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①2层含淤泥质素填土(Q4ml):
层厚0.8~2.5m,层底标高11.71~14.67m,灰褐、灰黑色,软塑,稍密,饱和,含有机质,该层主要分布在沟、塘及坑洼处。
①3层素填土(Q4ml):
层厚3.0~6.9m,层底标高11.21~15.74m,灰褐、灰黑、浅灰、褐灰色,软塑,饱和,主要由粘性土回填,夹少量碎石块等杂物。
②1层淤泥质粉质粘土(Q4al):
层厚0.0~5.8m,层底标高5.85~10.30m,灰褐、灰黑、浅灰、褐黄色,软塑,稍密,湿,含高岭土、粉质,无摇振反应,干强度及韧性中。
②2层粉质粘土夹粘土(Q4al):
层厚0.0~8.5m,层底标高5.25~11.21m,灰褐、黄灰、褐黄色,可塑,中密,湿,含高岭土、氧化铁、粉质,该粉质粘土与粘土为互层状。
无摇振反应,干强度及韧性中。
③1层粉土(Q4al):
:
层厚0.0~6.9m,层底标高2.05~6.57m,灰褐、黄褐、浅灰,灰绿色、可塑,稍密~中密,湿,含粉质粘土薄层及粉细砂层。
有摇振反应。
③2层粉土夹粉细砂(Q4al):
层厚0.0~3.8m,层底标高-1.62~4.52m,褐黄、灰白、黄褐色,稍密~中密灰白,灰绿色,含细砂,局部夹有风化残积土、砂岩风化颗粒,有摇振反应。
④层粘土(Q3al):
层厚0.0~3.8m,层底标高19.8~22.14m,褐灰、灰褐、黄褐色,硬塑,含高岭土、氧化铁、铁锰结核。
局部底部含有粉质粘土薄层。
无摇振反应,干强度及韧性高。
该层土主要分布在北段二阶段地处。
⑤1层强分化砂岩(J):
层厚0.7~2.5m,层底标高-2.62~20.51m,暗红、棕红色,湿,硬塑~坚硬,含长石、云母等矿物,螺旋钻进比较困难,岩芯较破碎,成团块状,为较软岩石。
⑤2层中微分化砂岩(J):
该层未钻穿,暗红、灰绿、紫红色,岩芯较完整。
含长石、石英等矿物,岩石质量指标RQD较好,岩石天然单轴极限抗压强度大于5MPa,最大达23.8MPa,为较软岩,岩体基本质量等级为Ⅲ类,岩芯采取率大于80%,局部夹有暗紫色页岩,该层底部未灰绿色细砂岩。
2、水文概况
该场地地下水类型主要有三类。
一为上层滞水,分布于①层杂(素)填土及②1层淤泥质粉质粘土中,水量与大气降水及地表泾流联系密切,整个场地无统一地下水位。
勘探期间测得南淝河河水面高程9.9m。
其次为分布于②2层粉质粘土夹粉土中的少量空隙水,该空隙在自然状态下形不成地下水位,仅在其坑形成后才会由高处渗入低处积聚形成低下水位;
再次为分布于③1、③2、及⑤1层强风化砂岩中的裂隙水,该层裂隙水埋深约在地表下8~12m左右。
该层水与南淝河河水有一定的水位联系,具弱承压性,承压水头约1.5m。
拟建立交桥段沿线地形为现状道路,地形尚平坦,总体为北高东南低,地面标高
(以孔口高程计)自15.7~23.98m,最低是位于40#孔10.90m,最大高差13.08m。
地貌单元总体位江淮丘陵岗地及坳沟,微地貌单元为南淝河II级阶地、一级阶地、河漫滩及河床等,由第四系冲洪积粘土构成上覆主要土层,下覆为侏罗系(J)砂岩及粉细砂岩。
三、主要工程数量
本工程中,四里河立交共有钻孔灌注桩292根,其中φ1.2m钻孔灌注桩共计156根、φ1.5m钻孔灌注桩共计118根、Φ2.5m钻孔桩18根。
