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第五章桩基施工质量事故处理措施13
5.1塌孔处理13
5.2缩孔处理13
5.3埋钻和卡钻处理13
5.4混凝土浇筑过程中钢筋笼上浮14
第六章安全生产保证措施14
第一章工程概况
1.1工程概述
漠阳江特大桥桥址位于广东省阳江市江城区境内,桥梁共长8053.41公里,桥梁较长,跨越范围较大,依次跨越漠阳江东河、漠阳江、漠阳江西河,桥址上游2km为雅白线漠阳江西河大桥,桥梁跨越范围大,桥址跨越处地势平坦开阔,水系发达,河网交错。
大里程端桥台位于低矮山丘山坡上,横坡平缓,桥址范围内有河流、大片农田,荒地以及多条道路。
农田区域地势平坦,地质较湿较软,积水较多,水塘区域多为养殖性水塘。
1.2主要工程数量
本桥梁采用的桩基础为钻孔灌注桩柱桩,桩基桩径分别为1.0m、1.25m、1.5m和2.5m;
桩基数量为,桩基2125根,总桩长53622.108m,混凝土方量为45243.176m3,其中,Φ1.00m桩基1983根计50541m,混凝土方量39674.379m3,Φ1.25m桩基83根,桩长1790m,混凝土方量2056.637m3,Φ1.50m桩基34根,桩长793m,混凝土方量1069.63m3,Φ2.5m桩基24根,桩长498m,混凝土方量2442.53m3。
桩长最短11m,最长43m;
第二章施工工艺流程及施工工艺
2.1水上钻孔灌注桩施工工艺流程
图2-1钻孔施工工艺流程图
2.2施工工艺
2.2.1插打护筒
钢护筒埋置,护筒用10mm厚钢板制成,其内径较设计桩径大40cm,孔内水位宜高于护筒底脚0.5m以上,在已经搭设好的施工作业平台上,利用专门的打桩机锤击和加压下沉钢护筒,用履带吊将钢护筒吊起,然后用打桩锤缓缓加压,吊放及下压过程应由测量人员进行专门的测量监控进行施工指导,钢护筒打入河床底以下持力层,实际深度根据现场地质情况确定,护筒插打过程中严格控制护筒顶面中心与设计桩位偏差不大于5cm且斜度不大于1%。
2.2.2泥浆的制备和使用
(1)水上钻孔桩由于不能将泥浆排入江河中,因此在每台在钻机旁边设置一个泥浆箱,用作泥浆制备和循环用,泥浆箱周围用钢管做防护,并设置相应的警示标志标牌。
(2)泥浆的制备,选择合适的膨润土运输至施工现场,在开孔之前进行泥浆制备,并测定泥浆的相关指标,在钻孔时,根据不同的土层调整泥浆指标,泥浆指标见表2-1。
表2-1泥浆性能指标
地层
泥浆性能指标
密度(g/cm³
)
粘度(s)
含砂率
胶体率
PH值
淤泥质黏土
1.10~1.25
19~28
<4%
≥96%
9~11
粉质黏土
1.20~1.45
≥95%
粉砂及细砂
1.15~1.4
16~22
4%-8%
8~10
细砾土及片岩
1.05~1.20
8~11
检测方法
泥浆相对密度计
漏斗黏度计
含砂率计
量杯法率
PH试纸
2.2.3钻机就位
本桥梁水上的桩基采用冲击钻机进行钻孔作业,钻机就位使用汽车吊和履带吊配合进行钻机移位、安装及就位;
钻机就位后,操作手操作卷扬机,将顶端的钢丝绳吊一个垂球,使垂球中心与桩位中心对准,偏差不大于5cm,然后吊起冲击锤进行施工准备。
2.2.4钻孔
同一个墩位上的几根桩必须等到第一根桩的砼浇筑完毕24小时以后才能施工相邻的第二根桩,依此类推,同一墩台桩基施工顺序如图2-2。
