某桥梁钻孔灌注桩施工组织设计讲诉.docx
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某桥梁钻孔灌注桩施工组织设计讲诉
一、编制依据
1、盐城市××项目办编制《管理文件汇编》
(一)
(二);
2、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041—2000及国家有关法律、法规;
3、连云港至盐城高速公路(盐城市境)施工图变更设计第一册(共二册)(××河特大桥);
二、工程概况
2.1地质情况
××河特大桥0#台、1#4#墩、13#~17#墩、18#台位于蟹塘中;5#~12#墩位于××河中,其中5#墩位于北岸边、6#~10#墩位于河道内水深1.1m~8.5m,11#~12#墩位于南岸芦苇地中;0#台、1#~4#墩地层情况由上至下为:
亚粘土、亚砂土、淤泥质亚粘土、亚粘土、粉砂、亚砂土、亚粘土、亚粘土、亚砂土;5#~12#墩地层情况由上至下为:
淤泥、亚粘土、粉砂、亚粘土、亚砂土、亚粘土、粉砂、粘土、亚粘土、亚砂土;13#~17#墩、18#台地层情况由上至下为:
粘土、亚粘土、淤泥质亚粘土、细砂、粉砂、粘土、亚粘土、粉砂、亚粘土。
2.2工程数量
①钻孔灌注桩Φ1.2m944m/32根;Φ1.5m4518m/90根;
Φ1.8m1668m/24根。
②水下混凝土C2513372.2m3
③钢材Ⅰ级126155kg
Ⅱ级609090kg
三、钻孔桩施工方案
根据本桥的地质情况,陆地上的钻孔桩采用6台GPS-20正循环钻机钻进,水中墩钻孔桩采用8台GPS-20正循环钻机钻进。
桥台钻孔桩要在台后填土完成后并且填土相对稳定,无明显塑性流变后进行,以保证台后填土的密实度和台后路基的稳定。
钻机布置见:
图3-1《××河特大桥施工平面布置图》。
3.1陆地上钻孔桩施工方案
1、场地平整
一般施工场地采用推土机进行平整、压实,然后铺垫枕木作钻孔平台;11#、12#墩分别位于芦苇地中,水深0.5米左右。
采用草袋围堰、填土、整平、压实,然后铺垫枕木作钻孔平台;
2、施工测量
全线控制桩复测成果和大桥控制网经监理组复测合格,我项目部根据设计图纸坐标对××河特大桥各桩位进行测量放样并用白灰线画出护筒预埋位置,保证护筒预埋正确,为保证能在桩基钻进过程和成桩后能检查桩位偏差及护筒位移情况,在护筒四周预埋四个护桩,保证桩基钻进准确无误。
用钢尺复测各桩位间距,保证开钻前测量工作全部到位,并经监理组复核。
3、施工方法
(1)护筒的制作和埋设
①护筒采用4~5mm钢板制作,直径大于钻孔桩径20--40cm。
②为便于泥浆循环,在护筒顶端设高400mm、宽200mm的出浆口。
③护筒高出地下水位2.0m,并高出地面0.5m。
④护筒埋设采用挖孔埋设的方法,在挖孔至一定深度符合要求后,分层对称夯填护筒四周粘土。
护筒中心与桩中心线重合,平面误差控制在50mm,倾斜度控制不大于1%。
护筒埋置深度根据××河特大桥地层情况埋置深度1.5m。
(2)钻孔泥浆制作
本着统筹安排的原则,2个墩共用一套泥浆循环系统。
泥浆循环池由制浆池、沉淀池、泥浆池组成。
为避免泥浆对周围环境的污染,在钻孔过程中,对沉淀池中沉碴及灌注混凝土时溢出的废弃泥浆,随时用挖机修复泥浆池或用汽车运至指定地点堆弃。
泥浆循环池设置图3-2《泥浆循环系统平面布置示意图》。
图3-2泥浆循环系统平面布置示意图
泥浆选用水化快、造浆能力强的优质粘土制作,造浆用的优质粘土塑性指标大于25,粒径小于0.074mm的粘粒含量大于50%。
制备的泥浆指标达到:
比重:
一般地层为1.05~1.20;砂层为1.2~1.45。
粘度:
一般地层为16~22秒,砂层为19~28秒。
PH值:
8~10。
含砂率:
小于4%。
胶体率:
大于96%。
