浆(各项指标完全符合技术规范要求的泥浆)是保护孔壁稳定的有效措施,同时也是悬浮钻渣的主要手段。因此优质泥浆是确保成孔质量的决定性因素。泥浆循环系统应根据桥位平面图进行合理布置,不得占用桩位。泥浆通过沟槽连接护筒进行循环。泥浆循环系统主要目的是通过循环的泥浆将钻渣排出孔外,从而加快钻进速度。各泥浆池的大小应根据桩径、桩长(入土深度)计算,其中的容积应大于一根桩成孔以后的容积,故按桩径 1 米、桩长 38 米考虑。泥浆性能应经试验并符合要求,钻进中随时检验泥浆比重和含砂率。
1、泥浆池布置根据现场地形以及环境安排,每 2 个墩设一个泥浆池,跨度 32 米沉淀池尺寸为 12*8*2.5 米,泥浆池在墩位间挖设。
2、合理布置泥浆池,每台钻机开挖 1 个泥浆池与沟槽配合进行泥浆循环。
3、合理布置施工设备,施工设备之间相隔一定间距,布置好每台设备的施工流向,施工中根据每台设备的实际进度适时进行调整, 保证施工互不干扰。
4、根据施工场地电源和水源位置,对供电线路和供水管线合理布设和分管,统一安排,规范布局沿线布设分别接至各使用区域。
泥浆性能指标 钻孔方法 地质状况 比重 泥浆性能指标 含砂率 胶体率 黏度(s) (%) (%) PH 值 正循环 一般地层松散地层 一般地层松散地层 1.2~1.4 16~22 4% ≥95% >6.5 >6.5 19~28 16~22 1.15~1.25 19~28 4% 反循环 ≥95% 九、钻孔施工 1、一般要求
(1) 钻机就位前,应对钻孔各项准备工作进行检查,检查地下
是否存在管道、管线,如发现管道、管线应停止施工并及时上报以便尽快解决。
(2) 安装钻机时,底座和顶端应平稳,在钻进中不应产生位移
或沉陷,否则应及时处理。钻机顶端应用缆风绳对称拉紧。钻头或钻杆中心与护筒顶面中心的偏差不得大于 5cm。
(3) 钻机钻孔时,孔内水位宜高于护筒底角 0.5m 以上或地下
水位以上 1.5~2.0m,在钻进中取渣时和停钻后应及时向孔内补水, 保持一定的水头高度。
(4) 钻进时,起、落钻头速度宜均匀,不得过猛或骤然变速。
孔内出土,不得堆积在钻孔周围。
(5) 钻孔应一次成孔,钻进中应经常对钻孔泥浆进行检测和试
验,不合要求时,随时改正。应随时注意地层变化,在地层变化处均应捞取渣样,判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。
(6) 钻孔达到设计深度后,及时对孔位、孔径、孔深和孔形等
进行检查,并填写钻孔施工记录。交时应对人交待钻进情况及下一班应注意事项。
(7) 钻孔的直径应满足设计的要求,避免出现扩孔或缩孔的现
象。
2、钻进方法:开孔时应慢速匀速钻进,待钻头完全进入土层下
1.0 m 后,才能正常钻进。
用反循环钻机钻孔时,各处管线和钻杆应连接可靠、不漏气、不堵塞,钻头孔应距孔底 15~25cm,防止吸渣孔堵塞。在粘土中, 宜低速钻进、自由进尺;在软泥中,宜高速钻进、自由进尺;在砂土中,宜低速钻进、控制进尺。施工中,必须连续向泥浆池内补水或补泥浆,质检员应检查地层泥质情况,控制转进速度,检查钻孔记录。
3、钻孔灌注桩钻进的注意事项
(1) 开孔的孔位必须准确。开钻时均应慢速钻进,待导向部位
或钻头全部进入地层后,方可加速钻进。
(2) 采用反循环钻孔均应采用减压钻进,即钻机的主吊钩始终
