钻孔灌注桩施工准备工作.docx
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钻孔灌注桩施工准备工作
钻孔灌注桩施工方案
第一章准备工作
一、地质情况:
桥址区内构造不发育,经调查无断裂带通过;雨季期间,测区沟谷周边水毁灾害较多,可能发生的水毁现象有:
洪水冲刷倒塌、侧蚀崩塌等。
桩基础施工时,应充分考虑洪流的对施工场地的刷蚀作用,并由此造成对施工作业及桩基稳定的影响。
桥位区地层在勘探深度范围内,根据岩土体的分布特征、成因类型及物理力学性质等,将其分为16个工程地质层,现自上而下分述如下:
(1)中砂(Q4al):
浅灰色,潮湿-饱和,稍密,颗粒级配良好,主要成分长石,石英。
qik=30kPa,约3米
(2)中砂(Q4al):
黄褐色,饱和,中密,颗粒级配良好,主要成分长石,石英。
qik=45kPa。
约3米
(3)中砂(Q4al):
黄褐色,饱和,稍密,颗粒级配一般,主要成分长石,石英。
qik=20kPa。
约3米
(4)细砂(Q4al):
灰绿色,饱和,密实,颗粒级配一般,主要成分长石,石英,云母。
qik=55kPa。
约6米
(5)粉砂(Q4al):
灰绿色,饱和,松散,颗粒级配良好,主要成分长石,石英,含较多黏性土。
约5米
(6)黏土(Q4m):
黑灰色,硬塑,含少量粉细砂,干强度及韧性中等,切面稍有光泽,无摇震反应。
qik=60kPa。
约5米
(7)中砂(Q4m):
深灰色,密实,饱和,颗粒级配一般,主要成分长石,石英,含少量黏性土。
qik=60kPa。
约1米
(8)黏土(Q4m):
黑灰色,可塑-硬塑,局部含少量粉细砂,干强度及韧性中等,切面稍有光泽,无摇震反应。
qik=50kPa。
约1米
(8)-1细砂(Q4m):
灰白色,饱和,松散,颗粒级配良好,主要成分长石,石英,含较多黏性土,局部见腐殖质。
约1米
(8)-2细砂(Q4m):
灰白色,饱和,中密,颗粒级配一般,主要成分长石,石英。
qik=35kPa。
约2米
(9)中砂(Q4mc):
灰黄色,饱和,密实,颗粒级配一般,主要成分石英,长石。
qik=60kPa。
约5米
(10)细砂(Q4mc):
灰白色,饱和,密实,颗粒级配良好,主要成分石英,长石,局部为黄褐色黏土夹层,可塑,含大量砂。
fa0=300kPa,qik=55kPa。
约7米
(11)细砂(Q4mc):
灰黄色,饱和,密实,颗粒级配一般,主要成分石英,长石,局部含少量黏性土。
fa0=300kPa,qik=55kPa。
约3米
(12)黏土(Q4mc):
灰黑色,硬塑,含少量细砂,干强度及韧性中等,切面稍有光泽,无摇震反应。
fa0=400kPa,qik=60kPa。
约1米
(13)中砂(Q4mc):
浅灰色,饱和,密实,颗粒级配一般,主要成分石英,长石。
fa0=450kPa,qik=60kPa。
约5米
(14)粉砂(Q4mc):
黑灰色,饱和,中密,颗粒级配一般,主要成分石英,长石,多含黏性土,局部为粉砂与黏土互层。
fa0=110kPa,qik=35kPa。
约7米
(15)黏土(Q3m):
灰黑色,可塑-硬塑,含少量细砂,干强度及韧性高,切面稍有光泽,无摇震反应。
fa0=280kPa,qik=50kPa。
约6米。
(16)圆砾土(Q3m):
青灰色,饱和,密实,多贝壳等生物碎屑,充填黏性土,磨圆度较好,级配良好,局部黏性土胶结,强度较高。
fa0=800kPa,qik=150kPa。
二、孔口处理:
根据地质调查结果,桥址区所穿越雨林地带地表多积水,并存在一定厚度落叶及腐殖质,施工前先将该部分清除,以免对桩基造成负摩阻的影响。
对工程所在地为农田区,土质松软,含砂量大。
对桩基础位置大略确定后,清除杂物,清除软土,筑岛换填(必要时进行掺适量水泥3%硬化处理);平整夯实,修筑便道。
此方案目的:
在于清除表面松动土质,避免设备偏移和倾斜,避免孔口坍塌。
