岩溶地区冲击成孔灌注桩施工工法Word文档下载推荐.docx
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混凝土采用水下混凝土灌注,施工工艺已极为成熟,施工过程中严把质量关,后期桩基础灌注质量均较好。
2适用范围
冲击成孔桩适用于人工填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、砂土层、碎石土层,尤其适用于砾卵石层、岩溶裂隙发育岩层。
并且钻进深度比较灵活,从十几米到100m以上的钻孔均可应用。
3工艺原理
利用冲击钻机或卷扬机带动一定重量的冲击钻头,在一定的高度内使钻头提升,然后突然使钻头自由落下,利用冲击动能冲挤土层或破碎岩层形成桩孔,再用掏渣筒或其他方法将钻渣排出。
每次冲击之后,冲击钻头在钢丝绳转向装置的带动下转动一定的角度,从而使桩孔得到规则的圆形断面。
施工机械图:
1-钻头2-回填粘土3-泥浆渡槽4-溢流口5-供浆管6-前拉锁
7-主杆8-主滑轮9-副滑轮10-后拉锁11-斜撑12-卷扬机
13导向轮14-钢管15-垫木
4工艺流程及操作要点
4.1工艺流程
4.2操作要点
4.2.1桩位测放
1)在施工技术人员的指导协助下,测量人员根据施工图纸精确放样出孔位,复查无误后方钉桩签,后方可进行安放桩机及埋设护筒。
2)在埋设护筒前,把桩位进行引桩埋设打十字交叉线,便于护筒埋完后检查桩位情况。
图4.2-1钉桩签
4.2.2埋设护筒
1)护筒采用4~8mm厚钢板护筒。
护筒内径应比冲击头直径大于200㎜,其上部宜开设1~2个溢浆孔。
2)护筒底部的埋设深度应超过1.5m。
若遇易坍孔的土层时,宜加长护筒长度,以防护筒底脚悬空坍孔。
3)护筒的顶端应高出地面100~150mm,护筒上口平面中心点应与设计桩位中心点尽可能重合,偏差不得大于50mm。
4)护筒中心应用十字线进行定位,护筒内插入钢筋保证桩机对位要求。
图4.2-2十字线护筒埋设
4.2.3桩机就位
1)钻机就位前,对主要机具及配套设备进行检修后开始安装就位,接通水电。
2)钻绳中心应与护筒中心重合。
钻头挂上后,要反复核对中心位置,以免造成桩位偏差过大。
3)钻机下放枕木,枕木通过围侧钉钢钎固定、桩机与枕木通过接触固定。
4)将钻锥徐徐放入护筒内。
钻机底座和顶端保持平稳,防止产生位移和沉陷,钻机的起吊滑轮线、钻锥和桩孔中心三者应保持同一铅垂线。
5)随着钻进的进行,已经发现倾斜及跑动,立刻进行调整,必要时报测量人员进行复测纠正。
4.2.4钻孔施工
1)泥浆池及泥浆制备:
泥浆池的容积为钻孔容积的1.2~1.5倍,护壁泥浆可采用向孔内添加红粘土造浆。
2)开孔时,应低锤密击,如表土为淤泥细砂等软弱土层,可加红粘土块夹小片石反复冲击造壁,孔内泥浆面应保持稳定。
3)在钻进过程中,应勤松绳和适量松绳,不得打空锤;
勤抽渣,使钻头经常冲击新鲜地层。
每次松绳量应按地质情况、钻头形式、钻头重量决定。
4)钻孔工地应有备用钻头,检查发现钻头直径磨耗超过15mm时应及时更换修补。
更换新钻头前,应先检孔到孔底,确认钻孔正常时方可放入新钻头。
5)在不同地层钻进时,要合理调节泥浆比重计冲程,确保安全的前提下,提高钻进速度。
