沪杭高速钻孔桩施工方案.docx
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沪杭高速钻孔桩施工方案
钻孔桩施工方案
地址情况:
本标段(沪杭客运专线)DK38+717~DK55+863(省界),正线长度17.146公里。
本段地下水位较高,岩层特性将桥址区岩土体划分为:
人工填土、粉质黏土、淤泥质黏土、粉砂、粉土、细砂、粉细砂、砾砂等。
钻孔机械:
根据本标段地下水情况及地质情况特点,钻孔桩施工选用循环钻机、旋挖钻机、冲击钻机等。
当旋挖钻机钻孔到达基岩后,如果钻不动基岩时,则改用冲击钻机钻其下的基岩层,直到设计深度为止。
钻机型号及功率根据现场地质、设计桩径、桩长确定。
固壁材料和泥浆:
本段工程的地层有粉质黏土、粉土、细砂、粉细砂等地层,且地下水位高,故需要优质泥浆进行钻孔固壁。
拟选用优质粘土或膨润土制成固壁泥浆或护筒跟进法成孔。
泥浆处理:
每10墩设一个泥浆拌合池和泥浆存放池,在沿线施工范围内均匀设置泥浆池,循环使用,废弃的泥浆,存于场内的泥浆池内,用泥浆罐车倒运到指定的弃渣场。
钢筋笼:
钢筋笼在现场钢筋加工厂内集中分段制作,由吊车安装,尽量减少钢筋笼的分节,较长钢筋笼接头采用挤压套筒连接机械连接方式。
安装时安装护块,以确保周正及保护层厚度。
灌注水下混凝土:
混凝土要先经过试拌,选定配合比,严格控制砼的坍落度并保证砼的和易性、连续性。
采用导管法连续灌注水下混凝土,混凝土输送车运输混凝土、或输送泵灌筑混凝土。
截桩头及无破损检测:
灌注砼基桩完成后,超灌的砼用人工挖除,注意防止对桩基非清除部分损坏和扰动。
对桩进行无破损检测,对质量有怀疑的桩采取钻芯取样。
进行检测的桩按规定进行无破损检测或钻芯取样。
1)钻孔桩施工
(1)施工工艺
图1桩基施工工艺流程图
(2)施工方法
施工准备:
在三通一平的基础上,钻孔的准备工作主要有桩位测量及放样、制作和埋设护筒;泥浆备料调制、泥浆循环系统设置及准备钻孔机具等。
2)桩位测量放样
根据设计所提供的控制点,采用全站仪现场布置控制网并复核。
依据桩基中心轴线坐标值,用坐标法或极坐标法放样桩基中心线、桩基中心点等,并打入标桩,中心线的放样误差应控制在2cm范围内。
在距桩中心安全的地带设置十字形控制桩,便于校核,桩上标明桩号。
(1)场地平整
施工前应做好场地平整工作,对不利于施工机械运行的松散场地,采取有效的措施进行处理。
场地须有有效的排水措施。
钻孔场地的平面尺寸应按桩基设计的平面尺寸、钻机数量和钻机底座平面尺寸、钻机移位要求、施工方法以及其它配合施工机具设施布置等情况决定。
(2)埋设护筒
a、护筒采用4~8mm厚的钢板加工制成,高度为1.5~2m.护筒内径应比钻头直径大20cm,.护筒的顶部应开设1~2个溢浆口,并高出地面30~50cm.。
为增加刚度防止变形,在护筒上、下端口和中部外侧各焊一道加劲肋。
b、护筒有定位、保护孔口和维持水位高差等重要作用。
护筒位置要根据设计桩位,按纵横轴线中心埋设。
护筒埋好后应复核校正,护筒中心与桩位中心应重合,偏差不得大于50mm.垂直度偏差不允许大于1%.
