钻孔灌注桩施工组织设计.docx
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钻孔灌注桩施工组织设计
钻孔桩单位工程施工组织设计
一、工程概况
申嘉湖高速公路湖州段为平原河网区,属海积平原地貌,地势低洼平坦,一般仅高出海面仅2~4米,沿线大部分为农田,软土以淤泥质亚粘土及亚粘土为主,天然含水量为33%~60%,天然孔隙比为1.225~1.690,地表广泛分布第四系全新统一低液限粘土。
湖州四标起于湖州市南寻区双林镇吴家庄村双师链条厂东侧,路线走向由东南向西北,在双林液化气站北侧跨老湖盐线、双林-莫容航线(VI级航道)至倪家滩村之后,穿过规划中的双林城镇规划区,跨越湖申复线后到达双林镇营桥村东侧至终点,终点桩号K78+400。
本标段共有桩基1430根,根据实际情况采用水中围堰和陆地钻桩两种方法。
二、主要工程量
Ø1.0m:
21936m
Ø1.2m:
52462m
Ø1.5m:
5778m
三、施工工序
1、场地准备
选择较近、较好的泥浆池进行开挖筑坝,钢筋笼制作场地平整并夯实,铺上石子。
2、测量放样
根据施工图纸先对钻孔灌注桩进行放样,利用导线点用全站仪准确放出桩位中心线,做好标记,并测出钻机平台及护筒标高,计算出钻孔深度,并报监理工程师认可,方能进行下一道工序。
3、施工平台
河中桩进行筑坝围堰施工,墩桩平台采用横向单排木桩和岸边地基搭设平台,木桩间距为1.2m布设一根。
4、工艺流程图(见图三)
5、护筒埋设
护筒的选择:
护筒采用直径不小于2.0m钢质护筒,护筒要求筒内无突出物,应耐拉、压,不漏水。
护筒顶端高度:
采用正循环钻孔,护筒顶端应高出水面0.3m。
护筒的埋置深度:
对于本工程地质及地下水位等情况,护筒埋置深度应在1.5m左右。
护筒的平面位置的偏差一般不大于5cm,护筒倾斜度的偏差不大于1%。
6、泥浆的制备
应在钻孔桩周围选择沉淀池及泥浆池,沉淀池尺寸约8.0×8.0×2.0m,泥浆池尺寸约为8.0×8.0×1.0m。
钻孔时泥浆比重控制在1.2~1.3之间,钻孔过程中应经常观察土层的变化,若进入砂土层,必要时应掺入陶土加强护壁加大泥浆比重,含砂率应控制在小于2%之间。
7、钻孔施工
本工程钻孔桩直径为1.2米、1.5米,采用150和150型钻机。
a、就位:
竖好钻架并调整好起吊系统,将钻机调平并对准钻孔桩中心,将钻头吊起,徐徐放进护筒内,钻孔过程中要经常检查桩机的各项性能,并经常检测钻机平整度以防歪斜,导致钻孔倾斜等严重后果。
b、钻孔:
开钻前应向筒内倒入足够数量的粘土,刚开始进尺速度要慢,以保证泥浆比重的调制和加强护壁,钻孔中如泥浆有损耗、漏失、应予补充,应经常注意土层变化,并做好记录,保证钻孔桩的质量。
8、清孔
终孔后,停止进尺,稍提钻锥离孔底10cm~20cm空钻,并保持泥浆正常循环,以中速将相对密度1.03~1.1的较纯泥浆压入,把钻孔内悬浮钻渣较多的泥浆换出,但必须保持水头差,防止坍孔,并使清孔后泥浆的含砂率降到规定要求,且孔底沉淀层厚度不大于设计规定值,即可终止清孔。
在吊入钢筋骨架后,灌注前应再次检查孔内泥浆性能指标(控制在1.15左右)和孔底沉淀层厚度,如超出规定,应进行第二次清孔,符合要求后方可进行灌注砼。
9、成孔检查
灌注桩成孔后,下入钢筋笼前必须对孔径及孔形进行检查,检查采用笼式测孔器,测孔器用钢筋制作而成,其外径等于钻孔的设计桩径,长度等于孔径的4~6倍,检测时将测孔器吊起,使笼的中心、孔的中心与起吊钢绳保持一致,慢慢放入孔内,上下通畅无阻表明孔径大于笼径,若中途受阻则有可能在受阻部位有缩径或孔斜现象,应采取措施予以消除
