兴宁东路钻孔灌注桩专项施工方案Word格式文档下载.docx
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0号、7号桥台平均桩长50米,1号~6号人行桥墩平均桩长50米,1号、6号车行桥墩平均桩长56米,2号、5号车行桥墩平均桩长58米,3号、4号车行桥墩平均桩长60米,均采用水下C35混凝土灌注。
2号桥桥位处规划河道宽正向35米,现拟建一座3×
13m简支桥梁,梁与河道正交。
桥梁上部采用70厘米厚先张法预应力砼空心板梁;
下部结构:
盖梁式桥墩,采用单排ф100厘米钻孔灌注桩基础。
0号、3号桥台平均桩长48米,1号、2号桥墩平均桩长51米,采用水下C35混凝土灌注。
本工程桩基类型为钻孔灌注桩,施工期间拟采用6台GPS-15型桩机同时施工,以满足进度要求。
二、编制依据
1、兴宁东路延伸段(福庆路~邱隘大道)工程施工图纸。
2、地质勘察报告。
3、施工现场踏勘情况以及我单位类似工程的施工经验、技术力量和装备。
4、现行市政工程有关施工验收规范编制:
《工程测量规范》(GB50026-2007)。
《城市桥梁工程施工与质量验收规范》(CJJ2-2008)。
《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)。
《中华人民共和国工程项目建设标准强制性条文(城市道路部分、城市建设部分)》。
三、施工准备
1、劳动力组织
本工程桩基施工工期紧、质量要求高,桩基位于陆地及现状河道上,为保证工程能够顺利保质保量的施工,我单位将安排有着丰富施工经验的桩基施工班组。
安排2名现场领工员,1名现场质量员,1名施工员,1名安全员,2名桩基班组负责人,每台桩基保证2名操作工。
人员配置表
序号
职务
职责范围
人数
1
钻机班长
负责协调与管理冲击钻机钻孔及现场灌注作业
2
钻机司机
负责操作钻机,维修保养和排除故障
3
技工
拆装导管、灌注混凝土等
4
普工
负责现场钻机钻孔过程中的配合工作
5
电工
负责现场发电机、电路、工地照明及电器故障的排除
6
钢筋班长
负责钢筋笼的制作及运输管理工作
7
电焊工
负责钢筋笼的制作及现场钢筋笼的搭接焊接
8
负责钢筋搬运及钢筋加工场的配合工作,并负责运输钢筋笼
9
10
合计
15
混凝土采用商砼,混凝土罐车运输。
一般一个作业队由多台钻机同时施工,人员不是简单的倍数关系,有些工种(例如钢筋笼加工、吊车司机、普工等)只需适当人员即可。
2、主要机械设备安排
根据现场实际情况,本合同段主要采用钻孔灌注桩,具体设备见下表
机械设备一览表
机械设备名称
规格及型号
生产能力
单位
数量
钻孔桩基
GPS-15
正常
台
挖掘机
PC200
汽车吊
QY-50
电焊机
30kw
泥浆泵
3pn
发电机
160kw
四、施工技术方案
(一)试桩
本工程钻孔桩施工前先进行试桩,严格按照相关技术规范规定要求,用以检验机具性能及施工工艺中的各项技术参数。
(二)钻孔灌注桩施工工艺
钻孔灌注桩施工工艺详见附后的《施工工艺流程图》。
1、钻孔平台搭设
准备工作完成后,即实施钻孔平台的搭设工作。
本工程部分桩基位置在河道上,施工需要搭设桩机平台,桥台桩基位于路基上,桩基施工将采取挖除表层土整平后,垫设枕木方式施工。
施工平台采用8米长稍径ф20松木桩,平台松木桩入土深度不得少于4米。
桩顶端头设置8米长ф20枕木固定,连接成整体。
松木桩横向间距0.5米,松木桩端顶设置ф20枕木U形钉固定,平台上方桩机底座垫设ф25枕木,桩机移动采用滚动方式。
水上平台示意图
2、护筒埋设
桩护筒采用6mm厚钢板卷制,内径为:
桩径+20cm。
护筒制作由专业厂家外加工,要求尺寸准确,不漏水。
埋设时护筒顶端应高出地面0.3m(水面1.0-2.0m),护筒底端埋置深度为1.5~2.0m。
埋设时,首先用挖土机将桩基位置清理干净并整平,然后挖土埋设。
具体步骤为:
测量放样→整平→挖埋置孔→安放护筒→孔周夯填粘土→灌水检查是否漏水要求护筒埋设好后不漏浆,且能保持1.0m以上水头,中心偏差控制在5cm以内,护筒垂直度控制在1%。
护筒的埋设及固定示意如下:
3、泥浆循环系统
本工程拟采用正循环回旋钻机,故需建立泥浆循环系统。
按现场情况和工程范围,桥位设置一套循环系统,为保证路基质量,位置在规划红线外,且紧靠临时路。
每一套泥浆循环系统各有一个泥浆池、循环池和沉淀池,之间用明沟相通,沉淀池约15m2,循环池约20m2,且各池挖深为1.0-1.5m左右,地面以上部分用砖墙砌筑而成,砂浆抹面,在池边设防护栏。
废浆和沉渣采用槽车等封闭式运输工具外运,弃至指定地点,保证不污染周边水体及环境。
泥浆池上配置3PN泥浆泵用于循环,桥墩桩设双层护筒,外层护筒内放一台泥浆泵,将内层护筒溢出的泥浆输至循环池。
旱地桩利用明沟将泥浆输至循环池,使护筒内水位保持一定的水头,且泥浆不外泄。
循环线路为:
桩孔→循环池→沉淀池→泥浆池→桩孔。
4、钻机就位、成孔
利用钻机自身动力和滚杠,将钻机逐步移至施工孔位,复核桩位,使钻盘中心与桩中心一致,同时控制好机头钻杆的垂直度与机架平台的水平度,以保证钻孔垂直,钻机底部保证稳固可靠。
钻进前仔细做好钻杆、钻头长度量测工作,在钻杆上标志编号并记录各节长度。
钻进中钻杆下放前应复核长度,以保证孔深度的准确性。
考虑到本工程地区粘土层较多,因此,采用原土造浆,但现场必须准备一定数量且性能合格(塑性指数大于25,含砂率小于4%)的粘土或膨润土以备不测,同时在开工前准备数量充足符合要求的泥浆。
(制作泥浆性能指标要求如下):
地层情况
相对密度
粘度(S)
失水率ml/30min
PH值
含砂率%
粘性土
1.05~1.20
16~22
<25
8~10
<8-4
砂性土及松散易坍地层
1.20~1.45
19~28
<15
<8-4
本工程将采用型号为GPS-15的钻机进行成孔施工,其技术参数如下:
钻孔直径:
600-2000mm最佳钻孔深度:
80m
转盘扭矩:
10.0KN.m驱动功率:
45KW
钻机重量:
8400kg
根据总体施工计划,拟投入6台钻机,桩基走向详见附图。
钻头形式采用灯笼式锥式钻头,钻头直径满足设计桩径要求,采用三翼式锒焊合金刀片,翼片成梨形,端部设导向小型钻头。
钻机就位验收后,即可进行钻孔。
桩基钻进严格控制钻进及提升速度0.75~0.80m/s,保持水位及要求的泥浆相对密度和黏度。
开钻时慢速钻进,特别注意进入护筒埋设地段需慢速钻进,保证泥浆护壁的质量,钻进速度根据地质情况而定,粘土层可加快钻进,砂土层宜慢速,同时及时调整泥浆指针,以确保护壁质量。
钻进时,护筒内泥浆应保持一定的水头,岸上桩应高出地下水位1.5-2.0m,水上桩水头应保持在0.3m以上,通过护筒内泥浆泵进行调节。
当钻机成孔后,先用测绳进行孔深检查,检查前,测绳必须经过钢尺校核。
然后利用探孔器进行孔径和孔垂直度检查,探孔器直径不得小于设计桩径,采用φ14以上圆钢制作,两端锥形,中间有效长度段成圆柱形。
孔深检查达到要求后,将钻头提至离孔底0.3-0.5m处用钻机进行清孔,清孔泥浆的相对密度为1.03-1.10,沉淀量控制在设计和规范要求以内。
本工程将采用二次清孔法,即钻机清孔达到要求,在安放导管后浇灌砼前采用离心吸泥泵进行二次清孔,即钻机清孔达到要求,在安放导管后浇灌砼前采用离心吸泥泵进行二次清孔,以保证孔底沉淀厚度达到设计要求。
