静态泥浆护壁旋挖式钻孔灌注桩施工工法Word格式.docx
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静态泥浆护壁旋挖式钻孔灌注桩施工工法Word格式.docx
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静态泥浆护壁、旋挖式成孔工艺适用于淤泥、地下水位高的粘性土、粉土、砂土填土及含有卵石、碎石的地层,不适用的地层为含有强承压水的土层。
四、施工机具设备
(一)适用的机械设备
1.钻机构造:
主机有履带式、步履式和车装底盘式。
2.动力头:
(1)结构形式:
①和主机动力分离式;
②和主机动力合一式。
(2)动力形式:
①柴油发动机;
②电动机;
③液压马达。
3.主要机型:
(1)短螺旋钻机:
代表机型ZKLl500型,北京城建工程机械厂制造,主机为履带式起重机,起重量30t以上,动力头和主机分离,动力头功率83kW,最大钻孔直径,最大钻深70m,标准钻深40m,钻杆为4节伸缩式,最大扭矩105kN·
m,钻速0~195rpm,可用回转斗钻具。
(2)短螺旋钻机:
代表机型RT3/S型,意大利土力公司制造,主机为履带式起重机,起重量40t,动力头和主机分离,动力头为柴油机,最大功率118kW,最大钻孔直径,最大钻深78m,标准型设备最大钻深42m。
最大扩孔器直径,最大扭矩210kN·
m,转速0~160rpm,钻杆为4节伸缩式,可用回转斗钻具。
(3)回转斗钻机:
代表机型①HRl60,意大利迈特公司制造,主机为履带式起重机,动力头为液压马达,主机发动机为柴油发动机,功率280HP(1HP=,钻杆为伸缩式。
代表机型②GXW一1000型锅锥钻机,张家口探矿机械厂制造,主机为步履式,动力头为电动机,动力头功率22kW,最大钻孔直径,最大钻深44m,钻杆为多节钻杆。
(4)大口径桩机:
代表机型DGJ型,山东黄泰实业集团公司、山东电力设备检修安装总公司制造,主机为步履式,动力头为电动机,动力头功率~90kW,最大钻径,最大钻深50m,扩底直径~,扭矩·
m,转速10rpm。
(5)大锅锥工程钻机:
属比较原始的机动推锥,但由于结构简单、轻便,适合于大机群施工。
节能省电,仍不失一种补充机型,动力头为电动机,功率,最大钻孔直径,最大钻深38m。
4.钻具的类型:
(1)短螺旋钻:
为变导程钻头,钻进速度快,正钻钻进,反钻甩土。
按照不同土层选用不同形式钻头。
尖底钻头:
适用于粘性土层,刃器上焊硬质合金刀头后可钻硬土。
平底钻头:
适合于松散土层。
耙式钻头:
适用于含有砖头瓦块的杂填土。
(2)回转斗钻:
适用于淤泥、地下水位高的粘性土、粉土、砂土、人工填土和含有部份卵石、碎石的地层,主要靠钻杆和钻斗的旋转及重力钻进,其斗牙可采用不同的切削角度。
(3)筒形钻:
筒底带活门的锅锥钻斗,适用于流塑状土层的钻进及孔底沉渣的捞取。
(4)大卵石锥:
适用于卵石层,为提升式钻锥,锥身为铁链网,用于拦储卵石。
(5)风化岩锥:
用于风化岩层的钻削。
(6)辅助锥:
①螺旋锥:
它的功能是将较系密的卵石层搅松,或将卵石挤进孔壁,便于卵石锥钻进。
②扩孔锥:
利用伞形的开合原理,沿传力杆对称地布置4组开合器,每组开合器分上下两段活节,对于不适于钻深孔的地方,为了提高桩的承载力,可用这种锥头扩孔,取得扩大的底面积。
