灌注桩施工方案.docx
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灌注桩施工方案
基础灌注桩施工方案
一、工程概况
温州市鹿城区戍浦江河口大闸枢纽工程主要建筑物基础全部位于Ⅱ3层淤泥上,该层为厚度大、地基强度低的高压缩性土,承载力fk=55~65kpa,不能作为天然地基的持力层,设计采用灌注桩基础进行地基处理,灌注桩采用梅花桩形布置。
灌注桩主要分布于挡潮闸闸室基础、升船机斜坡道基础、翼墙基础、空箱岸墙基础等部位。
主要工程量:
挡潮闸闸室基础C25砼灌注桩2237m3,升船机斜坡道基础C25砼灌注桩1240m3,翼墙基础C25砼灌注桩5358m3。
二、灌注桩布置及基本参数
灌注桩分布共分十个区域,列表如下:
序号
部位
桩顶高程
长度
直径
数量
备注
1
闸室基础
-3.5m
26.5m
80cm
149根
2
左岸空箱基础
-2.5m
27.5m
80cm
40根
3
右岸空箱基础
-2.5m
待定
4
升船机基础
待定
5
上游左岸翼墙基础
-3.0m
27.0m
80cm
44根
6
上游右岸翼墙基础
-4.5m
-3.0m
25.5m
27.0m
80cm
12根
36根
7
下游左岸翼墙基础
-4.5m
25.5m
80cm
132根
8
下游右岸翼墙基础
-4.5m
25.5m
80cm
124根
9
上游左岸扭坡面基础
-3.0m
27.0m
80cm
36根
10
上游右岸扭坡面基础
-3.0m
27.0m
80cm
36根
11
合计
605根
三、灌注桩工程施工道路
1、基坑左岸施工道路
基坑左岸施工道路利用目前现场原材料进场道路。
2、基坑右岸施工道路
在基坑右岸滩地上靠近围堤附近修建一条石渣道路,作为右岸的施工便道,施工便道与连接两岸的施工道路连接,便于灌注桩机械设备和砼拌和料的运输。
3、连接两岸的施工道路
拟先施工下游抛石防冲槽,抛石防冲槽施工完成以后,在其上修建一条连接两岸的施工道路,道路表面采用石渣进行铺填,作为基坑右岸机械设备和砼拌和料的运输道路。
四、灌注桩施工顺序
根据施工进度安排和机械设备配备情况,首先进行闸室部位桩基施工,然后进行右岸翼墙桩基、左岸空箱岸墙桩基、左岸翼墙桩基、升船机桩基、右岸空箱岸墙桩基和上游扭面段桩基施工。
1、施工顺序流程图
2、闸室桩基施工顺序示意图
施工准备就绪后,先进行试验桩和锚桩的施工,然后进行闸室灌注桩施工(闸室桩基施工顺序示意图见附图1)。
3、其它部位桩基施工顺序
其它部位桩基施工时,先施工该部位试验桩和锚桩,然后再进行该部位桩基施工。
五、灌注桩施工方法
1、施工工序
桩基的施工工序为:
搭建打桩平台(石渣垫层)、埋设护筒、钻机就位、制备泥浆、钻孔、清孔、钢筋笼制作与安装、灌注水下砼、凿除桩头。
钻孔灌注桩的施工工艺流程如下图:
2、施工方法
⑴修建施工平台
根据2004年3月13日收到的施工图纸“戍枢闸施-水-05”,其说明中要求:
“5.本图为一期开挖图,要求先施工主体工程桩基,方允许开挖相应分段位置的岸坡,岸坡开挖时需另外增加基坑围护措施,以利施工期安全”;同时根据多次监理例会会议精神,也一致要求先打桩,后开挖。
针对以上对施工顺序的要求,并根据现场实际条件,发现河床表层浮泥层较厚,左岸翼墙、左岸空箱岸墙、闸室、右岸翼墙下游出口河床面均低于设计基础面高程,另外为了满足防汛需要,确保基坑过水安全,最终决定对上述部位采用搭设施工平台进行桩基施工。
而右岸翼墙(下游出口除外)、右岸空箱岸墙、升船机基础位于右岸滩地上,在表层铺垫一层石渣垫层后,可以直接进行桩基施工。
打桩平台:
左岸翼墙、左岸空箱岸墙、闸室、右岸翼墙下游出口部位需要搭设打桩平台。
打桩平台采用木桩,每侧超出基础面2.0m。
支撑木桩全部采用长度6.0m、直径φ16cm的木桩,连接木桩采用长度4.0m、直径φ16cm木桩。
支撑木桩横向间距为1.0m,纵向排距为2.0m,木桩桩顶和底部均采用通长的连接木桩连接,每排支撑木桩之间搭设双排剪刀撑;纵向支撑木桩排与排之间亦采用通长木桩连接,顶部连接木桩间距0.5m,底部连接木桩间距4m,同时排与排之间支撑木桩采用剪刀撑连接,间距4m。
木桩与木桩之间采用2个扒钉连接。
打桩平台上铺设竹排子,作为钻机施工及浇筑砼的平台。
木桩采用人工打桩、人工拔桩。
详见附图2“打桩平台细部结构图”。
石渣垫层:
右岸翼墙(下游出口除外)、右岸空箱岸墙、升船机基础部位需要铺垫一层石渣垫层,并采用挖掘机进行压实,满足桩基设备行走要求后,采能进行桩基施工。
⑵埋设护筒
护筒采用3mm厚钢板制作,直径大于桩径20cm。
需要埋入基层以下1.5m,护筒顶部高出桩顶1.0cm,采用木支撑进行固定。
护筒采用两个半圆的形式,以利于浇筑砼后拔除。
护筒中心与桩位中心的偏差控制在5cm以内。
⑶泥浆制备
泥浆具有悬浮钻渣、冷却钻头、润滑钻具、增大静水压力、保持钻孔稳定的作用,由水、粘土和添加剂(如烧碱)组成。
泥浆顶面始终高出筒外水位或地下水位至少1m以上。
按照规范,泥浆应符合下面要求:
泥浆性能指标
细粒土层
备注
比重(t/m3)
1.2~1.3
粘度(秒)
16~22
粘土采用自卸汽车运至施工现场,就近堆卸在泥浆池附近备用。
用于制浆的粘土,其塑性指数不应小于25,小于0.005mm的粘粒含量大于50%,大于0.1mm的颗粒不应超过6%。
孔内排出或抽出的泥浆密度应在1.3g/cm3以下,含砂量不大于4%,用手触应无粗粒感觉。
泥浆池设在戍浦江两岸滩地上。
在进行桩基施工时,井孔内的泥浆采用污水泵抽入泥浆池,并采用污水泵抽水至井孔内进行补充,泥浆池内多余的泥浆再由污水泵排入下游围堰以外的滩地上。
⑷钻进
采用8台GPS-10型正回旋钻机,循环钻进。
初钻时,首先注入护筒内一定数量的泥浆,而后慢速钻进。
钻进过程中,根据不同地质情况,调整泥浆指标并经常检查泥浆参数,防止泥浆过稠或过稀。
遇到砂土层时,需加大泥浆比重和粘度,同时放慢进尺。
本工程灌注桩在软基层中,极易产生孔壁坍塌现象,因此,在钻孔过程中要保持匀速钻进,加强护壁泥浆浓度,控制好钻进速度。
针对本工程地质情况,掌握以下操作要点:
①淤泥及淤泥质粘土钻进时,钻机采用中速、大泵量钻进,防止粘糊。
②淤泥软土间夹冲积砂层,采用控制进尺,轻压抵挡慢速钻进,增加回扫次数,充分搅拌确保孔壁完整,不缩径、不扩径,控制好泥浆比重。
③砂卵石层,钻机钻进困难,钻头跳动强烈,钻杆摆动幅度大,操作采用抵挡慢速,大泵量钻进,提高泥浆比重到1.25~1.45之间以利排渣。
⑸为保证已灌注混凝土不受扰动,采用跳桩法进行施工。
在距离4m之内,灌注桩混凝土灌注后48小时内,不得在其相邻孔造孔。
⑹钻孔应连续操作,不得中途停止。
因故停机必须保持孔内水位和泥浆满足要求以防坍孔。
⑺当钻孔深度达到设计深度时,应对钻孔作如下检查:
孔深、孔径、泥浆比重,各项指标均达到规范要求并经监理工程师验收合格后,再进行下一道工序——钢筋笼的吊装就位施工。
⑻钢筋笼在加工厂加工,在平台上制作,平车托架运至现场。
如长度太长,则分节制作,以防变形。
钢筋笼的外侧焊有限位钢筋或使用垫块,以保证钢筋有适当的保护层。
钢筋笼应用钢筋横担在护筒上或采用其他措施,保证浇筑砼过程中不致上浮和位移。
钢筋笼沉放至设计位置后,应把挂环固定在孔口横管上,待砼开始初凝时割断挂环,使钢筋骨架不影响砼的收缩,避免钢筋与砼的粘结力受损。
