株洲市湘江四桥引桥匝道42米跨46米跨钻孔桩施工技术方案.docx
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株洲市湘江四桥引桥匝道42米跨46米跨钻孔桩施工技术方案
株洲市湘江四桥引桥、匝道、
42m箱梁、46m箱梁段
钻孔桩施工
技
术
方
案
编制:
审核:
中港二航局株洲湘江四桥
项目经理部
二00五年三月
目录
一、概述2
1、工程概述2
2、工程地质条件4
二、钻孔桩施工工艺流程6
三、钻孔桩施工测量7
四、钻孔平台施工8
五、钻孔桩施工10
1、钻机选型及主要参数10
2、成孔施工10
2.1、钢护筒的制作10
2.2、钢护筒的沉放11
2.3、钻机就位11
2.4、泥浆循环系统及泥浆制备11
2.4.1、泥浆循环系统11
2.4.2、泥浆制备11
2.5、钻进作业12
2.6、清孔换浆13
3、钢筋笼的制作与安放13
3.1、钢筋笼制作13
3.2.1、钢筋笼起吊15
3.2.2、钢筋笼接长15
3.2.3、钢筋笼固定16
4、下放导管及二次清孔16
5、水下混凝土施工16
6、钻孔桩质量检测方法及标准20
六、成孔、成桩的质量保证措施22
1、管理措施22
2、技术措施22
七、安全文明生产24
八、劳动力使用计划25
九、主要机械设备使用计划26
十、施工进度计划27
一、概述
1、工程概述
株洲市湘江四桥建设工程位于株洲市建宁港入湘江口的上游,距株洲市一水厂取水口下游约500米,离已建成的株洲一桥约1350米。
该桥东起株洲市芦淞区,接建宁大道,跨湘江,西至天元区,接泰山路。
该桥为联系株洲市湘江两岸的特大型城市桥梁,全长3538米。
采用12×20m现浇连续箱梁桥+7×46m顶推连续箱梁桥+(75m+2×140m+75m)四跨三塔部分斜拉桥+(4×42m+5×20m)预应力砼现浇连续箱梁桥桥型,桥长1265.2米。
东西接线按城市A级干道设计,其中东接线长359米,宽33.5米,西接线长209米,宽68米;分别有A、B、E三个匝道桥和C、D、F三条辅道将大桥与主干道立体相连,河西匝道及辅道全长1211.7m(其中匝道桥长229.2m;路线长982.5m),河东匝道及辅道全长414.4m(其中匝道桥长84.6m;路线长329.8m)。
140m跨斜拉桥桥宽:
2.0m人行道+3×3.75m机动车道+2.5m中央隔离带+3×3.75m机动车道+2.0m人行道,全宽29.0m;
42m、46m跨连续梁桥桥宽:
2.0m人行道+3×3.75m机动车道+1.5m中央隔离带+3×3.75m机动车道+2.0m人行道,全宽28.0m;
20m跨连续梁桥桥宽:
0.5m防撞墙+3×3.75m机动车道+1.5m中央隔离带+3×3.75m机动车道+0.5m防撞墙,全宽25.0m;
匝道桥桥宽:
0.5m防撞墙+7.5m机动车道+0.5m防撞墙,全宽8.5m。
引桥、匝道钻孔桩桩径分为四种类型:
φ120cm、φ180cm、φ220cm和φ250cm,各墩钻孔桩数量、桩径及桩长统计如下:
引桥钻孔桩参数表
墩号
桩号(m)
桩底标高(m)
承台底标高(m)
泥面标高(m)
从承台底到桩底距离(m)
钻孔桩直径(cm)
钻孔桩数量
桩长汇总(m)
分类钻孔桩数量
分类桩长汇总(m)
0
K0+248.5K0+251.5
22.5
40.5
42
18
120
8
144
8
144
1
K0+270.0
20
40
20
150
4
80
44
912
2
K0+290.0
20
40
41.3
20
150
4
80
3
K0+310.0
20
40
20
150
4
80
4