(7)扫孔钻:
用于沉淀泥皮过厚时,孔壁的扫刷。
(二)测量仪器的配备
1.测量仪器:
(1)J2经纬仪;
(2)SD3水准仪;
(3)50m钢卷尺。
2.泥浆测试仪器:
(1)波美仪;
(2)粘度仪;
(3)浮筒切力仪;
(4)pH试纸;
(5)含砂率仪;
(6)100mL量筒;
(7)滤纸。
(三)施工所需机械
1.钻孔机械:
按照桩基设计规格、土层条件、周围施工环境、工期要求选择适合的机型,并配备好相应的钻头;
2.混凝土搅拌和灌注设备;
3.钢筋骨架加工机械;
4.造浆和清孔排水设备;
5.钢筋笼吊放机;
6.土方清理机械。
五、材料
1.砂宜选用含泥量不大于3%~5%的中粗砂。
2.粗骨料可选用卵石或碎石,最大粒径应不大于30mm,并非大于钢筋间最小间距的1/3。
3.泥浆(稳定液)制作材料:
(1)膨润土:
以蒙脱石为主的粘土性矿物。
粘土:
塑性指数IP大于17,小于的粘粒含量大于50%。
为泥浆的主要材料。
(2)CMC:
羧甲基纤维素钠盐,增加粘度,避免脱落。
(3)碱类:
Na2CO3及NaHCO3控制和改善泥浆性质。
(4)渗水避免剂:
废纸浆、锯末等,避免渗水。
(5)重晶石:
主要成份为硫酸钡,增加泥浆相对密度。
4.泥浆的性能指标
(1)相对密度:
~。
(2)粘度:
10~25s。
(3)静切力:
1min20~30mg/cm2
10min50~100mg/cm2。
(4)含砂率:
6%。
(5)酸碱度:
pH值为7~9。
(6)胶体率&
gt;
95%。
(7)失水量&
lt;
30mL/30min。
5.粘土的用量
计算公式:
g=Vr1=r1(r2-r3)/(r1-r3)
式中g——每立方米泥浆所需的粘土重量(t);
V——每立方米泥浆应需的粘土体积
r1——粘土的容重(t/m3);
r2——要求的泥浆容重(t/m3);
r2=Vr1+(1–V)r3
r3——水的容重,r3=1t/m3;
V=r2-1/r1-1
r2=Vrl+1–V(r1–1)+1
6.测量项目及要求
(1)全班工作日开始时,测定一次闸门口泥浆下面处的全套指标以后钻进进程中,每隔2h测定一次进浆口和出浆口的比重、含砂量、pH值等指标。
(2)在停钻进程中,天天测一次各闸门出口处处的全套指标。
7.泥浆的拌制
为了有利于膨润土和羧甲基纤维素完全溶解,应按照泥浆需用量选择澎润土搅拌机,其转速宜大于200r/min。
材料的投放顺序,应先注入规定数量的清水,边搅拌,边投放膨润土,膨润土大致溶解后,均匀地投入羧甲基纤维素,然后投入分散剂,最后投入增大比重剂及渗水避免剂。
六、工艺流程及施工要点
(一)工艺流程
灌注桩施工程序见下图。
灌注桩施工程序框图
(二)施工准备
1.技术准备:
(1)桩基工程施工图及图纸绘审记要。
(2)建筑场地和临近区域内的地下管道、地下构筑物、危房、精密仪器车间等的调查资料。
(3)水泥、砂石、钢筋等材料及其制品的质检报告。
(4)主要施工机械及其配套设备的技术性能资料。
(5)桩基施工组织设计或施工方案。
2.施工厂地准备:
(1)打桩施工面的设置:
打桩施工面应按照现场实际情况肯定,应注意以下几点:
①施工面距地下水位应大于以上。
②地下水位以上的松散杂填土层,因易跑浆、漏浆造成塌孔,最好予以清除。
当清除后的场地标高距地下水位高度过小时,可辅填必然厚度的垫层作打桩施工面,或先行降低水位后再进行打桩施工。
