旋挖钻灌注桩作业指导书.docx
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旋挖钻灌注桩作业指导书
旋挖钻灌注桩作业指导书
我工区为沪杭铁路客运专线五标第三工区,起讫里程为:
DK84+687.500~DK91+037.445,线路全长6349.945m,主要由嘉桐特大桥构成,桥址区主要为粉质黏土、黏土地层,属中等硬度以下基岩的桥墩桩基,选用旋挖钻施工。
1、目的
为确保钻孔桩的施工质量,达到设计及施工规范要求,提高工程质量,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
1.1新建上海至杭州铁路客运专线站前工程施工总价承包招标文件、招标图纸。
1.2国家及相关部委颁布的法律、法规和铁道部颁布的现行设计规范、施工规范、技术指南、验收标准及其它有关文件资料。
1.3施工现场实地勘察调查及周围地理环境情况。
1.4本标段总体工期安排。
1.5GB/T19001-2000质量标准体系、GB/T24001-1996环境管理体系和GB/T28001-
2001职业健康安全标准。
3、适用范围
本作业指导书适用于中铁十局沪杭铁路客运专线Ⅴ标第三工区钻孔桩施工。
4、施工方法及工艺要求
4.1、施工准备
4.1.1人员
4.1.1.1根据我工区桩基数量,组建5个旋挖钻施工队伍以及所需的各工种技术人员和技术工人数量,必须持证上岗。
4.1.1.2召开现场技术交底会,所有人员必须了解旋挖钻施工、砼灌注施工工艺和施工注意事项,并明确责任。
4.1.2临时工程,根据工程需要做好施工范围内的征地拆迁,修建临时便道以及临时排水沟,接通水电管线。
4.1.3材料
4.1.3.1水泥、砂、钢材、石等的材质要进行进货检验,材质必须满足设计和有关规范要求,材料堆放场地严格按施工平面布置图中的要求进行堆放,必须做到上盖下垫,并进行标识。
4.1.3.2对不合格材料要及时清除出施工场地,以免混用或误用。
4.1.4机具设备
机械进场后,对旋挖钻机、吊车等机械性能进行全面检查,进行试钻、试吊并维修保养。
4.1.5确定钻孔桩位
按照基线控制网及桥墩设计坐标,在fx-4800P计算器上编制全管段平面曲线坐标计算程序,程序运算结果经监理工程师复核误差在3mm内,精度满足要求。
平面桩位测量放样用拓普康全站仪精确放出桩位。
放样时对全桥1798根桩位进行一次放样。
放样结束后利用各桩位相互间距离进行钢尺测距复核,并对计算数据采用另外程序进行计算复核。
测量中误差≤10mm,并报请监理工程师复核无误后埋设护桩,护桩埋设在孔桩纵、横轴方向,四个方向每边各埋设两个护桩,第一个护桩距护筒边200cm,第二个护桩距第一个护桩距离≥600cm。
4.1.6修建钻机平台
钻孔场地在旱地且施工期间地下水位在原地面以下大于1m者,应平整场地,清除杂物,作业平台应平整并作适当坡度,保证场地排水良好,作业平台用压路机碾压密实,若土含水量较大需挖开晾晒后再填筑碾压,满足钻机在作业平台上不发生倾斜和位移。
钻机施工过程中要观察平台上钻机位移情况,若发生倾斜位移,则立即停止作业,重新施做作业平台。
为避免同一墩台发生串孔现象,钻孔作业安排一台钻机在2~3个墩台上循环作业,因此需同时做好2-3个墩台作业平台。
现场领工员和技术员检查作业平台平整、碾压情况,不满足要求需重做。
4.1.7泥浆制备
每两个墩位之间设一个泥浆池,泥浆池大小根据钻孔桩工作量合理规划。
泥浆制备采用膨润土造浆进行泥浆护壁。
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,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,利用于下一基桩钻孔护壁中。
泥浆直接在泥浆池内制作,主要组成为:
膨润土、水、烧碱,主要组成比例为13m3水:
1t膨润土:
5kg纯碱:
0.5kg纤维素。
或从循环钻机孔内抽取泥浆护壁。
一般在粘土中泥浆比重采用1.1-1.3;黏度一般地层16-22S,松散易坍地层19-28S;含砂率:
新制泥浆不大于4%;胶体率不小于95%;PH值:
应大于6.5。
4.1.8埋设护筒
钻孔前设置坚固、不漏水的孔口护筒,护筒内径大于钻头直径,使用旋转钻机钻孔护筒比钻头大约20cm,护筒顶面高出施工水位或地下水位2m,埋设钢护筒。
护筒内径比桩径大20cm,还需满足孔内泥浆面的高度要求,在旱地或筑岛时还应高出施工地面0.3m。
护筒埋置深度符合下列规定:
岸滩上,黏性土不小于1m,砂类土不小于2m。
