高速公路旋挖钻施工方案Word下载.docx
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②高程控制测量应采用《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)规定的等级要求,并符合相关规定。
测区的高程系统采用1985国家高程基准。
③施工过程应随时复测,严格保证桩基平面位置的精确度。
④平面、水准控制测量的技术要求和测量精度要求应符合《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)的要求。
(2)测量方案
首先根据设计图纸提供的桥轴线平面示意图及平曲线参数、桩基平面布置图对桩基坐标进行复核,确定无误之后用于施工。
护筒埋设时采用十字中心定位法。
测量工程师放出桩位后,钻机班组在桩位周围(距离桩位1.5m左右)设置4个护桩。
具体为:
用砂轮切割机将Φ16钢筋切为50~70cm长,并在一端打磨出十字形,以保证精度,另一端磨尖,便于把钢筋打入地面,钢筋一般高出护筒顶面5cm左右。
也可将护桩处的原地面下挖一个直径20cm、深30cm的小孔,灌入C25号水泥砂浆并捣实,然后将顶面钉有铁钉的木桩插入砂浆中15cm深,外露5cm左右。
护桩顶面比护筒顶面高出3~5cm,并应保证4各铁钉的对角线交点与桩位重合。
现场施工时应注意保护护桩不受破坏。
2.3钢护筒施工
钢护筒拟在加工厂整节制作,长度为2m,采用厚8-10mm钢板卷制而成,护筒内径大于设计桩径20-40cm,圆度偏差小于d/100,且不大于30mm,上部开设1~2个溢浆口,为避免钢护筒在起吊运输过程中变形,钢护筒设置十字形内撑加强,均匀布置,起吊后埋设时逐个割除。
钢护筒在加工厂制作完成运往施工现场以前,在钢护筒适当位置处设置吊环。
吊装时要使各吊点同时受力,徐徐起落。
为避免钢护筒挠曲变形,采用多点支垫。
各支点垫木要均匀放置,各垫木顶面要在相同的水平面上。
钢护筒的堆放层数以不超过3层为宜。
钢护筒采用挖埋法埋设,在桩位挖出直径大于桩径100cm的孔,然后用吊车将护筒放入孔内,待测量精确定位后,对孔隙部分用粘性土分层挤密夯实,填土时每20㎝一层对称夯打。
分层夯实时,每夯完一层应检查一次护筒的中心位置和垂直度,填平后并再检查一次,发现偏差应立即纠正。
护筒埋设应准确、稳定,保证护筒中心与桩位中心一致、筒壁与水平面垂直(即筒壁与桩中心线平行)。
护筒就位后通过十字控制桩(护桩)检查桩位是否正确。
垂直度不大于1%,护筒应高出地面30cm或高出地下水位和施工最高水位1.5~2.0m,护筒的埋设深度根据设计要求或桩径及水文地质情况确定,一般埋深在2~4m。
孔内水位应高于护筒底50cm以上,允许误差5cm。
护筒埋设示意图
2.4泥浆制备
泥浆主要由膨润土、水、火碱和纤维素配成,制浆在泥浆池中用搅浆机搅拌制备,按施工配合比成浆,泥浆泵入孔内,旋挖钻均匀缓慢钻进,这样既钻进又起到泥浆护壁的作用。
进入钻孔的泥浆,要求粘度16~22S,PH值大于6.5,取(8~10)含砂率最大小于4%。
制备泥浆的粘土应以造浆能力强,粘度大的膨润土或优质粘土为佳,其技术指标应满足以下要求。
制浆用粘土选择标准表
指标
胶体率
含砂率
制浆率
要求
≥95%
≤2%
≥2.5L/kg
粘土的用量可按下式和原则进行确定:
式中Q——每立方米泥浆所需的粘土质量;