三:
钻机选型:
钻孔灌注桩平均长度90米,桩径1.8米。
钻机按照正循环选型,钻孔深度达130米,直径达2.5米。
钻机采用正循环磨盘钻机GPS220带液压装置。
四、泥浆池设置:
根据地质报告,沙层较厚,在20多米处有4米多的黏土外,其余均为中砂或细砂层。
考虑泥浆多次利用,增强清孔效果,设置两个沉淀池和一个泥浆池,沉淀池设置保证大于桩身钻孔方量。
泥浆池一般设置为桩身方量的110%~120%。
泥浆池的深度为1.5米,为防止泥浆池渗漏,在泥浆池的四周、底部考虑采用塑料布或彩条不铺设,沉淀池根据施工情况及时清理沉渣外用,施工时配合挖机一台(220以上),保证能有足够的臂长和效率。
满足钻孔泥浆循环所需。
泥浆池可设置为每台钻机一个,重复使用,多个墩位施工,距离较远时增加泥浆沟的长度,但必须保证一定坡度,利于泥浆循环,同时为防止泥浆外露,采用编织袋装土围渠,满足流量要求。
一般考虑没3个墩设置一个泥浆池。
泥浆池最终的尺寸不小于钻孔桩体积的3陪。
场地位置的平整:
测量定位:
测量定位是,采用换手测量,进行复测,测量误差控制在5mm以内,
五、桩护筒的制作:
因桩基直径大小不一,水深不一,水下情况复杂,成品运输困难。
考虑采用现场加工方式,即购买卷板机一台,根据护筒要求采购板材,根据施工需求,现场加工不同直径、不同长度的护筒。
(一)陆地部分:
陆地部分桩基的护筒采用δ=4~6mm的A3钢板卷制,根据地质沙层特点,护筒长考虑3.5米,确保护筒埋深3米以下。
护筒顶高出地面30cm。
(二)水中部分:
桩基护筒采用δ=10mm的A3钢板卷制,总长根据墩位处水深确定,入土深度为6m。
(三)考虑桩长的倾斜度的影响,桩护筒内径大于桩径20cm。
为了保证钢护筒的整体刚度和接口质量,护筒底段加焊δ=10mm、宽30cm的加强钢带作刃角。
护筒焊接采用开坡口双面焊接,要焊接缝连续,保证不漏水。
(四)、桩护筒定位
1、陆地钢护筒的埋设:
陆地钢护筒的埋设,先保护桩位中心点,将中心点位以十字线引出桩位以外30cm处,采用长1.5米钢筋刻出十字线,周围用混凝土加固,防止移位。
桩位固定后,进行人工开挖,或用机械开挖,人工清理。
开挖基坑要大于桩径30cm,在护筒放置后,在底部和四周用粘土或膨润土夯实,防止漏浆造成孔口坍塌。
2、水中钢护筒的定位:
采用固定导向架定位桩基钢护筒,导向架内径为大于护筒外径3cm。
钢护筒插打施工要点为:
(1)、先在桩位处固定好导向架子,中心测量准确定位;
(2)、沿导向架将钢护筒插入河床,并震动下沉至设计标高,下沉过程中注意垂直度检测:
(3)、拔除导向架,移至下一桩位插打钢护筒。
3、严格检查护筒埋设的垂直度控制在1%以内。
六、泥浆制备:
泥浆由粘土、纯碱、纤维和水拌和而成,泥浆制作泥浆采用自拌方法,粘土以水化快、造浆能力强、粘度大的优良膨润土为佳,选用优质的膨润土配制高质量的泥浆,
泥浆指标应达到相对密度:
一般土层控制在1.05-1.20,易坍土层1.20~1.45;
粘度:
一般土层16~22S,易坍土层19~28S;
PH值大于8~10,
含砂率小于4%,
胶体率大于95%,
失水率:
一般土层<25mL/30min,易坍土层<15mL/30min;
泥皮厚小于3mm,
静切力:
一般土层1.0~2.25Pa,易坍土层3~5Pa;
粘土备料数量约为钻孔体积的100-120%。
当粘性指数大于15,浮渣能满足施工要求时,可利用孔内原土自行造浆护壁。
泥浆须试验全部性能指标,钻进中应随时检查泥浆比重、粘度、含砂率、胶体率等,并填写泥浆试验记录表。
泥浆循环使用,废弃泥浆沉淀后及时运走。
泥浆配比:
膨润土具有密度低、粘度好、含砂量小、失水量少、泥皮薄、稳定性强、固壁高、钻机回转阻力小、造浆性能好等优点。
以1.15泥浆比重配置泥浆的配比为例(经验比例):
水:
膨润土:
纯碱(kg)=908:
183:
9
具体配置结果必须经现场测定后调整。
