××复线桥钻孔灌注桩施工.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流复线桥钻孔灌注桩施工.精品文档.重庆大桥钻孔灌注桩施工工艺摘 要 重庆大桥位于重庆市区、牛角沱嘉陵江桥上游180米,主墩P4墩位于嘉陵江南岸,基础处于多年平均最低枯水位中。本文总结了该墩钻孔桩施工工艺,为今后类似工程施工提供一定的借鉴与参考。关键词 大桥 钻孔桩 施工工艺1 工程概况大桥P4墩处于河流侵蚀地貌,地面标高155.59158.29m,场地较平坦,位于多年平均最枯水位线下约1.04.0m,上覆卵石层0.72.0m,下卧基层为砂岩、砂质泥岩、砂岩互层及三钢砂岩层。岩层裂隙、节理发育,地下水为受江水补给的岩石裂隙水,裂隙渗透性强,单位涌
2、水量大。P4墩由复线桥和地铁桥墩组成,地铁桥平行位于复线桥上游13.8m处,复线桥墩高53m,地铁桥墩高35m。基础为桩基承台基础,复线桥和地铁桥承台尺寸分别为13134m和9134m,两承台间净距为2.8m。桩基为200cm群桩,复线桥布置为33,纵横向间距4.5m,桩长15m;地铁桥布置为32,纵向间距4.5m,横向间距5m,桩长18m。具体位置见后桩位布置图。2 钻孔灌注桩施工2.1 总体施工方案根据施工设计图、水下地质、地貌、水文等相关资料,以及当地的降雨情况,同时考虑到P4墩位有0.72.0m卵石覆盖层,局部水深6.5m,决定P4墩桩基总体施工方案为:采取复线桥和地铁桥整体筑岛,承台
3、范围外超宽2m石方实施岛面下控制爆破,采用CJF-20冲击钻机成孔,水下砼灌注工艺灌注桩身砼。2.2 筑岛为尽早转入正常施工和为钻孔桩作业创造条件,选择筑岛施工方案,采用挖掘机1台,汽车运土,并配合推土机、装载机筑岛,筑岛时间1999年12月17日12月23日。岛面标高161.8m,较施工时水面标高高80cm,顶面尺寸为承台尺寸四周加宽1020m,即47.623m左右,边坡1:1,边坡采用竹石笼和装土编织袋防护,采用轻型吊车吊入水中,潜水工配合吊车竖向码砌,在深水区上下码砌两排,浅水区一排。竹石笼之间用细钢丝绑扎连成一体,紧贴坡面,防止了冲刷和水土流失。筑岛数量约6000m3。 2.3 基底石
4、方爆破为套箱就位,避免成桩后爆破影响桩身质量,加快承台施工,承台石方在筑岛完成后,实施岛面下石方控制爆破,石方采用一次性爆破完成,炮孔采用红星100300型共12台地质钻成孔,孔径89110mm,下70mm PVC塑料管护孔,超钻深度120cm,保证有效超深80cm。总计炮孔318个,设计耗药量2847kg,实际耗用炸药2143kg,爆破石方1469m3。于1999年12月23日2000年1月10日完成。从以后基坑开挖情况看,爆破达到预计效果,除个别超爆深度不足外,爆破深度、破碎效果很好,且安全技术指标低于设计指标。2.4 钻孔桩施工钻孔桩采用4台CJF-20型反循环冲击式钻机,于2000年1
5、月14日开始,2000年3月18日结束,累计钻机作业时间35天,钻机作业采用间隔安排成桩。2.4.1钢护筒的加工和埋设钢护筒的作用:护筒有固定桩位,引导钻头方向,隔离地面水。保护孔口不坍塌,并保证孔内水位高出地下水或施工水位一定高度,形成静水压力(水头),以保护孔壁免于坍塌等作用。护筒的要求:用钢板制成的护筒,应坚实不漏水;护筒入土较深时,宜以压重、振动、锤击或辅以筒内除土等方法沉入。护筒内径应比桩径稍大:当护筒长度在26m范围时,有钻杆导向的正、反循环回转钻护筒内径比桩径大20 30cm;无钻杆导向的正反潜水电钻和冲抓、冲击锥,护筒内径比桩径宜大3040cm;深水处的护筒内径至少应比桩径大4
