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挖孔桩施工方案
挖孔灌注桩施工方案
中铁十二局集团有限公司
吉图珲客专Ⅵ标一工区项目部
二○一一年七月十五日
一、编制依据
《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》
《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》
《施工图设计文件》
二、工程概述
由我工区负责施工的布尔哈通河大桥(中心里程:
GDK285+977.205)桥梁基础为钻孔桩基础,桩基桩长16m-20m之间,桩径为1.5m。
大桥0#台、1#墩、8#墩、9#台均位于陡坡坡面上,2#墩、3#墩位于既有线旁,施工难度大。
根据设计资料及工艺试桩钻孔揭示各桥位地质情况如下:
通过现场工艺性试桩结合图纸地质资料,桥位区岩土层主要有素填土、全风化花岗岩、强风化花岗岩、弱风化花岗岩。
该桥花岗岩裂隙较发育,岩质坚硬。
鉴于此,0#台、1#墩、2#墩、3#墩、8#墩、9#台桩基础采用挖孔桩方式施工,以满足质量、工期、环保的要求。
挖孔桩孔位见附表:
三、资源配置
每两人为一个小组,配一个电动井架,负责相邻两根桩的开挖,及护壁支模浇捣。
对于挖土,每根桩每半天能挖1m及护壁浇筑成型。
护壁保养24小时后拆模。
每小组每天能对每根桩各施工1m。
对于挖石需放炮时,每小组一天只对一根桩施工,另一天对另一根桩施工。
特点:
可以减少放炮对相邻桩的影响。
见下示意图:
挖石时,每个桥墩配一台空压机,风镐和风枪4套。
四、人员、设备配置及工期
1、人员配置
根据工程量情况,计划配置60名作业人员。
对于人员要求如下:
(1)、操作人员:
必须具有从事挖孔桩施工多年丰富经验。
(2)、爆破人员:
必须持有爆破证,并且经过相关爆破技术培训。
(3)、安全人员:
必须了解各道施工工序,懂得爆破技术,责任心强的人员。
2、设备配置
根据我部布尔哈通河大桥桩基础钻孔桩变挖孔桩数量(47根),计划配置11台套挖孔桩设备。
3、工期安排
布尔哈通河大桥(0#台、1#墩-3#墩、8#墩、9#台,共计47根桩)
2011-7-20~2011-9-30,完成47根。
四、施工工艺
(一)、工艺概况
对于土层用铁锹人工直接开挖,对于风化石用风镐凿开,对于坚硬石头用松动爆破,将石头炸松后开挖。
提升工具均为电动井架。
(施工工艺流程图)
护壁支护:
锁口浇筑完成并达到强度后,每下挖1米浇筑一节护壁。
护壁支模前先从锁口的护桩引出中心线,再用铅锤引至所挖的平面,通过中心点用钢尺量出孔径,以此安装护壁模板。
并用木条呈十字状支撑,防止模板移位,保证护壁圆顺。
浇筑砼时要用振动器振捣,保证孔壁光滑。
采用在水南隧道斜井拌和站集中搅拌护壁混凝土,由混凝土罐车统一供应至作业现场。
(二)、各流程作业要点
①场地整平:
施工现场地形起伏较大,用挖掘机将墩位内高地挖平,墩位两侧留出行车便道,平整场地。
②放线定桩位:
桩中心点放出后,用绳子经中心点拉出十字线,在锁口外不小于1米处打护桩。
桩轴线采取在地面设十字控制网、基准点。
③锁口支护:
为防止孔坍滑和确保施工操作安全,整个护壁支护采用现浇砼,地面上为锁口。