濉溪路跨河桥共有钻孔灌注桩34根,其中φ0.8m钻孔灌注桩共计12根(其中有8根是利用旧桥的桩基)、φ1.0m钻孔灌注桩共计14根(其中有2根是利用旧桥的桩基)、Φ1.2m钻孔桩8根。
四、主要施工方案与技术措施
1、施工准备
根据四里河立交桥设计图纸及现场实际地质情况,拟在本工程桩基施工中采用冲击钻钻孔施工。
平整场地,放线定桩位,承台四周需开挖探沟(至少在横桥向和顺桥向两个方向)探明并拆改桩位处的地下障碍物。
本工程由于施工工期较短,桩基施工采用多上机、全面开孔的施工部署,网电供应不能满足施工要求,鉴于此种情况,决定部分钻机采用柴油机自发电,发电机运行时采用搭设棚布覆盖,减少噪音影响。
采用全站仪测量进行孔口定位,测放桩位中心点并做好护桩,并从绝对高程点引入临时水准点,测出护筒口标高,作为施工中桩位高程控制点和检查点,并在施工中注意保护。
施工前,施工现场两侧侧设置连续、密闭的围挡,围挡选用标准蓝色彩钢板,按业主要求绘制标准“文明施工”标志、警示标志、标牌及宣传口号,做到简洁、明快,确保文明施工。
每墩位开钻前必须结合管线图在钻孔桩的四周挖探沟,以确保既有管线的安全,并经项目部技术人员和监理人员现场确认后方可开钻,保证施工中不对既有杆管线造成破坏,影响人民生活。
为创建文明工地和便于施工现场管理,根据施工电源和水源的位置,对供电线路和供水管线进行合理布设,规范布局。
2、交通组织
根据现场实际情况,围挡封闭采用先点后线再面循序渐进的方式进行封闭。
桥梁施工以每联为一施工单元,集中施工,为下道工序提供尽早的施工条件;
桩基以两个墩一围挡交替进行施工。
根据现场实际情况,南淝河以南左侧绿化带内树木已迁移完毕,地下管线较少,最具备开工条件,首先施工NH桥左15#、16#墩,采用活动彩钢板将两个承台一起围挡,围挡每节长3m,高2m,围挡与路面采用膨胀螺栓固定,每片围挡之间采用螺栓连接。
钢栅栏设置在快慢车道之间,围挡设置在距钢栅栏1.5m处,作为自行车通行道,当围挡与人行道口冲突时,留出道口宽度,在道口或拐弯处设置透明钢栅栏围挡。
当施工完NH左侧一联墩柱后,拆除围挡,恢复慢车道和自行车道通行(有绿化带阻隔的地段拆除绿化带,铺垫钢板,保持与前面的改移到慢车道上的自行车道顺接),封闭路中间的四个车道并围挡(围挡长度为一联约140m),保持两侧各有一个慢车道和一个自行车道通行,移钻机至NH、WH公用墩处,施工公用墩的桩基、承台(基坑及时按标准回填)、墩柱;
墩柱施工完毕,拆除围挡,全面进行现浇梁施工,道路全封闭施工,保持人行道通行。
四里河路在10月上旬全封闭施工,濉溪路先半封闭施工,待合作化路全封闭时再全封闭濉溪路。
合作化路上有两处公交站台在全封闭前需要临时迁移。
第一步:
施工NH左侧
第二步:
施工公共墩
第三步:
施工WH右侧
3、护筒埋设
(1)精确定出桩位后,经现场监理工程师检查无误,埋设钢护筒。
(2)护筒高2米,采用5mm的钢板卷制而成,护筒内径比桩径大20cm,护筒顶要高出施工水位或地下水位2.0m,并高出施工原地面0.2-0.3m,保证钻孔中存储的泥浆能高出地下水位,并保持泥浆相对密度和粘度,以保护桩孔顶部土层不致因机身振动而导致坍孔。
(3)护筒埋设位置必须准确,保证护筒的垂直度和水平度,在护筒的顶部要开设1个溢浆口,护筒中心线与桩中心重合,平面允许误差50mm,护筒倾斜度不得大于1%,埋设后将护筒边0.5~1.0m范围内的土挖掉,夯填粘性土至护筒底0.5m。