(2)施工前应做好场地平整工作,对于无益于施工机械运行的松软场地应进行坚实处置,施工面最好硬化,雨季施工应做好排水办法。
(3)在建筑物旧址或杂填土地域施工时,应预先进行钻探并将探明在桩位处的旧基础、石块、废弃障碍物挖掉或采取其他处置办法。
(4)对于和施工厂地相邻的施工管线、危房等采取相应的隔离和保护办法。
3.施工测量网的设置。
在施工厂地设置井字形测量控制桩及水准点,控制点应设在不受桩基施工影响处,设明显标志及保护架,测量控制点应按期复核。
4.泥浆制备及循环系统的设置。
由于钻孔护壁和清孔的需要,需制作必然数量的泥浆,同时为了施工厂地的干燥,需进行泥浆制备及循环系统的合理计划。
施工厂地设置储浆池一个,容积不小于6m3,沉淀池两个,容积不小于10m3,两个轮换利用,一个进浆沉淀,一个关闸清理,沉淀池进出口设闸门,沉淀池上口应高出造浆池。
施工厂地设置环形泥浆槽,场地中间再设置若干支槽,形成泥浆循环网络和排水网络,浆池和泥浆槽均应用砖砌筑,池壁和池底用水泥砂浆抹面。
5.混凝土的搅拌及配比:
(1)混凝土采用集中搅拌,电子自动计量,小型搅拌站系统,同时配备两台300L搅拌机,以备搅拌站产生故障时用。
(2)每立方米砂、石、水泥外加剂等用量现场标牌发布。
(3)按每根桩需要的灌注时间肯定的混凝土的初凝时间,并按初凝时间的控制标准肯定缓凝剂的填加量。
6.电源准备:
(1)总用电量按下列公式计算:
P=×
{K1(∑p1)/(cosф)+K2∑p2}×
式中(前)——系数;
(后)——照明用电系数;
P1——电动机额定功率(kW);
P2——电焊机额定用量(kV·
A);
K1——电动机要求系数,取;
K2——电焊机要求系数,取;
cosΦ——功率因素,取。
(2)需配备临时发电设备,以备突然停电时利用,避免钻孔和灌注时事故的发生。
(3)按照施工总平面的布置,合理设置配电箱。
1.钢筋笼的制作:
(1)钢筋笼的制作场地应选择在运输和就位都比较方便的场所,最好设置在现场内。
(2)钢筋进场后应按钢筋的不同型号、不同直径、不同长度别离进行堆放。
(3)钢筋骨架绑扎顺序是:
①主筋调直,在调直平台上进行;
②骨架成形,在骨架成形架上安放架立筋,按等间距将主筋布置好,用电弧焊将主筋与架立筋固定;
③将骨架抬至外箍筋转动焊接器上,按规定的间距缠绕箍筋,并用电弧焊将箍筋与主筋固定。
(4)钢筋笼分段制作,分段长度在8m左右,对于长桩采取一些辅助办法后,也可定为12m。
(5)主筋刘·
接可采用对焊、搭接焊、绑条焊,主筋对接在同一截面内的钢筋接头数不得多于主筋总数的50%,相邻两个接头间的距离不小于主筋直径的35倍,且不小于500mm,主筋焊接长度为主筋直径的10~15倍,箍筋的焊接长度为箍筋长度的8~10倍。
(6)钢筋笼保护层:
为确保桩混凝土保护层厚度,应在主筋外侧设钢筋定位器,对于旋挖式钻孔,为避免桩孔侧面受到损坏,定位器应利用宽度为50mm左右的钢板,长度400~500mm,同一断面上定位器4~6处,沿桩长的间距为2~l0m。
(7)钢筋笼的堆放。
钢筋笼堆放应考虑安装顺序、钢筋笼变形和避免事故等因素,以堆放二层为宜,如能合理利用,补强钢筋牢固绑扎,可以堆放三层。
8.护筒的制作。
护筒的规格:
短螺钻机因钻头进出孔口的冲击力较大,护筒内径宜比孔径大200mm,本地下水位较深时,护筒长度为宜,步履式锥锅钻机、大锅锥钻机护筒内径比孔径大l00mm,护筒长度。