如钢筋笼沉放时间较长,孔内沉积超过要求时应进行二次清孔。
⑼灌注前检查沉淀厚度,如超过规范要求则应重新清孔。
⑽灌注混凝土采用导管法。
导管直径250mm,各节导料管之间采用丝扣进行连接。
导管事先调直、试拼、组装、试压、编号等,以保证在灌注砼时不致漏水和牵挂钢筋笼。
导管总长度应根据孔深及操作平台的高度决定。
储料斗底在孔口以上的高度3-5m,导管底端距孔底30-50cm。
⑾灌注水下混凝土除应满足普通砼的级配及和易性要求外,还应控制坍落度为18-20cm,水泥用量不少于360kg/m3,含砂率40%-45%。
粗骨料最大粒径不应大于导管内径的1/6~1/8和钢筋最小净距的1/4,同时不大于50mm。
⑿混凝土浇筑采用直升导管法,即将导管下入孔中,下端管口距孔底30~50cm,导管上口设置储料槽和漏斗。
用绳索系浮球于漏斗管口上,在开浇前应在孔口备足一定数量混凝土,以保证开浇后导管初次埋置深度不小于1.0m。
首批混凝土浇注量:
首批混凝土量要足以埋住导管1.0米,需计算确定首批混凝土的量,即储料斗、漏斗等的容量必须满足该要求。
该量V为:
V≥πd2/4h1+πD2/4Hc=πd2γwhw/4γc+πD2/4Hc
式中,γw孔中水或水泥浆的容重(kN/m3)。
γc混凝土拌和物的容重(kN/m3),
d导管直径m,
D井孔直径、取设计孔径的(1+2~3%),
hw井孔内砼面以上水或水泥浆深度(m),
Hc混凝土的高度(m)。
经计算,V=1.32m3。
⒀浇注开始后应连续进行。
当导管内的砼不满时徐徐灌注防止在导管内形成高压空气囊,尽量使混凝土连续流动直至浇筑完成。
随着混凝土面的上升导管也相应提升,并逐节拆除。
⒁灌注过程中应经常探测孔内的砼顶面位置,及时调整导管埋深,保持埋深2-5m。
⒂当井孔砼面接近和进入钢筋骨架时,应使导管保持较大的埋深,并放慢灌注速度,以减小砼对钢筋笼的冲击力;当砼面进入钢筋笼一定深度后,应适当提升导管,使钢筋骨架在导管下有一定的埋深。
⒃浇筑砼的数量应随时记录,每次提升导管前后记录孔内砼的表面高度,此项工作一定要认真仔细,防止提漏导管。
⒄灌注桩表面高出设计桩顶50~80cm,达到强度的80%后截去,露出新鲜石子,并将表面清洗干净。
⒅整个灌注施工过程中,应注意将井孔内溢出的泥浆引流至适当地点处理,防止污染环境及河流。
3、灌注桩工程质量检测措施
⑴水下砼的质量应符合设计要求,严禁断层或夹层。
⑵灌注桩混凝土的每一种配合比均应进行取样制模,每台班至少取一组样,每组3块。
⑶灌注桩的成孔质量允许偏差、桩身质量允许偏差等应符合有关规范的要求。
4、C25砼灌注桩施工安排
采用8台QZ-12正回旋钻机间隔钻孔,利用钻机自身进行钻机安装、移位和钢筋笼吊装,砼采用HZNZ75型组合式砼搅拌站拌和;灌注桩施工时需配备劳动力150人。
5、常见事故的预防及处理措施
⑴坍孔事故的预防及处理
在钻进过程中,若发现护筒内水位骤然下降,钻进中钻杆回旋阻力增大,孔内返出液中颗粒突然增多,泥浆比重增大等现象,或钻进中无法正常加杆,钻头回不到原位,均有可能存在坍孔。
①预防措施
坍孔事故一般发生在松散地层,根据地层土性,在造空过程中调整好与之相适的泥浆,护筒要埋紧、埋牢,底部与周围用粘土捣实,防止孔口坍塌,在松散层中钻进时,应控制好进尺速度,并加大泥浆比重,给泥浆护壁有相当的时间,终孔后宜保持一定的泥浆比重及水位,二清结束后应尽快进行浇注。
②一旦发现坍孔,立即停止钻进,查明坍孔部位后及时处理:
增大泥浆比重、粘度以及孔内水位高度,同时以慢转轻压试钻一段时间,如发现坍孔继续,否则应停钻,向孔内投粘土球等进行回填,填至坍孔段1.5M以上,分段捣实后,再继续钻进。