K0+330.0
19
40
41.9
21
150
4
84
5
K0+350.0
19
40
21
150
4
84
6
K0+370.0
19
40
41.4
21
150
4
84
7
K0+390.0
19
40
21
150
4
84
8
K0+410.0
19
40
21
150
4
84
9
K0+430.0
19
40
21
150
4
84
10
K0+450.0
19
40
21
150
4
84
11
K0+470.0
19
40
21
150
4
84
12
K0+490.35
18
39.5
21.5
220
4
86
20
346
13
K0+536.0
18
39.5
43.2
21.5
220
4
86
14
K0+582.0
18.5
35
37.2
16.5
220
4
66
15
K0+628.0
17.5
31
33.6
13.5
220
4
54
16
K0+674.0
16
29.5
31.7
13.5
220
4
54
17
K0+720.0
12
28.5
31.8
16.5
250
4
66
8
140
18
K0+766.0
10
28.5
25
18.5
250
4
74
24
K1+284.0
25
37.5
39.8
12.5
220
4
50
16
200
25
K1+326.0
25
37.5
12.5
220
4
50
26
K1+368.0
25
37.5
12.5
220
4
50
27
K1+409.65
24.5
37
40
12.5
220
4
50
28
K1+430.0
26.5
37.5
39.2
11
150
4
44
16
184
29
K1+450.0
26.5
37.5
11
150
4
44
30
K1+470.0
25.5
37.5
38.5
12
150
4
48
31
K1+490.0
25.5
37.5
12
150
4
48
32
K1+508.5K1+511.5
27
37
38.8
10
120
8
80
8
80
A匝道桩数统计表
墩号
位置
桩号(m)
桩底标高(m)
承台底标高(m)
从承台底到桩底距离(m)
钻孔桩直径(cm)
钻孔桩数量
0
接西引桥
20
40.5
20.5
180
1
1
AK0+63.238
20
40.5
20.5
180
1
2
AK0+79.238
20
41
21
180
1
3
AK0+95.238
20
41
21
180
1
4
AK0+111.238
20
41
21
180
1
5
AK0+127.238
20
41
21
180
1
6
AK0+143.238
20
41
21
180
1
7
AK0+159.238
20
41
21
180
1
8
接滨江南路
23
39.5
16.5
120
4
B匝道桩数统计表
墩号
位置
桩号(m)
桩底标高(m)
承台底标高(m)
从承台底到桩底距离(m)
钻孔桩直径(cm)
钻孔桩数量
0
接滨江南路
23
39.5
16.5
120
4
1
BK0+73.926
20
41
21
180
1
2
BK0+89.926
20
41
21
180
1
3
BK0+105.926
20
41
21
180
1
4
BK0+121.926
20
41
21
180
1
5
BK0+137.926
20
41
21
180
1
6
接西引桥
BK0+153.926
20
41
21
180
1
E匝道桩数统计表
墩号
位置
桩号(m)
桩底标高(m)
承台底标高(m)
从承台底到桩底距离(m)
钻孔桩直径(cm)
钻孔桩数量
0
接建设路
25
36
11
120
