旋挖钻孔灌注桩施工作业指导书知识讲解.docx
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旋挖钻孔灌注桩施工作业指导书知识讲解
旋挖钻孔灌注桩施工作业指导书
1、目的
明确桥梁桩基旋挖钻灌注桩作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准,指导、规范桩基作业施工。
2、编制依据
2.1、《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1—2004)2.2、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000;
2.3、《施工图设计文件》
3、适用范围
本桥所有桩基都在水位以上,地质为黄土、古土壤、粉质粘土,土质较稳定,采用旋挖钻机干钻成孔;所有墩为长桩基、水位都在桩基底以上20米,采用泥浆池造浆、旋挖钻成孔。
4、施工方法及工艺要求
见:
旋挖钻钻孔桩施工工艺框图(注:
干钻成孔不需要造浆、清孔)
4.1、施工准备
钻孔场地应根据地形、地质、水文资料和桩顶标高等情况结合施工技术的要求,须作准备工作如下:
首先确定钻孔桩位:
按照基线控制网及桥墩设计坐标,用全站仪精确放出桩位。
钻孔场地在旱地,施工前应平整场地,清除杂物、夯填密实。
钻机座不宜直接置于不坚实的填土上,以免产生不均匀沉陷。
修通旱地位置便道,为施工机具、材料运送提供便利。
钻孔场地在陡坡时,应挖填平整。
如有困难,可用排架或枕木搭设工作平台。
钻孔场地在浅水时,宜采用筑岛法。
岛顶面通常高出施工水位0.75~1.0m。
筑岛面积按钻孔方法、设备大小等决定。
旋挖钻钻孔桩施工工艺框图
4.2、泥浆制备
桩基采用泥浆池造浆、旋挖钻成孔,泥浆满足性能稳定、沉淀少、护壁效果好、成孔质量高的要求。
钻孔施工时随着孔深的增加向孔内及时、连续地补浆,维持护筒内应有的水头高度,防止孔壁坍塌。
桩孔砼灌注时,孔内溢出的泥浆引流至泥浆池内,利用于下一桩基钻孔护壁。
4.3、埋设护筒
采用5㎜厚钢护筒,坚实、不漏水,内径比桩径稍大20~40cm。
护筒埋设时顶端高出地面0.3m,底端埋设深度4m(水桩)。
护筒中心竖直线应与桩中心线重合,平面位置允许偏差为10cm,倾斜度的偏差不大于1%。
4.4、 钻机就位及钻孔
4.4.1、钻孔前,按施工设计所提供的地质、水文资料,根据实际情况可采用干钻成孔,或先干钻然后采用泥浆护壁水下钻孔的方式成孔。
4.4.2、钻机就位前,应对钻孔各项准备工作进行检查。
钻机安装后的底座和顶端应平稳,在钻进中不应产生位移或沉陷
4.4.3、按施工设计所提供的地质、水文资料绘制地质剖面图,挂在钻台上。
针对不同地质层选用不同的钻头、钻进压力、钻进速度及适当的泥浆比重。
4.4.4、旋转钻机的起重滑轮和固定钻杆的卡机,应在同一垂直线上,保持钻孔垂直。
4.4.5、开钻时,宜低档慢速钻进,钻至护筒下1m后,再以正常速度钻进。
4.4.6、钻孔作业应分班连续进行,填写钻孔施工记录,交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。
应经常对钻孔泥浆及钻机对位进行检测,不符合要求时,应及时改正。
应经常注意地层变化,对不同的土层采用不同的钻速、钻压、泥浆比重和泥浆量,在地层变化处应捞取样碴保存。
4.4.7、钻孔过程中应观察主机所在地面和支脚支承地面处的变化情况,发现沉降现象及时停机处理。
因故停机时间较长时,应将套管口保险钩挂牢。
4.4.8、当钻孔深度达到设计要求时,对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查,确认满足设计要求后,立即填写终孔检查证,并经驻地监理工程师认可,方可进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作。