(4)为增加护筒刚度防止变形,在护筒上下端各焊一道加劲肋。
桩基护筒用人工开挖埋设于密实粘土层中。
护筒埋设完成后钻机就位,并将钻头准确对准桩位,钻机用缆风绳四周加固牢靠稳定。
4、钻机就位
拼装好的钻机拖拉就位后,将钻头对准钻孔桩位,并与钻架上的起吊滑轮在同一铅垂线上中心成一直线,其偏差小于2cm。
钻机定位后,底座做到平整、稳固,确保在钻进中不发生倾斜和位移。
(1)、泥浆制备
泥浆循环池根据现场道路及周围环境布置,泥浆循环池由泥浆池和沉淀池组成,当桩位在绿化带中时,利用墩位之间的绿化带空地开挖泥浆池和沉淀池,泥浆池和沉淀池之间设置梯形堤坝,泥浆池和沉淀池开挖深度根据钻孔容积确定,并确保施工时泥浆面保持在路面以下0.5,防止泥浆溢出影响市容;
当桩位在行车道路面时,须开凿路面开挖泥浆池,路面凿除宽度参照承台基坑开挖宽度,承台开挖时边坡按暂1:
1考虑,承台底施工操作面按承台设计宽度每边预留0.5米考虑,其他按绿化带中桩基施工事项办理。
钻孔桩施工时,对沉淀池中沉渣及灌注砼时溢出的废弃泥浆经沉淀后用汽车运弃,确保泥浆不外流。
在粘土层段采用自然造浆方式进行护壁,淤泥或砂类土层段采用抛填粘土造浆,造浆用的粘土塑性指数应大于15。
泥浆检测仪每台钻机自备,为控制泥浆指标,项目部试验室随机到现场用试验室泥浆检测仪抽查检测,浆液的比重、粘度、胶体率等指标经现场试验以符合该地层护壁要求,一般钻进过程技术指标要求见下表。
泥浆性能指标要求表
相对密度
粘度(s)
胶体率(%)
失水率(%)
泥皮厚
静切力(Pa)
酸碱度(ph)
1.2~1.4
22~30
≥95
≤20
≤3mm/min
3~5
8~11
5、成孔
开始钻进时,应采用小冲程开孔,待钻进深度超过钻头全高加正常冲程后方可进行正常冲击钻孔。
松散地层应采用中小冲程,坚硬漂、卵石和岩层应采用中、大冲程。
钻进过程中,必须勤松绳、少量松绳,不得打空锤;
勤抽渣,使钻头经常冲击新鲜地层。
每次松绳量,应根据地质情况、钻头形式、钻头质量决定。
钻进工地应有备用钻头,检查钻头钻头直径磨耗超过1.5cm时,应及时更换、修补,经常检孔,更换新钻头前必须检查到孔底,确认钻孔正常时方可放入新的钻头。
在钻孔过程中,必须绘制桩孔地质剖面图,挂在钻台上,以供对不同土层选择适当的钻速和泥浆比重等作参考。
在易坍地层中钻进时,应适当加大泥浆比重,控制钻进速度。
钻进中应经常注意土层变化,在土层变化处均应捞取渣样,以判断土层,并做好记录,与设计地层作核对。
钻进过程中应认真填写钻进记录,详细记录地层变化情况,当发现地层异常孔内有变化时,应及时通知现场技术人员。
钻机操作手或班长必须在记录上签字。
当成孔深度达到设计深度后,利用探孔器(探孔器直径参照钻孔桩直径,长度3米)先进行孔径检查合格后,由项目部技术员进行成孔质量检验符合设计、规范要求后,报请监理复检认可后即可进行钢筋笼入孔。
终孔后采用测绳校核孔深,以保证桩底标高符合要求。
钻孔桩在钻进过程中,要及时将弃渣外运至指定地点,防止对城市造成固体污染。
钻孔桩成孔直径必须达到设计桩径,成孔用钻头设保径装置,保证每个截面没有缩径现象。
钻孔桩成孔桩位偏差不应大于5cm,桩身垂直度允许偏差应小于1/300.
