石咀大桥钻孔灌注桩施工技术方案1.docx
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石咀大桥钻孔灌注桩施工技术方案1
忻州至阜平高速公路忻州至长城岭段第十合同段
(K112+000~K119+500)
石咀大桥钻孔灌注桩施工技术方案
中国路桥集团西安实业发展有限公司忻阜高速
路基第十合同段项目经理部
二00九年七月
第一章工程概况
1、工程概况
石咀大桥是忻州至阜平高速公路忻州至长城岭段跨越长原线,位于五台县石咀镇石咀乡石咀村约80米处,左幅中心桩号K114+073右幅中心桩号K114+107,右前夹角为45度。
左幅第4跨和右幅第3跨横跨长线。
结构型式:
上部结构为12*30米预应力混凝土连续箱梁,下部结构为双柱式墩,其中1~3号桥墩和4号左幅为桩基础,4号右幅桥墩和5~11号桥墩采用扩大基础,0号桥台左幅采用柱式台和挖孔桩基础,右幅采用肋板式台和桩基础,12号台采用U型桥台和扩大基础。
2、工程地质条件
石咀大桥桥位位于中山宽谷区,地貌为清水河河床、河漫滩及基岩谷坡地带,河槽中常年流水。
根据地质勘探资料分析,桥址地层主要由中密卵石和强~微风化变质岩构成,地下水丰富,渗流速度快。
3、主要工程数量
石咀大桥钻孔灌注桩基础共有23根。
其中φ120cm有6根,共90m;φ150cm有17根,共305m。
4、施工技术要求
根据实际地质条件,拟采用冲击式钻孔灌注桩施工,要求嵌入弱风化基岩中3.0米以上。
施工技术要求严格按照《公路工程桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)》和《公路工程质量评定标准(JTGF80/1-2004)》执行。
钻孔灌注桩实测项目技术要求
检查项目
允许偏差
混凝土强度(Mpa)
在合格标准内
桩位(mm)
群桩
100
排架桩
允许
50
极值
100
孔深(m)
不小于设计
孔径(m)
不小于设计
钻孔倾斜度(mm)
1%桩长,且不大于500
沉淀厚度(mm)
≤50
钢筋骨架地面高程(mm)
±50
第二章施工组织机构
根据工程量大小和工程施工特点,石咀大桥灌注桩施工组织机构拟安排如下:
姓名
职务
负责范围
范顺平
负责施工现场“三通一平”和生产安排
李伟
桥梁工程师
技术负责并负责处理钻孔过程中发生的问题
王和平
实验室主任
钻孔过程中泥浆检测、混凝土浇注配合比试验、检测
邱建军
测量工程师
测量放样
杨春生
质检工程师
对已成孔质量检测
本次施工拟采用3套冲击式钻机,配备技术工人12人,普通工人12人。
第四章施工工艺及方法
一、钻孔灌注桩施工方案
根据地质情况,采用3套冲击钻机进行钻孔施工,根据工期要求实行两班制作业。
施工用水从现场蓄水池中直接抽取;用电从现场设置的变压器上直接引入,并配备一台250KW的发电机组。
二、钻孔灌注桩施工顺序:
平整场地→桩位放样→埋置护筒→钻机就位→钻进→清孔→安装钢筋笼→设立导管→灌注水下混凝土→拆除护筒→破桩头。
三、冲击钻机施工工艺、施工方法
1、埋设护筒
孔口护筒采用人工开挖埋设,护筒底部与土层相接处用粘土夯实,护筒外面与原土之间用粘土填满、夯实,严防地表水从该处渗入。
顶部高出施工地面30cm~40cm,护筒长度根据设计要求和实际的地质条件确定,一般按2.0m~4.0m埋设。
护筒中心竖直线与桩中心线重合,平面允许误差为50mm,竖直线倾斜不大于1%。
2、钻机安装就位
用吊车配合进行钻机安装就位。
钻机就位后,调平机座,认真量测检查钻头中心与护筒中心是否在一条铅垂线上,与孔位中心的偏差是否在规范允许范围之内,检查钻杆的垂直度是否满足要求及钻杆、钻头等部位连接是否牢固、运转是否良好。