⑵偏孔事故的预防及处理
造空偏孔的原因有:
钻机基础不坚实,基础硬度不均匀,地表循环系统不科学,钻机安装不平整,天车与柱中心不在同一垂直线上,钻机转动中振动过大,主动杆没有导正,钻具刚性小,加之钻进中转速过快,钻头没有导向装置(尤其深孔钻进),钻压大且不均匀、换层或遇有较大坚硬石块,软硬互层段硬层顶面倾斜,操作不稳定等。
①预防措施
a.施工前做好场地平整工作,钻机基础要夯实,碾压处理或现场全面实行硬地坪施工;
b.采用双腰带钻头,利于钻进有效地扶正作用;
c.钻机就位必须做到对中、水平、稳定,天车中心、转盘中心与桩中心必须保证“三点一线”,钻进时要经常检查钻机平整度,主动钻杆垂直度,并及时校正。
d.在砂砾层等坚硬地层中钻进时,宜采用低档慢速,控制进尺,优质泥浆,分级钻进;
e.熟悉地质情况,认真参照成孔时收集的有关钻机技术参数,选择事宜的钻进参数。
②处理措施
a.因钻机原因造成偏孔,则应回填后调整钻机,然后以慢速、小进尺进行扫孔;
b.因软硬互层层面大角度倾斜造成偏孔,则应向孔内回填硬度相当的土块或卵石并捣实后,再进行扫孔;
c.因坚硬石块或基岩面倾斜造成偏孔,则应于该处灌注强度相当的混凝土,并待其达到相当强度后再重新钻进成孔。
⑶缩径及螺旋孔的预防及处理
预防办法为控制进尺,一旦发现类似事故进行扫孔处理。
⑷孔内漏浆的预防及处理
预防漏浆需在钻进过程中注意泥浆护壁,出现漏浆现象可以加大泥浆比重及粘度,或向孔内注入膨胀土、木屑等物进行堵漏。
六、灌注桩检测
1、设计要求
⑴本工程要求进行单桩静载试验和桩身质量动测,静载试验桩数要求不少于总桩数的1%,具体桩位待与试验单位商量后确定,桩身质量动测桩数要求不少于总桩数的10%。
⑵成桩28天后才能静载试验,静载试验前要求先做动测试验。
⑶桩头接桩部分为C30混凝土,凿除浮浆至新鲜混凝土面,整平并清理干净后接桩,桩顶磨平。
桩头结构加强按设计施工图进行。
2、测桩数量及位置
⑴闸室段:
试桩桩号Z18,锚桩桩号Z11、Z12、Z24、Z25;
⑵上游左岸翼墙段:
试桩桩号Y20,锚桩桩号Y18、Y19、Y21、Y22;
⑶上游右岸翼墙段:
试桩桩号Y53,锚桩桩号Y51、Y52、Y54、Y55;
⑷下游左岸翼墙段:
试桩桩号Y132,锚桩桩号Y129、Y131、Y133、Y135;
⑸下游右岸翼墙段:
试桩桩号Y254,锚桩桩号Y251、Y253、Y255、Y257;
⑹上游左岸扭曲面:
试桩桩号N28,锚桩桩号N18、N19、Y21、Y22。
3、试验桩及成桩检测
⑴试验桩:
按照设计要求,上述施工区域有试验桩和锚桩,施工时应注意试验桩及锚桩的配筋与普通桩的区别。
并做详细的施工记录。
⑵成桩检测:
灌注桩施工分10个区域,灌注桩按区域按龄期分批进行检测。
七、灌注桩施工技术措施
1、首批混凝土的封底相当关键,要采用可靠的隔水设施,可采用球胆,其直径与导管内径相符,此时,储料斗要有大于经计算的砼量,吊其安至导管口,打开阀门,混凝土压着球胆经导管灌入孔底,埋住导管1米以上。
2、要组织严密,混凝土浇注不可间断,争取在最短的时间内灌注完工。
3、后台配料要严格按配比单执行,确保混凝土运至井口保持良好的和易性和坍落度为18~20cm,否则,重新搅拌混凝土,如仍不符要求,必须废掉重新拌制。
4、提升导管要经计算测埋深,无误后,小心进行,严禁将导管从混凝土中提出,以免出现人为断桩的质量事故。
5、施工过程中,认真填写施工记录。
八、施工进度及保证措施
1、灌注桩施工进度安排
前期准备工作完成后,将进行基础灌注桩的施工,灌注桩的工期将安排在2004年5月1日至8月20日进行(灌注桩施工进度横道图见附图3)。