护筒用5mm的钢板制作,在护筒的上、中、下各加一道加劲筋,顶端焊两个吊环,一为起吊用,二为绑扎钢筋笼吊杆,压制钢筋笼的上浮,护筒顶端同时正交刻四道槽,以便挂十字线,以备验护筒、验孔之用。
(三)施工要点
1.护筒的埋设。
护筒具有导正钻具、控制桩位、隔离地面水渗漏、避免孔口坍塌、举高孔内静压水头和固定钢筋笼等作用,应认真埋设。
埋设时,先放出桩位中心点,在护筒外80~l00cm的过中心点的正交十字线上埋设控制桩,然后在桩位外挖出比护筒大60cm的圆坑,深度,在坑底填筑20cm厚的粘土,夯实,然后将护筒用钢丝绳对称吊放进孔内,在护筒上找出护筒的圆心(可拉正交十字线),然后通过控制桩放样,找出桩位中心,移动护筒,使护筒的中心与桩位中心重合,同时用水平尺(或吊线坠)校验护筒竖直后,在护筒周围回填含水量适合的粘土,分层夯实,夯填时要避免护筒的偏斜,护筒埋设后,质量员和监理工程师验收护筒中心误差和孔口标高。
当中心误差符合要求后,可钻机就位开钻。
2.钻机就位:
(1)履带式钻机就位。
首先做好场地的平整及压实,使主机左右履带板处于同一水平面上,动力头施工方向应和履带板方向平行,切不可垂直,开钻前调整好机身前后左右的水平。
(2)步履式锅锥钻机。
首先做好场地平整,机架就位后进行调平,第一次调平后挂钻杆,并将钻尖对准钻孔中心位置,旋人坑后,再次调整机架水平,两次调平后才能保证成孔垂直度,以后在每次接杆时,还应再按上述步骤进行。
(3)大锅锥钻机。
首先做好三角架支腿的支撑,支腿支点要放好垫木,以防滑动。
三条支腿腰身用型钢进行连接,以增强三角架整体刚度。
3.钻进成孔。
在护筒内注满泥浆后,开始钻进,钻进进程中要随时不断补充泥浆,使孔内始终维持高于地下水位1~的水头高度,同时应按照土质情况调整泥浆配方和比重。
在钻进进程中,要按照地层的转变,及时改换不同形式的钻头,钻至设计标高时用带有活门的筒形钻清理沉渣,即一次清孔。
当孔壁泥浆皮沉淀较厚时,可用扫孔钻头上下往复,扫刷孔壁。
清孔后提出钻头,由质量员和工程监理进行孔径、孔深、垂直度检测,验收合格后,移走钻机,盖好盖板,进行下道工序施工。
4.钻孔出土的清理。
国产短螺旋钻机动力头可左右摆动,钻头提出孔口后,钻头摆向一侧,反转甩土。
在地下水位下施工时,由于钻头反复摆动和从头对孔位,极易损伤孔壁,造成塌孔。
意大利钻机具有自动限位装置,不存在此类问题。
国产旋挖式钻机,应限制机头的摆动,在孔口设立专门的出土装置,钻头只进行垂直上下往复运动,不作水平向摆动。
出土装置是在井口安装轨道,行走平板车,当钻头提出孔口后,将平板车推人钻头下,钻头卸土后,再将平车推离孔口。
5.钢筋笼的吊放:
(1)钢筋笼的吊放要对准孑L位、扶稳、缓慢,避免碰撞孔位,到位后当即固定。
(2)多节钢筋笼吊放时,应将钢筋笼慢慢接长后再放入孔内,利用先插入孔内的钢筋笼上部架立筋将笼体固定在护筒上,利用吊装机械将上节钢筋笼临时吊住进行两节钢筋笼的对接和绑扎,钢筋笼对接后要请质量员和工程监理对焊缝检查验收,冷却后再沉入孔内。
(3)钢筋笼的标高定位,可采用锁定式吊杆。
