跨越沈吉线K21+641立交桥钻孔桩施工组织设计要点.docx
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跨越沈吉线K21+641立交桥钻孔桩施工组织设计要点
沈阳四环快速路新建工程第五合同段
跨越沈吉线K21+641立交桥
钻孔灌注桩施工组织设计
编制:
复核:
审定:
中铁沈阳四环快速路交通BT工程第五项目经理部
二〇一一年七月
目录
第一章编制范围、依据及原则1
1.1编制范围1
1.2编制依据1
1.3编制原则1
第二章工程概况2
2.1工程简介2
2.2自然条件3
2.2.1气象条件3
2.2.2地质条件3
2.3钻孔桩概况3
第三章施工人员、机械配备5
3.1人员组织结构5
3.2机械设备配置5
第四章施工组织安排6
4.1总体布置6
4.1.1钻机选取与配置6
4.1.2钻孔次序6
4.2施工计划6
第五章钻孔桩施工7
5.1.施工准备7
5.1.1场地平整7
5.1.2泥浆池布置7
5.1.3钢护筒施工7
5.1.4泥浆制备、循环与净化8
5.1.5钻机就位与测量9
5.1.6原材料及混凝土配合比设计9
5.2钻孔桩施工11
5.2.1施工工艺流程11
5.2.2钻孔12
5.2.3清孔14
5.2.4成孔检验15
5.2.5钢筋笼制作与安装16
5.2.6水下混凝土浇筑17
5.2.7桩身检测19
5.3钻孔桩常见质量问题的预防措施和处理方案19
第六章质量保证措施23
6.1钻孔桩施工质量检测23
6.2质量保证体系23
第七章安全施工及环境保护措施25
7.1安全施工25
7.2环境保护26
第一章编制范围、依据及原则
1.1编制范围
沈阳四环快速路新建工程跨越沈吉线K21+641立交桥钻孔桩施工。
1.2编制依据
1)《沈阳四环快速路新建工程(穿跨越铁路立交桥)沈吉线K21+641施工图》
2)《沈阳四环跨越沈吉线K21+641立交桥钻孔柱状图》
3)中铁大桥局集团企业标准《钻孔桩施工》MBEC1001-2004
4)《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000
5)《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTGE30-2005
1.3编制原则
1)符合国家有关工程建设法律法规和技术标准、准则,符合行业及当地政府有关规范、标准、规定;符合招标文件和工程合同文件中的相关要求与规定。
2)按照合同要求和工程条件,优化配置生产要素,充分利用企业及社会现有设备资源,合理安排施工进度。
3)从技术、经济、安全质量、工期、社会效益等方面进行方案比选,按综合最优的方案编制施工组织设计。
4)施工方案力求采用先进的、可靠的设备、材料、工艺,达到技术先进,工艺成熟,具有可操作性。
5)施工方案结合桥址的地质、水文、气象条件及工程规模、技术特点、工期要求、工程造价多方面比选后确定。
6)高度重视质量、环保、安全施工问题。
第二章工程概况
2.1工程简介
沈阳四环快速路新建跨越沈吉线K21+641立交桥位于沈抚新城核心地带,跨径采用30.0米预应力混凝土简支T梁以及左幅(20m+4*30m)/右幅(4*30m+20m)预应力混凝土连续梁,该桥全长686.12米,桥面为净12.0+2×0.5米防撞墙(双幅),交角为90度,上部采用先简支后连续简支T梁,下部采用柱式墩、扶壁式台、桩基础。
该桥第13孔跨越沈吉线铁路,桥下净空大于7.96米。
各墩桩数、桩径如表1所示:
表1各墩桩基础参数表
墩号
桩数(根)
桩径(m)
设计桩长(m)
左桩顶标高(m)
左桩底标高(m)(((((m)((m)(m)
右桩顶标高(m)
右桩底标高(m)
0
16
1.2
23
63.351
40.351
63.351
40.351
1
4
1.8
16
64.807
48.807
64.807
48.807
2
4
1.8
10
65.118
55.118
65.118
55.118
3
4
1.8
11
65.429
54.429
65.429
54.429
4
4
1.8
13
65.625
52.625
65.625
52.625
5
4
1.8
12