3、开孔
1)、开孔前,先向护筒内灌注泥浆,或直接投入粘土块,用冲击锥十字形钻头以小冲程反复冲击造浆。
如地表土层为砂或砂卵石等松散土层时,按1:
1比例投入粘土和小片石(粒径不大于15cm);用冲击锥十字形钻头以小冲程反复冲击,使泥膏、片石挤入孔壁,必要时重复回填、反复冲击2~3次,以加固护筒下脚。
2)、保持孔内水位高出护筒下脚0.5m以上,以免水面荡漾损坏护筒脚孔壁;保持孔内水位比护筒顶至少低0.3m,以防止泥浆溢出,并保持孔内水位比地下水位高。
3)、开孔时,若遇有流沙现象,采用加大粘土减少片石的比例,按上述方法反复冲击固壁,以使孔壁坚实。
4)、开孔阶段随时检查孔位,保证使冲击中心对准桩孔中心。
5)、一般在护筒下3~4m范围内冲孔时,按表的参数进行控制。
开孔3~4m范围内控制参数表
序号
土质
提锤高度(cm)
冲击次数(次/min)
泥浆相对密度
1
土
40~60
20~25
1.4~1.5
2
砂砾
40~60
20~25
1.5~1.7
4、钻进
1)、钻进冲程根据不同的土层情况确定:
(1)、一般在紧密的砂、砂砾石、砂卵石及砾石、卵石粒径较大的土层中钻进,采用高冲程(100cm);
(2)、在松散的砂、砂砾石或砂卵石土层中钻进,采用中冲程(约为75cm);
(3)、在粘性土、亚粘土、轻亚粘土中钻进,采用中冲程;
(4)、在易坍塌或流砂地段采用小冲程,并提高泥浆的粘度和密度。
(5)、钻进过程中每钻进2~3m,由测量人员对钻机垂直度进行量测,及时调整、校正钻机垂直度。
2)、根据土层的松、密、软、硬程度和进尺情况,均匀放松钢丝绳:
(1)、一般在松、软土层每次放松5~8cm;
(3)、通过漂石层或岩层时,如其表面不平整,则先投入粘土、小片石,将其表面垫平,再用十字形钻头绷紧大绳,低锤快打,松绳长度根据冲击进尺掌握,每次放松长度控制在小于3~5cm的范围,待冲平岩面后,再加大冲程钻进;以防止发生斜孔、坍孔事故。
(4)、施工时注意防止松绳过少,形成“打空锤”,使钢丝绳、钻机受到以外荷载,造成钻机损坏;松绳过多,则会减小冲程,降低钻进速度,严重时使钢丝绳扭曲、纠缠发生事故,同时也会使钻头顶端摇摆,撞击孔壁造成坍孔。
5、泥浆拌制与质量密度的选择
1)、泥浆拌制
施工中不向孔内直接投入块状土护壁,选用黏土拌制泥浆。
2)、泥浆质量密度的选择
(1)、在砂及砂卵石地层中钻进,泥浆相对密度控制在1.3~1.45左右。
(2)、在粘土层中钻进时,因孔内粘土能自行造浆,可根据情况采用相对密度较小的泥浆或直接注入清水。
(3)、在基岩中钻进时,泥浆相对密度以满足浮渣为度,一般约为1.3左右。
过小则不利于浮渣,过大则增加了冲锥的阻力,降低钻进速度。
6、泥浆循环与排渣
为实现环境保护,施工时按国家环境保护规定严禁任意排放泥浆和钻渣,废泥浆由泥浆运输车运输至环境保护部门指定的地点。
7、掏渣
1)、掏渣间隔:
正常钻进每班至少掏渣一次,一般在密实坚硬土层每钻进小于5~10cm、在松软地层每钻进15~30cm时即进行掏渣,或者每进尺0.5~1.0m掏渣一次。
2)、掏渣标准:
掏至泥浆内含渣量显著减少,无粗颗粒,相对密度恢复正常为止。
3)、在松散土层,用管锥钻进比十字形冲击钻头快,故掏渣频率要勤,一般锥管装满钻渣后即提锥倒渣。
4)、掏渣后,及时向孔内添加泥浆或清水,以保持水头。
5)、施工现场应提前准备好淘渣筒、岩样盒、岩样袋、取样标签等。
8、成孔
1)、当测量孔底已达到设计标高后,可停止钻进,进行成孔检查。
保证孔径孔深符合设计要求,孔深一般较设计深度加深。
2)、成孔检查合格后,迅速进行清孔。
