冲击钻灌注桩作业指导书.docx
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冲击钻灌注桩作业指导书
XXXXXXXX铁路客运专线(河北段)
项目经理部X分部
DK318+627.24~DK351+100
冲击钻灌注桩作业指导书
XXXXXXXX铁路客运专线项目经理部X分部
20XX年X月
编制:
复核:
审核:
日期:
冲击钻灌注桩作业指导书
一、编制目的
明确桥梁桩基冲击钻灌注桩作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准,指导、规范桩基作业施工。
二、编制依据
1、《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》铁建设[2005]160号
2、《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》铁建设[2005]160号
3、《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》(TZ213-2005)
4、《铁路混凝土工程施工技术指南》(TZ210-2005)
5、《新建石家庄至武汉铁路客运专线施工图》
6、《冲击钻机操作规程》及我公司相关施工经验
三、适用范围
适用于XXXXXXXX铁路客运专线(河北段)SZ-1标项目经理部二分部,管段里程DK318+627.24~DK351+100。
四、施工工艺流程及工艺要求
4.1施工准备
钻孔场地应根据地形、地质、水文资料和桩顶标高等情况结合施工技术的要求,须作准备工作如下:
首先确定钻孔桩位:
按照基线控制网及桥墩设计坐标,用RTK测量仪器精确放出桩位。
钻孔场地在施工前应清除杂物、换除软土、平整压实,场地位于陡坡时,也可用枕木、型钢等搭设工作平台。
同时设置好泥浆循环净化系统。
4.2施工工艺
4.2.1工艺流程图
冲击钻灌注桩工艺流程如下图所示:
图冲击钻钻钻孔桩施工工艺框图
4.2.2施工步骤
一、前期泥浆制备和循环
制备泥浆的粘土选应择水化快、造浆能力强、粘度大的膨润土或接近地表经过冻融的粘土为好。
入孔泥浆比重为1.1~1.3(采用管形钻头);
黏度:
一般地层16~22s,松散易坍地层19~28s。
含砂率:
新制泥浆不大于4%。
胶体率:
不小于95%。
PH值:
应大于6.5。
为提高泥浆粘度和胶体率,可在泥浆中掺入适量的碳酸钠、烧碱等,其掺量应经试验决定。
造浆后应试验全部性能指标,钻孔过程中应随时检验泥浆比重和含砂率,并填写泥浆试验记录表。
泥浆采用非机械净化法,通过泥浆槽、沉淀池、储浆池进行循环沉淀净化泥浆。
泥浆循环顺序为:
新制泥浆→储浆池→桩孔→泥浆槽→沉淀池→储浆池→桩孔。
二、埋设护筒
钻孔前应设置坚固、不漏水的孔口护筒。
护筒内径应大于钻头直径约40cm,护筒顶面宜高出施工水位或地下水位2m,还应满足孔内泥浆面的高度要求,并高出施工地面0.5m。
护筒埋置深度按照下列规定执行:
1、岸滩上,黏性土应不小于1m,砂类土应不小于2m。
当表层土松软时,宜将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m。
2、护筒插入覆盖层深度应满足孔壁稳定及冲刷要求。
3、护筒下沉完毕后,测量检查护筒的位置,护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于5cm,护筒的倾斜度应不大于1﹪。
三、钻机就位及钻孔
1、钻机就位前,应对钻孔各项准备工作进行检查。
钻机安装后的底座和顶端应平稳,在钻进中不应产生位移或沉陷。
就位完毕,施工队对钻机就位自检。
2、钻孔前,按施工设计所提供的地质、水文资料绘制地质剖面图,挂在钻台上。
根据管段内地质情况,选择管形钻头进行钻进。
3、钻孔作业应分班连续进行,填写钻孔施工记录,交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。