4
1
EK0+95.991
23.5
38.38
14.88
180
1
2
EK0+111.991
23.5
38
14.5
180
1
3
EK0+127.991
23.5
38
14.5
180
1
4
EK0+143.991
23.5
38
14.5
180
1
5
接东引桥
EK0+159.991
23.5
38.5
15
180
1
2、工程地质条件
本施工区域上部覆盖层为3m左右的筑填土,2m左右的亚粘土,6m左右圆砾层,下面为强风化泥质粉砂岩和弱风化泥质粉砂岩,施工时着重考虑护壁防坍塌和防止沉淀的施工措施。
二、钻孔桩施工工艺流程
三、钻孔桩施工测量
为了确保钻孔桩顺利施工,需在钻孔口设置钢护筒。
陆上埋设钢护筒,首先采用全站仪极坐标法放样桩位中心,打入标志木桩,然后根据桩位中心及钢护筒外半径画圆弧开挖泥土,埋设钢护筒。
埋设钢护筒过程中,桩位中心标志木桩不得破坏,否则重新放样桩位中心(水上钢护筒埋设定位采用经纬仪前方交会法)。
钢护筒埋设完成后,采用全站仪将桩位纵横轴线及钢护筒顶标高标示于钢护筒上。
钢护筒中心偏差测定以全站仪虚拟圆心法为主,以中心放样反算法作校核。
钢护筒垂直度测定采用垂球法测定。
钢护筒顶标高测定采用精密水准仪测量每一个钢护筒上游侧与下游侧的顶标高,用油漆标记两处(一处校核),以此作为钻孔桩施工及钻孔桩混凝土灌注的高程基准(定期校核每个钢护筒的顶标高)。
钻机就位,首先根据全站仪放样的桩位纵横轴线,初步就位钻机,然后采用全站仪测量钻机转盘对称点确定钻机钻杆中心,采用精密水准仪测量钻机转盘顶标高,检查钻机平台平整度,进行钻机精确定位。
钻孔过程中,经常检查钻机钻杆中心及转盘顶标高。
四、钻孔平台施工
一般陆地上钻孔桩采取:
1、换填表面30cm厚松土,整平、压实。
2、铺设平台底层道木,单根道木高度22cm,长2500mm,宽16mm,根据应力扩散计算木方净距为60cm,并水平临时固定。
3、用吊机安放钢箱梁,钢箱梁采取H450型钢或钢板制作。
4、在钢箱梁安装钻机,在钻机外侧铺设平台面板和栏杆满足操作人员操作需要。
见图四、钻机平台构造
图四、钻机平台构造
引桥17#、18#墩在水中,枯水季节有一部分露出水面,采取先利用砂袋、粘土筑岛,后下钢护筒,在筑岛平台上采取陆上施工方式:
碎石找平,后用道木、箱梁作为钻机基础。
见图四’、17#、18#墩钻机平台筑岛构造示意
图四’、17#、18#墩钻机平台筑岛构造示意
五、钻孔桩施工
1、钻机选型及主要参数
为满足钻孔桩直径、钻孔深度以及施工工期的要求,选配2台GPS-20型钻机、2台KP2000、4台GF250型钻机投入施工。
所选钻机主要技术指标如下表:
GPS-20型钻机
最大成孔直径(cm)
最大成孔深度(m)
最大扭矩(KN•m)
功率(KW)
出碴方式
200
80
30
37
正、反循环
KP2000型钻机
最大成孔直径(cm)
最大成孔深度(m)
最大扭矩(KN•m)
功率(KW)
出碴方式
200∽300
100
43.8
45
正、反循环
GF250型钻机
设备型号
最大钻孔口(m)
最大输出扭矩(KN·M)
最大钻孔深度(M)
最大提升能力(t)
外型尺寸长×宽×高(M)
移动方式
GF-250
Φ2.5
108
100
50
8.2×3.6×12.4
滚动或滑动
配备钻杆型号(mm)
循环方式
钻机总重量(t)
钻机总功率(kw)
数量(台)
Φ273
气举反循环
主机
38
钻具
55
主机
120
循环系统
128
4
2、成孔施工
2.1、钢护筒的制作
钢护筒直径选择比设计桩径大30cm,直径为φ1200、φ1500、φ2200、φ2500mm的护筒均采用壁厚为δ14mm的钢板卷制加工。