清孔采用掏渣清孔法。
冲击钻钻进过程中,冲碎的钻渣一部分连同泥浆被挤入孔壁,大部分则靠掏渣筒清除出来。
一般掏到用手摸泥浆中无1~3mm大的颗粒为止,并使泥浆密度减小到1.10~1.25。
也可以在清渣后,投入一些泡发过的碎散粘土,通过冲击锥低冲程的反复拌浆,使孔底剩余的沉渣悬浮排出。
清孔后孔底沉渣厚度、泥浆性能指标都要符合规范要求。
9、绑扎、吊装钢筋笼
1)、钢筋笼绑扎
钢筋笼主筋采用双面焊接。
钢筋笼骨架焊接前先根据设计图纸放样下料,做好焊接平台,在平台上固定加强钢筋,并根据设计的主筋布置在加强钢筋四周划出标记,焊接主筋,然后焊接螺旋箍筋,钢筋骨架一般分两段进行加工,并在钢筋笼上做好吊点和孔口固定处的加强处理。
2)、钢筋笼吊装
在确认清孔完成并符合设计要求后,将焊接好的钢筋笼骨架分段用汽车吊吊入桩孔,吊入下段后将其临时固定在孔口位置,再吊放上段钢筋笼,并在孔口与下段钢筋笼进行对接;钢筋笼对接采用帮条搭接、双面焊缝,并在下段钢筋上焊好帮条,在上、下段钢筋笼对位固定好后进行焊接。
对接完成后下放至设计深度,并在孔口牢固定位,以免在灌注混凝土过程中发生浮笼及产生偏位的现象。
见钢筋笼吊装程序图5-4-2。
3)、声测管的安装
(1)、声测管采用内径57mm,壁厚4mm的PVC管,等间距绑扎在桩基加强钢筋的内侧,在桩基内通长布设。
(2)、安装声测管时,要求绑扎要结实,密封要严密,防止漏水漏浆,保证混凝土灌注。
图5-4-2钢筋笼吊装程序图
10、导管安装
对于不同桩径采用不同直径的导管,壁厚3mm,每节长2.0~5.0m,配1~2节长1.0~1.5m短管,由管端粗丝扣、法兰螺栓连接,接头处用橡胶圈密封防水,并对导管做水压和接头抗拉试验,保证不漏水。
混凝土浇注架用型钢制作,用于支撑悬吊导管,吊挂钢筋笼,上部放置混凝土漏斗。
混凝土灌注开始时,导管底部至孔底应有300~500mm的空间。
11、二次清孔
在第一次清孔达到要求后,由于要安放钢筋笼及导管,至浇注混凝土的时间间隙较长,孔底又会产生沉碴,所以待安放钢筋笼及导管就绪后,再利用导管进行第二次清孔。
清孔的方法是在导管顶部安装一个弯头和皮笼,用泵将泥浆压入导管内,再从孔底沿着导管外置换沉渣。
清孔标准是孔深达到设计要求,孔底泥浆密度≤1.15,复测沉渣厚度在设计规范允许值以内,此时清孔完成,立即浇注混凝土。
12、混凝土灌注图5-4-3
1)、水下混凝土施工时先灌入首批封底混凝土,首批混凝土数量要经过计算,使其有一定的冲击能量,能把泥浆从导管中排出,并能把导管下口埋入混凝土不小于1m深。
导管内首批水下混凝土与泥浆用隔水栓隔开,隔水栓预先用8号铁丝悬吊在混凝土漏斗下口,当混凝土装满与隔水栓完全接触后,剪断铁丝,混凝土即在重力作用下顶着隔水栓下沉至孔底,排开泥浆,埋住导管口,完成封底。
随着浇注连续进行,及时提拔导管,混凝土浇注应连续进行,不能停止,中途停歇时间不得超过15min。
图5-4-3水下混凝土灌注施工示意图
2)、在整个浇注过程中,导管在混凝土埋深以2~6m为宜,既不能小于2m,也不能大于6m。
施工中指派专人负责测量导管埋置深度及管内外混凝土面的高差,及时填写水下混凝土灌注记录。
利用导管内的混凝土的超压力使混凝土的浇筑面逐渐上升,上升速度不得低于2m/h,灌注高度应高于设计标高0.5~1.0m,在灌注过程中,当导管内混凝土含有空气时,后续混凝土宜通过溜槽慢慢地注入漏斗和导管,不得将混凝土整斗从上面倾入漏斗内,以免导管内形成高压气囊,冲出管节间的橡胶垫而使导管漏水。
3)、对灌注过程中的一切故障等情况均要如实记录在案。
在灌注将近结束时,在孔内注入适量的水使孔内泥浆稀释,有效排出泥浆,加大导管内外的压力差,保证浇注效果。