4.4.9、若不能及时灌注,必须在孔口设安全防护。
4.5、清孔
换浆法的清孔时间,以排出泥浆的含砂率与换入泥浆的含砂率接近为度。
若使用抽渣法或吸泥法时,应及时向孔内注入清水或新鲜泥浆,保持孔内水位,避免坍孔。
4.6、钢筋笼骨架的制作安装
钢筋笼根据实际情况分节施工,分段入孔,在孔口进行对接,上下两段钢筋笼应保持顺直。
钢筋接头应符合《公路工程质量检验评定标准》的有关规定。
详见钢筋焊接作业指导书。
钢筋笼入孔后,应牢固定位。
4.7、导管安装
4.7.1、导管内壁应光滑圆顺,内径一致,直径采用30cm,中间节长度宜为3m,底节长4m。
4.7.2、使用前应试拼、试压、不得漏水,并编号及自下而上标示尺度。
导管轴线偏差依孔深、钢筋笼内径与法兰盘外径差值而定,不宜超过孔径的0.5%,亦不宜大于10cm;组装时,连接螺栓的螺帽宜在上;试压的压力宜等于孔底静水压力的1.5倍。
4.7.3、导管长度根据孔深、操作平台高度等因素决定,漏斗底采用短导管进行调解,导管底口距离孔底40~60cm。
4.7.4、导管接法兰盘宜加锥形活套,底节导管下端不得有法兰盘。
4.7.5、有条件时可采用螺旋丝扣型接头,但必须有防止松脱装置。
4.8、灌注水下混凝土
4.8.1、浇筑水下混凝土前允许沉渣厚度应符合设计要求,设计未规定时,柱桩不大于10cm,摩擦桩不大于30cm。
4.8.2、浇注混凝土前检查沉渣厚度,当不满足设计或规范要求时,应进行二次清孔。
不得用加深孔底深度的方法代替清孔。
4.8.3、水下混凝土的坍落度应采用18~22cm。
4.8.4、水下混凝土封底,必须有隔水栓,隔水栓应有良好的隔水性能并能顺利排出。
4.8.5、混凝土的初存量应满足首批混凝土入孔后,导管埋入混凝土的深度不得小于1m,并不宜大于3m;当桩身较长时,导管埋入混凝土的深度可适当加大。
4.8.6、水下混凝土应连续浇筑,不得中途停止。
4.8.7、水下混凝土浇筑面宜高出桩顶设计标高1.0m左右。
4.8.8、在水下混凝土浇筑过程中,应设专人经常测量导管埋入混凝土的深度,并做好各项施工进度记录。
4.8.9、浇筑过程中,当因导管漏水或拔出混凝土面、机械故障、操作失误或其他原因,造成断桩事故时,应重钻或会同有关单位研究补救措施。
5、质量检验标准
5.1、每根桩作混凝土检查试件至少一组。
5.2、预埋3根超声波检测管对水下混凝土质量做超声波检测。
5.3、对质量有疑问的桩,应钻取桩身混凝土进行检测。
6、钻孔桩常见事故的预防及处理
常见的钻孔(包括清孔时)事故及处理方法分述如下:
6.1坍孔
各种钻孔方法都可能发生坍孔事故,坍孔的特征是孔内水位突然下降,孔口冒细密的水泡,出渣量显著增加而不见进尺,钻机负荷显著增加等。
6.1.1主要原因
①、泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求,使孔壁未形成坚实泥皮。
②、由于出渣后未及时补充泥浆,或孔内出现承压水,或钻孔通过砂砾等强透水层,孔内水流失等而造成孔内水头高度不够。
③、护筒埋置太浅,下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软,或钻机直接接触在护筒上,由于振动使孔口坍塌,扩展成较大坍孔。
④、在松软砂层中钻进进尺太快。
⑤、提出钻锥钻进,回转速度过快,空转时间太长。
⑥、水头太高,使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔。