图2-2桩基成孔顺序图
2.2.5钻进成孔
水上钻孔桩机械根据桩基所在位置的地质、设计孔径、孔深等素,结合现场实际施工条件选用冲击钻进行钻孔施工。
护筒埋设完成后,由测量人员对护筒中心进行复核,保证桩位中心与设计偏差不超过50mm时就可以正常钻进,若偏差较大,则需要重新埋设护筒,桩位偏差符合设计和规范要求时即可钻进施工。
2.2.6终孔、清孔
终孔:
当钻孔达到设计终孔标高后,请监理工程师检查,确定终孔。
表2-2钻孔桩成孔质量标准
项目
允许偏差
孔的中心位置(mm)
50
孔径(mm)
不小于设计桩径
倾斜度(mm)
小于1%
孔深
不小于设计规定
沉淀厚度(mm)
符合设计要求
清孔:
采用换浆法施工,即向孔内注入经过泥浆处理器处理过的泥浆,换出孔底沉渣及浓度较大的泥浆。
孔内排出的泥浆手摸无2~3mm颗粒,泥浆比重不大于1.20,含砂率小于2%,粘度17~20s。
检孔:
清孔完毕后,即组织监理、质检工程师及值班技术人员共同对成孔进行检查,孔径及孔形检查用检孔器检查,孔深和孔底沉渣用测锤检测。
2.2.7钢筋笼制作及安装
本桥梁钻孔灌注桩基础主筋16mm及以上的钢筋接头采用滚轧直螺纹套筒进行连接,主筋机械连接接头在桩身长度范围内应相互错开,同一连接区段内,接头的纵向受力钢筋截面积占受力钢筋总截面积的百分率不应大于1/3。
钢筋笼在钢筋加工厂下料,分段制作。
钢筋笼制作时先将主筋间距布置好,待固定好架立筋后再绑扎螺旋筋。
主筋与架立筋、螺旋筋之间的接触点采用电弧焊固定。
在钢筋笼上加设加劲箍,加强筋采用与主筋直径相同的钢筋,第一道布置在距承台底以下40cm,最下一道设在钢筋笼底面以上10cm处,加劲箍间距自上而下2.0m布置一道,其余的在最下两段进行调节,但间距不超过2.5m,加强箍采用双面搭接焊接,双面焊缝长度5d,d为主筋直径,mm。
钢筋笼保护层定位,采用在钢筋笼上焊接定位钢筋N10,沿钢筋笼加强箍四周等间距布置4个,桩身桩长范围内每2m布置一组。
钢筋笼的支垫间距为2m,以防止钢筋笼变形。
钢筋笼在搬运及堆放过程中如发生变形,必须进行修整方可使用。
为吊放钢筋,每节钢筋笼上部对称设置2个吊环,吊环采用与桩身主筋相同的钢筋制作,同时每节钢筋笼的上部还设置2个临时支撑固定杆,以满足钢筋笼对接临时支撑的需要,同时作为桩基接地连接钢筋。
钢筋笼采用25t吊车吊装,逐段接长放入孔内,先将第一段钢筋笼对准孔位,垂直缓慢放入孔中,避免碰撞孔壁,利用钢筋笼顶端的架立筋暂时固定在桩架上。
再将第二段钢筋笼吊起,钢筋笼接长采用直螺纹套筒连接接长。
钢筋笼下放到设计标高后,在钢筋笼顶设置临时钢撑架,临时钢撑架固定在桩架上,防止混凝土浇注时钢筋笼上浮、下坠及左右偏位。
钻孔桩钢筋骨架允许偏差见表2-3。
表2-3钻孔桩钢筋骨架质量要求及检验方法
项目
检验方法及频率
钢筋骨架在承台底以下长度
±
100㎜
尺量检查
钢筋骨架直径
20㎜
主筋间距
0.5d
尺量检查不少于5处
加强筋间距
螺旋筋间距
钢筋骨架的垂直度
骨架长度1%
吊线尺量检查
2.2.8探孔器制作
探孔器钢筋采用与主筋相同的钢筋制作,探孔器直径与桩径相同、直线段长度为桩径的6倍,探孔器下部配筋要适当加强,以满足下沉的需要。
2.2.9钢筋笼吊装
钢筋笼制作完成后,经验收合格后,方可吊装。