在清孔渣时,必须注意保持孔内水头,防止坍孔,清孔后的泥浆指针必须符合以下要求:
相对密度:
1.03至1.10,粘度:
17至20S,PH值:
8至10,含砂率<2%,胶体率:
>
98%。
5、钢筋笼制作与安装
根据设计图纸要求,钢筋定尺及起吊能力进行分节制作,分节长度根据吊装条件确定,应保持钢筋骨架不变形。
为保证质量,加快施工,节与节之间钢筋连接采用套管连接。
箍筋采用点焊与扎丝相结合的绑接方法,加密区钢筋接头采用对接焊,钢筋笼节之间连接必须保持中心一致。
钢筋骨架中心平面位置与设计桩中心误差不应大于20mm、倾斜度不大于正负1%,顶端高程误差不大于正负20mm。
钢筋笼吊环用Φ20热轧钢制作,吊挂在平台上。
且一个孔至少要有三根。
为使钢筋笼保护层厚度均匀一致,以防钢筋外露,在钢筋笼上套上穿心圆垫块,一个断面放3-4块,每隔2-3m放一档。
钢筋笼的安装起吊设备采用钻机自身起吊。
为了加强笼体节段在起吊、安装过程中的刚度,避免发生弯折,扭曲现象,在笼体内每隔2m布置一层Φ20水平支撑筋,在节段连接好下沉时再予以割除。
设置了超声检测管的钻孔灌注桩内,施工时严禁混凝土或泥浆等杂物进入声测管内,以免堵塞,影响检测工作。
声测管与钢筋笼同步安装并焊接在一起。
6、声测管安装
钻孔桩桩数的50%采用声测法,每根桩埋置3根¢60*3mm声测管(无缝钢管),呈120°
放置。
声测管采用¢70*6.5mm钢套管连接,以保证声测管内壁平顺和密封,并在施工期间采取防护措施,保证声测管在施工中不被堵塞。
其余桩均采用低、高应变检测。
声测管安装:
1)声测管的底部采用焊接盲盖或钢板来保证密封不漏浆。
2)声测管可直接固定在声测管辅助钢筋上,在桩端部位设4道固定点,固定点的间距为1m。
固定方式采用绑扎。
具体安装方法示意如下:
2号桥D80桩基声测管布置图:
2号桥D100桩基声测管布置图:
2号桥D120桩基声测管布置图:
1号桥D100桩基声测管布置图:
3)声测管之间应基本上保持平行。
4)钢筋笼放入桩孔时应防止扭曲,薄壁管一般随钢筋笼分段安装,每埋设一节均应向声测管内加注清水。
声测管安装完毕后将上口加盖或加塞封闭,以免浇灌混凝土时落入异物,致使孔道堵塞。
5)声测管埋设深度至距桩底30cm位置,管的上端高于浇筑桩顶面500mm,同一根桩的声测管外露高度相同。
6)在灌注水下混凝土之前,应检查声测管内的水位,如管内的水不满,则应补充灌满。
7)若声测管需截断,宜用切割机切断,切割后对管口进行打磨消除内外毛刺,不宜以电焊烧断。
7、灌注水下砼
水下砼用Φ25cm螺口钢导管进行灌注,导管使用前进行必需的水密和承压试验,进行水密试验的水压不应小于井孔内水深1.5倍的压力,在安装前应对导管进行试拼,以检查其接口质量,同时对各节导管进行量测和编号。
吊装时,导管应位于井孔中央,并在灌注砼前进行升降试验。
整个吊装过程应竖直下放,防止井孔壁碰撞受损坍塌。
利用导管进行两次清孔检验达到要求后,即可进行水下砼灌注,桩基砼采用商品砼。
砼灌注采用垂直砍球方法,浇灌时应先用0.3m3的1:
1.5水泥砂浆打底。
砼灌注的关键是首批灌注量,首批砼计算根据孔径和导管埋入深度(初灌时导管必须埋入砼面≥1m)考虑。
首批灌注混凝土的数量的计算公式描述如下:
计算图式如图所示:
泥浆面高度
根据V≥πd2/4·
h1+πD2/4·
HC
V:
首批混凝土所需数量(m3)
h1:
混凝土面高度达到HC时,
HwW
导管内混凝土柱需要的高度(m)
h1≥γwHw/γc
h1
HC:
灌注首批混凝土时孔内所需量
