河南粉细砂层反循环钻孔灌注桩施工方案桩长125米secretdft.docx
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河南粉细砂层反循环钻孔灌注桩施工方案桩长125米secretdft
xx高速xx大桥A合同段
125(120)m钻孔桩施工方案
一、工程概况:
xx大桥南侧跨大堤桥38#和39#主墩采用φ2.0m钻孔桩,桩长125(120)m,每墩半幅横桥向布置四排、纵向三排,其中39#主墩含6.4m的粉细砂层,其地质情况如下图,拟采用反循环钻机成孔。
二、施工工艺和设备的选择:
1、施工工艺的选择:
根据地质资料和设计桩长等因素,钻孔灌注桩施工采用回转钻进、泵吸(气举)正、反循环为主的成孔工艺(38#墩0~14m范围采用正循环、39#墩0~70m范围采用泵吸反循环,70~140m以下采用气举反循环),2台50m3/h拌和站拌和砼,采用砼罐车运输。
2、施工工艺流程
本工程桩径大,桩孔深,采用气举反循环回转钻进工艺,拌和楼集中搅拌砼,地泵及砼车送砼至孔口,导管水下灌注成桩工艺,施工工艺流程见图。
钻孔灌注桩施工工艺流程图
3、成孔及配套设备的选择:
钻机的扭矩是影响工程施工进度的关键因素,根据本工程的地层情况和钻孔深度,选用江西金泰工程机械有限(责任)公司(原江西有色地质机械厂)生产的GW-30型钻机和南京中昇建机(南京)重工有限公司生产的ZSD250/150型钻机,均为反循环钻机,同时选用泵吸和气举反循环排渣组件,以提高效率,两种钻机参数如下:
(1)、江西金泰GW-30型钻机:
GW-30型钻机为龙门桁架结构双层滑橇式底盘转盘类工程钻机。
机械驱动转盘,液压驱动卷扬,积木机构分体运输,滚轮移机。
选用不同的配置可实现泵吸反循环或气举反循环排渣钻进。
GW-30型钻机主要参数
钻机型式
机械转盘式
成孔能力
成孔直径
(m)
全断面钻进
≯8级基岩
Ф3.0
摩擦桩
Ф3.2
成孔深度(m)
泵吸反循环
90/150(气举)
转盘扭矩(KN.m)
150
转盘转速(r/min)
6、8、12、20、29、40
主卷扬提升能力(KN)
800
副卷扬提升能力(KN)
80
钻杆规格(mm)
Ф325×22×3000(900Kg)
公称排渣管道通径(mm)
Ф200(Ф285)
排渣方式
正循环
3PNL
泵吸反循环
8BS泵
压气反循环气泵流量要求
≮14m3/min
钻机主机动力
90KW+55KW
外型尺寸(工作状态)(m)
8.4×4.5×10.7
主机重量(kg)(不含钻具泵组)
32000
(2)、南京中昇ZSD250/150型钻机:
名称
单位
参数
钻径
米
Φ1.2-2.5
钻深
标准
米
60
最大
米
140
最大提升力
顿
100
导向架倾角
度
25
动力头倾角
度
45
钻杆吊机
顿
1.0
动力头行程
毫米
2900
轻载
转速
转/分
-
扭矩
千牛·米
-
重载
转速
转/分
0-23
扭矩
千牛·米
0-150
钻杆长度
毫米
2400
钻杆重量
公斤
420
电源
3相380V50Hz
总功率
千瓦
145
整机尺寸
米
4.6×4.6×6.4
整机重量(不含铁具、压重)
顿
18
排渣方式
气举或泵吸反循环、正循环
钻头选用笼式刮刀钻头,并根据计算钻头加配重块,以防止孔斜与提高钻进效率。
主要设备机具配备表
设备名称
规格
单位
数量
用途
全液压动力头回转钻机
Zsd-250
台
1
成孔
全液压动力头回转钻机
GYD-250
台
1
成孔
泥浆泵
4PNL
台
4
泥浆循环
潜水泵
QY15-26-2.2
台
8
抽水
吊车