应经常对钻孔泥浆及钻机对位进行检测,不符合要求时,应及时改正。
应经常注意地层变化,在地层变化处应捞取样渣保存。
4、钻孔过程中应观察主机所在地面和支脚支承地面处的变化情况,发现沉降现象及时停机处理。
因故停机时间较长时,应将套管口保险钩挂牢。
5、冲击法钻孔,钻头重量应考虑泥浆的吸附作用和钢丝绳及吊具的重量,使总重不超过卷扬机的起重能力。
6、吊钻头的钢丝绳必须选用同向捻制、柔软优质、无死弯和无断丝者,安全系数不应小于12。
钢丝绳与钻头间须设转向装置并连结牢固,钻孔过程中应经常检查其状态及转动是否正常、灵活。
主绳与钻头的钢丝绳搭接时,两根绳径应相同,捻扭方向必须一致。
钢丝绳要有足够的长度,即以卷扬及滚筒起到设计最深的桩底标高,滚筒上要留有7圈以上的富余量,绳尾必须锚固在滚筒上。
7、钻进过程中,应始终保持孔内水位高出地下水位(或施工水位)1.5m~2.0m,并低于护筒顶面0.3m以防溢出,取碴时应及时补浆。
护筒底脚以下2m~4m范围内土层比较松散时,应认真施工。
一般细粒土层可采用浓泥浆、小冲程、高频率反复冲砸,使孔壁坚实不坍不漏。
在砂及卵石类土等松散层钻进时,可按1:
1投入粘土块和小片石(粒径不大于15cm),用钻头以小冲程反复冲击,使泥膏、片石挤入孔壁。
必要时须重复回填反复冲击2~3次。
8、钻孔工地应有备用钻头,检查发现钻孔钻头直径磨耗超过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。
9、为防止由于冲击振动导致邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇筑混凝土强度,应待邻孔混凝土抗压强度达到2.5MPa后方可开钻。
10、冲击钻孔的排碴采取换浆排碴,取渣后应及时向孔内添加泥浆以维护水头高度,并投放粘土自行造浆。
11、当钻孔深度达到设计要求时,对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查,确认满足设计要求后,立即填写终孔检查证,并经监理工程师认可,方可进行下道工序施工。
四、清孔
钻孔至设计高程,经对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查确认钻孔合格后,应立即进行清孔。
清孔后要求沉碴厚度不大于20cm。
采用换浆法进行清孔并应满足以下标准:
孔内排出或抽出的泥浆手摸无2~3mm颗粒,泥浆比重不大于1.1,含砂率小于2%,粘度17~20s;浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度不大于20cm。
严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。
清孔时应注意保持孔内泥浆标高。
五、钢筋笼骨架的制作安装
1、钢筋笼在钢筋加工场整体制作完成,现场一次吊装就位。
2、制作时,按设计尺寸做好加强箍筋,标出主筋的位置。
把主筋摆放在平整的工作平台上,并标出加强筋的位置。
焊接时,使加强筋上任一主筋的标记对准主筋中部的加强筋标记,扶正加强筋,并用木制直角板校正加强筋与主筋的垂直度,然后点焊。
在一根主筋上焊好全部加强筋后,用机具或人转动骨架,将其余主筋逐根照上法焊好,然后吊起骨架阁于支架上,套入盘筋,按设计位置布置好螺旋筋并绑扎于主筋上,点焊牢固。
3、钢筋骨架保护层的设置方法:
钢筋笼主筋接头采用双面搭接焊,每一截面上接头数量不超过50%,加强箍筋与主筋连接全部焊接。
钢筋笼的材料、加工、接头和安装,符合要求。
钢筋骨架的保护层采用与桩基混凝土强度同标号的混凝土圆垫块,具体设置见右图。
设置密度按竖向每隔2m设一道,每一道沿圆周布置3~4个。
4、骨架采用简易平板车运输,为防止钢筋骨架在运输过程中发生较大变形,可通过增加支撑和吊点等方式来保护钢筋笼运输。
5、骨架的起吊和就位