6、0cm。护筒顶端高度:当采用反循环回转方法(包括反循环潜水电钻)钻孔时,护筒顶端应高出地下水位2m以上,使护筒内产生20kPa以上的静水压力;采用正循环回转方法(包括正循环潜水电钻)钻孔时,护筒顶端的泥浆溢出口底边,当地质条件良好、不易坍孔时,宜高出地下水位1.01.5m以上;当地质条件不良、容易坍孔时,应高出地下水位1.52.0m以上;采用其它方法钻孔时,护筒顶端宜高出地下水位1.52.0m;当护筒处于旱地时,除满足至项要求外,还应高出地面0.3m;孔内有承压水时,应高于稳定后的承压水位2m以上,若承压水位不稳定或稳定后承压水位高出地下水位很多,应先作试桩,鉴定在高承压水地区采用钻孔灌注桩基
7、的可能性;处于潮水影响地区时,应高于最高水位1.52m以上,并须采用稳定护筒内水头的措施。护筒的埋设深度:旱地或浅水处,对于粘质土不小于1.01.5m,对于砂类土应将护筒周围0.51.0m范围内的土挖除,夯填粘质土至护筒底0.5m以下;冰冻地区应埋入冻层以下0.5m;深水及河床软土、淤泥层较厚处,应尽可能深入到不透水层粘质土内1.01.5m;河床下无粘质土层时,应沉入到大砾石、卵石层内0.51.0m;河床为软土、淤泥、砂类土时,护筒底埋置深度要能防止护管内水头降低(如桥位处于潮水区或河流水位上涨时)产生的涌砂(即流砂)现象,从而使护筒倾斜。有冲刷影响的河床,应埋入局部冲刷线以下不小于1.01.
8、5米。具体埋设深度可按照以下公式计算: (1-1)式中:L护筒埋置深度(见右图)m;H施工水位至河床表面深度,m;H护筒内水头,即护筒内水位与施工水位之差,m;护筒内泥浆容重,kN/m3; 水的容重,kN/m3;护筒外河床土的饱和容重,kN/m3; (-)式中:土粒的相对密度,砂土平均取2.65,粘性土平均取2.70;e饱和土的孔隙比,砂土为0.331.0,粘性土为0.170.43。(-)式中:几种不同土的平均饱和容重kN/m3;每种不同土的饱和容重,kN/m3;每种不同土的层厚,m。按公式(-)计算后的结果小于m时,采用m。处于潮汐影响和水流冲刷影响处,护筒埋设深度应考虑其影响。由于河床上不
9、匀质而引起局部渗透,为防止护筒底端向外发生流动、管涌,而使护筒倾斜、沉陷,按公式(-)计算的值应乘以安全系数1.52后作为埋置深度。从公式可以看出,护筒内水头越高,河床中水越深,泥浆容重越大,土的孔隙比越大,需要的埋置深度越深。护筒接头处要求内部无突出,能耐拉、压,不漏水。灌注桩完成后,钢护筒和钢筋混凝土护筒除设计另有规定外,一般应拆除。干处或浅水筑岛,护筒可按一般方法实测定位。在深水沉入护筒应采用导向架等设备定位,并保持竖直,导向架应有足够的强度和稳定性。斜孔护筒,应采用相应措施保证其设计斜度。护筒埋设工作是钻孔灌注桩施工的开始,护筒平面位置与竖直度准确与否,护筒周围和护筒底脚是否紧密、不透
10、水,对成孔、成桩的质量都有重大影响。埋设时,护筒中心轴线应对正测量标定的桩位中心,其偏差不得大于5cm,并应严格保持护筒的竖直。本桥钢护筒底节为=12mm钢板,并在底口采用了宽30cm、=12mm钢板带加强,其余为=10mm钢板,钢护筒直径较桩径加大20cm,即220cm。护筒埋设:1-1、2-1、3-1、1-3桩采用DZ-90型振动锤锤击下沉,四周用3t葫芦配合缆风绳固定并控制垂直度,一次埋入深度3.03.6m,后考虑一次埋入深度不深,且不易控制垂直度,费工费事,改为人工挖孔埋设,一次埋入深度2.03.0m,四周粘土夯实,护筒接长,先期采用DZ-90振动锤锤击,后期利用冲击钻边成孔边锤击下沉