QY-50
辆
2
吊装设备、下钢筋笼
旋流除沙器
ZX250
台
2
净化泥浆
镦粗机
台
1
钢筋笼的加工
拌和楼
HZS50
套
2
砼的供应
罐车
TAITUOLA
辆
4
砼的运输
挖掘机
柳州
台
1
清理泥浆
水车
台
1
确保供水
钻杆
直径325
米
300
GW-35钻机
灌浆斗
12m3
个
1
灌注砼
导浆管
直径258mm
米
130
灌注砼
泥浆测定仪
套
1
测泥浆性能
孔经测斜仪
JJC-1D
台
1
成孔检测
空压机
12公斤/.20m3
台
2
用于反循环钻进
三、施工准备和护筒埋设:
1、施工前的准备:
根据设计图中经校核无误的桩位座标用全站仪精确放样,用砼硬化钻机场地,预留出护筒位置,确保钻机在钻进中的稳定性,并在四周定出四棵不易受到破坏的护桩,以进行护筒精确定位。
修建循环泥浆池,以供泥浆循环使用,同时修建蓄浆池,待完工后清除现场,以免多余泥浆溢出而污染环境或农田等。
2、护筒:
护筒直径为2.6m,长3.0m,护筒高出地面30cm或水面1.0~2.0米。
埋设护筒时,先将护筒底用粘土填筑,进行夯实处理,将护筒垂直放入坑中,并根据四周的栓桩将护筒对中定位。
护筒四周必须用粘土分层填筑夯实,以免钻孔过程中护筒发生偏移、下沉、漏浆现象。
四、钻孔:
1、泥浆:
(1).泥浆配制方案:
设计泥浆比重为1.10左右,粘度在23~28秒左右,加碱量为膨润土量的5%。
每方泥浆配制比例为(膨润土和纯碱的掺量根据泥浆性能进行动态调整控制),泥浆采用饮用水、膨润土和纯碱配制。
由于孔顶为3m左右粘土层,开孔时在钢护筒内按比例添加水和少量膨润土进行自然造浆,利用反循环钻进,直接把护筒内的钻渣抽出孔外,在粉细砂层上1m左右时利用反循环进行人工造浆,同时加入纯碱对膨润土进行钠化改良。
泥浆性能指标选择
钻孔
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
≤4
≤4
≥95
≥95
≥95
≤20
≤20
≤20
≤3
≤3
≤3
1~2.5
1~2.5
1~2.5
8~10
8~10
8~10
(2).泥浆循环系统:
(3)泥浆指标控制坚持分地层控制的原则,在钻孔过程中要经常捞取钻孔中图样,和设计部门提供的地质资料相比照,根据不同的地层,采用不同的泥浆指标。
砂性土层:
A、砂性土层中钻进时,密度控制在1.15~1.2,粘度20~22S,含砂4~8,以加强护壁效果,提高排渣能力;B、及时进行造浆或将其附近孔位正在粘土层中钻进时的泥浆借来使用,以保持泥浆的排渣能力。
C、泥浆池中的沉渣要及时清理。
粘土层:
在粘土层中正常钻进时,控制在1.05~1.20,粘度18~20S,含砂1~3,以加速钻进效果。
加强检验频度,每2小时检测一次泥浆指标,发现不合格情况应立即调整。
2、钻进:
(1).开钻:
38#墩从开孔到孔深38m采用正循环工艺成孔,38~70m间采用泵吸反循环,确保在钻进过程中不失水不塌孔。
39#墩从开孔至孔深70m采用泵吸反循环工艺成孔。
开钻时,为防止堵塞钻头的吸渣口,将钻头提高距孔底约20~30cm,将真空泵加足清水(为便于真空启动,不得用脏水),关紧出水控制阀和沉淀室放水阀使管路封闭,打开真空管路阀门使气水畅通,然后启动真空泵,抽出管路内的气体,产生负压,把水引至泥石泵,通过沉淀室的观察窗看到充满水时关闭真空泵,立即启动泥石泵。
当泥石泵出口真空压力达到0.2MPa时,打开出水控制阀,把管路中的泥水混合物排到沉淀池,形成反循环后,启动钻机慢速开始钻进。
(2)钻进控制
刚开钻时,进尺一定要慢,操作手要控制好钻压,采用小钻压钻进。