——粘土的密度;
——要求的泥浆密度;
——水的密度,取1t/m3。
钻孔所需要的总粘土量应考虑泥浆充满钻孔和泥浆槽,还有考虑钻孔孔径的扩大,孔壁漏浆等情况。
根据以往施工经验,优质粘土造浆率约为3m3/t,膨润土造浆率约为12~15m3/t。
施工时结合现场的地质水文条件,以满足最容易坍塌的土层孔壁稳定为主要条件确定泥浆的基本配合比。
在钻孔施工过程中,根据钻进速度和地质情况不同,不定时地检查泥浆性能,并根据实际情况随时调整泥浆指标。
各阶段钻孔中泥浆性能指标
性质
阶段
试验方法
新制泥浆
再生泥浆
清孔泥浆
容重(g/cm3)
1.05~1.2
1.1~1.3
1.03~1.1
泥浆相对密度剂
粘度(s)
16~22
16~20
17~20
标准漏斗粘度计
失水率(ml/30min)
15~18
14~16
≤10
滤纸、玻璃板
泥皮厚(㎜)
1.2~2.0
≤3
≤1
尺
胶体率(%)
≥98
≥95
量筒
含砂量(%)
≤4.0
<2.0
含砂率计
PH值
8~11
试纸
2.5钻机就位
钻孔采用旋挖钻机、湿法成孔方法。
钻头直径符合设计桩径要求,钻孔前各项准备工作完成经检查满足要求后,将钻机行驶到施工孔位,调整桅杆角度,操作卷扬机,将钻头中心与钻孔中心对准,并放入孔内,调整钻机垂直度参数,使钻杆垂直,同时稍微提升钻具,确保钻头环刀自由浮动孔内。
安装钻机过程中同时做好水、电等各项准备工作,作业队自检合格后报质检人员检查,质检合格后报监理工程师检查,经监理工程师复核无误后方可开钻。
3、钻孔施工
3.1钻进成孔
钻进过程中,操作人员随时观察钻杆是否垂直,并通过深度计数器控制钻孔深度。
开始钻进时采用低速钻进,主卷扬机钢丝绳承担不低于钻杆、钻具重量之和的20%,以保证孔位不产生偏差。
钻进护筒以下3m可以采用高速钻进,钻进速度与压力有关,采用钻头与钻杆自重摩擦加压,150MPa压力下,进尺速度为20cm/min;
200MPa压力下,进尺速度为30cm/min;
260MPa压力下,进尺速度为50cm/min。
当旋挖斗钻头顺时针旋转钻进时,底板的切削板和筒体翻板的后边对齐。
钻屑进入筒体,装满一斗后,钻头逆时针旋转,底板由定位块定位并封死底部的开口,之后,提升钻头到地面卸土。
钻进时掌握好进尺速度,随时注意观察孔内情况,及时补加泥浆保持液面高度,泥浆制备应注意以下方面:
泥浆比重一般应控制在1.05~1.2之间,粘度控制在16~22s,含砂率控制在4%以内,胶体率大于95%,PH大于6.5。
补浆的速度,泥浆补充一般采用泵送方式,其速度以保证液面始终在地面以上为标准,否则有可能造成塌孔,影响成孔质量。
钻孔过程中,应随时抽取渣样,与设计地质资料对应,并做好记录。
用捞砂钻头将沉淀物清出孔位。
要求沉渣厚度不大于20cm。
在灌注水下混凝土前,用高压风(高压水)吹底翻渣,进一步减少桩底沉渣厚度。
钻孔前采用水准仪测量护筒顶标高,根据设计孔底标高推算孔深,钻进过程中采用测绳测量孔深,孔深不小于设计深度;
并随时检查钻机水平,确保钻孔垂直度符合要求;
孔径采用探孔器测量,出现缩径现象应进行扫孔,符合要求后方可进行下道工序。
钻孔桩钻孔允许偏差和检验方法
序号
项目
允许偏差
检验方法
1
孔径
不小于设计孔径
测量检查
2
孔深
不小于设计孔深
3
护筒
顶面位置
50mm
4
倾斜度
1%
5
孔位中心
6
7
浇筑混凝土前桩底沉渣厚度
≤200mm
因故停止钻进,孔口应加护盖。