11、。除1-1、3-1桩外,其余护筒均置于未松动基岩面上。2.4.2 泥浆泥浆的作用:钻孔泥浆由水、粘土(或膨润土)和添加剂组成。在钻孔中,由于泥浆相对密度大于水的相对密度,故护筒内同样高的水头,泥浆的静水压力比水大。由于静水压力的作用,泥浆可作用在井孔壁形成一层泥皮,阻隔孔内外渗流,保护孔壁免于坍塌。此外,泥浆还起浮旋钻渣的作用,使钻进正常进行。在冲击和正循环回转钻进中,悬浮钻渣的作用更为重要。因为在各种方法钻进中,泥浆起的作用不完全一样,故对泥浆性能的要求也不相同。以冲击和正循环钻进而言,虽然二者的泥浆都起护壁和悬浮钻渣的作用,但要求不同:冲击钻进时泥浆的上升流速是靠钻锥上下搅动而产生的,钻渣
12、被泥浆上升流速带上来后,希望它能够尽量悬浮在泥浆中,不致很快沉淀,使钻锥能经常冲击到新的土层上。至于钻锥用掏渣筒以机械方法排出井孔,则是另外的途径。而对于正循环回转钻,因为泥浆被泥浆泵从钻杆中心连续压入孔底,而使泥浆在孔内钻杆外产生了连续不断的上升流速,因此对正循环回转钻进的泥浆性能是既要求它有一定的浮悬钻渣的能力,又要求它能很容易流动产生上升流速。过稠的泥浆虽然浮悬钻渣的能力较高,但不易被泥浆泵压入钻杆底后上升流动,流出孔口后进入泥浆池又不易沉淀、净化、循环使用,显然也是不合适的。泥浆的主要性能指标相对密度:泥浆与4时同体积水的质量之比。泥浆的相对密度增大时,在钻孔中对孔壁的侧压力也相应增大
13、,孔壁也越稳定,悬浮钻渣的能力也越大。然而,相对密度过大泥浆,其失水量亦加大,孔壁上的泥皮也增厚,这就增加了泥浆原料的消耗,而且会给清孔和灌注混凝土造成困难。另外,泥浆相对密度的加大,意味着泥浆中固体颗粒含量加大,这就会对钻具产生较大的磨损,更重要的是降低了钻进速度,在正、反循环回转钻进中,泥浆相对密度过大,降低钻进速度更为敏感。粘度:液体或混合液体运动时,各分子或颗粒之间产生的内摩檫力。粘度大的泥浆,产生的孔壁泥皮厚,对防止翻砂、阻隔渗漏有利,悬浮携带钻渣的能力强,对正循环回转钻进有利。但粘度过大,则易“糊钻”,影响泥浆泵的正常工作,增加泥浆净化的困难,进而影响钻进速度。粘度过小,钻渣不易悬
14、浮,泥皮薄,对防止翻砂、渗漏不利。含砂率:泥浆内所含的砂和粘土颗粒的体积百分比。泥浆含砂率大时,会降低粘度,增加沉淀,容易磨损泥浆泵和水管摇头、钻锥等钻具。停钻时易造成埋钻、卡钻事故。胶体率:胶体率是泥浆静止后,其中呈悬浮状态的粘土颗粒与水分离的程度,以百分比表示。胶体率高的泥浆,粘土颗粒不易沉淀,悬浮钻渣的能力高,否则反之。故正循环回转钻进的泥浆需要较高的胶体率。酸碱度:以pH值等于7时为中性泥浆,小于7时为酸性。pH值一般以810为适当,这时粘土颗粒可进行分散,水分子进入粘土内部使其膨胀,颗粒表面形成一层吸附性水化膜(又称束缚水),相当于增加了泥浆中的固相成分,使失水率小,能较快形成薄而坚
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- 关 键 词:
- 复线 钻孔 灌注 施工
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