66.003
54.003
66.003
54.003
6
4
1.8
11
66.642
55.642
66.642
55.642
7
4
1.8
18
64.724
46.724
64.724
46.724
8
4
1.8
25
63.604
38.604
63.604
38.604
9
4
1.8
25
63.627
38.627
63.627
38.627
10
4
1.8
23
61.260
38.260
61.240
38.240
11
4
1.8
23
61.152
38.152
61.085
38.085
12
4
1.8
21
59.107
38.107
58.994
37.994
13
4
1.8
21
58.723
37.723
58.564
37.564
14
4
1.8
23
60.964
37.964
60.964
37.964
15
4
1.8
26
60.813
34.813
60.813
34.813
16
4
1.8
24
60.713
36.713
60.713
36.713
17
4
1.8
27
60.617
33.617
60.617
33.617
18
4
1.8
29
60.517
31.517
60.517
31.517
19
4
1.8
26
60.317
34.317
60.317
34.317
20
4
1.8
34
60.417
26.417
60.417
26.417
21
4
1.8
26
61.117
35.117
61.117
35.117
22
4
1.8
27
61.117
34.117
61.117
34.117
23
16
1.2
23
59.763
36.763
59.763
36.763
2.2自然条件
2.2.1气象条件
桥位区属暖温带半湿润半干旱季风区。
全年月平均最高气温为27.9ºC~29.4ºC,最高气温为35.3ºC~38.3ºC,发生在每年七月份。
全年月平均最低气温为-8.1ºC至-17.2ºC,最低气温为-21.1ºC至-34.9ºC,发生在每年的一月份。
全线最大冻土深为0.93m~1.48m,最大积雪厚度为21cm~37cm,最大风速出现在每年的四月份,为21.02m/秒~29.7m/秒。
年降水量为640mm至740mm,七、八月份降水量占全年的一半。
2.2.2地质条件
1)地形地貌
沈阳市山地丘陵集中在东北、东南部,属辽东丘陵的延伸部分。
西部是辽河、浑河冲积平原,地势由东向西缓缓倾斜。
沈阳东部为低山丘陵,中西部是辽阔平原。
由东北向西南倾斜,平均海拔30~50米。
2.3钻孔桩概况
0号、23号桥台基础均采用16根φ1.2m双排桩基础,桩呈纵向2排、横向8排布设,桩中心间距4.1m(横向中间两排间距3.5m)。
1~22号墩左右幅基础均采用2根φ1.8m桩基础。
各墩钻孔桩工程量如表2所示:
表2桩基础工程量表
墩号
桩数
(根)
桩径
(m)
每根桩
混凝土(m3)
每根桩
钢筋(kg)
每桩
护筒重(t)
0
16
1.2
139.9
2937.625
2.07
1
4
1.8
127.63
5558.2
3.11
2
4
1.8
25.434
3607.8
3.11
3
4
1.8
27.977
3986.6
3.11
4
4
1.8
33.064
4717.05
3.11
5
4
1.8
30.521
4329.05
3.11
6
4
1.8
27.977
3986.6
3.11
7
4
1.8
45.781
6094
3.11
8
4
1.8
63.585
8005.95
3.11
9
4
1.8
63.585
8005.95
3.11
10
4
1.8
58.498
6058.3
3.11
11
4
1.8
58.498
6058.3
3.11
12
4
1.8
53.411
5604.2
3.11
13
4
1.8
53.411
5604.2
3.11
14
4
1.8
58.498
7470.2
3.11
15
4
1.8
66.128
8255.65
3.11
16
4
1.8
61.042
7710.65
3.11
17
4
1.8
68.672
8541.75
3.11
18
4
1.8
73.759
9086.8