严禁钻头留在孔内,以防埋钻。
在钻孔排渣、提钻、除土或因故停止钻进,应保持孔内有规定的水头和符合要求的泥浆密度和粘度,以防坍孔。
注意事项:
钻孔灌注桩因其施工情况的特殊性,钻孔时可能遇到的不定因素较多,因此开钻前制定详细可行的基桩施工作业指导书,包括施工工艺、钻孔前的设备检修、人员培训与准备、泥浆制备等材料准备、事故预案、安全方案、质检方案等,并备有可靠的自发电系统和满足要求的商品混凝土应急。
每钻进2.0m或地层变化时要捞取钻渣样品,查明地质并记录,以便与地质剖面图相核对。
因桩基地质情况较复杂,当钻孔至砂层等易塌地层时采用加大泥浆比重并增加泥浆的粘度,减慢钻孔速度等方法通过该地层。
钻孔过程中现场工程师旁站监督,发现问题及时解决。
同时施工过程中要注意以下事项:
(1)钻孔前,绘制钻孔地质剖面图,以便按不同土层选用适当的钻进速度和泥浆的浓度。
(2)钻机安装就位后,机身应平稳,在钻进和运行中不应产生位移及沉陷,否则应找出原因,及时处理。
(3)钻孔时及时填写钻孔施工记录,交接班时由当班钻机班长交待接班钻机班长钻进情况及下一班应注意事项。
(4)钻孔作业分班连续进行;
钻进时按时检查泥浆指标,遇土层变化时增加检查次数,并适当调整泥浆指标,使之符合要求。
钻进过程中如泥浆有损耗、漏失,及时补充。
(5)定期检查钻头磨损情况,及时更换。
3.2钻孔检查及清孔
钻孔达到设计标高,采用笼式井径器检孔,笼式井径器采用Φ12和Φ16的钢筋制作,外径等于钻孔桩的设计直径,长度为9.0m。
检测时,将井径器吊起,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给定笼径;
若中途遇阻则有可能在遇阻部位有缩颈或孔斜现象,则采取后面所述措施予以消除。
经终孔检查合格后立即进行清孔,第一次清孔采用泥浆置换法。
清孔必须符合设计及规范要求,即:
孔内排出或抽出的泥浆手摸无2~3mm颗粒,泥浆比重不大于1.1,含砂率小于2%,粘度17~20s;
胶体率大于95%,PH大于6.5。
浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度不大于20cm。
严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。
在清空排渣过程中及时向孔内注浆,保持孔内水位,防止坍孔,并不断补水以降低泥浆比重,直至泥浆各项指标达到规范要求,具体要求见下表。
停止清孔,然后拆除钻机,准备下放钢筋笼。
特殊情况下,安装吸泥机进行清孔。
在提钻移机和后续准备工作中,孔底可能有新的沉淀物,待钢筋笼安装完毕后下放导管,将导管下放到位,采用泥石泵通过导管将孔底沉渣吸出,同时酌情补入一定量的新泥浆。
测量孔深后,若孔底标高符合设计图纸及规范要求,停抽10min,然后测沉渣厚度。
沉渣厚度严格控制在≤5cm。
清孔后泥浆符合以下指标:
清孔后泥浆指标
泥浆比重
粘度
1.03~1.10
17s~20s
<2%
≥98%
清孔同时要注意以下事项:
(1)清孔排渣时,注意保持孔内水头,孔内水位应保持在地下水位以上1.5m~2.0m,防止坍孔。
(2)清孔过程中的泥浆均需运至监理工程师指定的地点,尽量减少对周围环境的影响。
(3)禁用超深成孔的方法代替清孔。
(4)用优质泥浆在足够的时间内,经多次循环,将孔内悬浮的钻渣置换并沉淀出,清孔时间不少于将孔内泥浆循环三次。