泥浆充分拌匀备用,在开钻前备足制浆用粘土。
(3)钻机就位
钻机就位前,对钻机和各项准备工作进行检查,包括场地布置与钻机座落处平整和加固,主要机具的检查、维修与安装,配套设施的就位及水电供应等。
认真阅读地质资料,弄清地层情况,确定分段的泥浆浓度、钻速、钻压和泥浆泵量。
工地上备一定数量的钻机和泥浆泵的易损配件,以便机械出现故障时及时更换,同时预先制作好用于打捞钻头用的工具。
钻机采用吊机提吊至桩位,根据护桩恢复桩中心,然后人工调整钻机直至钻机中心与孔位中心重合。
(4)钻孔作业
①钻孔
开钻前,再次检查各种机具、设备是否状态良好,以及水、电管路的畅通情况,确保正常。
正式钻进前,先启动泥浆泵,使之空转一段时间,待泥浆输入孔口一定数量后方可正式钻进。
开始钻进时,控制进尺速度及钻压,待钻至护筒下1米后,再以正常速度钻进。
钻孔作业连续进行,不得中断。
因故必须停钻时,孔口加盖防护,并且把钻头提出,以防埋钻。
在钻进过程中:
a、记录孔位处的地层情况,在土层变化处捞取渣样,与设计地层作核对,将现场地层情况如实记录在钻孔原始记录本上,作为施工现场第一手资料。
b、经常对泥浆进行试验检测,随时补充损耗、漏失的泥浆,保证钻孔中的泥浆稠度,防止发生坍孔、缩孔等质量事故。
由于钻孔桩穿越的地层多为淤泥、亚粘土、亚砂土,容易产生糊钻和缩孔、坍孔。
钻孔采用正循环钻机,可清除泥包,调节泥浆的相对密度和粘度,适当加大泵量和向孔内投入适量砂石解决泥包糊钻,选用刮板齿小、出浆口大的钻头;为防止缩孔和坍孔,使用失水率小的优质泥浆护壁并须快转慢进,并复钻2~3次。
当钻孔深度达到设计要求时,用测绳和探孔器对孔深、孔径和成孔垂直度等进行检查,并报监理工程师确认,符合要求后进行清孔。
②清孔
当钻孔深度达到设计要求并经监理工程师成孔检查批准后,立即进行清孔,以免间隔时间长,钻渣沉淀,造成清孔困难。
清孔采用换浆法,注入净化泥浆(相对密度1.0~1.2,粘度17~20s,含砂率<4%)置换孔内含渣的泥浆。
当从孔内取出的泥浆(孔底、孔中、孔口)测试值的平均值与注入的净化泥浆相近,实测孔底沉渣厚度不大于25cm时,停止清孔作业,放入钢筋笼进行水下混凝土灌注。
(5)钢筋笼的制作与安放
在钢筋棚内集中下料,现场绑扎,根据不同的桩长,分几节绑制,钻机架、汽车吊机提入孔内,钢筋笼采用现场焊接接长。
钢筋笼采用2m一道加强箍加强,且主筋与加强箍筋全部焊接,同时在钢筋笼内设置内支撑,防止装吊变形。
钢筋笼在入孔前,在骨架外侧绑挂与钻孔桩同标号的混凝土垫块,间距沿桩长不超过2.0m,横向圆周不得少于4块,以保证钢筋保护层厚度。
钢筋笼吊起后,检查钢筋笼的垂直度及外型轮廓,平稳垂直放入孔内,切忌碰撞孔壁,不得强行下放。
下放过程中,注意孔内水位情况,如发生异常,马上停止,检查是否坍孔。
钢筋笼在清孔结束后,及时放入孔内,钢筋笼焊接时,保证上下两节钢筋笼的轴线一致,入孔后位置准确,符合设计要求,牢固定位,在投入到设计位置后,在主筋上焊接φ16钢筋设4个吊环,然后用φ50钢管穿在吊环上,放置在钻机平台上;同时采用Φ35钢管反压在钢筋笼上,钢管顶上部与钻机平台焊接,以防钢筋笼在混凝土水下灌注过程中发生上浮。
钢筋骨架底面高程偏差控制在±50mm。
钢筋笼安放、固定完毕后,将泥浆泵或空气压缩机与导管相连,进行二次清孔。
(6)水下混凝土的灌注
二次清孔沉渣厚度符合要求,并经监理工程师同意后即开始灌注水下混凝土。
混凝土由拌合站集中拌和,混凝土运输车运送至现场。
①灌注准备:
在清孔的同时,对各类设备进行检修,备足原材料,同时配备水泵、空压机及高压射水管等设备。
以保持孔内水头和及时处理灌注故障。
导管使用前进行试拼、水密及水压试验,编号并自下而上标示尺度。
②安装储料斗:
储料斗采用5mm钢板制作,四周采用钢筋条加固。
为保证第一斗混凝土灌注后保证导管埋深不小于1.0m,储料斗容积3.5m3。