在粘性土层中钻进时,泵入稀泥浆并经常清理钻头上的粘土快,防止粘钻;
在粉砂或者中粗砂层,泥浆比重控制在1.2~1.5,投入粘土快,勤冲勤掏渣;
在砂卵石层,泥浆比重控制1.3左右;
软弱土层或塌孔回填重钻地层,泥浆比重1.3-1.5左右,投入黏土块。
图4.2-3泥浆比重计控制泥浆比重
4.2.5溶洞处理
岩溶地区冲孔灌注桩施工必须按照图纸要求,要先施工长桩,再施工短桩,同时尽量安排两相邻桩跳开施工,确实无法错开时,则要等到相邻钻孔桩混凝土强度达到2.5Mpa后方可施钻。
溶洞地层处理方法一般采用挤石造壁、化学灌浆、套筒跟进等方法进行处理。
挤石造壁费用最低,套筒跟进费用最高,本工法主要选用挤石造壁和套管跟进处理方法。
1)挤石造壁
此种工艺适用于岩溶裂隙发育不大,溶洞内有填充物或者局部空隙不大的溶洞处理。
(1)此种溶洞在钻进至距溶洞顶0.5m左右时,应提前准备一定数量的片石及粘土。
粘土做成球状或饼状,直径约15cm为宜,粘土外用塑料薄膜包裹,防止自然蒸发干裂失水。
另须将粘土球与片石提前混合均匀。
(2)接近溶洞时,采用低冲程钻进方式,一经发现泥浆流失,即为证明钻至溶洞裂隙发育地层。
立即提出钻头并向孔内补充泥浆。
同时利用铲运机向孔内投片石及粘土的混合物,随时测量,待回填至溶洞顶面1m以上时方可停止。
(3)待下部回填片石粘土稳定后,重新下入钻头进行钻进。
回填的片石及粘土将被挤入溶洞内,起到护壁的作用。
(4)当冲击钻穿过溶洞顶部时要反复提升冲锤,在顶部厚度范围上下轻提慢放,冲锤不明显受阻碍,说明顶部已成孔并且是圆滑垂直的。
岩溶处理如采用挤石造壁则尽可能的将顶面穿孔扩大,待回填完成后再对此部分进行成孔,避免冲锤被卡。
2)套管(钢护筒)跟进法
此工艺主要适用于溶洞较大,采用上述2种方法无法止住裂隙水发育或者止住需要投入相对较大的成本时,采用此种工艺较为合理。
(1)钢护筒选用5mm厚钢板卷制焊接完成,为节约施工成本,无需太厚。
(2)首先用钻头将溶洞顶部岩层完全穿过,且保证溶洞顶光滑、顺直,比跟进的钢护筒外径小,使钢护筒能够顺利下放至溶洞底。
(3)如钻孔内只有一个溶洞时,采用一种直径的钢护筒跟进即可;
如设计钻孔深度内有2个溶洞且距离较远时,此时需考虑:
“级差”钻进及“分层”跟进。
(4)当采用分层跟进时,开孔时需选取大号的钻头,钻进至第一个溶洞底下放第一个钢护筒;
后选取小号的钻头继续钻进至下一个溶洞,采用与第一个套筒相同的工艺进行跟进。
“分层”跟进时,内外层护筒直径差值一般控制为50mm。
4.2.6掏渣清孔
1)钻进至设计孔深时,报请监理工程师及勘察单位进行终孔验收,收集孔底碎石渣块,与勘察报告揭示地层土性相应对,如与地勘报告不符,由三方共同确定钻孔深度及嵌岩深度。
2)经验收合格后,提出钻头下掏渣筒掏取孔底沉渣,同时调节孔内泥浆比重至1.2以下,保证混凝土灌注过程中顺畅进行。
3)下放钢筋笼后,再次量取钻孔深度,保证孔深、沉渣厚度、泥浆比重、泥浆粘度等指标符合规范要求。
4)第二次清空采用正循环方式进行,通过泥浆泵抽取泥浆向导管内泵送泥浆,使钻屑等从导管及孔壁间隙间反出。
4.2.7水下混凝土灌注
1)水下砼灌注是成桩过程的关键工艺,施工人员应从思想上高度重视,在做好准备工作和技术措施后,才能开始灌注。