4、钢筋笼制作和安装及导管施工
4.1钢筋笼制作
(1)材料准备
①按照工程进度要求,编制材料进场计划。
②钢筋材料进场后,首先要检验材料的牌号、等级、规格、生产厂家是否与合同相符,产品外观是否受损;
检查无误后再检验其出厂质量合格证书和质量检验报告单。
无合格证书和质量检验报告单的应不予验收。
③进场材料验收后,应按材料的不同种类、型号、规格、等级及生产厂家分别堆存,不得混杂,并设立识别标志,材料宜堆存在仓库(棚)内,钢筋露天堆置时,应垫高并加遮盖,以防淋雨锈蚀和其它污染,影响钢筋质量。
④材料入库存放后,应及时对进场材料按规定抽检频率进行验证试验,并将试验结果填写在材料标识牌上,以告知使用人员此材料的取舍。
⑤材料的发放应由钢筋笼制作班组根据现场技术交底规定的构件部位、品牌、规格、数量填写领料单,经现场技术负责人核签后向料库管理人员领取。
(2)钢筋笼的分节及下料
钢筋的一般长度为9.0m,故钢筋笼标准节长度按9.0m进行制作,各节的长度为n×
9+(L-n×
9)m(其中L为桩基钢筋笼长度)。
下料前应将钢筋调直并清理污锈,钢筋表面应平直,无局部弯折。
钢筋笼下料后采用切割机将钢筋的两头切平,使切口端面应与钢筋轴线垂直,不得有马蹄形或挠曲,以保证钢筋的墩头或连接的顺利进行。
(3)钢筋笼的制作
①钢筋笼的制作采用集中制作,在钢筋加工厂内使用滚焊机进行骨架焊接。
②钢筋的连接:
主筋接长采用机械套筒连接,接头在加工时按规范要求进行车丝,使两钢筋轴线一至,主筋接头在每个断面数量不得超过全部主筋数量的50%;
加强筋采用搭接电弧焊,搭接电弧焊时,两钢筋搭接端部应预先折向一侧,使两接合钢筋轴线一致;
接头双面焊缝的长度不应小于5d(d为钢筋直径);
箍筋采用绑扎连接。
③焊接前应根据施工条件进行试焊,合格后方可进行正式施焊。
焊工必须持考试合格证上岗。
钢筋焊接的接头形式、焊接方法、适应范围应符合《钢筋焊接及验收规程》的规定。
④钢筋笼加工时要确保主筋位置准确,并在钢筋笼外侧安装定位钢筋,从桩顶至下每2.0m沿等距设置四根,以确保设计要求的钢筋混凝土保护层厚度。
⑤桩基声测管的安装:
桩基桩径于等于1.5米,每根桩基安装4根检测管,桩径小于1.5m,每根桩基安装3根检测管。
检测管采用外径57mm、壁厚3mm的无缝钢管,接头用φ70mm×
6mm套管,接长80mm,长度为:
L(设计桩长)+50cm。
⑥声测管之间的连接采用焊接,焊接过程中,控制好焊接工艺,不得烧伤声测管,焊接接长要仔细检查,且接头处孔壁过渡圆顺光滑。
下端用钢板封底焊牢,所有焊接部位严禁漏水,上端要封堵好,禁止杂物坠落入检测管。
⑦声测管安装在钢筋笼上要固定牢靠,垂直度容许偏差不大于0.5%,下钢筋笼时管内要灌清水,不能直接用孔内水,河水经过净化处理后才能用来灌入声测管,以免探测管底部沉淀、堵塞,导致超声波检测探头下不到位。
(4)钢筋笼的存放
钢筋笼分段加工制作完成后,存放在平整、干燥的场地上。
①存放及运输过程中,按分节情况进行分类编号,并将钢筋笼垫高,防止钢筋骨架粘上泥土、油污及水锈污染。
②存放时,要求钢筋笼内的十字支撑保持一根水平,一根垂直向下受力,严禁在十字型支撑斜置的情况下进行存放。
③钢筋笼之间应保持一定的距离,以便于起吊时人工穿索。
④钢筋骨架起吊时,吊机操作应平稳、缓慢,避免落钩时速度过快,导致钢筋笼冲击变形,并对吊点处支撑环增设支撑,防止吊点处骨架变形。
4.2钢筋笼的安装