③水下混凝土拌和:
粗骨料选用级配良好的碎石,其粒径最大不超过40mm;细骨料采用级配良好的中砂;水泥采用32.5号水泥,水泥用量不少于380kg/m3;经监理工程师批准掺入缓凝剂;水灰比控制在0.49,坍落度18~22cm。
④水下混凝土灌注:
用吊机将摆放有序的导管按刻度尺寸下到孔内,保证每一节导管口放橡胶圈并且拧紧,混凝土施工过程中不漏气。
导管下至距桩底30cm—40cm之间停止,保证第一兜混凝土能顺利翻浆,满足埋管深度要求。
搅拌站存放有足够的砂、石、水泥等材料和发电机、搅拌机常用配件保证每根桩水下混凝土灌注连续进行。
在水下混凝土灌注过程中,经常探测孔内混凝土面的标高,及时调整埋管深度。
一般埋管深度控制在2~4m左右,防止导管提离混凝土面发生断桩,提管由钻机卷扬机完成。
水下混凝土灌注连续有节奏地进行,并尽量缩短拆除导管的间隔时间。
当导管内混凝土不满时,应徐徐灌注,以防导管内产生过大气压。
灌注顶面比设计桩顶(承台或系梁底)高出0.5m~1.0m左右。
水下混凝土初凝后解除钢筋笼固定,强度达到5MPa后拔出护筒。
3.2水中墩钻孔桩施工方案
××河特大桥5#~10#墩位于××河内,其中5#、9#、10#水深较浅,6#~8#墩水深达8.5m,在钻孔桩作业前需搭设施工平台进行施工。
(1)施工平台搭设
根据各墩水深,拟采用不同平台结构形式。
①5#墩测时水深0.6~1.0m,采用四周打设木桩,码草袋围堰,然后采用粘土填心,填土时分层压实。
具体详见图3-3《5#墩施工平面布置图》。
图3-35#墩施工平面布置图
②9#、10#墩采用木桩搭设钻机平台;6#~8#墩采用钢管桩施工平台。
平台搭设时应牢靠稳定,能承受工作时所有静、动荷载。
钢管桩施工时,倾斜率应控制在1%;位置偏差在300mm以内;平台必须平整,各联结处要牢固。
钻机平台构造分别见图3-4《9#、10#墩钻孔桩作业平台示意图》、图3-5《6#墩钻孔桩作业平台示意图》、图3-6《7#、8#墩钻孔桩作业平台示意图》。
图3-49#、10#墩钻孔桩作业平台示意图
(2)护筒的制作和埋设
①护筒制作:
护筒采用12mm钢板制作,为保证桩成孔质量护筒直径选用230cm。
护筒在现场集中加工,验收合格后采用汽车运至施工现场打设,护筒连接时焊缝要求饱满。
②为便于泥浆循环,在护筒顶端设高400mm、宽200mm的出浆口。
③护筒高出河面水位1.8m。
④护筒打设:
先在钻孔平台平面位置确定桩位,设置导向装置,利用导向架进行定位。
当护筒中心与桩中心线重合后,利用浮吊锤击将护筒沉入。
根据××河的地质情况,护筒埋入土层6.5m,护筒打设时控制其倾斜度不大于1%。
(3)钻孔泥浆制作
水中墩钻孔施工泥浆循环分别各由一只泥浆船提供。
泥浆的制作及要求同陆上钻孔桩施工。
泥浆必须充分拌匀备用。
在开钻前,备足制浆所需粘土。
(4)钻机就位、移位
钻机利用汽车运至便桥上,再利用浮吊吊至各墩施工平台上,钻机就位前,应对钻机和各项准备工作进行检查,认真阅读地质资料,弄清地层情况,确定分段的泥浆浓度、钻速、钻压和泥浆泵量。
待完成一根钻孔桩施工后,钻机采用浮吊进行移位:
用吊钩挂在钻机滚动轱辘上(每个角一个吊钩),然后起吊至下一孔位,然后人工配合、调整就位。
就位时恢复桩位中心,然后调整钻机直至桩位中心与钻机钻孔中心重合一致。
(5)钻孔作业
在正式钻进前,先启动泥浆泵,将制作好的泥浆输入护筒中,置换护筒内的清水,测定护筒内泥浆比重为1.20~1.45时方可钻进。
开始钻进时,控制进尺速度及钻压,待钻至护筒下1米后,再以正常速度钻进。
水中墩钻孔作业同陆上钻孔作业。
(6)钢筋笼的制作与安放
在钢筋棚内集中下料,集中制作。
钢筋笼制作时应根据不同的桩长,分几节制作,然后采用汽车运至施工现场,采用浮吊吊入孔内,钢筋笼接长采用现场焊接。