混凝土面至孔底的高度(m),Hc=h2+h3
H3
Hc
h2
桩设计底标高
Hw:
孔内混凝土面以上泥浆深度(m)
D:
孔直径(m)
d:
导管内径(m)
γw:
孔内泥浆的容重(kN/m3),取最大值γw=12kN/m3
γc:
混凝土的容重(kN/m3),取γc=22kN/m3
h2:
导管初次埋置深度:
h2≥1.0m,取h2=1.0m
h3:
导管底端至钻孔底间隙,取h3=0.4m
首灌时,导管下口至孔底的距离一般为20~40cm,导管顶设置储料槽和漏斗,漏斗底口不得低于护筒口。
灌注开始后,要连续进行并尽可能缩短拆除导管的间隔时间。
当导管内砼不满时,应徐徐地灌注,防止在导管内造成高压空气囊。
在灌注过程中要安排专人经常探测井孔内砼面位置,及时地调整导管埋深,并做好原始记录,导管的埋深不宜控制在2m—6m。
砼面接近钢筋骨架时,宜使导管保持稍大的埋深,并放慢灌注速度,以减小砼的冲击力,待砼进入钢筋骨架一定深度后,应适当提升导管,使钢筋骨架在导管下有一定的埋深,以防止钢筋笼上浮。
灌注中严禁将导管提出砼面,灌注的桩顶砼标高应高出水面1m以上。
在灌注末期,漏斗底口应高出井孔水面4-6m,以保持一定的压力。
灌注时间应在砼初凝前完成。
灌注过程中溢上的泥浆,采用明沟导流至泥浆池,严禁污染环境及河流。
岸上桩护筒在灌注完砼后立即拔除,水上桩护筒须待砼抗压强度达到5Mpa以上后方可拆除。
水下部分砼自然养护,外露桩采用浇水湿养护。
为保证砼正常灌注,施工前应与电力部门联系是否停电,并配备发电机组以防不测。
8、钻孔灌注桩质量控制。
(1)安装钻机时要使转盘,底座水平,起重滑轮轮轴,固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条竖直线上。
并经常检查校正。
(2)由于主动钻杆较长,转动时上部摆动过大,必须在钻架上增设导向架,控制钻杆上的提引水龙头,使其沿导向架向中钻进。
(3)钻杆、接头应逐个检查,及时调正。
主动钻杆弯曲,要用千斤顶及时调直。
(4)应经常检查钻具尺寸,及时补焊或更换钻齿。
有软塑土时,采用失水率小的优质泥浆护壁。
(5)经常检查转向装置,保证灵活,经常检查钻杆,钢丝绳及联结装置的磨损情况,及时更换磨损件,防止掉钻。
(6)用低冲程时,隔一段时间要更换高一些的冲程,使冲锥有足够的转动时间,避免形成梅花孔而卡钻。
(7)埋设护筒时,护筒四周土要分层夯实,土质要选择含水量适当的粘土。
(8)起落钻头,要注意对中,避免碰撞护筒。
(9)对有钻孔漏浆相应情况时,可增加护筒沉埋深度,采取加大泥浆比重,倒入粘土慢速转动。
(10)清孔应根据设计要求,钻孔方法、机具设备条件和土层情况选定适应方法,应达到降低泥浆相对密度,清除钻渣,清除沉淀层或尽量减少其厚度的目的。
(11)对于各种钻孔方法,采用抽浆清孔法清孔最彻底。
清孔中,应注意始终保持孔内水头,以防坍孔。
(12)清孔后,应从孔内提取泥浆,测定要求的各项指标。
应符合质量标准的要求。
(13)桩清孔后,将取样盒吊至孔底。
灌注水下混凝土前取出样盒,检查沉淀在盒内的渣土,其厚应不大于设计规定。
(14)砼拌和必须均匀,尽可能缩短运输距离和减小颠簸,防止砼离析。
(15)灌注砼必须连续作业,一气呵成,避免任何原因的中断灌注。
因此应在现场配备水泵、吸泥机、高压射水管等设备,以便及时处理灌注事故。
(16)灌注过程中要随时测量灌注标高和导管入孔长度,检查泥浆比重,并做好原始记录。
(17)每根桩应制作2组砼试块。
(18)灌注过程中应经常观察孔内情况,发现问题及时报告监理人,分析原因,正确判断,提出处理措施。
钻孔灌注桩施工工艺流程图
