反循环钻孔灌注桩施工方案文档格式.docx
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2.1项目概况
沙市至公安高速公路SGTJ-2合同段路线总体呈北南走向,主线江北段起于荆州市江陵县,止于公安长江公铁两用大桥北岸桥头;
主线江南段起于荆州市公安县杨家厂镇沿江村,止于公安县杨家厂镇赵家村东北方向设置的公安南互通,公安一级公路连接线平交青吉工业园园区规划路,顺接规划中的G315国道。
本工程项目主线全长5.171km,其中江北段长度1.966km(桩号K30+591~K32+557.312),江南段全长3.205km(桩号K34+800.056~K38+005.056),公安南互通连接线全长3.735km(桩号LK0+000~LK3+735)。
特大桥4948.5延米/2座(主线),大桥492.6延米/1座(互通区),中桥70延米/1座(互通区连接线),小桥36延米/2座(互通区连接线),通道/涵洞22道(主线、互通区及连接线),互通式立交1处。
本项目桥梁桩基881根,共计33968米,桩基直径φ分为:
1.2m、1.3m、1.5m、1.8m、2.0m。
桩基工程数量如下表1.1-1所示:
桩基工程数量表1.1-1
直径φ(m)
1.2
1.3
1.5
1.8
2.0
数量(米/根)
480/16
1836/68
466/12
19857/505
11324/280
2.2首件桩基工程概况
初步选定公安长江大桥南岸引桥2#墩左幅内侧桩(2#-1)为钻孔灌注桩桩基础首件工程。
桩径2.0m,桩长4300cm,采用反循环钻孔灌注桩工艺施工。
所需钢筋、混凝土数量明细如下表1.3.1-1所示
钢筋、混凝土数量一览表1.3.1-1
0#台
右幅
外侧桩
编号
直径(㎜)
单根长(㎝)
根数
总长(m)
单位重㎏/m
总重(㎏)
砼
(m³
)
5
Φ28
4290.6
21
901
4.83
4352.0
C30
135.1
5’
2706.7
568.4
2745.4
桩径200cm
桩长L=4300cm
6
Φ22
571.6
120
2.98
357.7
7
Φ16
52.2
84
43.8
1.58
69.3
8
φ10
595.5
15
89.3
0.617
55.1
9
147176.8
1
1471.8
908.1
10
453.0
95.1
283.5
2.3首件桩基地质概况
所选首件桩基属于公安长江大桥南岸引桥特大桥,桥址区地貌属江汉冲积平原区,地势平坦开阔,沟渠交错,覆盖第四系全新冲积黏性土(粉质粘土、黏土)、淤泥质土、粉土、细砂、卵石。
地表水分布于沟渠或水田内,水量受季节性影响,地下水为上层滞水和孔隙潜水,赋存于砂层、卵石层中,透水性好,水量丰富,局部略具承压性。
第三章施工人员及机械设备配置
3.1施工人员配置
1、施工现场配备技术负责人、施工技术员和工班长,负责施工现场管理。
施工前,进行三级交底,即先项目部对部门及工区技术负责人进行技术交底,再由工区技术负责人对各班组技术人员进行技术交底,最后由各班组技术人员对班组成员进行现场技术交底,三级交底同样做到明确施工要点及注意事项,并对交底内容进行详细的记录。
项目部同时要注意加强对作业人员的职业素质培训和技术培训。
施工组织机构及施工人员配备如下:
项目经理部施工组织框图
现场管理施工人员配置
岗位
工区长
工区技术负责人
材料员
施工员
质检员
测量员
人数
2
现场作业班组人员配置
安全员
资料员
钢筋工
钻机操作手
吊车司机
混凝土工
劳务队技术负责人
配合工人
3
2、对钻机操作手、吊车司机、焊工、电工等特种作业人员要求持证上岗。
施工前,认真核查人员是否符合要求。
3.2机械设备配置
根据现场实际情况,选择钻机类型及辅助设备。
所用机械在施工前均需进行检修,以确保施工过程中能正常运转。
施工机械设备一览表
序号
机械设备名称
规格型号
数量
用途
反循环钻机
FXZ-300型
1台
钻孔
挖掘机
PC220
清理平整场地、装废渣
混凝土罐车
10m3
2辆
运送砼
4
吊车