钢筋笼制作完成后,骨架安装采用汽车吊,为了保证骨架起吊时不变形,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,第一吊点设在骨架的下部,第二点设在骨架长度的中点到上三分点之间。
起吊时,先提第一点,使骨架稍提起,再与第二吊同时起吊。
待骨架离开地面后,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,直到骨架同地面垂直,停止起吊。
解除第一吊点,检查骨架是否顺直,如有弯曲应整直。
当骨架进入孔口后,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钢筋支撑。
当骨架下降到第二吊点附近的加强箍接近孔口,可用型钢穿过加强箍筋的下方,将骨架临时支承于孔口,孔口临时支撑应满足强度要求。
将吊钩移到骨架上端,取出临时支承,将骨架徐徐下降,骨架降至设计标高为止。
将骨架临时支撑于护筒口,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。
骨架最上端定位,必须由测定的孔口标高来计算定位筋的长度,并反复核对无误后再焊接定位。
在钢筋笼上拉上十字线,找出钢筋笼中心,根据护桩找出桩位中心,钢筋笼定位时使钢筋笼中心与桩位中心重合,其偏差不得大于10cm。
钻孔桩钢筋骨架的允许偏差和检验方法
序号
项目
允许偏差
检验方法
1
钢筋骨架在承台底以下长度
±100mm
尺量检查
2
钢筋骨架直径
±20mm
3
主钢筋间距
±0.5d
尺量检查不少于5处
4
加强筋间距
±20mm
5
箍筋间距或螺旋筋间距
±20mm
6
钢筋骨架垂直度
1%
吊线尺量检查
注:
d为钢筋直径,单位:
mm
六、砼灌注
1、灌注水下砼采用钢导管灌注,采用导管内径为30cm。
导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验,严禁用压气试压。
进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.5倍的压力。
也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注砼时最大内压力p的1.3倍,p=rchc-rwHw
式中:
p为导管可能受到的最大内压力(KPa);
rc为砼拌和物的重度(24kN/m3);
hc为导管内砼柱最大高度(m),以导管全长或预计的最大高度计;
rw为井孔内水或泥浆的重度(kN/m3);
Hw为井孔内泥浆的深度(m)。
2、安装导管
导管采用φ30cm钢管,每节2~3m,配1~2节1~1.5m的短管。
钢导管内壁光滑、圆顺,内径一致,接口严密。
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。
导管组装后轴线偏差,不超过钻孔深的0.5%并不大于10cm。
导管长度按孔深和工作平台高度决定。
漏斗底距钻孔上口,大于一节中间导管长度。
导管接头法兰盘加锥形活套,底节导管下端不得有法兰盘。
采用螺旋丝扣型接头,设防松装置。
导管安装后,其底部距孔底有250~400mm的空间。
3、二次清孔
浇筑水下混凝土前对泥浆指标及沉渣厚度进行检查,孔内排出或抽出的泥浆手摸无2~3mm颗粒,泥浆比重不大于1.1,含砂率小于2%,粘度17~20s;孔底沉渣厚度不大于20cm。
4、首批封底混凝土
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,并能把导管下口埋入混凝土不小于1m深。
足够的冲击能量能够把桩底沉渣尽可能地冲开,是控制桩底沉渣,减少工后沉降的重要环节。
(1)首批灌注砼的数量公式(例桩径D=1.0m):
V≥πD2/4(H1+H2)+πd2/4h1;h1=Hwrw/rC;
H1表示桩底到导管底口的高度(下式按0.4米计算)
H2表示首批灌注砼的导管最小埋深(下式按埋深1m计算)
h1表示泥浆底部到导管内砼面的高度
D表示桩孔桩孔径
d表示导管内径
rw代表泥浆比重