3.11
19
4
1.8
66.128
8255.65
3.11
20
4
1.8
86.476
10408.1
3.11
21
4
1.8
66.128
8255.65
3.11
22
4
1.8
68.672
8541.75
3.11
23
16
1.2
25.999
3803.85
2.07
第三章施工人员、机械配备
3.1人员组织结构
人员按照工程工期及质量保证进行配置,人员配备见表3:
表3 钻孔桩施工人员配置
现场管理经理
1人
主管工程师
1人
技术员
3人
测量
2人
试验
2人
质检员
1人
班长
3人
机长
10人
安全员
5人
钻工
30人
操作司机
5人
装吊工
5人
机修
3人
电焊工
4人
电工
2人
3.2机械设备配置
钻孔桩施工主要机具设备见表4。
表4 钻孔桩施工机械配备
序号
机械名称
型号
数量
设备情况
备注
1
钢筋加工机械
综合
2
良好
钢筋车间
2
13m长运输汽车
解放牌
2
良好
钢筋笼运输
3
汽车吊机
35t
1
良好
机动作业
4
履带吊
70t
3
良好
5
变压器
630kVA、800kVA
2
良好
共用
6
柴油发电机
500kW
1
良好
备用
7
电焊机
BX1-500-2
10
良好
钢结构用
8
气割设备
综合
5
良好
钢结构用
9
钻机
JPL-250
2
良好
10
钻机
ZKL-10
17
良好
11
泥浆分离器
ZX-250
6
良好
12
泥浆泵
3PNL
17
良好
钻机配套
13
挖掘机
PC220-6
3
良好
14
运渣车
一汽解放
3
良好
运输钻渣
15
试验设备
综合
1
良好
16
推土机
TY180A
2
良好
17
自卸汽车
EQ1408t/132kW
10
良好
18
压路机
YZ-16
1
良好
19
全站仪
TCR1201
1
良好
20
电子水准仪
DL-111C
1
良好
21
光学水准仪
NA724
1
良好
第四章施工组织安排
4.1总体布置
4.1.1钻机选取与配置
根据设计及地质资料和工期要求,0、23#钻孔桩施工选用1台旋挖钻反循环成孔。
其它钻孔桩采用11台冲击钻正反循环成孔。
4.1.2钻孔次序
总体施工顺序:
钻孔桩施工先施工两桥台和跨S104省道及铁路线。
1)两桥台钻孔桩共投入1台旋挖钻。
2)在10#~13#间钻孔桩共投入6台冲击钻机,其它5台冲击钻机分别向大小里程施工。
4.2施工计划
施工计划于2011年07月10日开始。
计划于2011年07月15日开始钻孔,于2011年9月钻孔桩施工结束。
钻孔桩基础施工主要工序计划见表5。
表5 钻孔桩施工进度计划
序号
工作项目
单位
数量
工作日
开始时间
结束时间
全桥钻孔桩
83
2011.07.10
2011.9.30
1
进场道路修建
项
1
5
2011.07.10
2011.07.15
2
钢护筒插打
根
120
30
2011.07.16
2011.08.14
3
钻孔桩施工
根
120
47
2011.08.15
2011.9.30
第五章钻孔桩施工
5.1.施工准备
5.1.1场地平整
施工时按承台位置和大小将地面平整,除去承台位置处树根,大块孤石,并碾压密实。
场地标高控制在比承台顶面高1m左右。
5.1.2泥浆池布置
引桥每个桥墩两个承台之间设置一个大约4×6×2m的泥浆池。
泥浆池四周用黏土填筑夯实,泥浆池顶面用栏杆和安全网防护,防止杂物掉入池内和雨水等流入池内稀释泥浆。
5.1.3钢护筒施工
钢护筒采用φ1.4m和φ2.1m钢护筒,δ=10mm,材质为Q235钢。
钢护筒插打采用70t履带吊配合180KVA振动锤施工,各墩钢护筒配备如表6:
表6钢护筒参数表
墩号
单个承台护筒(根)
桩径
(m)
钢护筒
直径(m)
钢护筒
壁厚(mm)
护筒
长度(m)
护筒单重
(kg)
总量
(个)
总重(t)
0、23
16
1.2
1.4
10
3
2070
32
66.24
1~22
2
1.8
2.1
10
3
3110
88
273.68
⑴钢护筒制造
1)钢护筒材料、规格、制造工艺必须符合设计和规范要求,材料需具有出厂合格证和检验报告。
2)钢护筒由短节拼焊成吊装节,各短节钢护筒的纵向焊缝错开布设,间距不小于300mm,并不小于1/8周长。