钢筋笼安装采用汽车吊,为了保证钢筋笼起吊时不变形,对于长钢筋笼,起吊前应在加强骨架内焊接三角支撑,以加强其刚度。
采用两点吊装时,第一吊点设在钢筋笼的下部,第二点设在钢筋笼长度的中点到上三分点之间。
对于长钢筋笼,起吊前应在钢筋笼内部临时绑扎两根杉木杆以加强其刚度。
起吊时,先提第一点,使钢筋笼稍提起,再与第二吊同时起吊。
待钢筋笼离开地面后,第一吊点停吊,继续提升第二吊点。
随着第二吊点不断上升,慢慢放松第一吊点,直到钢筋笼同地面垂直,停止起吊。
解除第一吊点,检查主筋是否顺直,如有弯曲应整直。
当钢筋笼进入孔口后,应将其扶正徐徐下降,严禁摆动碰撞孔壁。
然后,由下而上地逐个解去绑扎杉木杆的绑扎点及钢筋十字支撑。
当钢筋笼下降到第二吊点附近的加强箍接近孔口,可用木棍或型钢(视骨架轻重而定)等穿过加强箍筋的下方,将钢筋笼临时支承于孔口,孔口临时支撑应满足强度要求。
将吊钩移到钢筋笼上端,取出临时支承,将钢筋笼徐徐下降,降至设计标高为止。
将钢筋笼临时支撑于护筒口,再起吊第二节钢筋笼,使上下两节钢筋笼的竖向主筋位于同直线上进行连接,全部接头焊好后就可以下沉入孔,直至所有钢筋笼安装完毕。
并在孔口牢固定位,以免在灌注混凝土过程中发生浮笼现象。
2.2.10钢筋笼定位
钢筋笼定位,必须由测定的护筒标高来计算吊筋的长度,并反复核对无误后再焊接定位。
然后在吊筋顶吊环内插入两根平行的工字钢或槽钢,在钢护筒两侧放两根平行的枕木(高出护筒顶5cm左右),并将整个钢筋笼支托于枕木上。
2.2.11导管安装
导管内壁应光滑、圆顺、内径一致,接口严密,直径一般应在20~30cm。
导管中部节段应等长,配几节1m和0.5m的短管。
底部节段长度4m以上、与漏斗下连接部位应选用长度为1m、0.5m的导管。
导管直径与桩径及混凝土浇筑速度相适应。
使用前进行试拼和水密、承压和接头抗拉试验,按自下而上顺序编号和标示尺度,试压力为孔底静水压力的1.3倍。
导管安装后,调整卡盘高度使导管底部距孔底有0.25~0.4m的空间。
导管吊入孔内时,应将橡胶圈或胶皮垫安放周正、严密,确保密封良好,在施工过程中应经常对橡胶圈垫进行检查,存在问题及时更换。
2.2.12二次清孔
浇筑水下混凝土前应检查沉渣厚度,其厚度应满足设计要求,柱桩不大于50mm,沉渣厚度不符合规定时,则利用导管进行二次清孔,将导管下放至孔底,用调制好的泥浆通过导管注入孔内,把孔底沉渣及浓度稍大的泥浆置换出来,并测试和记录泥浆的比重、含砂率、粘度,各项指标符合设计要求时,由施工人员、现场技术人员检查合格后报请监理工程师验收,清孔完成后立即浇注水下混凝土。
2.2.13灌注水下混凝土
经监理工程师验收合格后方可进行混凝土灌注。
灌桩用混凝土全部采用混凝土搅拌站集中拌制,砼罐车运送至现场。
混凝土运至施工现场后,由现场试验人员对到场的每车混凝土进行坍落度、含气量、扩展度检测,合格后方可进行灌注,不合格的混凝土坚决清除出场,不得使用。
水下混凝土的坍落度应控制在180~220mm,计算和控制首批封底混凝土数量,下落时有一定的冲击能量,能把泥浆从导管中排出,并把导管下口埋入混凝土中不小于1m,不宜大于3m。
水下混凝土灌注应连续进行,中途不得停顿,并尽量缩短拆除导管的间断时间,每根桩的灌注时间不应太长,宜在3小时内灌注完成。
在整个灌注过程中,及时提升导管,控制导管埋深,混凝土浇筑过程中,导管在混凝土埋深控制在2~6m之间。