10、孔深和孔底沉渣检测
孔深和孔底沉渣采用标准测锤检测,测锤一般采用钢筋焊接而成,质量一般在4kg~6kg左右。
11、钢筋骨架制作
施工前明确施工图纸各单根钢筋的形状及各种细部尺寸,确定各类结构的绑扎程序,在熟悉图纸过程中,核对钢筋成品的钢号、直径、形状规格尺寸的数量,做好钢材的有关试验,准备好保护层垫块。
钢筋必须调直和清除污锈,应符合下列要求:
a、钢筋表面应洁净,使用前应将表面油渍、漆皮、鳞锈等清除钢筋。
b、钢筋应平直,无局部弯折,制作好后的钢筋到现场绑扎焊接成型,钢筋接头采用搭接焊,双面焊焊缝长不小于5d,单面焊焊缝长不小于10d。
钢筋骨架制作程序:
钢筋下料制作螺旋加强箍筋主筋与加强筋焊接成型绑扎螺旋钢筋设保护层垫块成型。
钢筋骨架起吊由吊机完成,起吊钢筋骨架采用钢筋加固,确保钢筋骨架不变形。
起吊第一节钢筋笼放入孔内,再起吊第二节钢筋笼,进行焊接时应使上下两节钢筋笼位于同一条直线上,再进行焊接,焊机采用三~四台,来加快速度,以下以此类推。
钢筋笼全部焊接完后,顶部钢筋焊接吊环,固定在钻机上,并控制钢筋顶部标高。
12、水下砼灌注
砼灌注前应做好试验及报验工作,保证砼的坍落度和和易性,灌注砼采用导管进行,直径为26cm,导管的连接必须严密、牢固,必须做水密承压和接头抗拉试验。
吊装时导管应于孔中央,并应在灌注砼前进行升降试验,灌注前应探测孔底泥浆沉淀厚度,应符合设计要求。
灌注时导管底部于孔底留有20~40cm间隙,先把料斗灌满砼(3.5m左右),料斗下预先装一块铁板阀门(关闭状态),打开阀门,砼顺着导管向下,紧接着往里面输送砼,灌注应紧凑地、连续地进行。
在灌注过程中要防止砼拌和物从料斗顶溢出或从料斗外掉入孔内,且应注意观察管内砼下降和孔内水位升降情况,及时测量孔内砼高度,准确指挥导管的提升和拆除,导管提升时应保持轴线竖直和位置居中,逐步提升。
导管的埋置深度应控制在2~6m。
灌注桩顶标高应比设计高出一定高度,一般为0.5~1.0m,以保证砼强度,多余部分接桩前必须凿除,残余桩头应无松散层,灌注结束后在砼初凝前拔出护筒。
灌注过程中,应做好灌注记录、砼坍落等各项试验,遇到问题及时及时解决。
四、事故预防和处理办法
钻孔过程中,可能会发生坍孔事故,坍孔的表征是孔内水位突然下降,孔口冒细密的水泡,出渣量显著增加而不进尺,钻机负荷显著增加等现象。
应采取升高护筒,增加水头高度来保证钻孔的正常进行,吊入钢筋笼时应竖直插入,严禁触及孔壁。
当孔口坍塌时可立即拆除护筒并回填钻孔,重新埋设护筒在钻。
如发生孔内坍塌,判明位置,回填砂和粘质土混合物到坍孔处以上1m~2m,如坍孔严重时应全部回填,待回填物沉积密实后在行钻进。
如发生掉钻事故应及时摸清情况,若钻头被沉淀物或坍孔土石埋住应首先清孔,使打捞工具能接触钻头。
2基础和下部结构施工
2.1钻孔灌注桩施工
2.1.1工程简述
本合同共有钻孔桩649根,其中Ф1.2m的有158根;Ф1.5m的有480根;Ф1.8m的有11根;水中部分均采用筑岛施工,高度根据施工条件、时间等具体确定。
根据图纸所示的地质资料分析,该合同段大部分桩基穿过地质层主要为粘土、亚粘土、粗砂等。
2.1.2钻机选型:
钻机选型根据桩穿过的地质情况,拟采用正循环钻机。
根据计划要求,共需投入30台钻机。
2.1.3钢护筒:
钢护筒采用5mm厚钢板卷制而成,护筒加工直径对于Ф1.2m、Ф1.5m、Ф1.8m的桩,分别采用Ф1.4m、Ф1.7m、Ф2.0m的护筒。
护筒长度依据现场情况,加工2—3m长。