在钢筋场内采用龙门吊进行装车,施工现场为保证钢筋笼起吊时不变形,采用长吊绳小夹角的方法减小水平分力,起吊时顶端吊点采用两根等长吊绳,根部采用一根吊绳,吊点处设置弦形木吊垫与钢绳捆连。
吊机主钩吊顶端吊绳,副钩吊根部吊绳,先起吊顶部吊绳,后起吊根部吊绳,使平卧变为斜吊,根部离开地面时,顶端吊点迅速起吊到90°
后,停止起吊,解除根部吊点及木垫。
检查钢筋笼是否顺直,如有弯曲应整直。
当钢筋笼进入孔口后,应将其扶正徐徐下降,严禁摆动碰撞孔壁。
当钢筋笼下降到顶部吊点附近的加劲箍接近孔口时,用工字钢穿过加劲箍的下方,将钢筋笼临时支撑于孔口。
此时吊装第二节钢筋笼,使上下两节钢筋笼位于同一竖直线上,进行连接。
对接时要衔接迅速,减少作业时间,连接完成后,稍提钢筋笼,抽去临时支托,将钢筋笼徐徐下降,如此循环,使全部钢筋笼降至设计标高为止。
根据测定的孔口标高计算出定位筋的长度,核对无误后进行焊接,完成对钢筋笼最上端的定位。
然后在定位钢筋骨架顶端的顶吊圈下面插入两根平行的工字钢,将整个定位骨架支托于钢护筒顶端。
两工字钢的净距大于导管外径30cm。
其后撤下吊绳,用短钢筋将工字钢及定位筋的顶吊圈焊于钢护筒上。
既可以防止导管或其他机具的碰撞而使整个钢筋笼变位或落入孔中,又防止钢筋笼上浮的作用。
①制作钢筋笼时,严格按照设计图纸和招标文件《技术规范》要求执行;
且在钢筋笼上端均匀设置吊环或固定杆。
②在钢筋笼四周焊接定位钢筋,确保钢筋笼保护层厚度;
超声波检测管纵向与钢筋笼固定。
③钢筋笼安装过程时采取有效的定位和下放措施,确保钢筋笼准确定位和防止碰撞孔壁,当下放困难时,应查明原因,不得强行下放。
不得将变形的钢筋笼放入孔内。
对接时工效要衔接迅速,减少作业时间,力争快下笼。
④钢筋笼安装到位后及时固定,防止脱落,并采取有效措施防止钢筋笼在混凝土灌注过程中上浮。
钢筋笼下笼时要安装触底装置,避免钢筋笼变形。
(6)钢筋笼制作的质量要求
①钢筋的品种和质量,焊条的牌号和性能应符合设计要求及施工有关规范的标准规定。
②钢筋的加工、骨架的制作应符合设计要求及有关规范的规定。
③安装钢筋时,配置的钢筋级别、直径、根数和间距符合设计要求,焊接的钢筋和钢筋骨架,没有变形、松脱和开焊。
清除钢筋表面浮皮及铁锈。
④向驻地监理工程师报告钢筋质量自检查结果,并办理验收手续。
钢筋笼质量验收标准
项目
受力钢筋间距
±
10mm
尺量检查
箍筋、横向水平钢筋、螺旋筋间距
20mm
钢筋骨架长度
钢筋骨架外径
骨架保护层厚度
钢筋弯起位置
钢筋笼绑扎完毕以后,现场质检员先进行质检,务必保证钢筋笼符合施工规范要求,发现问题及时整改,在入孔前向监理工程师进行钢筋笼报检。
4.3下导管
导管采用内径φ300mm的无缝管,每套导管除采用标准长度外,还配备特殊长度的管节,以便按照不同孔深连接导管。
导管内外壁须光洁无混凝土粘结块,无破损,丝口完整无损坏。
导管在使用前,先做必要的试拼及水密试验,检验其密封性能,接口要严密、牢固,试压压力不小于孔底静水压力的1.5倍。
下导管前认真检查导管是否有破损,数量是否足够。
将导管从孔中心逐节连接下放。
每节导管接头处均仔细检查,并涂抹黄油,以保证界面处不渗漏水。
导管底端至孔底距离按30~50cm考虑,导管位于孔中心,并在灌混凝土之前进行升降试验。
放置导管的夹板要水平,使导管处于竖直状态。
灌注混凝土之前认真检查导管提升设备是否正常,并在现场配备吊车,防止灌注过程中提升系统突然出现故障。