30T
2台
下钢筋笼、吊装导管、协助灌注砼
泥浆机
泥浆循环护壁、排浆
柴油发电机
160KVA
备用电源、钢筋笼焊接
交流电焊机
BX1-300
焊接钢筋笼
全站仪
索佳CX-102
桩位放样
水准仪
DS-32S
高程测量
数控钢筋弯曲机
钢筋弯曲
11
数控钢筋弯箍机
制作箍筋
12
钢筋调直机
钢筋调直
13
钢筋切断机
切断钢筋
14
自动滚焊机
自动焊接钢筋笼
第四章钻孔灌注桩工艺流程及主要施工方法
4.1工程地质概况及施工工艺原理
本项目桥梁地区地质情况上层主要为流塑状淤泥和软塑一流塑状淤泥质土,下层为细砂层。
具有含水量高、高孔隙性、低渗透性、高压缩性、低抗剪强度、较显著的触变性和蠕变性等不良特点,根据现场地质情况我部拟采用反循环钻孔桩施工。
反循环钻孔灌注桩原理是利用钻头对地下层进行较高频率的冲击,使其产生破碎分解,然后利用泥浆排渣方式及时排出孔外。
泥浆自泥浆池从护筒入水口处流入钻孔内,依靠重力经钻杆与孔壁之间的间隙流入孔底,孔底流体利用泵吸的力量携带钻渣经由钻杆中心孔排至沉淀池,泥浆经沉淀池净化后泥浆流入泥浆池可循环使用。
4.2首件桩基工期安排
根据我标段现场实际情况,我标段计划首件桩基施工工期为2015年12月16日—2015年12月21日。
4.4首件桩基的目的
桩基首件施工的目的是为了选定工艺流程,确定最佳的施工机械及人员组合,使全体桩基施工队伍加深对钻孔桩施工工艺的理解,为后续工作提供可行性参数,增强全体施工及管理人员质量意识,以利于后续的高质量高标准桩基施工作业。
通过首件施工作业进一步改进或优化工艺方案,杜绝首件工程施工遇到的问题再次发生,确保优质、安全的完成我部所有的钻孔桩施工作业。
4.5反循环钻孔灌注桩施工工艺及主要施工方法
4.5.1钻孔灌注桩施工流程
施工准备→平整场地→施工放样→埋设护筒→钻机就位→钻进→清孔检测→安放钢筋笼→安放导管→二次清孔→灌注水下砼→拔除护筒→桩基桩检。
反循环钻孔桩施工工艺框图
平整场地
桩基检测
测定孔位
挖埋护筒
钻机就位
钻进
制作护筒
加工钻头
中间检查
终孔
清孔
测孔
安放钢筋笼
安放导管
二次清孔
灌注混凝土
挖泥浆池、沉淀池
泥浆制备
泥浆循环、滤碴、补浆、测指标
测孔深、泥浆比重、钻进速度
测孔深、孔径、孔斜度
注清水、换泥浆、测比重
填表格、监理工程师签字认可
填表、监理工程师签字认可
检查泥浆比重及沉渣厚度
制作混凝土试件,测量混凝土面高度和导管埋深深度
清理、检查
测孔深、孔径
钢筋笼制作
凿桩头
4.5.2主要施工方法
(一)施工前准备
钻孔桩施工前,安排人员对陆地钻孔施工现场进行“三通一平”工作,即通水、通电、通路,平整场地,做好空中电线、地下电缆、水管等障碍物的调查工作,如与桩位冲突,及时找相关单位协助解决。
(二)测量放样
场地清理后,采用全站仪进行桩位放样,确定桩位中心和地面标高,并以桩位中心为圆心,在桩的前后左右距中心3m处分别设置护桩,以供随时检测桩中心和标高。
经驻地监理工程师核查、批准后进行下道工序。
(三)护筒制作及埋设
根据桩位点设置钢护筒,护筒采用8mm厚钢板制成,在护筒的顶部焊加强筋、吊耳及开出水口,护筒应加箍处理,防止其变形扭曲。
护筒内径比设计桩径大至少20cm。
钢护筒埋设采用挖坑埋设法,钢护筒的埋设必须先将护筒周围的土挖除,然后应在护筒四周回填黏土并分层夯实。
可用锤击、加压、振动等方法下沉护筒,确保护筒不下沉、不变形。
护筒埋设要求准确、稳固,护筒中心和桩位中心偏差不得大于50mm,倾斜度偏差不大于1%。
护筒的埋设深度:
护筒埋设顶面宜高出施工水位或地下水位2m,还应满足孔内泥浆面的高度要求。
旱地施工时,黏性土应不小于1m,砂类土应不小于2m。
当表层土松软,宜将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m,同时要保证护筒顶面高出原地面不小于30cm。
钻进过程中要经常检查护筒是否发生偏移和下沉,并及时处理。
(四)泥浆池开挖及泥浆的制备
钻孔施工前在路线2#墩和3#墩之间开挖泥浆池及沉淀池,在其四周设置围挡,用安全网封闭,并设置安全标志牌。