钢筋笼吊起后,检查钢筋笼的垂直度及外型轮廓,平稳垂直放入孔内,切忌碰撞孔壁,不得强行下放。
钢筋笼在清孔结束后,及时放入孔内,钢筋笼焊接时,保证上下两节钢筋笼的轴线一致,入孔后位置准确,符合设计要求,并牢固定位;在投入到设计位置后及时采取有效措施固定好钢筋笼,以防钢筋笼在混凝土水下灌注过程中发生上浮或位置偏移现象。
对于桩长大于60m的桩基在加强筋内侧对称预埋3根φ60×3.5mm的钢管。
钢管采用焊接连接,钢管埋至管底,管口高出设计桩顶标高50cm,管底封闭,管口加盖。
钢管埋设时在每6m间隔深度实际量测钢管的间距并焊接等长水平撑杆加以固定。
(6)水下混凝土的灌注
为了成桩后更准确的对桩进行动测检查,在水下混凝土进行灌注前预埋声测管。
声测管埋置孔底,顶端固定在钻机平台上。
二次清孔沉渣厚度符合要求,并经监理工程师同意后即开始灌注水下混凝土。
混凝土由拌合站集中拌和,混凝土运输泵泵送入孔。
水中墩水下混凝土灌注施工工艺同“陆上钻孔桩水下混凝土灌注”。
3.3钻孔桩检测
钻孔桩成桩后,会同监理工程师对钻孔桩施工质量进行逐桩检测。
钻孔桩检测采用小应变及埋设声测管良种方法进行。
钻孔灌注桩施工工艺见:
图3-7《钻孔桩施工工艺框图》。
3.4防止坍孔、缩孔措施和处理办法
由于钻孔桩穿过粉砂混粘性土、亚粘土、亚砂土和淤泥质土,钻孔施工中,容易出现坍孔和缩孔,为了确保钻孔桩的质量和进度,采取以下预防和处理措施。
①安装钻机时要使转盘、底座平正,并经常校核。
钻杆较长,转动时地下摆动大,在钻架上增添导向架。
②在钻孔过程中,详细绘制孔位处的地质剖面图,特别是粉砂混粘性土、亚粘土地层的深度和厚度,以便对不同土层选择合适的钻头、钻压、钻速、泥浆指标等。
③在钻孔和清孔过程中,注意保持孔内的泥浆面高度,随时补充损耗、漏失的泥浆,保证钻孔中的泥浆浓度。
④在粉砂混粘性土中钻孔,采用较大的泥浆比重,并加大护筒埋深,提高护筒顶面高度和孔内水位,以防止发生坍孔、缩孔。
⑤常见钻孔事故的预防和处理办法请见:
表3.4-1《常见钻孔事故的预防和处理办法》。
图3-7钻孔桩施工工艺框图
表3.4-1常见钻孔事故的预防和处理办法
序
类别
产生原因
预防和处理措施
1
扩孔
孔壁坍塌
局部扩孔不影响钻进至设计标高,可不处理;若扩孔后继续坍塌,按坍孔处理。
2
缩孔
钻锥严重磨耗或软塑土遇水膨胀
及时焊补钻锥;上下反复扫孔以扩大孔径。
3
掉钻
落物
(1)卡钻时强扭;
(2)钻杆疲劳断裂;
(1)开钻前清除孔内杂物,用电磁铁或冲抓锥打捞;
(2)经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联结装置;
(3)采用打捞钩、打捞叉吊出。
4
坍孔
(1)泥浆比重不够及其它性能指标不符合要求,使孔壁未形成坚实泥皮
(2)护筒埋置太浅,下端孔口漏水;
(3)由于掏渣后未及时补充水或泥浆,或钻孔通过砂砾等强透水层,孔内水流失造成孔内水头高度不够;
(4)松散砂层中进尺太快;
(5)钻头、抽渣筒或钢筋笼碰撞孔壁。
(1)在松散砂层中钻进要严格控制进尺;投入粘土膏、卵石等挤入孔壁起护壁作用;
(2)发生孔口坍塌时,拔出护筒用粘土回填重新埋设再钻;
(3)发生孔内坍塌,判明其位置,用砂和粘土回填到坍孔处以上1~2米,待沉积物密实后再钻;
(4)清孔指定专人补水;吊入钢筋笼时应对准钻孔中心竖直插入。
5
钻孔
倾斜
(1)钻孔中遇有较大孤石;
(2)在有倾斜度的软硬地层交界处钻头受力不均;
(3)扩孔较大处,钻头摆动偏向一方;
(4)钻机底座不平,钻杆弯曲。
(1)遇孤石或倾斜的软硬地层钻进时,低钻速,控制进尺;
(2)经常检查钻机底座水平、钻杆接头,逐个检查及时调正。
(附:
钻孔桩施工作业平台检算)
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