终孔前钻进速度放慢以便及时排出钻渣,当钻孔距设计标高1m时,注意控制钻进速度和深度,防止超钻,并核实地质资料,判定是否进入要求的持力层。
当钻孔深度达到设计要求时,应请监理工程师确认,并对孔深、孔径和孔形等进行检查,确认满足设计要求后进行清孔、灌注砼。
钻孔时经常清碴,并及时补给泥浆,钻孔作业应连续进行,不得中断。
采用多台钻机施工时,在砼刚刚浇注完毕的邻桩成孔施工安全距离不宜小于4d,为防止冲击振动使邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇筑混凝土的凝固,应待邻孔混凝土浇筑完毕,并达到2.5MPa抗压强度后方可开钻。
6、第一次清孔
清孔处理的目的是使孔底沉碴(淤泥)厚度、泥浆液中钻碴量和孔壁泥垢厚度符合设计要求。
当钻孔达到设计深度后,提起钻头,补充泥浆并开始清孔。
清孔标准执行下列规定:
孔内排出或抽出的泥浆手摸无2-3mm颗粒,泥浆比重不大于1.03~1.1,含砂率小于2%,黏度17-20pa/s;
浇注水下混凝土前孔底沉碴厚度不大于5cm。
严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。
清孔时注意在清孔排碴前必须注意保持孔内水头,防止坍孔。
7、钢筋笼制作安装
钢筋应存放在高于地面的平台、垫木或其他支承物上。
按不同钢筋种类、等级、牌号、规格及生产厂家分批验收、分别堆存、挂牌标识。
钢筋的质量须经过试验并确认合格后方可使用,使用前先清除钢筋上的油渍、污泥、锈漆等。
采用钢筋弯曲模具,按设计和规范要求加工钢筋笼,钢筋笼分段制作,主筋接头位置错开且在同一截面受拉区不大于50%。
为保证主筋保护层厚度,在钢筋笼每4米处交错焊接定位钢筋3个。
设专用台架制作钢筋笼,钢筋的成型须严格按图纸要求施工。
钢筋笼长度较长时,可以分节制作但接头必须符合设计和规范要求,保证焊接质量。
内主筋宜采用闪光对焊,上下两节孔口焊接采用搭接焊接头,采用搭接焊时,主筋连接应保证在同一轴线上。
主筋连接部位表面污垢必须清除干净,上、下节笼体各主筋位置对正,且上、下节笼体保持垂直状态。
焊接时采取两边对称施焊。
连接完毕后要补足连接部位的螺旋箍筋,并经验收合格后方可下放,进行下一段笼的安装,钢筋加工单面焊缝长度不小于10d,双面焊接长度不小于5d,圆钢焊接采用J422型焊条,螺纹钢筋焊接采用J506型号焊条。
加工后的钢筋根据规范和设计要求认真检查验收,必须确保钢筋笼的主筋间距偏差不宜大于20mm,箍筋间距偏差不宜大于20mm,钢筋笼长度偏差不宜大于5mm,不宜小于10mm,并经监理检验合格后,方可下入孔内。
钢筋笼堆放和搬运时必须保持平直,防止扭转、弯曲变形。
起吊时必须用两点起吊法。
钢筋笼下放入孔时,保持垂直状态,对准孔位徐徐轻放,避免碰撞孔壁,下笼过程中若遇障碍不得强行下放,必须查明原因,处理后继续下放,钢筋笼安装时保护层偏差不宜大于20mm。
钢筋笼的安放深度和位置符合设计要求,待全部钢筋笼下完经验收合格后,将其吊筋与孔口固定,保证钢筋笼定位正确,避免钢筋笼下沉和灌注砼时上浮。
8、导管下放及二次清孔