要承受部分钻具的重力,而孔底承受的钻压不超过钻具重力之和(扣除浮力)的 80%。
(3) 在钻孔排渣、提钻头除土或因故停钻时,应保持孔内具有
规定的水位和要求的泥浆相对密度和粘度。处理孔内事故或因故停钻,必须将钻头提出孔外。 4、清孔
(1) 一般要求:钻孔深度达到设计标高后,应对孔深、孔径、孔
位进行检查符合规范标准方可清孔。
(2) 清孔方法:
桩孔至设计标高后,保证长度和外径符合施工技术规范要求、用Ⅱ级钢筋制作的检孔器吊入孔内,检查孔径大小及垂直度等,得到监理工程师同意后采用泥浆清孔。为了保证清孔泥浆质量,专设一泥浆池供清孔使用。清孔时采用二次清孔工艺。
A、第一次清孔
钻孔达到设计标高,经终孔检查合格,应立即清孔,避免因停歇过久而使泥浆、钻碴沉淀增多,清孔时应注意:
①不论采用何种清孔方法,在清孔排渣时,必须注意保持孔内水 头,防止塌孔;
②用换浆法清孔后,孔口部和孔底提出的泥浆的平均值应符合质量标准要求;
③灌注水下混凝土前,孔底沉淀♘度应不大于设计规定。 ④不得用加深孔底深度的方法代替清孔。
⑤提前作好灌注水下砼的工作,缩短清孔与灌注砼之间的时间。 ⑥成孔检查:成孔后,应进行孔径、孔的竖直度、孔深和孔底沉渣的检测,上述各项检测指标合格后报监理工程师检查,通过后下钢筋笼。
⑦钻孔过程中应派专人填写钻孔记录和地质情况。
B、二次清孔
由于安放钢筋笼及导管准备浇注水下混凝土,这段时间的间隙较长,孔底产生新碴,待安放钢筋笼及导管就序后,在浇注砼前对沉淀层♘度再次测定,沉淀层♘度大于图纸设计要求,必须进行二次清孔; 二次清孔采用换浆法清孔,以达到置换沉渣的目的。施工中勤摇动导管,改变导管在孔底的位置,保证沉渣置换彻底。待孔底泥浆各项技术指标均达到设计要求,沉渣♘度不超过 20 厘米,清孔完成,立即进行水下混凝土灌注。
注意事项:
a. 开钻前要充分研究地质报告,掌握地层情况,同时在施工过程中密切注意地层变化。对容易缩径塌孔的地层,如粉砂层要提前制定对策,如调整护壁泥浆性能、埋设长护筒等,防止大面积塌孔现象发生。
b. 在软弱土层中钻进应注意低压高速钻进(护筒内),在粉质粘
土中钻进可高压高速钻进,粉砂层中钻进可采取高压低速钻进,以利于泥浆护壁的良好性。
c. 钻杆钻进过程中,应随时补充损耗、漏失的泥浆,保证钻孔中
的泥浆浓度,防止坍孔、缩孔等质量事故。
d. 钻机钻孔时,孔内水位宜高于护筒底脚 0.5m 以上或地下水位
1.5~2.0m。
e. 钻进过程中,操作手随时注意钻杆垂直度,保证钻孔垂直度<
0.5%的要求。
f. 钻进过程中至少要在回转接头打一次黄油保证钢丝绳不扭劲。
g.钻进时操作手要及时注意检查钢丝绳是否有破头,回转接头, 避免出现钢丝绳断裂,造成孔内事故。
h. 及时检查泥浆性能是否与施工地层相匹配,反之则及时调整泥
浆性能。
i. 在钻进过程中,各班长应详细填写施工记录,其内容包括:地
面标高、护筒标高、孔深判层,护筒长度等。
j. 在钻进过程中,应经常用测绳复测孔深,以确保孔深要求,避
免超钻或欠钻。
k. 达到终孔孔深后,用反循环抽浆法清孔,清孔采用二次清孔方
法。钻孔达到设计标高后,将钻头提升 20~30㎝,低速旋转,不间断向孔内供新制泥浆,然后从钻杆底部抽取钻渣清孔,直至孔底沉渣符合桩径 180cm 的摩擦桩孔底沉渣♘度不大于 30cm,桩径 120、150cm 的摩擦桩孔底沉渣♘度不大于 20cm 的设计要求为止。清孔时,注意保持孔内泥浆面高度,防止坍孔。