当表层土松软时,将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m。
岸滩上埋设护筒,在护筒四周回填黏土并分层夯实;护筒顶面中心与设计桩位偏差不大于5cm,倾斜度不大于1%。
旱地护筒采用旋挖钻机械埋设,先用旋挖钻扩孔钻进1.3m,再将护筒埋入。
水中用锤击、加压、振动等方法下沉护筒。
护筒埋入河床面以下1m;水中平台上按最高施工水位、流速、冲刷及地质条件等因素确定埋深,必要时打入不透水层。
在水中平台上下沉护筒,由导向设备控制护筒位置。
护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于5cm,倾斜度不得大于1%。
护筒埋设完后,测量组工程师负责复核护筒顶面中心与设计桩位偏差,倾斜度由现场技术员负责,若偏差小于5cm(与设计中心用尺量比较)、倾斜度不大于1%(吊锤球用尺量)满足要求,若不满足要求,则需重新埋设。
护筒埋设完成后,由现场技术员负责立即测量护筒顶标高,并根据护筒顶标高下发交底,内容包括:
护筒顶标高、钻孔桩钻孔深度(从护筒顶量)、钢筋顶面距护筒顶面高度、砼浇筑位置(砼面距护筒顶面距离)、导管配置表等,由技术主管复核。
4.2、施工工艺及施工方法
4.2.1钻机就位及钻孔
4.4.1、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。
就位完毕,施工队对钻机就位自检。
4.4.2、钻孔前,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。
4.4.3、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。
在岩、土层变化处均应留取渣样,判明土层并记入记录表中以便与地质柱状图核对。
4.4.4、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。
4.4.5、钻头提土快出护筒时要放慢速度,同时泥浆泵从泥浆池内抽泥浆至孔内,保持孔内水头始终比护筒顶低0.5m左右。
试验员每隔1小时要做一次泥浆比重试验,并将结果及时反馈给现场技术人员,若泥浆比重不满足1.1~1.3范围,立即通知现场工人重新调制泥浆比重。
当泥浆比重小于1.1时,可先在孔内投入膨润土用挖掘机搅拌片刻,再测泥浆比重,直至满足要求为止,若超过1.3可注入清水。
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。
每个墩台首孔钻至设计标高后,必须请勘察设计单位核实地质情况,验孔后发现地质情况与设计不符时,逐桩验孔。
4.4.6、清孔
当钻孔完成,检查钻孔深度、孔径、垂直度是否达到要求,合格后进行清孔。
清孔应达到以下标准:
孔内排出或抽出的泥浆手摸无2~3mm颗粒,泥浆比重不大于1.1,含砂率小于2%,黏度17~20s。
清孔时采用比重小于1.1的稀泥浆对孔底注入泥浆进行换浆,清孔后灌注混凝土前孔底沉碴厚度不超过20cm,在钢筋笼和导管安放完毕后,灌注水下混凝土前,再次检测桩底沉渣厚度,若沉渣厚度超标,要立即进行第二次清孔,直至达到标准,方可进行下道工序施工。
4.4.7、钢筋笼骨架的制作安装
清孔达标后应抓紧安装钢筋笼和浇筑水下混凝土。
钢筋笼的材料、加工、接头和安装,应符合相关施工技术标准的有关规定,钢筋笼主筋与加强筋必须全部焊接。
吊装时应严防孔壁坍塌,钢筋笼入孔后应准确、牢固定位。
钢筋笼用炮车运至现场底部需垫方木,采用一次整体起吊、安放,用25t吊车大、小钩配合,当钢筋笼底部离孔口约1.5m时,将综合接地钢筋放入孔内与其中一根主筋焊接。
钢筋笼下至孔底后用4根φ10吊筋端部制成弯勾,勾于φ16加强筋上并施焊,顶端做成环,用钢管穿过环后横担于护筒顶,钢管应与护筒进行焊接,防止钢筋笼上浮。
钢筋笼安装后再次测量孔深。
4.4.8、导管安装
导管采用内径φ300,壁厚4mm的钢管,标准每节长3m,底下长4m,配0.5~1m的辅助节。
导管均采用丝扣联接,接头设置用密封胶垫。
灌注桩基混凝土前,对导管进行一次水密性检测,对每节导管进行编号,以便下一次联接,确保导管的良好状态。
下放导管时小心操作,避免挂碰钢筋笼。
导管安装长度建立复核和检查制度,避免因误装而造成漏水。
混凝土浇注架用H18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。
导管底口至桩孔底端的间距控制在0.3-0.5m左右,首批混凝土储料斗设计容积为:
满足导管初次埋置深度不得小于1.0并不宜大于3m。
4.4.9、灌注水下混凝土
4.4.9.1钢筋笼安放完成后,及时拼装吊装导管,导管下口距孔底约0.4m左右。
首批混凝土灌注导管埋深≥1m,灌注前先灌注0.5~1.0m3相同标号的砂浆或用粗集料粒径为5mm的小石子混凝土。
4.4.9.2灌注工作应连续进行,经常用测绳探测钻孔内混凝土高度,及时调整导管埋深,导管埋深控制在1~3m范围内,采用25T吊车提升导管。
4.4.9.3当混凝土面接近和进入钢筋骨架时,保持导管较大埋深,放慢灌注速度,减少混凝土对钢筋笼的冲击。
当混凝土面进入钢筋骨架一定深度后,适当提升导管,使钢筋骨架在导管下口有一定埋深。
4.4.9.4混凝土拌和采用混凝土搅拌站进行拌和。
施工中为避免混凝土运输产生离析、泌水现象,采用混凝土搅拌运输车运输混凝土,混凝土运到现场后倒入吊斗中,由吊车起吊吊斗将混凝土倒入导管上方漏斗进行灌注。
施工中严格控制混凝土配合比及和易性,一个孔桩做4组混凝土试件,并根据混凝土灌注情况,随机进行混凝土坍落度检查。
4.4.9.5施工中尽量减少拆除导管时间,灌注混凝土工作在8小时内完成,并在拌制混凝土中掺加缓凝剂,保证全孔混凝土在首批混凝土初凝前灌完。
4.4.9.6混凝土灌注快达到设计高程时,保持导管上端比护筒顶高4~5m,同时计算好末盘混凝土数量。
4.4.9.7灌注桩顶标高应高出接桩底面0.8~1.0m高度,当混凝土达到一定强度后拔除钢护筒,凿除多余混凝土,并清除干净。
4.5、凿除桩头
每个墩位的桩基全部施工完后,采用挖掘机进行承台基坑开挖,根据测量数据开挖至承台底标高,弹出每个桩基的桩顶高程线,采用风镐进行桩头破除。
若浮浆底标高比设计桩顶标高低,桩头需破至新鲜砼面,再进行接桩处理。
接桩前需检查已破好桩头的砼面是否满足桩基砼要求,若不满足需急需向下破桩头直至露出完好无浮浆夹层的砼面。
接桩可采用红砖按桩径尺寸砌砖模,并将砼面凿毛做好接茬。
4.6、质量检验标准
孔桩混凝土达到一定强度后,委托具有相关资质单位对孔桩进行小应变或抽芯检测,经检测无断桩、夹碴、缩径等现象,各项检测合格后可进行承台的施工。
若经检测桩基存在问题需上报监理、设计单位提请加桩方案。
5、钻孔桩常见事故的预防及处理
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。
5.1、坍孔
5.1.1、坍孔原因
5.1.1.1、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。
5.1.1.2、由于出渣后未及时补充泥浆(或水),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。
5.1.1.3、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。
5.1.1.4、在松软砂层中钻进进尺太快。
5.1.1.5、提出钻锥钻进,回转速度过快,空转时间太长。
5.1.1.6、水头太高,使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔。
5.1.1.7、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。
5.1.1.8、吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。
5.1.2、坍孔的预防和处理
5.1.2.1、在松散粉砂土或流砂中钻进时,应控制进尺速度,选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆。
5.1.2.2、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。
5.1.2.3、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。
5.1.2.4、清孔时应指定专人补浆(或水),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。
5.1.2.5、吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入,严防触及孔壁。
5.2、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。
5.3、外杆折断
5.3.1、折断原因