钢护筒接口处均采用V型坡口。
3)为避免钢护筒底口插打时变形,护筒底口设计加劲环以增加护筒底口的刚度。
4)钢护筒的焊接均采用自动埋弧焊接,护筒加工完成后,应进行下列检查:
焊缝质量及饱满目测检查、圆整度(规圆)检查、轴心垂直度检查、直径检查、长度检查,符合验收标准后出厂。
⑵钢护筒的运输及吊装
钢护筒加工完毕并经质检人员验收合格后,采用平板车将钢护筒运到墩位附近。
护筒直径大,为防止钢护筒在运输过程出现失圆,在钢护筒的上、下口及中间位置焊接十字(或米字)支撑,增强钢护筒抗变形能力。
钢护筒吊装施工时,为保证钢护筒起吊时不变形,起吊时顶端采用两点吊装,底端采用一点吊装。
先起吊顶端吊点,后起吊底端吊点,使平卧变为斜吊,底端离开地面时,顶端吊点迅速起吊到90°后,拆除根部吊点、割除护筒内十字支撑后垂直吊钢护筒入孔。
⑶钢护筒埋设
场地平整后,测量放线定好钢护筒中心线。
为确保钢护筒的插打精度,平台上设置导向,用冲击钻桩处用挖机挖土2m埋钢护筒,用挖机拍钢护筒下沉到设计标高。
旋挖机处用旋挖钻头挖土2m埋护筒,用旋挖机压钢护筒下沉到设计标高。
a、冲击钻处采用挖机按1:
1放坡开挖2m,用挖机拍护筒至底标高。
旋挖机处用旋挖钻头挖土2m埋护筒,用旋挖机压钢护筒下沉到设计标高。
用吊机吊护筒至测量位置。
b、钢护筒倾斜度应小于0.5%d,顶面位置允许偏差50mm。
c、钢护筒埋设时以标高进行控制,如埋设时护筒底达不到设计标高,需及时报告主管工程师,分析具体原因并进行相应处理。
5.1.4泥浆制备、循环与净化
泥浆的质量是钻孔桩成败的关键,泥浆拌制原料应选用优质粘土、膨润土、烧碱配置而成。
泥浆指标应达到:
采用正循环方法钻孔,入孔泥浆比重为1.1~1.2;若采用反循环方法钻孔,入孔泥浆比重为1.05~1.1,清孔时为1.05~1.1,粘度18~22s,含砂率小于2~4%,胶体率不低于95%~98%,PH值8~10。
1)、冲孔泥浆系统布置
冲孔泥浆采用集中拌制、集中供应、分机过筛净化的方式进行。
2)、泥浆制备及供应
泥浆制备系统设在泥浆池旁边,设置6m3搅拌机1台。
泥浆搅拌好后储存于泥浆池待用。
泥浆池设置泥浆泵一台,将泥浆泵送至各需用点。
泥浆池既是泥浆输送设备,又兼作冲孔过程中泥浆补充站和钻孔桩混凝土填充时泥浆回收站。
(1)在泥浆池旁边,拌浆机拌制的泥浆直接注入泥浆池的储浆池内,泥浆池沿横向设置二道隔板,中间池为制浆池,前、后池分别为储浆池、回浆池。
(2)在冲孔施工过程中泥浆的净化采用机械强制净化。
泵吸反循环系统排出的带渣泥浆通过泥浆预筛设施,过滤钻渣,然后经一台泥浆分离器进行净化处理,分离出的钻渣通过溜槽排放到指定的区域。
钻渣达到一定数量后,使用挖掘机配合运渣土的汽车将钻渣运到弃土场,避免钻渣土对土壤环境的影响。
(3)浇筑钻孔桩水下混凝土时,护筒内泥浆通过管路回流至泥浆池。
在钻孔过程中须定时对泥浆的各项指针进行检查并做记录,以便根据地质的不同控制各项泥浆指针,保障钻孔过程安全顺利。
泥浆指标要求如表7:
表7各地层中泥浆指标
指标
地层
相对密度
粘度s
含砂率
%
失水率
ml/30m
PH值
胶体率
%
钻进方式
一般地层
1.05~1.20
16~22
≤4
≤25
8~10
≥96
正循环旋转
1.02~1.06
16~20
≤4
≤20
8~10
≥95
反循环旋转
1.10~1.20
18~24
≤4
≤20
8~11
≥95
冲击反循环
中粗砂
1.20~1.45
19~28
≤4
≤15
8~10
≥96
正循环旋转
1.06~1.10
18~28
≤4
≤20
8~10
≥95
反循环旋转
1.20~1.40
22~30
≤4
≤20
8~11
≥95
冲击反循环
卵石、岩石
1.10~1.15
20~35
≤4
≤20
8~10
≥95
反循环旋转
1.40~1.50
25~28
≤4
≤20
8~11
≥95
冲击反循环
5.1.5钻机就位与测量
a.桩位测量放样。
b.钻机安放时钻架一定要垂直(用线铊吊),旋转钻机转盘要水平(用水平尺测量),并在机架周围做上记号,以便调换钻头后重新对位。