13、桩机移位
在上一根桩的钻孔及第一次清孔完成后,移动钻机至下一桩位,开始进行下一根桩的钻孔施工,同时开始进行上一根桩的桩身混凝土灌注。
钻机移动采用轨道或型钢槽滑至待钻孔位。
群桩施工中,冲击钻机同时钻进过程中,桩基础中心间距太小时需要跳开钻进。
14、凿除桩头
基础基坑开挖的同时,采用风钻将桩头部位多余混凝土凿除,以便进行桩基检测和承台基础施工。
15、泥浆清理
在与当地规划和环保部门联系后,在现场附近找一合适场地,作为桩基施工产生的废弃泥浆的弃运场地,并做妥善处理,不得将泥浆任意排放,污染周边环境。
第五章施工质量和安全保证及控制措施
一、施工质量控制
1、严格按规范安装护筒,确保埋置深度和顶标高,严防周围封填不密漏水现象;
2、钻孔前检查钻架是否安放平稳,钻头、护筒与孔位的中心偏差须符合规范规定。
3、钻进严格按操作工艺进行,及时记录岩性变化,发现地质与设计不符及时报告。
钻进过程中,确保水头高度,泥浆稠度等主要技术指标要满足规范要求,并根据钻进中不同地质情况及时调整,以防塌孔。
注意在松软地层中要控制进尺,提钻时防止触壁事故发生。
认真填写钻孔记录。
4、终孔后,严格按规范要求进行成孔检查。
并在初次清孔至灌注水下混凝土前,进行二次清孔,确保孔底沉碴符合设计及规范要求。
清孔排渣过程中,注意保持孔内水头,防止坍孔。
绘制桩孔地质柱状图报请监理签证。
5、钢筋骨架按设计及规范要求进行制作和安装。
骨架外侧均匀绑扎混凝土垫块,保证保护层厚度。
吊放钢筋骨架应及时、准确(焊接),竖直下放,防止刮壁受损坍塌,并固定牢靠,防止浮笼、偏位现象。
6、水下混凝土的配制满足设计及规范规定。
混凝土的坍落度控制在18~22cm为宜。
首批灌注混凝土数量须经过计算,确保导管埋入深度≮1m,灌注过程中导管须埋入混凝土2~6m。
7、灌注过程中,派专人测量导管埋深,填写好水下混凝土灌注记录表。
提升导管时避免碰挂钢筋笼。
当混凝土面上升到钢筋笼内3~4m,再提升导管,使导管底端高于钢筋笼底端,以免钢筋笼上浮。
灌注工作组织要严密,紧凑,确保灌注连续、顺畅进行。
一旦发生机具故障或停电等突发情况时,立即启用备用设备,并做好记录。
8、混凝土灌注最后高度应高出设计高度50~100cm,确保桩头混凝土质量。
9、成桩质量采用无破损法检测,凿除桩头后逐根进行。
二、安全保证及控制措施
1、钻机在转移及行进时,先对陡坡等进场道路进行细致勘察,必要时制定加固措施,防止钻机碰撞建(构)筑物、翻车等事故的发生。
2、钻机就位后,对钻机及配套设施进行全面的检查。
钻机安设平稳、牢固;钻架加设斜撑或揽风绳。
3、钻机使用的电缆定期检查,确保接头牢固,不漏水、不漏电;挪移钻机时,不挤压电缆线及风水管路。
4、卷扬机卷绕钢丝绳时,严禁工作人员在其上跨越,同时卷筒上的钢丝绳不得放完,至少保留三圈;卷扬机钢丝绳断丝超过5%时及时更换。
电动卷扬机在工作中,如遇停电或停机检查保养时,将电源关闭。
5、钻进时,严密监视掘进情况,观察孔内有无异常情况,钻架是否倾斜、各连接部位是否松动、是否有坍孔征兆等,如有异常,及时处理。
6、钻机停钻时,将钻头提出孔外置于钻架上,不得滞留孔内。
7、当拆钻杆为双层作业时,上下紧密配合,防止落物伤人;严禁用机械动力拆接钻杆。
8、对于已埋设护筒未开钻或已成桩护筒尚未拔出的,加设护筒顶盖或铺设安全网罩。
9、钻孔过程中或清孔后产生的泥浆不得随意排放于河道或河水中,以防造成河水污染。
确需排放时,必须经过过滤池沉淀过滤达到标准要求后方可排放。
10、泥浆池周围采用防护网或彩钢网进行围护,并设立醒目的警示标志,严禁非作业人员进入施工现场。