测量放样
钻孔平台
定桩位,埋设护筒
检查复核
否
合格
泥浆循环系统布置
钻机定位
泥浆制作
钻进,记录进尺
终孔验收
第一次清孔
测泥浆指标、孔径、倾斜度
制作验收钢筋笼、验收导管
放钢筋笼
检查验收
下导管,二次清孔
测泥浆指标及沉淀厚度
(下页)
(接上页)
商砼运输
砼级配
灌注水下砼
测量、记录砼面标高、砼数量、测砼坍落度、做砼试块
养护、拆除部分护筒
进行桩身检测
进入下道工序
五、质量控制措施
1、质量标准
按设计要求,钻孔桩使用高、低应变法及超声波法对桩身完整性及砼质量进行检测。
同时按规范要求对所浇注混凝土进行试件抗压强度试验。
钻孔成孔质量标准如下表
项目
允许偏差
孔的中心位置(mm)
50
孔径(mm)
不小于设计桩径
垂直度
钻孔:
≤1%桩长,且不大于500
孔深
不小于设计规定
沉渣厚度(mm)
<
100mm
钻孔时泥浆指标
钻机相对密度:
1.2
清孔后泥浆指标
1.03—1.10
钻(挖)孔桩钢筋骨架的允许偏差和检验方法
项目
检验方法
受力钢筋间距
±
20mm
尺量检查
箍筋间距或螺旋筋间距
10mm
钢筋骨架直径
5mm
钢筋保护层厚度
2、检测方法
①桩位偏移用直尺或全站仪进行测量。
②桩的成孔深度用测绳测量。
③桩的垂直度用检孔器测量。
④泥浆比重用比重计测定,泥浆稠度用漏斗粘度计测定,含砂量用含砂计量器测定,沉渣厚度用沉渣筒测定。
⑤桩身完整性和桩基砼质量采用低应变检测或超声波检测。
⑥桩身砼的质量采用留置足够的混凝土试件进行28d抗压强度试验,结果应符合设计及规范要求,并根据28天强度判定其质量。
3、钻孔桩常见事故的预防及处理
3.1首批混凝土封底失败
3.1.1事故原因和预防措施
⑴导管底距离孔底太高或太低。
原因:
由于计算错误,使导管下口距离孔底太高或太低。
太高了使首批砼数量不够,埋不了导管下口(1米以上)。
太低了使首批砼下落困难,造成泥浆与混凝土混合。
预防措施:
准确测量每节导管的长度,并编号记录,复核孔深及导管总长度。
也可将拼装好的导管直接下到孔底,相互校核长度。
⑵首批砼数量不够。
由于计算错误,造成首批砼数量不够,埋管失败。
根据孔径、导管直径认真计算和复核首批砼数量。
⑶首批混凝土品质太差。
首批砼和易性太差,翻浆困难。
或坍落度太大,造成离析。
搞好配合比设计,严格控制混凝土和易性。
⑷导管进浆。
导管密封性差,在首批砼灌注后,由于外部泥浆压力太大,渗入导管内,造成砼与泥浆混和。
3.1.2处理办法
首批混凝土封底失败后,应拨出导管,提起钢筋笼,立即清孔。
3.2供料和设备故障使灌注停工
3.2.1事故原因和预防措施
原因:
由于设备故障,混凝土材料供应问题造成停工较长时间,使混凝土凝结而断桩。
施工前应做好过程能力鉴定,对于部分设备考虑备用;
对于发生的事故应有应急预案。
3.2.2处理方法
⑴如断桩距离地面较深,考虑提起钢筋笼后重新成孔。
⑵如断桩距离地面较浅,可采用接桩。
⑶如原孔无法利用,则回填后采取补桩的办法。
3.3坍孔
在钻孔过程中,由于地质或其他方面的原因,有可能发生坍孔,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见进尺,钻机负荷显著增加等。
3.3.1坍孔原因
①泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求,使孔壁未形成坚实泥皮。
②由于出渣后未及时补充泥浆(或水),或河水、潮水上涨,或孔内出现承压水,或钻孔通过砂砾等强透水层,孔内水流失等而造成孔内水头高度不够。