l. 成孔作业时,按设计要求跳打,合理安排打孔顺序,既有利于
施工,又满足规范要求,当临桩接续施工时,宜间隔 48 小时以上。
m. 成孔结束后,立即组织验孔,向下一程序进行交接。
十、成桩
1、钢筋笼的安装
钢筋笼采用由下向上的吊装顺序依次进行,在吊点处应进行临时加固,确保起吊的钢筋笼不变形,利用 25T 吊车,采用两点吊法, 把钢筋笼起吊就位,钢筋笼入孔时应同地面垂直,徐徐下降,并逐根将钢筋笼内十字斜撑取掉,当骨架下降到上吊点附近的加强筋接近孔口时,用壁♘ 5mm 的钢管穿过加强筋的下方,将钢筋笼临时支撑于孔口方木上,将吊钩移至钢筋笼上端。取出临时钢管支撑,继续下降到最后一个加强筋处,按上述办法临时支撑,此时可起吊第二节钢筋笼。使上下两节骨架位于同一直线上,进行机械连接,再下沉,如此循环, 使全部钢筋笼下降至设计标高为止,立即对钢筋笼中心与桩位中心进行调整;最后将钢筋笼与孔口的临时井字架固定牢固。此时应测量钢筋笼的标高是否与设计标高相符,允许偏差±50mm,主筋接头应错开布置,同一截面接头面积不超过 50%。钢筋笼吊装速度应尽可能加快, 并注意保持孔内泥浆的高程始终高于地下水水位 1.5 米以上。钢筋笼集中在钢筋加工场下料加工,用箍筋成形法制作。钢筋笼每隔 2m 左右设十字撑骨架。每个钢筋笼分为两节加工,接头错开,用吊车吊装,在孔中连接。在钢筋笼外侧每隔 2m 对称耳朵钢筋以设置保护层。
在制作钢筋笼时,预留两根钢筋主筋(在一条直径上)不进行弯钩。下钢筋笼时把两根钢管穿在两根预留的钢筋上,上端用扣件把钢管固定在导管的架子上。灌注砼过程中,应随时掌握砼浇注标高及导管埋深,当砼埋过钢筋笼底端 2~3m 时,才能将导管提至钢筋笼底端以上;当发现钢筋笼开始上浮时,应立即停止浇注,并准确计算导管
埋深和已浇砼标高,提升导管后再进行浇注。
3、灌注水下混凝土的技术要求
()1
、砼由砼拌合站集中拌合,采用砼搅拌运输车运输。水下
砼灌注采用垂直导管法灌注。首批砼采用剪球法灌注,首批灌注砼的数量满足导管初次埋置深度和填充导管底部的需要。初灌量应确保埋深不小于 1m,砼初灌量应满足:Φ1m 桩≥1.6m3,在整个灌注时间内,导管埋深至少 2m。在灌注过程中,必须有专人负责测量砼面高度,当导管埋深在 6m 左右时提升拆卸导管。导管埋入深度应保持在2~ 6m,严禁把导管提离砼面,以免出现断桩事故。混凝土灌注应连续紧凑进行,不得中断,并尽量缩短拆除导管的间隔时间。
()2
、灌注的桩顶标高应比设计高出 1m,以保证砼强度,多余
部分应在承台施工前凿除。
()3
、灌注砼至钢筋笼底部位置时,放慢速度,控制导管埋深,
以防止钢筋笼上浮。 注意事项:
(1) 混凝土灌注前应检验所有导管,导管不应漏水,内壁光滑。
装配好的导管应通过充水、加压的方式进行检查,导管组装后轴线偏差,不宜超过钻孔深度 0.5%并不宜大于 10cm,连接时连接螺栓的螺帽宜在上;试压压力宜为孔底静水压力的 1.5 倍,经项目部质检人员检验合格后方可使用。
(2) 灌注水下混凝土时,随时探测钢护筒顶面以下的孔深和所
灌注的混凝土面高度,以控制导管埋入深度和桩顶标高。