锁口模板采用一节组合式钢模板拼装而成,模板间用U形卡连接,上下设两道6号槽钢钢圈顶紧,钢圈由两半圆圈组成,用螺栓连接,不另设支撑以便浇注砼,锁口壁宜高出地面15cm便于挡水和定位,砼用机械拌制,当砼强度达1MPα时,即可拆模。
锁口完成后,护桩的交叉线位置在锁口表面做标记,以后以此标记作为护桩。
④桩孔开挖
采用从上到下逐层用镐、锹进行开挖,遇坚硬土或大块孤石采用锤、钎破碎,挖土顺序为先挖中间后挖周边,按设计桩径加20厘米控制截面大小。
孔内挖出的土装入吊桶,采用自制提升设备将渣土垂直运输到地面,堆积到指定地点,防止污染环境。
注意挖孔过程中,不必将孔壁修成光面,要使孔壁稍有凹凸不平,以增加桩的摩擦力。
⑤、护壁施工
对岩层、较坚硬密实土层,不透水,开挖后短期不会坍孔的,可设素混凝土护壁,其它土质情况下,必须施作钢筋混凝土护壁(钢筋采用直径10mm钢筋网,间距10cm),保持孔壁稳定,以策安全。
护壁拟采用现浇模注混凝土护壁,混凝土标号与桩身设计标号相同,厚度不小于15cm,并振捣密实;护壁应配置直径不小于10mm的构造钢筋,竖向筋上下搭接或拉结。
第一节混凝土护壁(原地面以下1米)径向厚度为650cm,宜高出地面15cm,使其成为井口围圈,内设直径10mm的钢筋网片,并插入下层护壁内,使上下护壁有钢筋拉结,避免某段护壁出现流砂、淤泥而造成护壁因自重而沉裂的现象。
而且能阻挡井上土石及其它物体滚入井下伤人,并且便于挡水和定位。
等厚度护壁如下图示。
护壁示意图
该方法适用于各类土层,每挖掘0.8~1.0m深时,即立模灌注混凝土护壁。
平均厚度15cm。
两节护壁之间留10~15cm的空隙,以便混凝土的灌注施工。
混凝土搅拌应采用水南隧道斜井拌和站集中供应。
模板不需光滑平整,以利于与桩体混凝土的联结。
为了进一步提高柱身砼与护壁的粘结,也为了砼入模方便,护壁方式可采用喇叭错台状护壁。
护壁砼的施工,采取自制的钢模板。
钢模板面板的厚度不得小于3mm,浇注混凝土时拆上节,支下节,自上而下周转使用。
模板间用U形卡连接,上下设两道6~8号槽钢圈顶紧;钢圈由两半圆圈组成,用螺栓连接,不另设支撑,以便浇注混凝土和下节挖土操作。
人工挖孔允许偏差和检验方法:
序号
项目
允许偏差
检验方法
1
顶面位置
50mm
测量检查
2
孔位中心
50mm
3
倾斜度
0.5%
⑥孔底检查与处理:
挖孔至设计高程时,应进行孔底处理,必须做到平整无松渣。
如地质情况与设计不符,应立即汇报,再由项目总工会同设计单位及监理单位研究处理方案或变更设计,然后再实施。
⑦钢筋笼的组装与吊放
a、钢筋笼为预制,其骨架须具有足够的刚度和稳定性,以便运送、吊装和浇注砼时,不致松散、移位和变形。
b、制作时,按设计尺寸做好加强箍筋,标出主筋的位置。
把主筋摆放在平整的工作平台上,并标出加强筋的位置。
焊接时,使加强筋上任一主筋的标记对准主筋中部的加强筋标记,扶正加强筋,并用木制直角板校正加强筋与主筋的垂直度,然后点焊。
在一根主筋上焊好全部加强筋后,用机具或人转动骨架,将其余主筋逐根照上法焊好,然后吊起骨架阁于支架上,套入盘筋,按设计位置布置好螺旋筋并绑扎于主筋上,点焊牢固。
c、钢筋骨架保护层的设置方法:
钢筋笼主筋接头采用闪光对焊,每一截面上接头数量不超过50%,加强箍筋与主筋连接全部焊接。