灌注时水下混凝土的浇筑面按高出桩顶设计高程100cm控制,以保证桩顶混凝土的质量。
灌注结束时,应由施工人员、现场技术人员确认灌注混凝土面达到交底要求后方可停止灌注,拆除导管。
最后几节导管应慢速拔除,拔除时利用吊车上下缓慢活动导管,防止出现空心桩。
整个灌注过程,技术人员必须认真填写灌注记录表。
第三章质量控制要点
3.1施工测量质量控制
桥梁沿线布设的导线点应由专业的测量人员定期进行导线复测,定期检核导线点的偏差,在已有的导线点精度满足施工要求时,对已有导线点进行加密,布设加密导线点,以减少施工测量过程所用的时间,提高施工效率和提高测量结果质量;
组织专业能力强、业务水平较高的测量人员对桥梁各个结构物进行测量放样,加强施工测量偏差,严格控制偏差在在施工规范允许的范围内,使得测量成果最优质量最好。
每次放线都要有详细的测量记录,并且每次测量放样的原始记录保存好以作为校核桩位偏差的依据,并对各标志桩进行校核,测设成果记录需经现场监理工程师签字认可。
3.2施工中质量检查与控制
成孔检查包括孔位、孔径、孔深、垂直度、沉渣厚度等。
孔位质量检查与控制:
施工场平台搭设好后,通过测量精确控制护筒下放的位置,并在护筒插打好后对护筒中心点进行复核测量,严格控制桩位偏差,桩位复测时,护筒中心与桩位中心线偏差不得大于50mm。
孔径质量检查与控制:
施工时,采用冲击钻机进行成孔作业,必须考虑到成孔直径不得小于设计要求,也不宜超过设计要求造成浪费,钻头一般会较设计桩径小,通过在钻头上加焊钢板、钢筋达到设计桩径,在施工过程中可根据钻头具体型号加焊不同厚度钢板或钢筋。
钻机操作手在钻进过程中应随时观察土层变化情况,根据经验,钻进较坚硬的土层或岩层时,钻头磨损会相应的加大,这样造成了钻头直径变小,当遇到持续坚硬的岩层钻机时,应对钻头进行加焊钢板或者高强度结构钢,以达到耐磨损,尽量减少加焊次数,以提高工效和作业效率,孔径检查可使用探笼进行检查,按检查结果,修正钻头直径,孔径不够时,应进行修孔,直到复核设计要求。
孔深质量检查与控制:
采用测绳丈量与原始钻具记录相结合检查,必须保证设计深度,不得提前终孔。
垂直度检查与控制:
水上钻孔桩的桩位通过下放钢护筒的垂直度来控制桩孔的垂直度,因此在钢护筒插打过程中,由测量人员进行严格的监控测量,严格控制在设计和规范要求的允许偏差内。
沉渣厚度的控制:
在钻进过程中,根据不同的土层随时调整泥浆比重计各项指标,保证泥浆符合施工需要,在钻进过程中,根据不同地质土层,往孔内注入调制好的泥浆,还应勤捞渣,每次捞渣后,应及时向孔内补充泥浆或粘土,保持孔内水位高于地下水位1.5~2.0m。
在钻进过程中通过对不同岩层的观察及孔内坍孔情况,随时调整泥浆各项指标;
钻孔到设计标高,并达到设计要求嵌岩深度后,停止进尺,稍提冲击锤以小冲程(约50cm~100cm)反复冲击挠动桩底沉渣,采用泥浆泵正循环置浆法清孔,直至沉渣厚度、泥浆比重和含砂率符合规范要求为止。
3.3钢筋加工及安装质量控制
制作钢筋笼工序质量控制包括钢筋型号、直径、数量,主筋间距、螺旋筋间距、箍筋间距、钢筋丝头质量;
钢筋笼直径、钢筋笼长度、吊筋长度。
钢筋加工质量控制:
表3-3钢筋加工允许偏差和检验方法
允许偏差(mm)
受力钢筋顺长度方向加工后的全长
10
弯起钢筋各部分尺寸
20
箍筋、螺旋筋各部分尺寸
5