当灌注桩空桩深度较大时,尤其必要,利用两根长度略大于施工面至桩顶距离的Φ40的钢管,在钢管下端焊若干定位环,间距5cm,在钢筋笼顶端下到孔口时,依照孔口标高至桩顶标高的距离尺寸,肯定要利用的定位环顺序,将肯定的定位环从主筋外侧首道加劲筋下面插到主筋里侧,再从内侧向环内插入两根同吊杆一样长的插销,将吊杆锁定,插销上端与吊杆上端绑扎在一路,起吊吊杆,将钢筋笼缓缓下放到位,然后将吊杆吊环与护筒绑扎在—起,将钢筋笼固定,同时可避免灌注混凝土时钢筋笼的上浮。
6.导管的安放。
钢筋笼吊入固定后,应慢慢按下导管,导管的壁厚不宜小于3mm,直径200~250mm,钻孔深度大时,宜选用大直径导管,以确保导管良好的通导性。
导管直径的制作误差不该超过2mm,底管长度不宜小于4m。
导管利用前进行拼装打压,以检查导管是不是有砂眼,法兰盘是不是有变形、密封不严,试水压力为~,导管安放触孔底后,上提300~500mm。
7.二次清孔。
当导管安装完毕,灌注混凝土前应再次测量沉渣厚度,沉渣厚度超标时,应进行二次清孔。
当孔径小于800mm时,二次清孔采用正循环压浆法即可取得很好的效果;
当孔径大于800mm时,采用空吸泵反循环方式、导管空气升液排渣法清孔。
8.水下混凝土的灌注。
清孔完毕后,由导管上部塞入隔水塞,塞入深度以临近水为准,当储料斗内的混凝土储量知足剪栓后第一次灌注时,即保证导管底端能埋入混凝土中~时,即可剪栓和开启料仓门。
随着不断地灌注,孔内混凝土面的上升,随时提升和拆卸导管,导管底端必需保证埋入管外的混凝土面以下2~3m。
为了保证混凝土持续灌注,导管不离开混凝土面,且有必然的埋置深度,要求详细计算混凝土灌注料斗、储料斗及导管的体积,并按照不同的成桩孔径,以此推算每次上拔的高度,避免和禁止导管离开混凝土面和混凝土灌注的中断。
第一次混凝土的灌注量必需知足底端能埋入混凝土中~(按上限考虑)的要求。
第二次混凝土的灌注量(即以后各次)必需知足导管底端能埋入2~3m的要求,任何情况下不得少于1m的要求。
第一次(以后各次)的提管高度不大于3m,保证导管底端至少埋入混凝土面以下1m以上,不得产生断桩。
在任何情况下,导管的埋深不得大于6m。
为消除沉渣影响,保证桩顶灌注质量,混凝土的灌注应比桩顶控制标高高出50cm。
灌注进程中,应有专人测量导管埋深及管内外混凝土面的高差,填写混凝土灌注记录。
水下混凝土必需持续灌注施工,每根桩的浇筑时间按初盘混凝土的初凝时间控制,对浇筑进程中的一切故障均应记录备案。
七、施工质量控制要点
1.增强原材料实验工作,严格执行各类材料的查验制度,不合格材料严禁进场和利用,水泥、钢材均应有出厂证明和实验资料,混凝土要做配比实验,严禁套用配合比。
2.钢筋笼成形绑扎点焊引弧不得在主筋上进行。
3.护筒的埋设、泥浆的制备、钻孔的清孔要有专人负责,严禁缩颈、夹层、歪斜等质量通病。
4.为避免钻斗内的土砂掉落到孔内,使泥浆性质变坏或沉淀到孔底,斗底活门在钻进进程中始终应维持关闭状态。
5.为避免快速地上下移动钻斗,水流以较快的速度在钻斗外侧和孔壁之间的间隙中流动致使冲洗孔壁,和上下提钻斗时在其下方产生负压而致使孔壁坍塌,应按孔径的大小及土质的情况来调整钻斗的起落速度。
6.钻机因故停止钻孔时,应设专人值班补浆,避免塌孔事故。
7.钻孔成孔后要及时灌注,不得留宿,以避免造成缩径和塌孔。
8.测绳要按期用钢尺校验,当改换测绳、搭接测绳或其他不明情况发生时,要随时用钢尺查验。
9.混凝土灌注时,要避免钢筋笼上浮,必需对钢筋笼采取足够的压制力,同时在混凝土灌注到钢筋笼位置时,要勤拔导管,使导管埋深维持在。