钢筋骨架的保护层厚度采用φ20圆钢作为支撑。
设置密度按竖向每隔2m设一道,每一道沿圆周布置4个。
d、钢筋骨架的制作的允许偏差为:
主筋间距±10mm;箍筋间距±20mm;骨架外径±10mm;骨架倾斜度±0.5%;骨架保护层厚
度±20mm;骨架中心平面位置20mm;骨架顶端高程±20mm;骨架底面高程±50mm。
挖孔桩钢筋骨架允许偏差
序号
项目
允许偏差(mm)
1
钢筋骨架在承台底以下长度
±100
2
钢筋骨架直径
±10
3
主钢筋间距
±10
4
加强筋间距
±20
5
箍筋间距或螺旋筋间距
±20
6
钢筋骨架垂直度
骨架长度1%
e、钢筋笼一次起吊就位,入孔前注意检查终孔后有无坍孔,以便及时采取措施使钢筋笼能顺利就位。
f、吊入钢筋笼时应对准孔位中心轻放,就位后牢固定位,待砼浇注完毕初凝后,方可解除固定设施。
g、钢筋笼长度若长于16m,采用现场分节吊装就位焊接。
⑦灌注混凝土
a、在灌注混凝土前应对孔径、孔深、孔型全部检查并报监理工程师,经检验合格后方可灌注混凝土。
b、混凝土的浇筑入模温度不低于+5℃,也不高于+30℃,否则采用经监理工程师批准的相应措施。
c、串筒法灌注混凝土
(1)灌注支架采用移动式的,事先拼装好,用时移至孔口,以悬挂串筒,漏斗底口。
从高处直接倾卸时,其自由倾落高度一般不宜超过2米以不发生离析为度。
当倾落高度超过2米时,应通过串筒、溜管或震动溜管等设施下落;倾落高度超过10米时,并应设置减速装置。
(2)混凝土分层浇筑,分层厚度控制在30~45cm。
振捣采用插入式振动器,振动器的振动深度一般不超过棒长度2/3~3/4倍,振动时要快插慢拔,不断上下移动振动棒,以便捣实均匀,减少混凝土表面气泡。
振动棒插入下层混凝土中5~10cm,移动间距不超过40cm,与侧模保持5~10cm距离,对每一个振动部位,振动到该部位混凝土密实为止,即混凝土不再冒出气泡。
(三)、爆破施工要点
由于人工挖孔桩入岩爆破施工时,自由面狭小、作业面较深、岩石的夹制力较大,孔桩入岩爆破宜采用小直径浅孔微差预裂爆破。
爆破抛砸面类似爆破漏斗。
要求漏斗直径小于孔径。
根据设计院地质资料,岩石为花岗岩,硬度极高(σ=1000kpa),根据不同的风化程度及岩石的整体碎裂程度,按经验判断与理论计算相结合方法控制炮眼数量和炮眼深度及装药量。
另外,为保证爆破不破坏桩底岩层,采取桩底预留50cm厚度不得采用爆破作业,采用人工用风镐凿除。
1、爆破参数
桩基入岩爆破参数不同于自由面大的隧道爆破参数,但可参照矿山竖井开拓时的一些爆破参数。
其实际值应根据所爆破的孔桩直径、岩石的物理力学性能、岩石的风化程度、岩石的结构组分、内聚力、裂隙性、特别是岩石的变形性及其动力特性、以及所用炸药的性能来确定。
(1)单位用药量系数
孔桩入岩爆破的岩石为强、弱风化,孔桩直径为Ф1.7(含护壁厚度)m,周边对所爆破岩石的约束力大。
根据挖孔桩工程入岩的爆破参数类比、修正,得出单位用药量系数K如下表:
表1
岩石类别
岩石坚固性系数(f)
单位用药量系数(g/m3)
备注
强-弱风化
4-6
1200-1600
弱风化
6-7
1600-2000
弱风化
7-8
2000-2400
(2)炮眼间距