③护筒埋置太浅,下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软,或钻机直接接触在护筒上,由于振动使孔口坍塌,扩展成较大坍孔。
④在松软砂层中钻进进尺太快。
⑤水头太高,使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔。
⑥清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低,用空气吸泥机清孔泥浆吸走后未及时补浆(或水),使孔内水位低于地下水位。
⑦清孔操作不当,供水管嘴直接冲刷孔壁、清孔时间过久或清孔停顿时间过长。
⑧吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。
3.3.2、坍孔的预防和处理
①在松散粉砂土或流砂中钻进时,应控制进尺速度,选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆。
②发生孔口坍塌时,可立即拆除护筒并回填钻孔,重新埋设护筒再钻。
③如发生孔内坍塌,判明坍塌位置,回填砂和粘质土(或砂砾和黄土)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再行钻进。
④清孔时应指定专人补浆(或水),保证孔内必要的水头高度。
供水管最好不要直接插入钻孔中,应通过水槽或水池使水减速后流入钻中,可免冲刷孔壁。
应扶正吸泥机,防止触动孔壁。
不宜使用过大的风压,不宜超过1.5~1.6倍钻孔中水柱压力。
⑤吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入,严防触及孔壁。
3.4扩孔和缩孔
扩孔比较多见,一般表局部的孔径过大。
在地下水呈运动状态、土质松散地层处或钻锥摆动过大,易于出现扩孔,扩孔发生原因与坍孔相同,轻则为扩孔,重则为坍孔。
若只孔内局部发生坍塌而扩孔,钻孔仍能达到设计深度则不必处理,只是混凝土灌注量大大增加。
若因扩孔后继续坍塌影响钻进,应按坍孔事故处理。
缩孔即孔径的超常缩小,一般表现为钻机钻进时发生卡钻、提不出钻头或者提外鸣叫的迹象。
缩孔原因有两种:
一种是钻锥焊补不及时,严重磨耗的钻锥往往钻出较设计桩径稍小的孔;
另一种是由于地层中有软塑土(俗称橡皮土),遇水膨胀后使孔径缩小。
各种钻孔方法均可能发生缩孔。
为防止缩孔,前者要及时修补磨损的钻头,后者要使用失水率小的优质泥浆护壁并须快转慢进,并复钻二三次;
或者使用卷扬机吊住钻锥上下、左右反复扫孔以扩大孔径,直至使发生缩孔部位达到设计要求为止。
对于有缩孔现象的孔位,钢筋笼就位后须立即灌注,以免桩身缩径或露筋。
3.5钻孔偏斜
3.5.1、偏斜原因
①钻孔中遇有较大的孤石或探头石
②在有倾斜的软硬地层交界处,岩面倾斜钻进;
或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进,钻头受力不均。
③扩孔较大处,钻头摆动偏向一方。
④钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。
⑤钻头变形。
3.5.2、预防和处理
①安装钻机时要使其底座平稳、水平,钻架竖直,且保持钻机顶部的钻杆、钻头与桩位中心在铅垂位置,以保证钻孔的垂直精度。
②用检孔器查明钻孔偏斜的位置和倾斜的情况后,一般可在偏斜处吊住钻头上下反复扫孔,使钻孔正直。
偏斜严重时,应回填砂粘土到偏斜处,待沉积密实后再继续钻进。
3.6掉钻
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