c.旋转钻机钻头和钻杆中心与设计桩位中心偏差不得超过2cm;冲孔钻机对中就位后,要求大绳中心位置偏差小于2cm,钻机摆放平稳、支承牢靠,钻机顶端应用缆风绳对称拴牢,拉紧,以防冲孔过程中发生位移和不均匀下沉。
5.1.6原材料及混凝土配合比设计
钻孔桩开钻前应做好混凝土配合比的设计和试验工作,并将试验结果整理报请监理工程师审批。
具体要求及内容如下:
钻孔桩设计为C30水下混凝土,混凝土的可泵性、和易性必须满足要求,混凝土坍落度为18~24cm,初凝时间不少于10小时。
水泥:
采用42.5普通硅酸盐低碱水泥;
砂:
细度模数为2.3~3.0的中砂;
碎石:
选用质地坚固的碎石,其压碎值小于10%,吸水率小于2%。
水:
采用井水。
减水剂:
选用的混凝土外加剂产品技术性能指标符合《混凝土外加剂》(GB8076-1997)及相关标准。
1)施工前准备工作
(1)混凝土原材料如水泥、砂子、碎石、水、外加剂数量应能满足连续生产的需要,其质量得到工程师的认可。
(2)混凝土浇筑所需的工具、设备以及各种技术签证表格应准备妥当。
(3)所有备用设备应保证原有设备在遇到意外事故时,混凝土生产、运输、浇筑能继续。
(4)应有措施保证暴雨时混凝土能连续浇筑,质量不受影响。
2)、混凝土的拌合
(1)开盘前试验人员测定砂、石含水率,将理论配合比换算成施工配合比。
(2)混凝土配料和计量:
混凝土配料必须按试验室通知单进行,并应有试验人员值班,配料应采用自动计量系统计量。
(3)混凝土拌合材料数量应满足灌注要求并有10%的富余量。
(4)开盘前要校核搅拌站计量设备及其他计量器具,并由试验人员复核。
(5)开盘前外加剂的浓度应进行确认,外加剂的掺量应精确。
(6)开盘前,检查拌合机、混凝土输送泵及管道、浇筑等设备的运转情况。
(7)混凝土拌合采用强制式拌合机,搅拌时间不少于1.5min。
(8)混凝土自搅拌加水至入孔时间不得超过60min。
3)、混凝土的运输
桩基混凝土采用商品混凝土供应,专用混凝土运输罐车运输至施工现场供应混凝土泵车。
当温度较高时,混凝土泵管应浇水降温。
5.2钻孔桩施工
5.2.1施工工艺流程
钻孔桩施工工艺流程图
5.2.2钻孔
1)冲击钻成孔施工
a.冲击钻进:
冲孔过程中采用投粘土块造浆的办法施工,粘土块事先预制。
每次投放粘土不宜过多,以免发生“吸钻”现象,粘土投放数量与成孔体积的比值大约1:
1,应视地质情况酌量增减,现场注意观测选取最佳参数。
b.在钻进过程中,最重要的问题是如何保证冲击钻头在孔内以最大的加速度下落,以增大冲击功。
故合理确定钻头重量、冲击行程和冲击频率都相当重要。
一般冲击钻头重量按其冲孔直径每100mm取100~400kg为宜,硬岩土层或刃脚较长的钻头取大值,反之取小值。
一般专用的钢丝绳冲击钻机选择冲击行程为0.78~1.5m,冲击频率为40~48次/min。
c.施工开始时,应该低锤密击,锤高0.4~0.6m,直至孔深达到护筒底以下3~4m后,才可加快速度,将锤提高至1.5~2.0m以上转入正常冲击。
d.各类土层中的冲程可参照表9选择:
表9各地层中冲击钻进参数
适用土层
钻进方法
护筒中及刃脚以下3~4m
低冲程1m左右
粘土层
中、低冲程1~2m
粉、细、中、粗砂
中冲程2~3m
基岩
高冲程3~4m
①护筒内及粗砂覆盖层内钻进:
钢护筒内积存覆盖层含填土、粉质粘土、粗砂等,可用“钻进——清渣——投泥——钻进”的反复循环过程,用射入泥浆将钻渣悬浮清出,在整个过程中,都必须保持孔内水位超过孔外水位(地下水位)2.0m以上。
②钢护筒底口附近钻进:
为防止孔壁坍塌,孔内泥浆面应高于外水位2.0m以上,在护筒底口及其以下1m范围内应反复投粘土和小块片石,低冲程冲孔固壁2—3次,具体作法:
冲孔0.5m后投小片石和粘土至护筒底以上0.2m再冲孔0.5m(自护筒底计)然后又投小片石和粘土至原标高,重新冲孔(小片石和粘土按1:
1投放)。
③砾石、圆砾层内钻进:
在砾石、圆砾层内钻进时,严格控制泥浆指标,确保泥浆护壁坚固。
提钻后向孔内抛填粘土后,采用小冲程反复冲砸,钻进0.5~1.0m,再次用粘土与小片石混合物回填1.0~1.1m;再次用小冲程反复冲砸、密打,逐渐加深,直至钻头穿过砾石、圆砾地层。
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