护筒顶口及底口的30cm范围内增设一道与护筒等厚度钢板加劲箍。
钢护筒的长度根据地质资料确定,以保证孔口不坍塌、不使地表水进入孔内,并保证钻孔内泥浆面高于地表水1米以上为原则。
引桥、匝道钻孔桩施工均按陆上施工考虑,护筒长度约2∽4m。
2.2、钢护筒的沉放
钢护筒采用挖孔法下沉定位。
首先,利用全站仪在地面上放出桩位中心点,再由人工按圆弧线开挖至设计深度后,将基面整平压实,由吊车将钢护筒安放到挖好孔内,调整垂直度,回填粘土并夯实后架设钻机。
钢护筒的埋设精度按《规范》要求执行。
2.3、钻机就位
在钻机就位前,先要铺垫好道木。
为防止不均匀沉降,道木采取密排布置。
钻机在孔位附近拼装后由55t履带吊吊装就位。
2.4、泥浆循环系统及泥浆制备
2.4.1、泥浆循环系统
泥浆循环工艺:
钢护筒→泥浆池→旋流器除砂→返回钢护筒。
沿桥轴线将泥浆池设在两个墩位的中间(堤外引桥、匝道施工时,泥浆池设在桥轴线一侧,以不影响满堂支架搭设为宜),每相邻两个墩位共用一个泥浆池。
泥浆池采用袋装土砌筑、挖掘机清理。
清理出的钻碴,利用自卸车运往业主指定地点弃碴。
泥浆池与护筒之间通过泥浆沟连通,泥浆沟过水断面面积不小于0.4m2。
废弃泥浆经处理后方可排放。
施工完毕将泥浆池中的泥浆清除干净,并回填至原地面高程。
2.4.2、泥浆制备
成孔时为防止发生扩孔、塌孔、保持孔壁稳定,拟使用聚丙烯酰胺(高聚凝剂)泥浆,具体操作如下:
原浆制作材料:
将膨润土、纯碱及水制成原浆;按比例将PAM、烧碱及水加入搅拌筒内搅拌而成,放置一定时间后待用;PAM泥浆制备:
在原浆中加入一定比例的水解PAM使两者充分混合即可,PAM用量根据实际测试的泥浆技术指标而定,一般情况下,每立方米原浆中加入水解PAM20~30kg。
PAM泥浆具有良好的絮凝作用。
因此,泥浆失水量小,泥皮致密,护壁效果好。
泥浆参数
相对密度
(g/cm3)
粘度
(s)
静切力
(Pa)
含砂量
(%)
胶体率
(%)
失水率
(ml/30min)
PH值
泥皮厚
(mm)
1.06~1.10
18~28
1.0~2.5
≤2
≥95
≤20
8~10
≤3
2.5、钻进作业
钻机吊放就位、调整并固定后即可开始钻孔作业。
钻进时要注意以下问题:
2.5.1、钻进过程中注意孔内补充泥浆,维持护筒内泥浆水头高度。
一般在钻进过程中应保持泥浆面高度高于地下水位1.0以上。
2.5.2、在粘性土层中钻进:
在该土层中钻进时,采用中低转速、低钻压钻进,适当控制进尺及加强扫孔,以防孔壁发生缩径等现象。
在钻进过程中注意排渣与进尺速度的匹配情况;在砂砾层中钻进:
在该土层中钻进时,低转速轻压钻进,快速通过,避免在某一孔段反复抽吸造成扩孔。
2.5.3、加接钻杆时,停止钻进后,将钻具提离孔底8∽10cm,维持泥浆循环10分钟以上,以清除孔底并将管道内的钻渣携出排净,然后停泵加接钻杆。
钻杆连接螺栓应拧紧上牢,认真检查密封圈,以防钻杆接头漏水漏气,使反循环无法正常工作。
2.5.4、钻孔过程应连续操作,不得中途长时间停止。
2.5.5、详细、真实、准确地填写钻孔原始记录,钻进中发现异常情况及时上报处理。
钻孔时还要注意对地层加以观察与地质资料相比较,如实际地质资料与设计所用的地质资料不符,要及时报设计单位对桩基重新验算作相应的设计变更。
2.6、清孔换浆
钻孔至设计深度,经监理工程师验收认可后,开始清孔。
清孔时将钻具提离孔底10cm左右,缓慢回转钻具,以确保将孔底沉渣全部清除干净,清孔的同时置换孔内泥浆,保证清孔后泥浆的各项性能指标并将含砂率降低到2%以下。
当清孔符合要求之后即可提钻。