本桥梁桩基础中,部分桩基采用通长配筋,部分桩基采用分段配筋;
分段配筋时,钢筋在下料时,分段配筋长度严格按照桥梁工点图[深茂铁路江茂施(桥)]进行施工。
部分桩基主筋布置,主筋沿加强箍外侧等间距布置,当主筋数量较多时,若采用单根布置且主筋净间距不足8cm时,则桩身主筋采用两根一起作为束筋布置。
检查钢筋型号、直径、数量是否合乎设计要求,经查无误后,可进行钢筋笼的加工和制作。
钢笼技术指标:
钻孔桩钢筋骨架质量要求
表3-4钻孔桩钢筋骨架质量要求及检验方法
3.4钢筋机械连接质量控制
本桥梁钻孔灌注桩基础主筋16mm及以上的钢筋接头采用滚轧直螺纹套筒进行连接,主筋机械连接接头在桩身长度范围内应相互错开,机械连接接头在连接区段35d(d为纵向受力钢筋直径)且不小于500mm,在位于连接区段内,桩身纵向受力钢筋接头截面积占受力钢筋总截面积的百分率不应大于50%。
钢筋机械连接施工前,施工单位根据现场施工条件进行钢筋连接接头工艺检验,合格且经过现场监理工程师见证达到设计及规范后方可进行接头连接施工及丝头加工。
钢筋丝头的加工
钢筋下料时,钢筋采用砂轮机切平,严禁采用气割或热加工方法,钢筋断面平整且与钢筋轴线垂直,不得有马蹄形或扭曲。
加工好的丝头用专用的钢筋丝头保护帽或用连接套筒将加工后的丝头进行保护,防止螺纹被磕碰或被污染。
钢筋丝头加工质量要求
丝头表面不得有损坏及锈蚀;
丝头有效螺纹数量不得少于设计要求,标准型接头的丝头有效螺纹长度应不小于1/2连接套筒长度,且允许误差为+2P;
丝头尺寸采用专用的螺纹环规检验,应能顺利地旋入并达到要求的拧入长度,环止规旋入长度不得超过3P;
3.5水下混凝土灌注质量控制
(1)砼灌注前必须准备充足的砂、石料、水泥、外加剂等原材料;
设备必须维修保养、调试运转,并备足够的易损件;
集料斗每次灌注砼前均应清理干净。
(2)浇筑前应按规范要求现场测试混凝土的各项性能指标,合格后方可进行混凝土浇筑(对于不合格的混凝土应运回站调整,调整合格后方可使用)。
水下混凝土塌落度控制在18~22cm,含气量≥2.0,夏期施工不宜高于气温且不宜超过30℃。
严格控制进入料斗内砼的坍落度。
坍落度太小,砼流动性差,易造成堵管;
坍落度太大,砼容易泌水离析,也会造成堵管。
发现砼有异常应停止灌注,处理不合格混凝土,同时查明原因处理后才能继续施工。
(3)导管连接时,接头须清洗干净、涂上黄油,并加上密封圈,对于破损的密封圈进行调换,接头的螺纹要旋转到位,以防漏水。
每次砼浇注拆管后应及时清洗导管,以免水泥砂浆附着凝固后下次浇注时造成堵管。
(4)在灌注过程中,若发生意外而导致暂停,应不时地上下缓慢提升导管,以免导管埋置太深而提升不动或砼假凝而堵管。
(5)认真监测砼面上升高度、导管埋深,并和已灌入的砼数量校核,以便确定扩孔率或砼面上升是否正常。
(6)在混凝土浇筑过程中利用泥浆泵抽出孔内的泥浆注入泥浆箱内,防止泥浆溢出对周围环境造成污染。
在混凝土浇筑完成后及时对孔口遮盖,防止工人掉进孔内。
(7)水下混凝土灌注应快速连续进行,导管拆除及其他时间应尽量短,以避免因水头上升水压力挤压孔壁造成的孔壁坍塌,从而控制灌注过程质量。
(8)混凝土灌注至桩顶时,应检查混凝土超灌量情况,根据实测孔深及超灌高度情况计算理论需求混凝土方量,通过实际灌注混凝土方量来判断扩孔或坍孔情况。
第四章质量保证措施
4.1试验仪器维护