进场导管均需做拼接、过球和水密、接头试验。
水密实验压力计算如下:
式中:
——导管壁可能承受的最大内压力,KPa;
——混凝土容重(取24KN/m3),KN/m3
——导管内混凝土柱最大高度,采用导管全长,m;
——钻孔内泥浆容重(取11KN/m3),KN/m3;
——钻孔内泥浆深度,m。
最大压力计算按浇筑混凝土时最不利计算,
=37m,
=35m(以最大桩长计算)
计算得
=0.75MPa
试验方法为:
把拼装好的导管先灌入70%的水,两端封闭,一端焊输风管接头,控制空压机的压力为0.75MPa,导管滚动数次,经过15min不漏水即为合格。
5、灌注水下砼
导管下放完毕后,如果泥浆指标及沉渣厚度达不到要求,利用导管进行二次清孔,直到均符合规范要求为止。
二次清孔经监理工程师检查合格后,开始水下混凝土灌注工作。
为保证水下混凝土迅速、连续的进行,所有桩基础混凝土均采用混凝土运输车运输至浇桩现场。
混凝土配合比已经由实验选定,由试验室提供现场施工配合比,控制混凝土初凝时间不小于10小时,同时由一名试验人员监督混凝土拌合质量。
混凝土出拌合站时检测坍落度,一般为180~220mm。
合格混凝土由混凝土罐车运送到现场,再由泵车或直接采用大料斗将混凝土送入导管(此时,由一名试验人员控制混凝土入导管时的坍落度及和易性),进行水下混凝土灌注施工。
预先计算取统一首批混凝土数量。
首批混凝土方量计算式如下:
—首批混凝土所需数量,m3;
—井孔混凝土面高度达到
时,导管内混凝土柱平衡导管外泥浆压所需要的高度,既
m;
—灌注首批混凝土时所需井孔内混凝土面至孔底的高度,
,m;
—井孔内混凝土面以上泥浆深度,m;
—井孔直径,m;
—导管内径
—混凝土拌和物容重,取24
;
—钻孔内泥浆容重,取11
;
—导管初次埋置深度(
),m;
—导管底端置钻孔底间隙,约0.4m。
首批混凝土方量计算图示
拌合好的混凝土由罐车运送到施工现场,泵送入储料斗,当混凝土储满储料斗时,迅速砍球,同时不断泵送混凝土,开盘封底。
封底以后及时用测绳量测孔深以检查是否封底成功,如不成功及时重新清孔。
封底成功的标准为首批混凝土入孔后,导管埋入混凝土中的深度不小于1m,并不宜大于3m,当桩身较长时,导管埋入混凝土长度可适当加大。
同时,首批砼浇筑过程中始终保证导管的埋置深度1~3m。
确保砼下落时有一定的冲击能量,能把泥浆从导管中排出,漏斗底口处必须设置严密、可靠的隔水装置(一般采用浮球),该装置必须有良好的隔水性能并能顺利排出。
水下混凝土应连续浇筑,中途不得停顿。
并应尽量缩短拆除导管的间断时间,每根桩的浇筑时间不应太长。
混凝土浇筑完毕,位于地面以下及桩顶以下的孔口护筒应在混凝土初凝前拔出。
在整个浇注过程中,及时提升导管,控制导管埋深,导管在混凝土埋深控制在2~6m之间。
记录好各项原始数据,做好施工记录,必须在井孔内测量4个不同点位处的混凝土高度,计算导管的埋设深度,避免拆除导管的过程提漏导管,或埋管过深。
拆出的导管及时拉离现场,清洗干净,并堆码整齐。
随时观测混凝土高度,当出现混凝土上升异常时,及时分析原因,并作出调整。
为确保所测砼的灌注高度的正确,在灌注将近结束时,核对砼的灌入数量。
使混凝土超出桩头设计标高1m左右,以保证桩头质量。
灌注过程中,指定专人负责填写水
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