钢护筒就位时要求护筒平面位置偏差小于5cm,倾斜度偏差小于1%,护筒顶端要至少高出地面0.3m且高出地下水位1.5—2.0m以上。
2.1.4施工工艺:
桩位处平整后开始埋设护筒,护筒埋设高度依据现场地形及施工水文气候综合而定,但护筒顶标高宜比原地面高出30cm;陆上桩护筒采用挖坑埋设法,护筒底部和四周所填粘质土必须分层夯实。
2.1.5钻孔灌注桩测量放样:
根据每根钻孔灌注桩中心坐标值及已知控制点坐标值,计算出偏角及水平距离,采用极坐标法,利用全站仪进行放样,待护筒就位后,要进行复测。
2.1.6钻孔作业:
钻机就位,摆平对中,支垫要牢固,对正桩位启动泥浆泵和转盘,等泥浆输入到孔内一定数量后,方可开始钻孔。
开孔初期控制好钻进速度,并随时进行桩位复测,检查孔径、倾斜度以及钻机平稳程度,防止孔位偏斜。
钻进过程中根据地质情况调整钻进速度,并做好钻孔记录。
当遇到易坍层时,施工人员适时提高泥浆比重。
当钻至设计标高时,立即报请监理工程师检孔,包括孔位、孔深、孔径、垂直度等。
监理工程师认可后方可进行清孔等灌注前的准备工作等。
钻孔时要高度重视泥浆护壁,根据不同的地质,泥浆指标也应调整,适时测泥浆密度、粘度、含砂率等主要指标。
钻孔过程中,护筒内的泥浆顶面,应始终高出地下水位至少1m以上。
2.1.7清孔:
清孔采用换浆法,孔底沉淀厚度不得大于设计规定,未作规定时不大于0.4倍的桩径。
同时要满足规范要求的含砂率和泥浆比重,清孔时,注意保持孔内水位高出地下水位1.5—2.0m,以防止塌孔。
2.1.8下放钢筋笼、灌注水下砼:
清孔满足要求后安放钢筋笼,为防止钢筋笼偏位和上浮,采取孔口加压的措施。
水下砼灌注采用导管法,导管直径不得小于25cm,导管使用前做水密性试验和接头抗拉试验,并逐节进行编号,安放导管时将空压机气管绑在导管底部随导管下入孔中。
在灌注前开动空压机,利用气流扰动孔底沉渣,使之悬浮于泥浆中,以减少桩底沉淀物。
浇注过程中随时测量导管埋深,导管的埋深一般不应小于2m,不大于6m,防止出现埋管过长或拨空现象。
在灌注末期导管不要急于拆短,而要加大高度,漏斗底口与护筒内水面高差根据《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041—2000)第6.5.2条计算确定,以增加混凝土压力,确保桩头砼质量。
当砼达到一定强度时开挖基坑,凿除桩头进行桩基检测,检测率100%,检测方法满足《招标文件》及监理工程师的要求。
2.1.9施工注意事项及事故处理措施
钻孔桩的质量要求较高,可能影响桩的质量的因素较多,需在施工操作、材料选用等各个方面严格把关,主要在如下几个方面加以注意:
2.1.9.1认真复核测量桩位,并在护筒就位、钻机钻进过程中随时检查。
2.1.9.2桩的钻孔和开钻,只有在距该桩的中心距离5m内的其它任何桩的混凝土浇注24小时后才能进行。
2.1.9.3钻孔过程中和灌注过程中,认真做好记录,并保证分班连续作业。
2.1.9.4不能用加深孔底深度的方法代替清孔。
2.1.9.5灌注砼前导管做气密试验,水压承压试验和接头抗拉试验,防止导管漏气、漏水造成断桩和导管脱节等现象。
2.1.9.6钻孔过程中,产生的泥浆暂时存放在临时泥浆池内,然后清理运走,保证施工现场整洁有序。
2.1.9.7配制砼的原材料必须符合技术规范及施工规范的要求。
外加剂必须严格把关,材料出厂报告、材料试验报告、砼配比试验报告等取得监理工程师批复后,该材料方可被投入使用。
在施工过程中砼坍落度控制在18—22cm。