⑦、清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低,用空气吸泥机清孔泥浆吸走后未及时补浆,使孔内水位低于地下水位。
⑧、清孔操作不当,供水管嘴直接冲刷孔壁、清孔时间过久或清孔停顿时间过长。
⑨、吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。
6.1.2、坍孔的预防和处理
①发生孔口坍塌时,可立即拆除护筒并回填钻孔,重新埋设护筒再钻。
②、如发生孔内坍塌,判明坍塌位置,回填砂和粘质土(或砂砾和黄土)混合物到坍孔处以上1m~2m,如坍孔严重时应全部回填,待回填物沉积密实后再行钻进。
③、清孔时应指定专人补浆,保证孔内必要的水头高度。
供水管最好不要直接插入钻孔中,应通过水槽或水池使水减速后流入钻中,可免冲刷孔壁。
应扶正吸泥机,防止触动孔壁。
不宜使用过大的风压,不宜超过1.5~1.6倍钻孔中水柱压力。
④、吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入,严防触及孔壁。
6.2钻孔偏斜
各种钻孔方法可能发生钻孔偏斜事故。
6.2.1、偏斜原因
①、在有倾斜的软硬地层交界处,岩面倾斜钻进
②、扩孔较大处,钻头摆动偏向一方。
③、钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。
④、钻杆弯曲,接头不正。
6.2.2、预防和处理
①、安装钻机时要使转盘、底座水平,起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条竖直线上,并经常检查校正。
②、由于主动钻杆较长,转动时上部摆动过大。
必须在钻架上增设导向架,控制杆上的提引水龙头,使其沿导向架对中钻进。
③、钻杆接头应逐个检查,及时调正,当主动钻杆弯曲时,要用千斤顶及时调直。
6.3掉钻落物
钻孔过程中可能发生掉钻落物事故。
6.3.1、掉钻落物原因
①、掉钻落物原因
卡钻时强提强扭,操作不当,使钻杆或钢丝绳超负荷或疲劳断裂。
②、钻杆接头不良或滑丝。
③、电动机接线错误,钻机反向旋转,钻杆松脱。
④、转向环、转向套等焊接处断开。
⑤、操作不慎,落入扳手、撬棍等物。
6.3.2、预防措施
①、开钻前应清除孔内落物,零星铁件可用电磁铁吸取,较大落物和钻具也可用冲抓锥打捞,然后在护筒口加盖。
②、经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联结装置。
6.3.3、处理方法
掉钻后应及时摸清情况,若钻锥被沉淀物或坍孔土石埋住应首先清孔,使打捞工具能接触钻杆和钻锥。
6.4糊钻和埋钻
糊钻和埋钻常出现于正反循环回转钻进中,糊钻的特征是在细粒土层中钻进时进尺缓慢,甚至不进尺出现憋泵现象。
预防和处理办法:
对正反循环回转钻,可清除泥包,调节泥浆的相对密度和粘度,适当增大泵量和向孔内投入适量砂石解决泥包糊钻,选用刮板齿小、出浆口大的钻锥;严重糊钻,应停钻,清除钻渣。
对钻杆内径、钻渣进出口和排渣设备的尺寸进行检查计算。
6.5扩孔和缩孔
扩孔比较多见,一般表局部的孔径过大。
在地下水呈运动状态、土质松散地层处或钻锥摆动过大,易于出现扩孔,扩孔发生原因与坍孔相同,轻则为扩孔,重则为坍孔。
若只孔内局部发生坍塌而扩孔,钻孔仍能达到设计深度则不必处理,只是混凝土灌注量大大增加。
若因扩孔后继续坍塌影响钻进,应按坍孔事故处理。
缩孔即孔径的超常缩小,一般表现为钻机钻进时发生卡钻、提不出钻头或者提外鸣叫的迹象。
缩孔原因有两种:
一种是钻锥焊补不及时,严重磨耗的钻锥往往钻出较设计桩径稍小的孔;另一种是由于地层中有软塑土(俗称橡皮土),遇水膨胀后使孔径缩小。
各种钻孔方法均可能发生缩孔。