提钻时升降钻具应平稳,尤其是当钻头处于护筒底口位置时,须防止钻头钩挂护筒底口。
3、钢筋笼的制作与安放
3.1、钢筋笼制作
钢筋笼在生产车间的钢筋笼胎模上分节制作,汽车运至施工现场分节安装。
钢筋笼制作时采取长线法加工,以钢筋笼顶或底为基点,钢筋笼以上一节(或全部以下一节)为基础,所有主筋均采取直螺纹套筒预连接,后进行钢筋绑扎、固定。
在钢筋笼吊离前,将连接断开。
因主筋完全不能转动,通过转动套筒连接钢筋,在后场主筋加工丝牙时,在套筒下端钢筋笼主筋加工超长丝(套筒能全旋进去、便于现场钢筋对接)。
施工示意图见下图
为检测灌注桩的成桩质量,在钢筋笼上设置通长的超声波检测管。
施工时保持声测管顺直、连接可靠、与钢筋笼焊接固定,并将声测管上、下端密封,确保混凝土浇筑后管道畅通。
3.2、钢筋笼安放
每节钢筋笼制作完毕,在钢筋笼每道加劲箍上沿圆周方向对称地设置4块混凝土滚轮式垫块,垫块的直径应与保护层厚度相适应,并将垫块挂牌编号、做好与主筋对接标记。
钢筋笼的存放位置应垫高,保证不受雨淋、防止锈蚀。
3.2.1、钢筋笼起吊
使用16t吊车安放钢筋笼。
钢筋笼入孔时应对准孔位轻放,慢慢入孔;钢筋笼入孔后,应徐徐下放,不得左右旋转。
下放遇阻时立即停止下放,查明原因并进行处理后方可继续进行,严禁猛起猛落强行下笼。
首节钢筋笼入孔接近护筒口时,在该节最上一道加劲箍的下方用槽钢穿过,将钢筋笼担在钢护筒两侧的钢梁上(因钢护筒较短承载力低,故在钢护筒边必须放置钢梁,用钢梁来承受钢筋笼的重量),吊下一节钢筋笼至孔位上方,使上、下两节钢筋笼主筋对准并保证上、下轴线一致后(挂锤球、十字丝法),将第二节钢筋笼主筋搁置于第一节钢筋笼的连接套筒上方,依次旋拧套筒连接主筋。
3.2.2、钢筋笼接长
每节钢筋笼的主筋两端头均加工成螺纹,吊装钢筋笼之前,先把直螺纹套筒安装到钢筋笼主筋朝上的一端。
接长第二节钢筋笼时,将第二节钢筋笼下端与直螺纹套筒对正后逐一螺旋连接。
3.2.3、钢筋笼固定
钢筋笼接长到位后,用型钢将钢筋笼临时固定,以防灌注混凝土时钢筋笼上浮。
4、下放导管及二次清孔
钢筋笼安装结束并清理现场后,安装混凝土储料斗,导管安装及二次清孔。
导管用δ9mm的无缝钢管制作。
导管内直径φ250mm。
管节之间采用旋转丝扣连接系统连接。
每节导管在第一次使用前均需做水密性检验合格后方能使用。
进行水密试验的压力不宜小于1.0MPa,历时不小于15分钟,经试验合格导管方可投入使用。
根据孔深配备所需导管,导管均由0.5~3m的导管连接而成,下放导管时应准确测量每节导管长度及安装顺序,并认真做好记录。
导管连接时,接头部位应清洗干净,密封圈应清洁无损伤,并涂抹黄油。
导管应拧紧上牢,防止灌注过程出现事故。
导管底口距离孔底25∽40cm,导管下至孔底后,应根据孔底及平台顶面标高校对导管总长度,如偏差较大时必须查明原因进行处理。
清孔:
导管下放完毕,重新测量孔深及孔底沉渣厚度,如孔底沉渣厚度超过要求,则应利用导管采用气举反循环方式进行二次清孔,直至孔底沉渣厚度达到要求。
5、水下混凝土施工
5.1、单根钻孔桩水下混凝土的最大方量按桩径2.5米,桩长18.5米,超灌1米计算,考虑1.2的充盈系数,混凝土的最大方量146.3立方米。
综合考虑全桥混凝土浇注,设置一座50m3搅拌站和一座75m3的水上搅拌站,集中进行混凝土拌制,由混凝土输送车输送混凝土,拖式泵泵送灌注。
一座75m3搅拌站实际浇注强度按40m3/h计,146.3立方米混凝土可在4小时内浇注完毕。
5.2、水下混凝土所使用的拌合料应满足规范有关要求。
混凝土的配合比、初凝与终凝时间可通过试验室试验确定,混凝土的强度等级、混凝土的坍落度和和易性必须满足水下灌注要求。