试验室加强对试验仪器、检测仪器的维修养护和检验,保证成果的可靠性,试验得出的成果要作分析,研究,并逐步及时整理,使资料达到真实性、系统性、可靠性,对施工质量起到指导作用。
混凝土搅拌站由试验室派人蹲点监控。
4.2原材料质量控制
严格控制工程原材料的质量:
①水泥、钢材、外加剂等材料进场时,应附有质量合格文件,并按业主、总监办文件进行自检、抽检和送检,合格后方准使用。
②落实砂、石料来源,每批材料进场,按有关规定进行抽检、外检,合格后方可使用。
4.3岗位分工
施工中实行岗位责任制,任务落实到各班组及具体人,对所承担的施工任务的工程质量负责任,对违反操作规程和不按施工规范施工造成质量事故的,要坚决返工追究当事人的责任,对质量优良的给予奖励,确保施工质量。
4.4技术交底
施工前进行技术交底,实行自检,监督检查,互检,交叉检查,严格按设计图、施工规范、操作规程、试验规程实施。
第五章桩基施工质量事故处理措施
5.1塌孔处理
钻孔过程中发生坍孔后,要查明原因进行分析处理,可采用加深埋设护筒等措施后继续钻进。
根据现场情况也可在泥浆中加入大量的干锯末,同时增大泥浆比重(控制在1.15~1.40之间),改善其孔壁结构。
钻头每次进入液面时,速度要非常缓慢,等钻头完全进入浆液后,再匀速下到孔底,每次提钻速度控制在0.3~0.5m/s。
坍孔严重时,应回填重新钻孔。
5.2缩孔处理
钻孔发生弯孔缩孔时,一般可将钻头提到偏孔处进行反复扫孔,直到钻孔正直,如发生严重弯孔时,应采用小片石与黏土混合物,回填到偏孔处,待填料沉实后再钻孔纠偏。
5.3埋钻和卡钻处理
埋钻主要发生在一次进尺太多和在砂层中泥浆沉淀过快;
卡钻则主要发生在钻头在钻进过程中遇到大块孤石或在卵石地层钻进时,卵石掉落卡钻等。
埋钻或卡钻发生后,在钻头周围肯定沉淀了大量的泥浆,形成很大的侧阻力。
因此处理方案应首先消除阻力,严禁强行处理,否则有可能造成钢丝绳断裂、锤头掉落等更严重的事故。
事故发生后,应保证孔内有足够的泥浆,保持孔内压力,稳定孔壁防止坍塌,为事故处理奠定基础。
5.4混凝土浇筑过程中钢筋笼上浮
混凝土浇筑过程中,钢筋笼上浮主要是由于灌注混凝土过快、导管提升过程中悬挂钢筋笼造成,出现以上情况,在确保导管埋深的情况下,将导管快提慢下,旋转导管。
第六章安全生产保证措施
(1)配备专职安全员(持证上岗),进行现场安全控制管理工作。
(2)操作手和特殊工种者必须经过专门培训,考试合格取得操作证才能上岗工作。
(3)机电设备基础必须稳固,转动部位要设防护装置。
(4)机电设备不准带病运转,或超负荷作业。
检修设备时必须切断电源,并挂牌告示。
(5)机电设备必须配漏电保护器,钻机移位时必须切断电源,注意保护过路电缆。
(6)汽车起重机必须由专人操作,起吊时起重臂下严禁人员停留或行走,起重臂和物件必须与架空电线保持安全距离,不准超负荷起吊物件。
施工机械距高压线安全距离应遵守安全规程的规定。
(7)施焊场地周围应清除易燃易爆物品或进行覆盖隔离。
(8)焊钳和手把线必须绝缘良好,连接牢固。
更换焊条应戴手套。
在潮湿地点工作应站在绝缘板或木板上。
(9)夜间施工必须有足够的照明,临时照明电线和灯具应高出地表2.5m。
(10)机台班组设专人兼管安全,定期开展安全活动。
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