2.1.9.8在钻孔过程中,密切注视地层变化,遇易液化的砂层时,加大泥浆比重,减缓进尺,进尺有突变或其他异常情况立即停止钻孔,并报告监理工程师和设计单位,并在钻孔桩周围探孔是否有溶洞,采取有效措施,保证安全施工。
2.1.9.9钻进过程中,经常检查钻具及其连接件,防止因机械或人为事故,使钻具掉落水中。
2.1.9.10混凝土终浇面应高于设计桩顶50—100cm,以保证桩头质量。
2.1.9.11每车混凝土均应检测坍落度,和易性不良的砼坚决不用。
2.1.9.12封口失败:
拔出导管,空气吸泥机吸出已浇混凝土,检查导管接口是否严密牢固以及有无孔洞,重拼导管,再次灌注。
2.1.9.13导管气堵:
适当上提导管,减少埋深,下料时偏向一方,迫使气流溢出。
2.1.9.14导管进水:
主要原因是
a、首批混凝土储量不够或导管底口距孔底间距过大,不能将导管底口下封住,使水从导管底口进入;
b、导管接头不严,橡皮垫被高压气囊挤开,水进入;
c、导管提升过猛,控制错误,使导管底口超出混凝土面,底口涌入泥水。
处理方法:
a、若是第一种情况,立即将导管提出,进行清孔重新下导管,重新灌注。
b、若是第二、三种情况,应换新导管,插入混凝土用吸泥或抽水的方法将导管内的水和沉淀吸出,继续灌注混凝土,起先混凝土应增加水泥用量,以后的混凝土可恢复正常配合比。
2.1.9.15卡管
主要是由于初灌时隔水栓卡管或坍落度过小,流动性差,夹有大骨料,混凝土离析或导管漏水引起。
灌注过程中加强对导管检查和对混凝土的各项指标检查。
2.1.9.16坍孔
主要原因是护筒底脚周围漏水,孔内水位降低,或护筒周围堆放重物或机器振动引起。
处理方法是加大水头,移开重物,排除机具振动,用吸泥吸出坍入孔内泥土,如不继续坍孔,时间允许可重新灌注,否则拨出导管和钢筋笼,回填粘土,重钻。
2.1.9.17埋管
主要原因是导管埋入混凝土过深,使导管内外混凝土已初凝、与混凝土产生的摩擦力过大,或提管过猛将导管拨断。
预防方法是严格控制导管埋深不得超过6m,混凝土内加缓凝剂,加速混凝土灌注速度,提升导管不可过猛。
2.1.9.18在施工过程中,应作好钻孔桩施工全过程的完整记录,并及时将记录送交监理工程师审查。
2.1.9.19桥台处钻孔桩在台前、台后填土相对稳定并无明显塑性流变后再进行施工。
2.1.10水中钻孔灌注桩施工
2.1.10.1施工平台
在水中墩位置处,用打桩船锤击法沉入若干根露出水面的木桩作为支承桩。
桩与桩之间设置斜撑,将各桩连接起来,并在桩顶设置纵、横梁,铺上20cm×5cm的木板,在水面上建成工作台,如附图所示。
2.1.10.2打设护筒
护筒长度根据水文地质情况而定,此处为6M长护筒用δ=6mm厚钢板制成,打设护筒时使用专用导向架,护筒沉放时应按桩位准确地定出位置,在导向架作用下,上置替打架,用振动锤震动下沉至设计标高。
在施打过程中,注意震动锤的偏心,随时调整护筒的垂直度。
2.1.10.3成孔
钻孔前应先将护筒内的杂物清理干净,特别是掉下去的铁件,极易损伤钻头或扭断钻杆。
钻机就位时钻头中心应对中护筒中心(护筒位置要正确),在开钻前先用膨胀土制备泥浆,泥浆比重为1.2,在粘土层可自行造浆,控制护筒水头,一般应比水位线高30cm左右。
钻机钻进时,为了保证垂直度,避免斜孔和扩孔现象,采用自然吊锤法,减压钻进,钻机的主吊钩始终承受部分钻机重,孔底承受钻压不得超过钻杆、钻头和压块的重力的80%。
2.1.10.4清孔、钢筋笼吊放,砼灌注与前述钻孔灌注桩相同。
考虑到砼罐车较重,水中桩水下砼采用拖式砼输送泵或混凝土泵车在岸上浇注。
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