沉淀池开挖尺寸为6m×
6m×
1.5m,泥浆池一般开挖尺寸为5m×
3m×
1.5m。
钻孔泥浆采用轻质环保的化学泥浆,在桩基钻孔时,起到护壁和浮渣的作用。
制备泥浆时,严格控制对膨润土的选择、配合比的选择,并对泥浆的各项性能指标进行测定。
选择并备足良好的造浆膨润土,严格控制对膨润土的选择、配合比的选择,并对泥浆的各项性能指标进行测定。
保证钻孔内泥浆顶标高高于外部水位或地下水位1.5~2.0m。
泥浆池设置在桥跨下,用于泥浆的循环、沉淀。
施工时泥浆的相对密度和粘度必须进行试验检测,其他指标进行抽检。
泥浆各项性能指标
方法
地层
情况
泥浆性能指标
相对密度
粘度
(Pa.s)
含砂率(%)
胶体率(%)
失水率(ml/30min)
泥皮厚(mm/30min)
静切力(Pa)
酸碱度(pH)
反循环
一般地层
易坍地层
卵石土
1.02~1.06
1.06~1.10
1.10~1.15
16~20
18~28
20~35
≤4
≥95
≤20
≤3
1~2.5
8~10
泥浆比重1.06~1.10;
粘度18~28Pa.s;
含砂率小于8~4%;
胶体率≥95%;
失水率≤15(ml/30min);
皮厚≤2(mm/30min);
静切力2~2.5Pa;
酸碱度(PH)8~10。
泥浆配合比为膨润土0.6%~10%,纯碱(Na2CO3)0.3%~0.5%,羧甲基纤维素纳盐(CMC)0.005%~0.01%。
(五)钻机就位
在埋设好护筒和备足护壁泥浆后,即可进行钻机就位。
钻机就位要求:
钻机安装就位后,调平机座,底座和顶端平稳、牢固,转盘水平,钻杆垂直。
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。
确认无误后,最后再次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、钻头直径和设计桩径是否相同,校核钻具的长度,同时检测泥浆的各项指标,一切就绪后方可开始施钻。
(六)钻孔施工
1、钻机开钻前根据钻孔桩底设计标高和测量的地面标高计算钻进深度。
2、开钻时先在孔内灌注泥浆,不进尺,只空载转动,使泥浆充分进入孔壁。
泥浆比重等指标根据地质情况而定,一般控制在1.06~1.1左右。
钻孔时的进尺速度及钻速取决于土层分布情况,开钻初期钻机须慢速、低档,待导向部位或钻头全部进入地层后,方可正常钻进。
在钻进过程中钻机的主吊钩始终承受部分钻具的重力,孔底承受的钻压应不应超过钻具重力之和(考虑浮力)的80%,以避免人为造成孔位偏差和机具损坏。
3、开孔时钻机轻压慢转,随着深度增加而适当增加压力和速度,在土质松散层时采用比较浓的泥浆护壁,且放慢钻进速度和转速,待导向部位或钻头全部进入地层后,方可加速钻进,避免进尺过快造成塌孔埋钻事故。
4、在整个成孔过程中应安排专人经常检查、测试泥浆性能,根据不同地层及时调整泥浆各大指标。
并及时清除泥浆循环系统沉淀池中的钻渣,对泥浆循环过程中定期产生的废浆统一输送至废浆池中储存并集中处理。
5、钻孔过程认真填写钻孔记录,尤其在地层发生变化时、因故停钻时均应认真记录和分析;
经常观察、检查钻机的位移和稳定情况,发现问题及时处理。
6、钻孔到设计标高后,提升钻头,用探孔器进行探孔检测。
7、探孔器说明:
①笼式探孔器是在桩孔成孔后、下钢筋笼前进行的,是根据设计桩径制作的。
笼式探孔器采用直径28mm的螺纹钢筋制作,探孔器成形之后外直径为D-0.03(D为桩基直径,单位为m),钻孔灌注桩孔深20m以下的,采用8m探孔器进行检测;
孔深20m~50m的桩,采用12m探孔器进行检测。
②检测时,将探孔器吊起,使笼的中心、孔的中心与起吊钢绳保持一致,慢慢放入孔内,上下畅通无阻表明孔径符合设计要求;
若途中遇阻则有可能在遇阻部位有缩径和孔斜现象,应采取措施予以消除。
③加工制作及探孔时注意使探孔器的重心受力线与探孔器中心线重合,探孔器下部可配重,以保证探孔时探孔器能竖直进入。
(七)清孔
成孔结束后,要及时进行清孔。
清孔方法为换浆法,分两次清孔:
第一次清孔,当成孔深度达到设计要求时,采用换浆法进行清孔,下检孔器检查,检查合格后,即可吊放钢筋笼和下砼灌注导管,然后在砼浇筑前采用换浆法进行第二次清孔。
采用导管清孔,其施工流程为用水泵向孔底注入比重较小的泥浆,以保持水位不变直至反出符合要求的泥浆,并使沉渣厚度小于30cm。
不得采用加深钻孔深度的方式代替清孔。
清孔后泥浆指标应达到:
相对密度1.03~1.10;
黏度17~20Pa·
s;
含砂率<
2%;
胶体率>
98%。
清孔后的泥浆指标是指从桩孔的顶、中、底部分别取样检验的平均值。
(八)钢筋笼的制作
钢筋笼所用钢筋规格、材质、尺寸按设计要求进行采购;
钢筋进场后由试验室按规定进行取样试验,合格后方可用于本工程,严禁不合格产品进场。
钢筋笼加工在钢筋加工场集中加工分节制作,采用钢筋弯箍机配合人工进行箍筋加工、自动滚焊机进行钢筋笼焊接,根据具体施工实际情况将主钢筋(钢筋笼)分成9m左右一节并编号,最后施工现场对接;
由于切断待焊的箍筋、主筋、箍筋、圈筋的规格尺寸不尽相同,应注意分别摆放,钢筋笼主筋用车丝机车丝,钢筋连接头截面要采用砂轮机打磨平整光滑,钢筋连接采用套筒挤压连接。
主筋为Φ28的钢筋笼接头底部车丝成全丝,有24个丝扣,钢筋笼顶部车丝为半丝,有12个丝扣,直螺纹套筒采用的标准型尺寸为67×
41mm。
钢筋直螺纹套筒连接施工工艺:
套筒及钢筋端头丝部检查矫正→钢筋端部标记→钢筋插入套筒→旋紧→检查验收
(九)钢筋笼安装
钢筋笼在钢筋加工场分节制作,由拖车运至施工现场。
钢筋笼吊装时采用加装横担梁吊装,防止钢筋笼变型或箍筋脱落。
钢筋笼安装采用汽车吊分节吊装,人工配合安装,要严格遵守操作规程安装。
安装钢筋骨架时,将其吊挂在孔口的钢护筒上,或在孔口地面上设置扩大受力面积的装置进行吊挂,不得直接将钢筋骨架支撑在孔底。
钢筋主筋采用套筒连接,连接采用全丝半丝连接,对接时采用力矩扳手将套筒扭紧确保钢筋连接紧密无间隙,连接时严格按照相关技术标准执行。
钢筋笼对接时,首先将声测管对接好,钢筋笼下放时应同步对声测管进行灌水,砼浇筑前观察声测管内水位,并查看是否密封。
钢筋丝口防锈措施:
在钢筋拉丝完成后,应涂刷油漆进行防锈处理,然后套上塑料保护帽进行防雨保护。
(十)桩基检测管布设
检测管采用无缝钢管,规格φ57×
3㎜,套管规格φ70×
6㎜,管底用钢板严格封闭焊牢,钢板规格D76×
10㎜。
各管节之间用套管连接,在混凝土灌注前先灌满清水,管口加盖,管口及管节连接部位应密封且不漏水。
检测管须牢固的绑扎或焊接在钢筋笼内侧,并且互相平行,管口超出桩顶面100㎝,每根管口高度保持一致。
(十一)导管安装
水下混凝土采用内径为30cm的导管进行灌注,导管采用无缝钢管。
根据灌注桩的长度,确定导管的拼装长度,吊装时导管应位于桩孔中央,并在灌注前进行升降实验。
在使用前,我部对导管进行必要的密水承压和接头抗拉等试验,试验合格后,方可用于钻孔桩的施工。
进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力,也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力P的1.3倍,P可按下式计算:
式中:
P——导管可能受到的最大内压力(kPa);
——混凝土拌和物的重度(取24kN/m³
);
——导管内混凝土柱最大高度(m),以导管全长或预计的最大高度计;
——井孔内水或泥浆的重度(kN/m³
——井孔内水或泥浆的深度(m)。
(十二)水下混凝土的灌注
(1)成孔及清孔质量检验合格后,安设导管,开始灌注砼。
砼采用自动计量拌合站集中拌和,砼罐车运送至灌注地点时,由试验人员对砼的均匀性、坍落度进行检测,符合要求后进行砼灌注。
混凝土拌合物应具有良好的和易性,灌注时应能保持足够的流动性,其砼坍落度当桩径D<
1.5时,宜为180~220mm;
D≥1.5m时,宜为160~200mm,且应充分考虑气温、运距及施工时间的影响导致的坍落度损失。
首批砼灌注前应注意导管下口至孔底的距离宜在30-50cm之间。