灌注桩施工平均每天完成10根,80天可完成浇注施工,考虑到施工期间为梅雨季节,除去雨天及其他一些误工原因,根据工期安排,灌注桩施工区间为5月1日至8月20日共计112天,可以满足施工强度要求。
2、进度保证措施
⑴施工中安排好各个施工作业面,打桩顺序合理,使灌注桩工程按计划有序进行。
⑵科学管理,合理安排调配劳动力、机械设备、资金,避免窝工,浪费现象,加强机械维修和保养,使人力、物力、财力发挥最大效益。
⑶重点抓好几个关键工序的施工进度控制。
如灌注桩钻孔、钢筋笼制作及安装、混凝土浇注等项目的施工进度控制。
要做到周密计划,争取工程提前完工。
⑷做好施工材料采购和供应,对供货周期长的材料,应提前做好采购计划,及时定货,对于施工用的主要材料如石料、砂子、钢筋、水泥等应有足够的储备,保证材料供应及时、充足,为工程施工按计划进行提供材料上的充分保障。
⑸施工中确保足够劳动力,为灌注桩工程提前完成提供人力资源上的保障。
⑹加强施工设备的维修和保养,对于施工用的主要施工设备,如砼拌和设备、砼运输设备、钻机设备等除按规定进行定期维修保养外,还要利用工程施工中的设备空闲时间及时对其进行维修和保养,确保工程施工过程中的施工设备运转良好,为工程施工的顺利进行提供充足良好的设备资源保障。
⑺保证施工用电线路的完好,施工中电气管理人员经常对施工线路进行检修,确保灌注桩施工正常进行;发电机应性能良好,如出现停电现象,发电机能及时启用,满足施工用电的要求。
⑻雨季制订切实可行的施工计划和措施,做到计划合理,措施得力,确保雨季施工进度按计划进行和工程施工质量及安全。
并且注意抓好施工材料的储备。
⑼灌注桩施工正处在汛期,汛期建立防汛度汛和安全生产领导小组,在确保安全度汛的同时,人员、设备要始终处于生产状态。
九、灌注桩机械设备和人员安排
1、机械设备准备
本工程灌注桩位于软弱土层,采用10台钻孔机械,机械拟选用QZ-12正循环回旋钻机,功率为75kw,共有灌注桩约700根。
2、人员安排及组织
灌注桩施工采用24小时连续作业,分两班进行施工,施工人员、技术人员、质检人员均进行两班作业。
灌注桩打孔完成,报请监理工程师进行验孔,检验合格的灌注桩成孔,立即组织进行钢筋笼沉放和混凝土浇筑,因本工程灌注桩基础均在软基上,施工处理不当,极易造成塌孔。
因此,各道工序必须衔接紧凑,混凝土浇注必须连续进行,达到一定的浇注速度,中间不能中断。
十、灌注桩施工安全
1、电气设备应设置漏电开关,并保持接地有效可靠。
2、登高检修于保养的超作人员,必须穿软底鞋,并将鞋底淤泥清除干净。
3、使用升缩钻杆作业时,应经常检查限位结构,严防脱落伤人或落入空洞中;检查时避免用手指伸入探摸,严防轧伤。
4、钻杆和钻头的连接要勤检查,防止松动脱落伤人。
5、采用泥浆护壁时,对泥浆循环系统保持正常状态,及时清扫场地上的浆液,做好现场防滑工作。
6、钻孔后,混凝土浇灌顶标高比地面底时,应在孔口加盖封板,以免人或工具掉落孔中。
7、吊置钢筋笼时,应合理选择捆绑吊点,并应拉好尾绳,保证平稳起吊,准确入孔,严防伤人。
3、混凝土浇注
灌注桩工程施工前,项目部提前在有资质的试验室(浙江省水科院)进行了混凝土配合比试验。
在灌注桩混凝土浇筑前,根据施工现场的原材料的含水率等情况,进行工地配合比调整。
混凝土在拌合站进行拌制,经检验合格的混凝土方能进入灌注桩施工现场。
拌和后的混凝土熟料,由自卸车运输到靠近灌注桩施工的位置,采用溜槽将混凝土滑至坡底,再由小车运到浇注面进行灌注。
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