5.3.2、用水文地质或地质钻探小孔径钻孔的钻杆来作桥梁大孔径钻孔桩用,其强度、刚度太小,容易折断。
5.3.3、钻进中选用的转速不当,使钻杆所受的扭转或弯曲等应力增大,因而折断。
5.3.4、钻杆使用过久,连接处有损伤或接头磨损过甚。
5.3.5、地质坚硬,进尺太快,使钻杆超负荷工作。
5.3.6、孔中出现异物,突然增加阻力而没有及时停钻。
5.3.2、预防和处理
5.3.2.1、不使用弯曲严重的钻杆,要求各节钻杆的连接和钻杆与钻头的连接丝扣完好。
5.3.2.2、钻进过程中应控制进尺速度。
遇到坚硬、复杂的地质,应认真仔细操作。
5.3.2.3、钻进过程中要经常检查钻具各部分的磨损情况和接头强度是否足够。
不合要求者,及时更换。
5.3.2.4、在钻进中若遇异物,须以处理后再钻进。
5.3.2.5、如已发生钻杆折断事故,可按前述打捞方法将掉落钻杆打捞上来。
并检查原因,换用新或大钻杆继续钻进。
6、钻孔桩断桩常见事故及处理
6.1首批混凝土封底失败
6.1.1、事故原因和预防措施
6.1.1.1、导管底距离孔底大高或太低。
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。
6.1.1.2、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。
6.1.1.3、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,造成离析。
预防措施:
搞好配合比设计,严格控制混凝土和易性。
6.1.1.4、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。
6.1.2、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。
6.2、供料和设备故障使灌注停工
6.2.1、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。
6.2.2、处理方法
6.2.2.1、如断桩距离地面较深,考虑提起钢筋笼后重新成孔。
6.2.2.2、如断桩距离地面较浅,可采用接桩。
6.2.2.3、如原孔无法利用,则回填后采取补桩的办法。
6.3、灌注过种中坍孔
6.3.1、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。
6.3.2、处理办法
6.3.2.1、如坍孔并不严重,可继续灌注,并适当加快进度。
6.3.2.2、如无法继续灌注,应及时回填重新成孔。
6.4、导管拨空、掉管。
6.4.1、事故原因和预防
6.4.1.1、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。
6.4.1.2、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。
6.4.2、处理办法
6.4.2.1、混凝土面距离地面较深时应重新成孔。
6.4.2.2、混凝土面距离地面较浅可采取接桩办法。
6.5灌注过程中混凝土上升困难、不翻浆。
6.5.1、事故原因
6.5.1.1、混凝土供料间隔时间太长,灌注停顿,混凝土流动性变小。
6.5.1.2、混凝土和易性太差。
6.5.1.3、导管埋深过大。
6.5.1.4、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。
6.5.1.5、导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大。
6.5.2补救措施:
6.5.2.1、提起导管,减少导管埋深。
6.5.2.1、接长导管,提高导管内混凝土柱高。
6.5.3.1、可在孔内加水稀释泥浆,并掏出部分沉淀土。
6.6、灌注高度不够
6.6.1、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。
6.6.2、处理办法
挖开桩头,重新接桩处理。
7、安全注意事项
7.1、加强安全教育,树立安全第一思想,建立安全责任制。
7.2、制定较详细的安全生产措施,施工现场设立必要的安全标语,安全操作规程,以及安全防护设施等。
7.3、坚决执行安全卡死制度,建立安全检查制度,进行定期和不定期的安全大检查,发现问题立即整改,不留隐患。
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