混凝土配合比的基本要求:
强度:
25MPa;
坍落度:
18∽22cm
粗骨料最大直径:
<40mm;
初凝时间:
不小于8h。
首批灌注混凝土的数量:
计算图式如图所示:
根据V≥πd2/4·h1+πD2/4·HC
式中:
V:
首批混凝土所需数量(m3)
h1:
混凝土面高度达到HC时,
导管内混凝土柱需要的高度(m)
h1≥γwHw/γc
HC:
灌注首批混凝土时所需孔内混凝
土面至孔底的高度(m),Hc=h2+h3=1.4m
Hw:
孔内混凝土面以上泥浆深度(m),取20m
D:
孔直径(m)、取2.5m
d:
导管内径(m)、取0.255m
γw:
孔内泥浆的容重(kN/m3),取最大值γw=12kN/m3
γc:
混凝土的容重(kN/m3),取γc=22kN/m3
h2:
导管初次埋置深度:
h2≥1.0m,取h2=1.0m
h3:
导管底端至钻孔底间隙,取h3=0.4m
计算得首批混凝土灌注量为7.43m3。
为保证混凝土浇筑时首批混凝土的方量,拟配备7.43m3以上储料斗1只。
水下混凝土灌注采用常规导管提板砍球法灌注。
混凝土由拌和站生产,通过混凝土拖泵或泵车泵送入集料斗。
首先搅拌站先搅0.3m3砂浆润洗泵管,待砂浆全部泵完后(砂浆用编制袋收集起来,待凝固后处理),即关上大料斗放料口,开始将混凝土泵入大集料斗内。
同时,在导管内放上15cm高的圆柱体(直径比导管内径略小)泡沫隔水球,上口盖上带有橡胶皮的铁板盖,待大料斗砼快满时,缓缓打开下料口,让砼通过溜槽溜至小料斗(小料斗通过丝扣与导管连接),小料斗快满时,即可快拔铁盖板,同时加快放料速度,使小料斗内砼保持半斗以上,同时搅拌站继续浇注。
首批砼浇完后,用特制测锤量测砼面标高,确定导管埋深。
5.3、首批混凝土浇筑
5.3.1、首批混凝土浇筑时,先将塑料泡沫球放入灌注导管内。
然后将小料斗底口用提板堵好。
必须将7.43m3以上的大集料斗集满,方可开灌。
5.3.2、待大料斗混凝土料集满后,开起大料斗闸门,使混凝土流向小料斗。
5.3.3、当小料斗内混凝土盈满时,提起提板使混凝土压着塑料泡沫球顺利通过导管注入孔内。
在首批混凝土开始灌注后,必须保证混凝土的供料强度,不得使首批混凝土间断。
当储料斗中的混凝土经导管流入桩孔后,立即观察泥浆液面变化情况:
储料斗内混凝土全部注入导管内后,如果泥浆面均匀上升且导管内无集水,说明筑堆成功,则可进行混凝土的正常灌注;如果泥浆液面升高较少,说明无法将混凝土继续灌入导管;如果泥浆液面升高又降低,且导管内可观察到泥浆液面与管外平齐,说明首批混凝土灌注失败,泥浆发生倒流,则需要立即吸出混凝土,然后重新灌注。
5.3.4、混凝土面上升高度测量
混凝土面测量以测锤多点测量为准,同时将灌注的混凝土用量与理论值对照,若二者误差较大则找出误差原因,确定混凝土灌注无误后,再继续进行灌注作业。
拆除导管前由质检员进行复核,确认无误后方可拆除导管。
混凝土灌注过程中,根据桩径大小,测量时间间隔一般不大于15分钟,每次测量都要进行记录。
测锤用薄板焊成一个平底园锥体,锤的重量为3~4kg,锤在正式使用前应在与灌注桩配合比相同的混凝土中进行试验,以测锤沉入混凝土面以下20~30cm为宜,如大于或小于此值时可对锤的比重进行调整,测锤拴在测绳上,测绳在使用前要用钢尺进行校验。
5.3.5、
- 配套讲稿:
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- 特殊限制:
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