(一)泥浆原料和外加剂的性能要求及需要量计算方法
1)泥浆原料黏性土的性能要求
一般可选用塑性指数大于25,粒径小于0.074mm的黏粒含量大
于50%的黏性土制浆。
当缺少上述性能的黏性土时,可用性能略差的黏性土,并掺入30%的塑性指数大于25的黏性土。
当采用性能较差的黏性土调制的泥浆其性能指标不符合要求时,
可在泥浆中掺入a2CO3(俗称碱粉或纯碱)、氢氧化钠(NaOH)或膨润土粉末,以提高泥浆性能指标。
掺入量与原泥浆性能有关,宜经过试验决定。
一般碳酸钠的掺入量约为孔中泥浆土量的0.1%~0.4%。
2)泥浆原料膨润土的性能和用量
膨润土分为钠质膨润土和钙质膨润土两种。
前者质量较好,大量
用于炼钢、铸造中,钻孔泥浆中用量也很大。
膨润土泥浆具有相对密度低、黏度低、含砂量少、失水量少、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆能力大等优点。
一般用量为水的8%,即8kg的膨润土可掺100L的水。
对于黏性土地层,用量可降低到3%一5%。
较差的膨润土用量为水的12%左右。
3)泥浆外加剂及其掺量
a.CMC(CarboxyMethylCelluose)全名羧甲基纤维素,可增
加泥浆黏性,使土层表面形成薄膜而防护孔壁剥落并有降低失水量的作用。
掺入量为膨润土的0.05%~0.01%。
b.FCI,又称铁木质素磺酸钠盐,为分散剂,可改善因混杂有土、
砂粒、碎、卵石及盐分等而变质的泥浆性能,可使上述钻渣等颗粒聚集而加速沉淀,改善护壁泥浆的性能指标,使其继续循环使用。
掺量为膨润土的0.1%~0.3%。
c.硝基腐殖碳酸钠(简称煤碱剂)分散剂,其作用与FCI相似。
它具有很强的吸附能力,在黏性土表面形成结构性溶剂水化膜,防止自由水渗透,能使失水量降低,使黏度增加,若掺入量少,可使黏度不上升,具有部分稀释作用,掺用量与FCI相同。
两种分散剂可任
选一种。
d.碳酸钠(Na2CO3)又称碱粉或纯碱。
它的作用可使pH值增
大到10。
泥浆中pH值过小时,黏土颗粒难于分解,黏度降低,失水量增加,流动性降低;小于7时,还会使钻具受到腐蚀;若pH值过大,则泥浆将渗透到孔壁的黏土中,使孔壁表面软化,黏土颗粒之间
凝聚力减弱,造成裂解而使孔壁坍塌。
pH值以8~10为宜,这时可增加水化膜厚度,提高泥浆的胶体率和稳定性,降低失水量。
掺入量为膨润土的0.3%~0.5%。
e.PHP,即聚丙烯酰胺絮凝剂。
它的作用为,在泥浆循环中能清
除劣质钻屑,保存造浆的膨润土粒;它具有低固相、低相对密度、低失水、低矿化、泥浆触变性能强等特点。
掺入量为孔内泥浆的0.003%。
f.重晶石细粉(BaSO4),可将泥浆的相对密度增加到2.0~2.2,
提高泥浆护壁作用。
为提高掺入重晶粉后泥浆的稳定性,降低其失水性,可同时掺入0.1%~0.3%的氢氧化钠(NaOH)和0.2%~0.3%的橡胶粉。
掺入上述两种外加剂后,最适用于膨胀的黏质塑性土层和泥质页岩土层。
重晶石粉掺量根据原泥浆相对密度和土质情况检验决定。
g.纸浆、干锯末、石棉等纤维质物质,其掺量为水量的1%~
2%,其作用是防止渗水并提高泥浆循环效果。
以上各种外加剂掺入量,宜先做试配,试验其掺入外加剂后的泥
浆性能指标是否有所改善,并符合要求。
各种外加剂宜先制成小剂量溶剂,按循环周期均匀加入,并及时
测定泥浆性能指标,防止掺入外加剂过量。
每循环周期相对密度差不宜超过0.01。
4)调制泥浆的原料用量计算
在黏性土层中钻孔,钻孔前只需调制不多的泥浆。
以后可在钻进
过程中,利用地层黏性土造浆、补浆。
在砂类土、砾石土和卵石土中钻孔时,钻孔前应备足造浆原料,其数量可按公式计算:
m=Vρ1=(ρ2-ρ3)×ρ1·V1/(ρ1~ρ3)
式中;m--造泥浆所需原料的总质量(t)
V--造泥浆所需原料的总体积(m3)
V1--泥浆的总体积(m3)
ρ1--原料的密度(t/m3)
ρ2--要求的泥浆密度(t/m3).