孔桩入岩采用手持式气动凿岩机钻眼,炮眼直径d=32-42mm,即a=(15-20)d,a=500-800mm。
(3)炮眼深度与循环进尺
在小直径孔桩入岩爆破中,岩石的周边夹制力大,炮眼利用率低。
一般炮眼深度L取孔桩直径D的0.6-0.8倍,即L=(0.6-0.8)D。
其中掏槽眼应比周边眼加深100-200mm。
孔桩爆破炮眼利用率η一般可以达到85-95%,则循环进尺Lˊ=ηL=(0.85-0.95)L。
2、炮眼布置
在小直径孔桩爆破中,工作面通常按掏槽眼3-4个,周边眼7-13个。
其中掏槽眼按照锥形布置,倾角10-15°;周边眼多用垂直眼,距孔桩护壁100-200mm均匀布置,但遇上有扩大头的孔桩,则周边应比扩大头倾角小5-10°,以保证扩大头围岩的稳定性及避免超挖。
3、装药量计算
(1)每循环进尺所需用药量Q
式中:
Q——每循环进尺用药量(g)
K——单位用药量系数,见表1(g/m3)
D——孔桩掘进直径,(m)
L——炮眼的平均深度,(m)
(2)单孔理论装药量q
q=K*Q/N
式中:
q——单孔理论装药量(g)
Q——每循环进尺用药量(g)
N——工作面炮眼数量,(个)
4、装药量的分配
一般情况下,掏槽眼的药量qt比周边眼药量qb多装20-25%
qt=(1.2-1.25)q
qb=(0.85-0.95)q
式中:
qt——掏槽眼装药量,(g)
qb——周边眼装药量,(g)
5、爆破器材选型
5.1、炸药
人工挖孔桩入岩段爆破施工总是存在岩层裂隙水及成孔护壁时下滴的渗水,最好选用防水性好的炸药,另外为了保证成孔护壁在爆破施工中的稳定性,应选用爆炸威力适中的炸药。
可选岩石乳化炸药,其抗水性好、药卷易于分割、威力适中;如选用2#岩石铵梯,需对炸药本身做好防水处理。
5.2、雷管
孔桩掘进爆破应用电雷管网络,禁止使用导火索、火雷管起爆网络。
电雷管起爆网络的接头一定要有良好的绝缘性,接点应离开泥水面。
同时,为取得较好的爆破效果,保护护壁的稳定性,应选用微差爆破使用的秒延期雷管,周边眼滞后掏槽眼起爆0.1s以上。
5.3、起爆器
可选用MFJ—100国产电容式起爆器,串联起爆能力可达100发,充电时间7-10s,供电时间3-6ms,电源1#电池4节。
孔桩爆破每次起爆的雷管都在20发左右起爆器要求体积较小,便于携带,结构组成简单,因此可选用MFJ—100或JZDF—300—B国产电容起爆器。
五、安全要求
挖孔桩施工应对施工安全予以特别重视,应制定周密可靠的安全措施,安全操作规定,并严格认真贯彻执行,施工中应加强安全教育和经常性检查,以确保安全施工。
(一)、无人作业时,孔口应设置防护盖板,盖板采用30*160cm钢模板,有效防止人员坠落以及雨水进入孔口。
(二)、设钢筋砼护壁,以保孔壁稳定和操作安全。
(三)、每日开工前必须检测井下的有毒、有害气体,经确认无害时方能下井,挖孔达到10米以上深度时,必须采用空压机灌风换气,风量需大于25L/s。
(四)、整平孔口地面,作好桩区地表水的截排工作。
(五)、孔内必须设置应急软爬梯供人员上下;使用的电葫芦、吊龙等应安全可靠,并配有自动卡紧装置。
(六)、在井下设100W防水灯泡照明,并用36V低电压。
(七)、井口作业人员挂安全带,井下作业戴安全帽,防止掉土石伤人。