2)开始灌注混凝土时,导管底部至孔底的距离宜为300~500mm;
3)应有足够的混凝土储备量,开灌前必须有1/2桩体混凝土到现场。
导管一次埋入混凝土灌注面以下不应少于0.8m;
4)导管埋入混凝土深度宜为2~6m。
严禁将导管提出混凝土灌注面,并应控制提拔导管速度;
5)应有专人测量导管埋深及管内外混凝土灌注面的高差,填写水下混凝土灌注记录;
6)灌注水下混凝土必须连续施工,每根桩的灌注时间应按初盘混凝土的初凝时间控制,对灌注过程中的故障应记录备案;
7)应控制最后一次灌注量,凿除泛浆高度后必须保证暴露的桩顶混凝土强度达到设计等级。
5材料与设备
5.1材料
本工法所涉及到得材料主要为:
钢护筒(分级制作壁厚5mm)、粘土球或粘土饼(外敷薄膜防止失水)、焊条(E5003)、片石、钢筋、混凝土(C30)。
5.2设备
本工法需要的主要机具设备为:
CZ-30型冲击钻机;
轮胎式起重机;
挖掘机;
污水泵;
电焊机;
切割机。
6质量控制
6.1成孔质量控制
6.1.1钻进施工前应检查钻头的直径尺寸,避免因钻头磨损导致桩径变小。
6.1.2钻进时注意钻具和钻头链接的牢固性,选用最适合施工场地土层的泥浆进行护壁,钻进过程中时刻注意土层变化,调整泥浆性能。
6.1.3为防止孔壁坍塌,孔内水位要高于地下水位1.5m以上,并将护筒底部埋入土层中1.5m以上,护筒与外围土层空隙用红粘土封堵密实。
6.1.4下放钢筋笼时避免碰撞孔壁,并且施工中尽量减少施工作业振动的影响。
6.1.5若在钻进过程中出现缩颈、坍孔现象,需加大泥浆比重以稳定孔壁,使冲击钻机反复上下窜动、但不下放钢丝绳。
6.1.6钻孔倾斜时,可反复扫孔纠正,如纠正无效,应在孔中局部回填粘土加片石至偏孔处0.5m以上,重新钻进。
6.1.7成孔、孔深、沉渣厚度等检测我施工单位先进行自检,自检合格后报监理。
6.2钢筋笼制作及安放质量控制
6.2.1钢筋加工严格按设计图纸下料,主筋接头采用单面焊焊接接头,搭接长度为10d,焊接时必须配备熟练及有多年施工经验的焊工进行焊接。
加强筋用特制绞盘缠绕环状,焊接成型,箍筋按间距要求螺旋形缠绕在笼骨架上,绑扎牢固。
钢筋笼根据桩长,分节制作孔口焊接,接头采用搭接焊,按《钢筋焊接及验收规范》的要求执行。
钢筋笼外每隔2m-4m绑扎混凝土垫块,横向圆周为3-4块,并均匀布置,保证钢筋笼保护层厚度。
6.2.2钢筋笼入孔时采用混凝土灌注架,安放时放置在孔位中间,投放时要吊直扶稳,对准孔位,缓慢放下,不得左右旋转,避免碰撞孔壁。
严禁高提猛落和强制下放,吊放完毕进行隐蔽工程验收,合格后立即浇筑混凝土。
为控制笼顶标高,支撑钢筋笼吊筋的水平杆要放在孔口两边的垫木上,保证钢筋笼在关注混凝土时不超标下沉。
6.2.3钢筋笼的成品需要做到下垫上盖,严格按照当地作业规范。
6.3清孔质量控制
6.3.1为保证孔底沉渣符合设计及规范要求,清孔分两次进行。
6.3.2钻孔深度达到设计要求,对孔深、孔径、孔德垂直度等进行检验,符合要求后进行第一次清孔,清采采用捞渣筒清渣,同时向孔内泵入清水,调整泥浆比重。
6.3.3混凝土灌注之前,进行第二次清孔,利用泥浆泵通过混凝土导管向孔内压入比重1.15左右的泥浆,把孔底在下钢筋笼和导管的过程中再次沉淀的钻渣置换出,以达到施工要求。