ρ3--水的密度,取ρ3=1t/m3
若造成的泥浆的黏度为20~22s时,则各种原料造浆能力
为:
黄土胶泥1~3m3/t,白土、陶土、高领土3.5~8m3/t,次膨润土为9m3/t。
膨润土为15m3/t。
(4)泥浆各种性能指标的测定方法
1)相对密度ρx:
可用泥浆相对密度计测定。
将要量测的泥浆
装满泥浆杯,加盖并洗净从小孔溢出的泥浆,然后置于支架上,移动游码,使杠杆呈水平状态(即气泡处于中央),读出游码左侧所示刻度,即为泥浆的相对密度。
若无以上仪器时,可用一口杯,先称其质量设为m1,再装清水称其质量为m2,再倒去清水,装满泥浆并擦去杯周溢出的泥浆,称其质量为m3,则Px=(m3一m1)/(m2-m1)。
2)黏度η(s):
用标准漏斗黏度计测定,用两端开口量杯分别
量取200mL和500mL泥浆,通过滤网滤去大砂粒后,将700mL泥浆注入漏斗,然后使泥浆从漏斗流出,流满500mL量杯所需时间(s),即为所测泥浆的黏度。
校正方法:
漏斗中注入700mL清水,流出500mL,所需时间应是
15s,如偏差超过土1s,则量测泥浆黏度时应校正。
(单位:
mm)
1-漏斗;2-管子;3-量杯200mL部分;4-量杯500mL部分;5-筛网及杯
3)含砂率(%):
工地用含砂率计测定。
量测时,把调制好的泥
浆50mL倒进含/砂率计,然后再倒450mL清水,将仪器口塞紧,摇动lmin,使泥浆与水混合均匀,再将仪器竖直静放3min,仪器下端沉淀物的体积(由仪器上刻度读出)乘2就是含砂率(%)。
(有一种大型的含砂率计,容积1000mL,从刻度读出的数不乘2即为含砂率)。
4)胶体率(%):
亦称稳定率,它是泥浆中土粒保持悬浮状态的
性能。
测定方法:
可将100mL的泥浆放入干净量杯中,用玻璃板盖上,静置24h后,量杯上部的泥浆可能澄清为透明的水,量杯底部可能有沉淀物。
以100一(水+沉淀物)体积即等于胶体率。
5)失水量(mL/30min)和泥皮厚(mm):
用一张120mmX120mm的
滤纸,置于水平玻璃板上,中央画一直径30mm的圆圈,将2mL的泥浆滴于圆圈中心,30min后,量算湿润圆圈的平均半径减去泥浆坍平成为泥饼的平均半径(mm)即失水量,算出的结果(mm)值代表失水量,单位:
mL/min。
在滤纸上量出泥饼厚度(mm)即为泥皮厚。
泥皮愈平坦、愈薄,则泥浆质量愈高,一般不宜厚于2~3mm。
(5)泥浆池一般分循环池、沉淀池、废浆池三种,从钻孔中排
出的泥浆首先经过沉淀池沉淀,再通过循环池进入钻孔,沉淀池中的超标废泥浆通过泥浆泵排至废浆池后集中排放。
(6)泥浆池的容量宜不小于桩体积的3倍。
(7)混凝土灌注过程中,孔内泥浆应直接排入废浆池,防止沉
淀池和循环池中的泥浆被污染破坏。
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