c护筒的埋设深度:
在粘性土中不宜小于1m;在砂土中不宜小于1.5m,护筒顶部高于地下水位1.5m~2.0m左右,设计图纸有明确要求的则按设计图纸要求进行埋设。
(3)钻机就位
立好钻架并调整和安设好起吊系统,将钻头吊起,徐徐放进护筒内。
启动卷扬机把钻盘吊起,垫方木于钻盘底座下面,将钻机调平并对准钻孔,安装钻盘,要求钻盘中心与钻架上的起吊滑轮在一铅垂线上,钻杆位置偏差不大于2cm。
(4)泥浆的制备及循环净化
①根据桩基的分布位置设置多个制浆池、储浆池及沉淀池,并用循环槽连接。
出浆循环槽槽底纵坡不大于1.0%,使沉淀池流速不大于10cm/秒以便于石碴沉淀。
②泥浆采用优质粘土或膨润土造浆。
制备及循环分离系统由泥浆搅拌机、泥浆池、泥浆分离器和泥浆沉淀处理器等组成。
泥浆循环系统平面布置见泥浆循环系统平面布置图所示:
在钻孔桩施工过程中,对沉淀池中沉渣及浇筑混凝土时溢出的废弃泥浆随时清理,严防泥浆溢流,并用汽车弃运至指定地点倾泄,禁止就地弃渣,污染周围环境。
③钻孔桩泥浆采用膨润土拌制,造浆配合比见下表所示:
膨润土造浆配合比(单位:
kg)
原料名称
淡水
膨润土
CMC
纯碱
FCI
PHP
加重剂
配合比
100
8~4
0.004~0.008
0.1~0.4
0.1~0.3
0.003
试验确定
配比中掺加剂的用量,要先进行试配,检验配合液的各项性能指标是否符合不同地层下泥浆的性能指标要求表中所列指标要求。
各种掺加剂先制成小剂量溶剂,按循环周期加入,并经常测定泥浆指标,防止掺加剂过量,搅拌好的新鲜泥浆其性能必须适合于地基条件和施工条件。
不同地层下泥浆的性能指标要求表
地
质
情
况
泥浆指标
相对密度
(g/cm3)
粘度
(s)
胶体率(%)
失水率
(ml/30min)
含砂率(%)
泥皮厚(mm/30min)
静切力
(Pa)
酸碱度
(pH)
亚砂土
1.20~1.45
19~28
≥96
≤15
≤4
≤2
3~5
9~11
淤泥质亚粘土
1.20~1.35
19~28
≥96
≤15
≤4
≤2
3~5
9~11
粘土
1.06~1.10
18~28
≥95
≤20
≤4
≤3
1~2.5
9~11
亚粘土
1.06~1.10
18~28
≥95
≤20
≤4
≤3
1~2.5
9~11
细砂
1.20~1.45
18~28
≥95
≤20
≤4
≤3
1~2.5
9~11
粘土、亚粘土
1.06~1.10
18~28
≥95
≤20
≤4
≤3
1~2.5
9~11
为满足环保要求,采用泥浆分离器分离从桩内循环出来的泥浆,并通过调整膨润土、分散剂的掺量,使循环泥浆能再次利用。
3)开孔及成孔方法
(1)循环钻机
采用反循环旋转钻钻孔,泥浆由钻杆外流(注)入井孔,用泵吸(泵举)或气举将泥浆钻渣混合物从钻杆中吸出,泥浆经净化后再循环使用,当孔深大于50m时,采用气举法进行泥浆循环,当孔深小于50m时,采用泵吸法进行泥浆循环。
①泵吸法
A、开始钻孔时,为防止堵塞钻头的吸渣口,应将钻头提高距孔底约20~30cm,将真空泵加足清水,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,把水引到泥石泵,通过沉淀室的观察室看到泥石泵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以上时,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,待泥浆均匀后以低档慢速开始钻进,使护筒角处有牢固的泥皮护壁。
钻至护筒脚下1.0m后,方可按正常速度钻进。
如护筒底土质松软发现漏浆时,可提起钻头,向孔内投放粘土,再放下钻头旋转,使胶泥挤入孔壁堵住漏浆空隙,待不再漏浆时,继续钻进。
钻进过程中,保证钻孔垂直。
当一节钻杆钻完后,先停止钻盘转动,并使反循环系统延续工作至孔底沉渣基本排净,然后关闭泥石泵接长钻杆;在接头法兰盘之间垫3~5mm厚的橡皮圈,并拧紧螺栓,以防漏气、漏水;然后如上工序,正常钻进。
钻孔作业应连续进行,因故停钻时,必须将钻头提离孔底5m以上以防止坍孔埋钻。
B、在钻进过程中,应注意地层变化,对不同的土层,采用不同的钻进方法。