为防止缩孔,前者要及时修补磨损的钻头,后者要使用失水率小的优质泥浆护壁并须快转慢进,并复钻二三次;或者使用卷扬机吊住钻锥上下、左右反复扫孔以扩大孔径,直至使发生缩孔部位达到设计要求为止。
对于有缩孔现象的孔位,钢筋笼就位后须立即灌注,以免桩身缩径或露筋。
6.6钻孔漏浆
6.6.1、漏浆原因
①、护筒埋置太浅,回填土夯实不够,致使刃脚漏浆。
②、护筒制作不良,接缝不严密,造成漏浆。
③、水头过高,水柱压力过大,使孔壁渗浆。
6.6.2、处理办法
护筒漏浆,应按前述有关护筒制作与埋设的规范规定办理。
如接缝处漏浆不严重,可由潜水工用棉、絮堵塞,封闭接缝。
如漏水严重,应挖出护筒,修理完善后重新埋设。
7、钻孔桩断桩常见事故及处理
7.1首批混凝土封底失败
7.1.1事故原因和预防措施
⑴导管底距离孔底太高或太低
原因:
由于计算错误,使导管下口距离孔底太高或太低。
太高了使首批砼数量不够,埋不了导管下口(1米以上)。
太低了使首批砼下落困难,造成泥浆与混凝土混合。
预防措施:
准确测量每节导管的长度,并编号记录,复核孔深及导管总长度。
也可将拼装好的导管直接下到孔底,相互校核长度。
⑵首批砼数量不够
原因:
由于计算错误,造成首批砼数量不够,埋管失败。
预防措施:
根据孔径、导管直径认真计算和复核首批砼数量。
⑶首批混凝土品质太差
原因:
首批砼和易性太差,翻浆困难。
或坍落度太大,出现离析现象。
预防措施:
做好配合比设计,严格控制混凝土和易性。
⑷导管进浆
导管密封性差,在首批砼灌注后,由于外部泥浆压力太大,渗入导管内,造成砼与泥浆混和。
7.1.2处理办法
首批混凝土封底失败后,应拨出导管,提起钢筋笼,立即清孔。
7.2供料和设备故障使灌筑停止
7.2.1事故原因和预防措施
原因:
由于设备故障,混凝土材料供应问题造成停工较长时间,使混凝土凝结而断桩。
预防措施:
施工前应做好过程能力鉴定,对于部分设备考虑备用;对于发生的事故应有应急预案。
7.2.2处理方法
⑴如断桩距离地面较深,考虑提起钢筋笼后重新成孔。
⑵如断桩距离地面较浅,可采用接桩。
⑶如原孔无法利用,则回填后采取补桩的办法。
7.3灌筑过程中坍孔
7.3.1事故原因和预防措施
原因:
由于清孔不当、泥浆过稀、下钢筋笼时碰撞孔壁、致使在灌注过程中发生坍孔。
7.3.2处理办法
⑴如坍孔并不严重,可继续灌注,并适当加快进度。
⑵如无法继续灌注,应及时回填重新成孔。
7.4导管拨空、掉管
7.4.1事故原因和预防
⑴导管拨空
原因:
由于测量和计算错误,致使灌注砼时导管拨空,对管内充满泥浆;或导管埋深过少,泥浆涌入导管。
预防措施:
应认真测量和复核孔深、导管长度;应对导管埋深适当取保守数值。
⑵掉管
原因:
导管接头连接不符合要求;导管挂住钢筋笼,强拉拉脱等。
预防措施:
每次拆管后应仔细重新连接导管接头;导管埋深较大时应及时拆管。
7.4.2处理办法
⑴混凝土面距离地面较深时应重新成孔。
⑵混凝土面距离地面较浅可采取接桩办法。
7.5灌注过程中混凝土上升困难、不翻浆
7.5.1事故原因
⑴混凝土灌注间隔时间太长,灌注停顿,混凝土流动性变小。
⑵混凝土和易性太差。
⑶导管埋深过大。
⑷在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高减小,超压力降低。
⑸导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大。
7.5.2补救措施:
⑴提起导管,减少导管埋深。
⑵接长导管,提高导管内混凝土柱高。
⑶可在孔内加水稀释泥浆,并掏出部分沉淀土。
7.6灌注高度不够
7.6.1事故原因和预防
原因:
测量不准确;桩头预留量太少。
预防措施:
可采用多种方法测量,确保准确;桩头超灌预留量可适当加大。
7.6.2处理办法
挖开桩头,重新接桩处理。