水下混凝土的灌注采用导管法。
导管接头为卡口式,直径350mm,壁厚10mm。
导管使用前须进行水密、承压和接头抗拉试验。
Φ2.5m钻孔桩采用双导管,下放导管时,导管连接要紧密,导管下入孔内后,底端宜距离孔底0.25~0.4m;
导管应位于钻孔中心位置;
导管下放完毕,重新测量孔深及孔底沉渣厚度,如孔底沉渣超过要求,则应利用导管进行二次清孔,直至孔底沉渣厚度达到要求,二清后泥浆比重控制在1.10以内。
在下完钢筋骨架后和在灌注水下混凝土前,必须检查孔底沉碴厚度。
当沉碴厚度满足设计要求时即可进行灌注水下混凝土施工,否则要进行二次清孔。
柱桩允许沉碴厚度不大于5厘米。
9、水下砼灌注
灌注混凝土前将灌注机具如储料斗、漏斗等准备好。
导管在吊入孔内时,其位置居中、轴线顺直,稳步沉放,防止卡挂钢筋骨架影响孔壁稳定。
施工所用砼根据规程要求,每根桩进行3至4次坍落度测试,坍落度要求为18至22cm。
同时每根桩在灌注过程中,按要求制作3组试块,试块制作取样分前、中、后期有代表性,并按规范要求养护,28天后送验。
导管安放底面应高于孔底40cm左右,砼的初灌量应满足导管埋入砼深度不少于1m的标准。
灌注过程中,设专人负责测量砼面高度,适时提升及拆卸导管,保持导管埋入砼的深度2至6m。
砼灌注连续紧凑进行,中间不得停顿,并尽可能缩短拆除导管的间隔时间;
灌注过程中经常用测探锤探测孔内混凝土面位置,及时调整导管埋深,导管的埋深控制在2m~4m,特殊情况下不小于1m或不大于6m。
为防止钢筋骨架上浮,采取以下措施:
a.使导管保持稍大的埋深,放慢灌注速度,以减少混凝土的冲力;
b.当孔内混凝土面进入钢筋骨架1m~2m后,适当提升导管,减少导管埋置深度,增大钢筋骨架下部的埋置深度。
为确保桩顶质量,桩顶加灌1m高度。
同时指定专人负责填写水下混凝土灌注记录,全部混凝土灌注完成后,拔除钢护筒清理现场。
钻孔桩砼施工完成并达到终凝状态后,应及时将上部空桩部分用土回填,防止人员跌落。
10、Φ2.5米钻孔桩成孔及砼灌注方案
1)、成孔施工
松散地层应采用中小冲程,每次冲程应控制为2.0一3.0m,坚硬漂、卵石和岩层应采用中、大冲程,每次冲程应控制为3.0一5.0m,在冲砸过程中松紧卷扬机刹车尤为重要,松绳多了会减低冲程进尺少,松绳少了会打空锤,不但不进尺而且易断钢线绳,一般每次松绳较冲程在岩层多5一8cm,在土层多3一5cm。
钻进工地应有备用钻头,开孔钻头直径2.448米,钻进过程中经常检查检查钻头直径,当钻头直径磨耗超过1.5cm时,应及时更换钻头,或补焊耐磨焊条或合金钢片,经常检孔,更换新钻头前必须检查到孔底,确认钻孔正常时方可放入新的钻头。
在冲孔过程中要经常投黄土造浆,每次应沿孔四周均匀投放孔内,然后低冲程造浆,直至泥浆比重达到要求为止,在砸进过程中,每隔3一4小时,将锤头在孔内上下提放几次,把下面的泥浆拉上来,以利护孔壁。
钻孔时经常清碴,取渣要勤,一般进尺0.5一1.0m,要取渣一次。
并及时补给泥浆,钻孔作业应连续进行,不得中断。
2)、砼灌注
灌注灌注Φ2.5m钻孔桩灌注砼时,采用双导管灌注,混凝土前将灌注机具如储料斗、漏斗等准备好,每个导管上料斗容积不小于4m3,确保封底砼埋进导管不小于1米。