首批砼用剪球法泄放,保证首批初灌砼将导管埋深不小于1m。
首批灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度(即≥1.0m)和填充导管底部的需要,所需混凝土数量可参考下列公式:
V=лD2(H1+H2)/4+лd2h1/4
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0.3~0.5m;
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导管外(或泥浆)压力所需的高度(m),即H1=HWγW/γC;
Hw---井孔内水或泥浆的深度(m);
γW—井孔内水或泥浆的重度(kN/m3);
γC—混凝土拌合物的重度(取24kN/m3)。
(2)砼灌注工作开始后,必须连续不断的进行并且每斗砼灌注间隔时间尽量缩短,拆除导管所耗时间严格控制,一般不超过15min,不能中途停工;
在灌注砼过程中,随时探测砼高度,及时拆除或提升导管,注意保持适当的埋深,导管埋深一般保持在2~4m,最大埋深不大于6m。
用测深锤探测桩孔内砼面位置,及时调整导管埋深,提升速度不能过快,提升后导管的埋深不得小于2米。
(3)为保证桩顶砼质量,在现场实际施工中要求比桩顶设计标高超出不小于50cm,我标段现场安装超灌80cm控制。
为保证桩基混凝土强度,多余部分在墩柱或系梁施工前开挖基坑后必须凿除,残余桩头应无松散层,凿除时防止损毁桩身。
(十三)泥浆排放
对钻孔、清孔、灌注砼过程中排出的泥浆,根据现场实际情况引入到适当地点进行处理,以防止对河流及周围环境的污染。
第五章常见事故的处理措施
1、堵管:
在灌注混凝土时发生堵管后,在允许的范围内,将导管提升或者抖动导管,但导管的下口与原位置的高差不得过大,防止失去流动性的通堵塞导管口。
也可用大料斗进行灌注,以增加管内砼灌注时的冲击力。
在砼的灌注过程中,要严格的控制好砼的质量,以保证灌注过程的受力和成桩的质量。
吊车轻提导管,左右晃动,看是否挂在钢筋骨架上,不应生拉硬拽。
2、卡管:
当导管无法提升的情况下,应停止灌注,根据设计的桩长和已灌注的高度,清除已灌注部分,待回复原位,再次进行灌注。
尽量将损失减小到最低。
灌注封底料的坍落度不能过小;
短时间的间隔时,应间歇性的抖动导管,确保导管砼不粘结为一体。
3、钢筋笼上浮:
当遇到钢筋笼上浮时,应当立即停止灌注,对悬吊筋进行补焊,必要时,增加钢管以作支撑。
钢筋笼上浮后,导管内停止注入砼,采用上下抖动导管的方式使孔内已灌砼密实,借助孔内砼下沉时和钢筋笼之间的摩擦力使钢筋笼自然下沉。
4、塌孔:
一旦发现塌孔现象,应立即停钻。
如果塌孔范围较小时可通过增大泥浆粘度及比重的办法稳定孔壁;
如果塌孔较为严重时,可对钻孔采用粘性土回填,待稳定一段时间后再重新钻进成孔。
5、漏浆:
在钻进过程中或成空后孔内泥浆向地下渗漏,应该及时增加泥浆比重,适当向孔内加入黏土、麦皮、锯末等,钻头在慢速在原地旋转及补水。
若漏速极快应停止转进提升钻头,防止踏空后埋钻,钻机移位后对孔内回填粘土,切忌填砂。
6、护筒下沉:
在钻进过程中钢护筒出现下沉。
下设护筒后对周围进行夯实,再就位钻进;
出现下沉后及时提钻钻机移位并回填,防止地表塌陷。
第六章桩基质量检验及检测标准
1、钢筋加工及安装的隐蔽工程检查,由我部质检工程师组织检查,现场技术人员填写原始施工记录,混凝土浇筑记录由现场技术人员负责记录。
2、钢筋骨架的制作和吊放的允许偏差的标准见JTGF80/1-2004《公路工程质量检验评定标准》。
灌注桩钢筋制作及安装实测项目
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
受力钢筋间距(mm)
±
20
尺量:
每构件检查2个断面
箍筋、横向水平钢筋、螺旋筋间距(mm)
每构件检查5~10个间距面
钢筋骨架尺寸(mm)
长
按骨架总数30%抽查
宽、高或直径
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