钻进的前30米是控制成孔垂直的关键,操作人员和技术人员要格外重视,要加强检测和控制。
在同一地层中正常钻进时,要坚持减压钻进,勤放绳少放绳的原则,规范要求,孔底压力不能超过钻具总重扣除浮力80%,这就需要操作手在钻进过程中,一定要吊打。
钻进控制遵循分地层控制原则,针对不同的地层,采用不同的钻进方法。
A、在砂性层中钻进时,钻进速度要慢,让泥浆有充分的固壁时间。
在砂类土或软土层钻进时易坍孔,要控制进尺,轻压,低档,慢速,小泵量,稠泥浆钻进。
B、在粘土层中钻进时,要坚持吊打原则,控制钻压。
在粘土质中钻进,由于泥浆粘性大,钻进所受阻力也大,要大泵量,中速钻速,同时调制泥浆的各项指标。
C、如果低液限粘土或卵、砾石夹层中钻进时,因土层太硬,会引起钻锥跳动,蹩车,钻杆摆动加大和钻锥偏斜等现象,易使钻机超负荷而损坏,易采用低档慢速,优质泥浆,大泵量的方法钻进,如果还无法克服进尺困难,需要换用牙轮钻头,必要时使用滚刀钻头。
D、在地层变换时,尤其是从软弱地层进入较硬地层时,要慢速钻进,上下来回扫孔,以防出现斜孔。
E、接长钻杆前,应先提起钻头离孔底30cm以上,继续排渣3-4分钟,关闭泥石泵,再将钻具上提接长钻杆。
F、钻杆连接端面要涂防水油,放橡胶止水圈,螺栓要对称平衡拧紧上牢。
严格要求钻杆接头的密封性,保证进尺、排渣正长运行。
G、保持护筒内水头稳定,护筒内外水头差保持在2.0米以上。
钻进.参数
序号
进入地层
钻头转速
(转/分)
进尺速率(m/h)
钻压型式
备注
1
开孔及护筒内
≯14
0.8~1.2
减压
2
粉砂层
≯13
0.8~1.0
减压
3
亚粘土层
≯18
3~6
减压
(3)、70-140m以下气举反循环钻进:
在70-140m以下时采用气举反循环钻进。
气举式反循环钻进时空压机送风须与钻头回转同时进行,接钻杆时,须将钻杆稍提升30cm左右,先停止钻头回转,再送风数分钟,将孔底钻渣吸尽,再放下钻头,进行拆装钻杆的工作,以免钻渣沉淀而发生埋钻事故。
五、成孔检查:
成孔后用JJC-10型超声波成孔检测仪检孔,该成孔检测仪可以检测成孔各深度处的桩径、桩长、孔倾斜度和孔底沉淀厚度。
六、清孔:
清孔的目的是抽换原钻孔内泥浆,降低泥浆的相对密度、粘度、含砂率等指标,满足施工规范要求。
清除钻渣、减少孔底沉淀层厚度,防止桩底存留沉淀过厚而降低桩的承载力。
同时为灌注水下砼创造良好条件,使测探准确灌注顺利。
施工中采用二次清孔法:
第一次清孔是在钻进达到设计孔深以后,将钻头提高孔底20cm左右,利用空压机气举抽浆清孔,用泥浆泵抽新低浓度泥浆或清水补充孔内泥浆;泥浆比重控制在1.03~1.15之间粘度在18~21s之间含砂率≤2%;第二次清孔是在钢筋笼下设完毕以后,用空压机通过导管进行再次气举清孔。
同样用泥浆泵抽取低浓度泥浆或清水补充孔内泥浆,直至合格。
二次清孔可以有效控制沉淀层厚度,保证钻孔桩的成桩质量。
用超声波测孔仪检测孔径及孔的倾斜度,孔深以钻杆钻头累计长度计算为准,测绳校核为辅。
采用工艺性二次清孔,即灌注砼前利用导管气举清孔方法进行二次清孔,可有效地控制孔底沉渣厚度。
七、钢筋笼制作安装:
1、钢筋笼制作:
虽然钢筋笼为半笼,长80m,但钢筋笼和声测管是连在一起的,超声波检测管要下至孔底,钢筋笼以下的40m超声波检测管需用钢筋制作骨架予以支撑,保证超声波检测管在孔中的准确定位。
施工中拟80m为分界线制作钢筋笼,80m主钢筋笼和超声波检测管笼均分7节制作,主笼长度为:
1#筋:
21.72+20+20+19.5(2
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