导管安放前,导管固定架两端应采用枕木超底、垫空,确保导管固定架底部与护筒顶间隙保持10cm以上,防止装满封底砼的料斗将护筒压沉。
导管节数、节长配置时,两套导管要保持一致,以便拆导管时导管底部埋深相同,防止其中一套导管埋深过大或埋深过小,影响桩基砼的灌注质量。
考虑到钢筋笼底和钻孔桩底平齐,砼初灌阶段极易造成钢筋笼的上浮,导管顶节宜配置两节0.5管,以便导管底标高能够及时的小幅度的上提,防止钢筋笼上浮。
导管在吊入孔内时,其轴线顺直,稳步沉放,防止触碰声测管使其变形,防止卡挂钢筋骨架影响孔壁稳定。
砼灌注施工时,考虑到料斗高度较高,以及桩孔上部动载影响,拟采用两台汽车泵输送砼。
配备16吨起重机一台,进行砼灌注作业。
砼封底成功后,应将导管上部的大料斗换成小漏斗,砼灌注应连续紧凑进行,中间不得停顿,并尽可能缩短拆除导管的间隔时间;
11、桩基检测
1)、声测管的埋设
Φ2.5m水下灌注砼桩基都要预埋声测管进行超声波透射法检测。
声测管的埋设技术要求:
每根桩埋设4根声测管,按正交十字形布置,离钢筋笼距离在5~10cm左右。
声测管应采用钢管,其内径为50mm,壁厚2.5mm。
钢管连接用螺纹连接,保证管内光滑。
声测管不得破漏,下端及接头应严格封闭,管顶在检测前应加盖,以免异物入内,堵塞通路。
在下放钢筋笼之前将声测管绑扎在钢筋笼的内侧主筋上。
声测管之间应在全长范围内都必须保持互相平行,各管垂直度偏差不大于1%。
其他桩径水下灌注砼桩基预埋声测管按照规范要求频率布置,布置形式为每根桩埋设3根声测管,呈等边三角形,其他事项同Φ2.5m桩。
2)、低应变法检测桩基
受检桩砼强度至少达到设计强度的70%,且不小于15Mpa(一般不少于14天)方可进行检测。
检测前桩基应凿除浮浆,平整桩头。
传感器位置用磨光机磨平,打磨面积直径不小于10cm。
如果对低应变法检测的结果发生怀疑时,用抽芯法进行钻芯验证。
12、冲击钻孔桩施工流程
冲击钻孔施工流程图
测量放样
测量检查
护筒制作
孔位放线
埋设护筒
钻机就位
泥浆制作
钻 孔
成孔检查
清 孔
钢筋试验
清孔检查
钢筋笼制作
钢筋笼检查
导管制作
下钢筋笼
砼配合比选定
密封承压试验
导管安装
混凝土检查
砼拌合
灌 注 砼
钻机移位
五、钻孔桩施工应急预案
1、掉钻
钻头摩损、受伤,没有被及时发现,或者卡钻后强行起钻等原因,都会造成掉钻。
打捞方法是:
钻头上要事先安放打捞绳,掉钻后先用导管清孔,以防埋钻,然后下打捞钩,打捞钩挂住钻头后试着往上提,如发现不易提出,可下放小量炸药进行松动,然后提出。
2、卡钻
由于未及时焊补钻头,钻孔直径逐渐变小,而焊补后的钻头大了,极易发生卡钻,或孔口掉下石块或其他物件,卡住钻头,或泥浆太稠,以致钻头被吸住。
处理方法是:
用较粗的钢丝绳带打捞钩或打捞绳放进孔内,将钻头勾住后,与大绳同时提动,或交替提动,并多次上下、左右、摆动试探,有时能将钻头提出。
如无效时,
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