在硬粘土中钻进时,用一档转速,放松起吊钢丝绳,自由进尺;在普通粘土、砂粘土中钻进时,可用二档、三档转速,自由进尺;遇地下水丰富容易坍孔的粉砂土,宜用低档慢速钻进,减少钻头对粉砂土的搅动,同时应加大泥浆比重和提高水头,以加强护壁防止塌孔。
C、钻孔时,必须采取减压钻进,即使孔底承受的钻压不超出钻锥重力和压重块重力之和扣除浮力后的80%,这样可使钻杆维持竖直状态,使钻头竖直平稳旋转,避免或减少斜孔、弯孔和扩孔现象。
D、施工中每钻进1m或地层变化处,应及时捞取钻渣样品,查明土类并记录,以便与设计资料核对。
E、钻进过程中应经常测量孔深,并对照地质柱状图随时调整钻进技术参数。
达到设计孔深后及时清孔提钻,清孔时以所换新鲜泥浆达到孔内泥浆含砂量逐渐减少至稳定不沉淀为度。
F、泥石泵应有足够的流量,以免影响钻孔速度。
如泥石泵流量不足可用污水泵代替。
②气举法
当吸程小于10m时不宜使用气举法反循环,应先用正循环开孔至吸程达10m后,再改为气举法反循环。
A、钻机就位
钻机安装的平面位置与水平要求与泵吸式的相同,因单侧出渣管较大较重,要消除偏心荷载对提引水龙头密封结构的不利影响,可在水龙头出口端加一吊点,向上提吊,以保证钻杆的竖直。
要仔细检查电动机的电源线,防止错接。
此外,还应对供浆、供风系统等逐一检查,完善后,方可开钻。
B、操作要点与注意事项
气举式反循环回转钻进正常工作状态下的操作要点基本上与泵吸式的相同,须注意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,将孔底钻碴吸尽,再放下钻头,进行拆装钻杆工作,以免钻碴沉淀而发生埋钻头事故。
另外须随时注意护筒口泥浆(水)面标高,如果逐渐往下降落时,须立即用水泵补水入护筒,以免因水头不够而发生坍孔事故。
(2)旋挖钻机
对于粘土地质,采用旋挖钻机一次性成孔,钻杆为伸缩式钻杆,钻头为筒式活门掏渣筒。
根据地质和地下水条件,可分别采用静态泥浆护壁钻斗工艺和干土直接取土工艺。
旋挖钻机钻孔取土时,依靠钻杆和钻头自重切入土层,斜向斗齿在钻斗回转时切下土块向斗内推进完成钻取土,遇到硬土时,自重力不足以使斗齿切入土层,此时通过液压油缸对钻杆加压,强行将斗齿切入土中完成取土。
根据屏显深度,待钻筒内钻渣填满后,反转后即可关闭进渣口,由起重机提升钻杆钻斗至地面,拉动钻斗上的开关及打开底门,钻斗内的土自动排出。
卸土完毕关好斗门,再进行下一斗的挖掘。
利用自卸汽车将钻渣运至弃渣场。
如果采用静态泥浆护壁取土工艺,在出渣同时继续向孔内注水,确保孔内水头高度。
(3)冲击钻机
开孔时应低锤密击。
如表土为淤泥、松散细砂等软弱土层,可加粘土块夹小片石,反复冲击造孔壁,保证护筒的稳定。
钻孔深度在达到护筒刃脚下3m后,根据地质情况加大冲程进行正常冲砸造孔,进入基岩后适当减小冲程,以免偏斜。
4)成孔检查
钻孔灌注桩在成孔过程中及终孔后以及灌注混凝土前,均需对钻孔进行阶段性的成孔质量检查。
(1)孔径和孔形检测
桩孔成孔后在下入钢筋笼前进行孔径检测,根据桩径制做笼式探孔器入孔检测,笼式探孔器用φ8和φ12的钢筋制作,其外径等于钢筋笼直径加100mm,但不得大于钻孔的设计孔径,长度等于孔径3~4倍,(旋转成孔)长度等于孔径4~6倍(冲击钻成孔)。
其长度与孔径的比值选择,可根据钻机的性能及土层的具体情况而定。
检测时,将探孔器吊起,孔的中心与起吊钢绳保持一致,慢慢放入孔内,上下通畅无阻表明孔径、孔形符合设计要求。
(2)孔深和孔底沉渣检测
孔深和孔底沉渣采用标准锤检测。
测锤一般采用锥形锤,锤底直径13cm~15cm,高20~22cm,质量4kg~6kg。
测绳必须经检校过的钢尺进行校核。
(3)成孔垂直度检测
旋转钻采用钻杆测斜,冲击钻采用探孔器检测。
(4)质量标准
钻孔灌注桩成孔后,在灌注水下混凝土前,其质量检验的标准见下表:
钻孔桩钻孔允许偏差
序号
项目
允许偏差(mm)
1
孔径
不小于设计孔径
2
孔深
摩擦桩
不小于设计孔深
柱桩
不小于设计孔深,并进入设计土层
3
孔位中心偏心
群桩
≤100
4
倾斜度
≤1%孔深
5
浇筑混凝土前桩底沉渣厚度
摩擦桩
≤200
柱桩
≤50
5)
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