测量混凝土面用测锤法:用绳系重锤吊入孔中,使之通过泥浆沉淀层而停留在混凝土表面,根据测绳所示锤的沉入深度换算出混凝土的灌注深度。测砣一般制成圆锥形,测绳采用质轻、拉力强,遇水不伸缩,标有尺度。按照指挥部要求测锤尺寸统一如下 用途 外型 构造 尺寸 质量 测量孔底沉渣表面 测量水中混凝土表面 测量水中混凝土表面
圆锥型 圆锥型 圆柱型 钢板焊、砂填心 钢板焊、砂填心 底面Φ14 高 20 3.6kg 底面Φ13 高 18 3.6kg 2.23kg 钢管、混凝土填心 Φ*8.0 (3) 首批灌注混凝土的数量计算
见图 6.5.4,所需混凝土数量可参考公式(6.5.4)计算:
d 2
H1 H 2 h1 V 4 4
D 2
(6.5.4)
式中:V——灌注首批混凝土所需数量(m3); D——桩孔直径(m);
H1——桩孔底至导管底端间距,一般为 0.4m; H2——导管初次埋置深度(m); d——导管内径(m);
h1——桩孔内混凝土达到埋置深度 H2 时,导管内混凝土柱平衡
Hw w c
导管外(或泥浆)压力所需的高度(m),即 H1= /;
H w
、w 、c ——意义同式(6.5.4)。
(4) 混凝土拌和物运至灌注地点时,应检查其均匀性和坍落度
等,如不符合要求,应进行第二次拌和,二次拌和后仍不符合要求时, 不得使用。
(5) 首批混凝土拌和物下落后,混凝土应连续灌注,在灌注过
程中,特别是有承压力地下水地区,应注意保持孔内水头。
(6) 在灌注过程中,导管的埋置深度宜控制在 2~6m。 (7) 在灌注过程中,应经常测探井孔内混凝土面的位置,及时
地调整导管埋深。
( 8 )在灌注过程中不得中途间歇。每根导管的间歇时间应根据具体情况确定,但不宜大于 30min。
(9) 为防止钢筋骨架上浮,当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底
部 1m 左右时,应降低混凝土的灌注速度。当混凝土拌和物上升到骨架底口 4m 以上时,提升导管,使其底口高于骨架底部 2m 以上,即可恢复正常灌注速度。
(10) 在灌注将近结束时,应核对混凝土的灌入数量,以确定所
测混凝土的灌注高度是否正确不仅要考虑导管及护筒将提升的高度, 还要考虑因上拔护筒引起的混凝土面的降低,以保证导管的埋置深度和护筒底面低于混凝土面。要边灌注、边排水,保持护筒内水位稳定, 不至过高,造成反穿孔。
(11) 在灌注过程中,应将孔内溢出的水或泥浆引流至适当地点
处理,不得随意排放,污染环境及河流。
十一、 现场文明施工要求
(1) 场地平整,便道通畅,泥浆池规划合理,适当做好企
业及安全、质量宣传。
(2) 场地各种材料要堆放整齐,分界明显。 (3) 各种标识牌配备齐全,标语牌鲜明。 (4) 施工场地要整洁有序。
(5) 施工人员要配合监理及技术人员的工作。
(6) 工程完工后及时清理现场垃圾,做到文明退场。
十二、工艺流程图
钻孔桩施工工艺流程图
施 工 准 备 平整场地、搭平台 测量定位
埋 设 护 筒
泥浆池安设 钻 机 就 位
钻 孔
第一次清孔
检孔
制备泥浆 注 入 泥 浆 钢筋笼制作
下 钢 筋 笼 导管试拼、试压
下 导 管 第二次清孔
水下砼灌注
制运水下砼 拔 护 筒
成桩质量检验
清 理 开 挖 切 面 处 理 桩头砼凿除
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