减少因混凝土上升时的磨擦力。
10.混凝土灌注完毕,开始初凝,即割断钢筋笼挂环,使钢筋骨架不影响混凝土的收缩,及钢筋与混凝土的粘结力。
11.灌注导管利用后要及时用水清洗,管壁、法兰盘要常常检查,随时清除砂眼、接口变形等隐患,破损的胶垫和连接螺栓要及时改换。
12.离析和停滞时间较长的混凝土应进行二次搅拌。
13.每一个台班做两次塌落度实验,并检测砂石含水量、调整水灰比和塌落度。
14.每浇注50m<
SUP>
3<
/SUP>
混凝土必需有一组试件,小于50m<
的桩,每根桩必需有一组试件。
15.做好测量控制,保护好测量控制点,常常进行复测。
16.认真做好施工记录和各项原始记录管理,做到完工资料齐全,并及时整理归档,成孔记录和灌注记录应做到一桩一表。
八、施工劳动力组织
(一)护筒埋设
工人2~3人。
(二)短螺旋钻机司机1人,指挥兼记录1人,清渣工2人。
(三)步履式锅锥钻机
司机1人,记录1人,钻杆安装2人,清渣工2人。
(四)大锅锥钻机
司机1人,记录1人,清渣、钻杆安装2人。
(五)混凝土灌注
司机1人,孔口导管安装3人,手推车工6人
(六)混凝土搅拌
司机1人,上料4人,计量1人。
(七)辅助工
泥浆制作1人,泵工1人,其他工种如电工、修理工、测量工酌情考虑。
以上劳动组织为一班施工人员,如两班制则乘以2。
九、应注意的安全事项及具体办法
1.贯彻“安全第一、预防为主”的安全工作方针,增强安全教育,严格执行安全生产制度和操作规程,做好安全交底。
2.健全安全管理组织,各级管理组织设立专职质量安全员和兼职安全员,对安全关键部位进行常常性检查。
3.大直径灌注桩井口设安全盖,避免掉物和塌孔。
4.增强机械保护、检修、保养,机电设备由专人操作。
5.严格用电管理,施工现场的一切电源电路的安装和拆除,必需由持证电工操作,电器必需严格接地、接零和漏电保护器,场地电缆应架空,严禁拖地和埋压土中。
6.做好防雨、防雷和防洪办法工作,现场工人作业需戴安全帽。
7.严禁酒后操作机械和上岗工作。
8.混凝土灌注完后的空桩孔位,要及时回填压实。
十、质量要求
(一)本工法所采用的施工技术规范
1.中华人民共和国行业标准《建筑桩基技术规范》(JGJ94—94)。
2.中国有色金属总公司、中华人民共和国冶金工业部标准《灌注桩基础技术规程》YSJ212—9二、YBJ42—92。
3.《地基与基础工程施工质量验收规范》(GB50202—2002)。
(二)质量标准要求
1.钢筋笼制作允许误差:
(1)主筋间距±
10mm;
(2)箍筋间距±
20mm;
(3)直径±
(4)长度±
100mm;
(5)主筋保护层允许误差±
20mm。
2.灌注桩施工的有关允许误差:
(1)桩位放样允许误差为:
群桩20mm,单排桩10mm;
(2)孔深允许误差+300mm;
(3)桩径允许误差±
50mm(桩径允许误差的负值指个别断面);
(4)垂直度允许误差&
1%;
(5)孔底沉渣厚度(包括泥浆沉淀及虚土),摩擦桩≤150mm,端承桩≤50mm;
(6)钢筋笼安装深度允许误差±
(7)桩顶桩高允许误差–50mm~+30mm;
(8)平面位移:
1~3根、单排桩基垂直于中心线方向和群桩基础的边桩允许误差为:
(d≤1000mm)d/6且不大
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