Hw代表孔内泥浆深度
rC为混凝土比重。
h1=Hwrw/rC=11*35/24=16m(孔深按35m计算)
Vr1.0=3.14*(1.0/2)2*(H1+H2)+3.14*(0.3/2)2*h1=3.14*(1.0/2)2*(0.4+1)+3.14*(0.3/2)2*16
=2.23m3
首批砼灌入孔底后,立即探测孔内砼面高度,计算出导管内埋置深度,如符合要求,即可正常灌注。
如发现导管内大量进水,表明出现灌注事故。
5、水下混凝土浇灌
桩基混凝土采用罐车运输配合导管灌注,混凝土由罐车直接放入入料斗。
灌注开始后,应紧凑连续地进行,并根据料斗内混凝土量控制罐车混凝土的投料速度,严禁中途停止。
在灌注过程中,应防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底,使泥浆内含有水泥而变稠凝结,致使测探不准确;应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况,及时测量孔内混凝土面高度。
每次拆导管都要认真测量混凝土埋深,以便正确指挥导管的提升和拆除;导管的埋置深度应控制在2~6m,同时应经常测探孔内混凝土面的位置,即时调整导管埋深。
导管提升时应保持轴线竖直和位置居中,逐步提升。
如导管法兰卡挂钢筋骨架,可转动导管,使其脱开钢筋骨架后,再移到钻孔中心。
拆除导管动作要快,时间一般不宜超过15min。
要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中。
要注意安全。
已拆下的管节要立即清洗干净,堆放整齐。
循环使用导管4~8次后应重新进行水密性试验。
在灌注过程中,当导管内混凝土不满,含有空气时,后续混凝土要徐徐灌入,不可整斗地灌入漏斗和导管,以免在导管内形成高压气囊,挤出管节间的橡皮垫,而使导管漏水。
当混凝土面升到钢筋骨架下端时,为防钢筋骨架被混凝土顶托上升,可采取以下措施:
①尽量缩短混凝土总的灌注时间,防止顶层混凝土进入钢筋骨架时混凝土的流动性过小。
②当混凝土面接近和初进入钢筋骨架时,应使导管底口处于钢筋笼底口3m以下和1m以上处,并慢慢灌注混凝土,以减小混凝土从导管底口出来后向上的冲击力;
③当孔内混凝土进入钢筋骨架4m~5m以后,适当提升导管,减小导管埋置长度,以增加骨架在导管口以下的埋置深度,从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。
混凝土灌注到接近设计标高时,要计算还需要的混凝土数量(计算时应将导管内及混凝土输送泵内的混凝土数量估计在内),通知拌和站按需要数拌制,以免造成浪费。
在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高减小,超压力降低,而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大.如在这种情况下出现混凝土顶升困难时,可在孔内加水稀释泥浆,并掏出部分沉淀土,使灌注工作顺利进行。
在拔出最后一段长导管时,拔管速度要慢,以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。
因为耐久性混凝土粉煤灰掺量较大,粉煤灰可能上浮堆积在桩头,为确保桩顶质量,在桩顶设计标高以上应加灌100cm以上,并在灌注结束后将此段混凝土清除。
在灌注混凝土时,每根桩应至少留取一组试件,对于桩长较长、桩径较大、浇筑时间很长时,根据规范要求增加。
如换工作时,每工作班都应制取试件。
试件应施加标准养护,强度测试后应填试验报告表。
强度不合要求时,应及时提出报告,采取补救措施。
有关混凝土灌注情况,在灌注前应进行坍落度、含气量、入模温度等检测;在各灌注时间、混凝土面的深度、导管埋深、导管拆除以及发生的异常现象等,应指定专人进行记录。
6、灌注砼测深方法
灌注水下砼时,应经常探测孔内混凝土面至孔口的深度,以控制导管埋深。
如探测不准确,将造成埋深过浅,导管提漏,埋管过深拔不出或短桩事故。