6.4混凝土施工质量控制
6.4.1混凝土开始灌注前,将球胆放入漏斗,作为封水塞。
混凝土运至现场时,检查其均匀性和坍落度,若不符合要求进行第二次拌合,二次拌合后仍不符合要求不在进行使用。
6.4.2首批混凝土灌注后,要连续灌注,严禁中途停止,在灌注过程中,经常测探孔内混凝土面的位置,及时调整导管埋深,配专人量测导管埋深及管内外混凝土面的高差,填写水下混凝土灌注记录。
6.4.3时刻注意观测孔内泥浆返出情况,倾听导管内混凝土下落声音,为防止钢筋骨架上浮,当灌注的混凝土顶面距离钢筋骨架底部1m左右时,降低混凝土的灌注速度,灌注将近结束时,核对混凝土的浇注量。
6.4.4每一根桩做一组试块,在施工现场进行混凝土试块制作,做好的混凝土试块放入标养室并标注时间、混凝土强度等级等原始信息。
做好的混凝土试块必须做好记录台账,做到有案可查。
6.5常见质量问题分析及对策
表6.5.1常见质量问题分析及对策
常遇问题
产生原因分析
防止措施及处理方法
塌孔
护筒埋置过浅、泥浆流失、溶洞存在
1、回填片石及粘土混合物
2、加大泥浆比重
3、塌孔严重,需全部回填密室重新钻孔
弯孔及缩孔
地下障碍物、淤泥地层
1、反复扫孔
卡钻
地下障碍物、溶洞出钻头倾斜
1、晃动大绳及其他措施
掉钻头
钢丝绳断、
钢丝绳与钻锥处销子断开
1、经常检查钢丝绳有无开股等影响安全使用的隐患
2、焊接打捞锥打捞
堵管
混凝土塌落度过小
导管内漏浆
导管底拔除混凝土面
1、灌注前检查混凝土的塌落度
2、导管使用前进行试拼装
3、勤测勤量,防止拔漏导管
埋管
拔管时间间隔过长,混凝土初凝
1、经常上下窜动导管,防止导管被埋
2、抽出孔内泥浆,将导管齐混凝土面割断,准备接桩
7安全措施
安全规程执行《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46-2005),《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-2011)、《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ33-2012)。
7.0.1所有进入现场人员必须佩戴安全帽,施工人员必须统一着装,电工必须穿绝缘鞋。
7.0.2在施工现场布设标志牌,用于施工现场的安全提示、警告、禁止标识。
7.0.3灌注桩作业时,设立明显的安全警戒线,警戒线以内,任何非施工人员都不得入内。
7.0.4施工现场和生活办公场所要配备消防灭火器。
7.0.5冲击钻机钢丝绳定期检查,有安全隐患时立即更换,严谨使用。
7.0.6所有的冲击钻机都必须加设防后倾装置,冲击钻机的卷扬机、发电机、主动轮、从动轮等必须假设防护罩。
7.0.7吊车的卷扬、变幅、转向和行走,每天应进行例行检查,并应有专人负责指挥吊车,明确信号指令。
7.0.8混凝土运抵现场后,有专人负责混凝土罐车的调度及倒车情况,与罐车死机良好沟通,明确倒车线路并进行指挥。
7.0.9在灌注桩施工作业范围内,采用警戒线作为警示标志,禁止无关人员进入。
7.0.10现场所有机电设备设专人操作维修、保管,其他人不得操作,经常检查机电设备,严禁设备带病运转。