(八)、加强对孔壁土层涌水情况观察,发现异常及时采取处理措施。
当渗水量过大时,需采取场地截水、降水或水下灌注混凝土等有效措施。
严禁在桩孔中边抽水边开挖边灌注,包括相邻桩的灌注。
(九)、建立健全岗位责任制,做到奖罚严明。
(十)、对机械的操作和管理,严格按照安全细则与安全操作规程进行,杜绝因机械操作不当而发生事故。
(十一)、现场实行规范化管理,各类材料堆放有序,严禁侵入便道界限,保证道路畅通。
(十二)、在生活区和生产区的工棚周围设消防桶、消防水池和灭火器,以防火灾发生。
(十三)、健全安全组织,强化安全检查机构,将事故消灭在萌芽状态,
(十四)、加强安全教育,提高全员意识与知识水平。
六、安全技术措施
1、爆破地震控制措施
孔桩入岩爆破对本桩及临近孔桩的临时支护和已浇筑的桩芯混凝土都可能产生影响,桩护壁一般采用早期强度高、成型好C30混凝土护壁,一般情况下护壁混凝土浇筑5天后,可进行爆破施工而不至震坏护壁支护。
同时不应在已浇筑桩芯混凝土,但桩芯混凝土未达到龄期的孔桩的20m范围内进行孔桩爆破作业,以免震裂没有达到设计强度的桩芯混凝土。
2、爆破飞石的控制措施
孔桩爆破工作面均在地表以下10m以外,在爆破孔桩口用竹笆或木模板覆盖,并加压砂袋,以防止爆破飞石飞出地面。
3、爆破炮烟的排除措施
炸药爆破之后产生的炮烟均为有毒有害气体,必须进行机械性强制通风排烟,施工现场可利用鼓风机在井口进行压入式通风排烟,或采用空压机风管在井底通风排烟。
通风排烟的时间以清除工作面炮烟为准。
4、爆破防漏电措施
孔桩入岩爆破在装药时,应特别注意防漏电,在装药前孔桩内所有的电器设备应提升至地面。
在装药时,雷管的脚线应短接,连接爆破母线时应保证接头良好的绝缘性,严禁拖地接触泥水,雷雨天气应停止爆破作业。
5、瞎炮的处理
在孔桩爆破作业完成、清除孔桩内炮烟后,检查人员应下到工作面检查瞎炮情况,并及时按爆破规程进行处理。
另外在清渣时发现瞎炮,应及时报告项目部安排专业人员处理,禁止非专业人员私下处理。
6、爆破器材的安全管理措施
爆破器材属于危险物品,应进行严格管理。
(1)严格爆破器材的领用、发放、使用及回收制度;
(2)现场爆破器材应该分明别类,分别用木箱盛装,专人上锁保管,严禁混装。
使用、运输时应轻拿轻放,严禁碰撞;雷管在连母线前应短接,避免接触带电体。
附件:
1、人工挖孔桩施工事故应急预案
2、挖孔桩安全作业指导书
磨盘山布尔哈通河大桥钻孔桩变更设计为挖孔桩墩台统计表
墩台号
直径(φ)
长度(m)
根数
备注
0#台
1.5
18
6
1#
1.5
18
8
2#
1.5
16
8
3#
1.5
19
11
8#
1.5
20
8
9#台
1.5
18
6
目录
一、编制依据2
二、工程概述2
三、资源配置3
四、人员、设备配置及工期3
1、人员配置3
2、设备配置4
3、工期安排4
四、施工工艺4
(一)、工艺概况4
(二)、各流程作业要点5
(三)、爆破施工要点10
五、安全要求14
六、安全技术措施15
1、爆破地震控制措施15
2、爆破飞石的控制措施16
3、爆破炮烟的排除措施16
4、爆破防漏电措施16
5、瞎炮的处理17
6、爆破器材的安全管理措施17
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