因此,在钻孔灌注桩中是一项非常重要的工作,一定要由具有高度责任心的人来操作。
测深采用重锤法,重锤的形状是锥形,底面直径不小于10cm,重量不小于5kg。
用绳系锤吊入孔内,使之通过泥浆沉淀层而停留在砼表面(或表面下10-20厘米)根据测绳所示锤的沉入深度作为砼灌注深度。
测锤不能太轻,而测绳又不能太重,否则,探测者手感会不明显,在测深桩,测锤快接近桩顶面时,由于沉淀增加和泥浆变稠的原因,就容易发生误测。
探测时必须要仔细,并以灌注砼的数量校对以防误测。
7、泥浆清理
钻孔桩施工中,产生大量废弃的泥浆,为了保护当地的环境,这些废弃的泥浆,经泥浆沉淀池沉淀后后,采用挖掘机挖出并运往指定的废弃泥浆的堆放场地,并做妥善处理。
8、桩头处理
采用人工配合风枪凿除至桩顶设计标高。
9、钻孔异常处理
(1)坍孔处理
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1.15~1.4之间),改善其孔壁结构。
钻头每次进入液面时,速度要缓慢,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。
(2)弯孔缩孔处理
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,直到钻孔正直圆顺,如发生严重弯孔和探头石时,应采用小片石或卵石与黏土混合物,回填到偏孔处,待填料沉实后再钻孔纠偏。
(3)埋钻处理
埋钻主要发生在一次进尺太多和在砂层中泥浆沉淀过快。
埋钻后,在钻头周围沉淀了大量的泥浆,形成很大的侧阻力。
因此应首先消除阻力,严禁强行处理,否则有可能造成钻杆扭断、动力头受损等更严重的事故。
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。
五、质量检验标准
5.1冲击钻钻孔桩施工质量控制标准见下表
钻孔桩质量要求
项次
检查项目
规定值或允许偏差
1
混凝土强度
不低于设计值
2
护筒
顶面位置(mm)
50
3
倾斜度
1%
4
孔位中心(mm)
50
5
钻孔斜度
1%
6
沉淀厚度(mm)
摩擦桩
不大于200
钢筋加工允许偏差和检验方法
序号
项目
允许偏差
检验方法
1
受力钢筋全长
±10
尺量
2
弯起钢筋的弯折位置
20
3
箍筋内净尺寸
±3
钢筋加工及安装质量要求
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
1
钢筋骨架在承台底以下长度
±100mm
2
螺旋筋间距或间距
±20mm
3
主钢筋间距
±0.5d
4
钢筋骨架直径
±20mm
5
加强筋间距
±20mm
箍筋或螺旋筋间距
±20mm
6
钢筋骨架垂直度
1%
注:
d为钢筋直径(mm)
5.2按设计要求,对于桩长大于40米的钻孔桩,在钢筋笼安装时预埋声测管,成桩后采用声波透射法进行检测。
对于桩长少于40米的钻孔桩全部采用小应变检测。
六、安全生产与环境保护
6.1钻机安装牢固,防止倾覆。
钻机就位后,机身用方木垫平,塞牢。
桅杆顶端用钢丝绳对称拉紧。
6.2注意用电安全,电线不能直接敷设在地面上,采取架空措施。
配电箱加锁。
6.3钻孔中,注意观察有无漏浆现象,发现漏浆现象及时处理,随时补充泥浆,保证孔内水位。
冲击钻施工时,对附近建筑物的安全进行监测。
6.4钻孔孔位及泥浆池附近设置醒目标志和围栏,以防人员掉入孔内。
6.5每工班检查钻头、主绳与钻头连接、提梁、绳卡等,及时处理问题。
钢丝绳一个节距内断丝超过15%时必须更换。
钢丝绳安全系数不得小于12。
6.6钻机施工噪声大,夜间施工对附近居民造成影响,应协调好关系。
6.7泥浆沉淀处理后排放,不得随意排放,以防污染农田、水源及堵塞排水设施,必须及时清运渣土到制定排放点处理后排放。
6.8现场施工人员必须佩戴好安全帽,现场安全保证措施必须落实。
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