7.0.11与其他相关单位协调礼让。
8环保措施
8.1对环境的影响
8.1.1噪声的污染
冲击钻机冲击岩层的震动及噪音、混凝土罐车的轰鸣声、发电机的轰鸣声等均较大的影响附近居民的生产机生活。
8.1.2泥浆的污染
冲击钻施工属泥浆护壁成孔灌注桩,施工过程中势必需要调制及产生大量的泥浆对周围环境造成较大的污染。
8.1.3粉尘的污染
混凝土罐车、铲运机、吊车等作业机械行走过程中所带起的扬尘对环境的影响。
8.1.3油料的泄露
由于施工环境地靠海边,柴油发电机的柴油、机油,冲击桩机、挖掘机、吊车等润滑油泄露将造成海水的污染。
8.2预防措施
为避免和减轻上述施工过程中产生的危害,根据过去的经验总结,可采取下述措施:
8.2.1作业场所工人持续接触的噪声级不得超过85db(A)。
8.2.2经常检测各作业场所的噪声强度,作好记录,以确定是否应采取降噪措施。
8.2.3对任何油料溢漏必须清理,并做记录。
8.2.4对冲洗和清洁施工设备和车辆的冲洗液,应回收处理。
8.2.5污水严禁直接排入海洋,应经过严格处理并检查合格在进行排放。
8.2.6施工现场道路、作业区、生活区必须按规定进行地面硬化。
8.2.7施工现场要制定洒水降尘制度,配备专用洒水设备及指定专人负责,在易产生扬尘的季节,施工场地采取洒水降尘。
8.2.8施工现场要在施工前做好施工道路的规划和设置,可利用设计中永久性的施工道路。
如采用临时施工道路,主要道路和大门口要硬地化,包含基层夯实,路面铺垫焦渣、细石,并随时洒水,减少道路扬尘。
9效益分析
该工艺通过综合的考虑岩溶洞的地质地层情况,有针对性的对每个穿越岩溶洞桩孔进行成孔措施分析及方法论证,力求找到最简洁有效的解决办法及处理措施。
通过挤石造壁、套筒跟进的方式进行溶洞的处理,节省了混凝土的消耗量,加快了施工速度,避免了塌孔、地下暗流等对施工造成的损失,该工艺值得在公司类似工程得到推广。
9.1安全可靠
9.1.1综合的进行分析,根据不同地质条件选用不同的溶洞处理方式,已处理效果的可靠性为基本前提。
9.1.2钻头依靠重力冲击破碎岩层,冲击力的方向始终竖直向下,钻孔垂直度有保证。
9.1.3与干作业相比,无需爆破施工,安全可靠。
9.1.4即使地质勘查报告有误,通过钻渣的掏取,经勘查及监理单位确认,也可对设计孔深进行修改。
9.2造价较低
9.2.1现场绝大部分溶洞可以通过挤石造壁措施进行解决,通过粘土及碎石片对桩围侧空洞的堵填,减少了混凝土的用量,节约了工程成本。
9.2.2暗流较大的岩溶洞,挤石造壁无法解决的岩溶洞,采用级差法套管跟进,内部套筒穿越全部溶洞后,外套筒可采用吊车拔出,循环利用,经济可靠;
若采用混凝土灌注法进行封堵,混凝土用量将很难估量,甚至造成桩体部分混凝土缺失的质量问题,后期处理将带来更大的费用。
10工程实例
xxxx桩基础工程采用此综合的岩溶洞处理措施进行灌注桩施工,基本无塌孔现象出现,混凝土充盈系数也得到了较好的控制。
后期桩体质量较好,经检测均满足设计及规范要求。
该工程于20XX年3月份开工,20XX年5月份竣工。
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