2022年流水河大桥水中墩筑岛钻孔桩施工技术方案 .pdf
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1、流水河大桥水中墩基础施工作业指导书一、编制依据1、安康至毛坝高速公路土建工程(AME )招标文件(技术规范)2、公路桥涵施工技术规范 JTJ 041-2000 3、公路工程质量检验评定标准 JTG F80/1-2004 4、AME7 合同段施工图设计及总体施工组织设计二、工程简况变更后流水河大桥下行线(左幅)起始里程为K231+399.5K231+786.5, 桥长 387M ;上行线(右幅)起始里程为K231+398.5K231+785.5,桥长 387M 。本桥左线 0#台位于 R=2000m 地左偏圆曲线、其余位于直线段;右线位于R=5000m 地左偏圆曲线上。左右线纵面位于i=2.5%
2、纵坡上。桥梁上部结构为 30m+ (75+140+75 )m +2-30m,引桥为 30m预应力砼连续箱梁 , 主桥为(75+140+75 )m预应力砼连续刚构箱梁 , 左右幅分离 , 其中水中墩 2#墩处左、右幅相间约23.15M,承台边间距为 24.55M。流水河大桥左幅、右幅2#墩为水中钻孔桩、承台基础,3# 墩承台有一半处于流水河边,4 6 月最高洪水位为318.0M,最低水位 313.37M,水深最深达 5.3M。根据设计地质勘探资料, 墩位处河床底高程为312.7M,左幅河床墩位处为5M厚、右幅为 3.5M 厚地角砾泥砂覆盖层, 下伏全风化泥质板岩;左幅桥2#墩承台顶设计高程为31
3、8.185M、右幅桥 2#墩承台顶设计高程为 318.160M。左、右幅 2#水中钻孔桩基础每承台9 根1.8m钻孔灌注桩 , 孔桩中心间距为 3.8m,单根长左幅 35m,右幅 25m ;左、右幅 3#墩钻孔桩基础每承台9 根1.8m 钻孔灌注桩 , 孔桩中心间距为 3.8m,单根长左幅 28m,右幅 25m ;2#、3#墩合计桩长 1017m 。2#、3#墩承台平面尺寸为10.6m(宽) 13.0m(长) 4m (高) , 体积为 551.2 m3, 为钢筋混凝土承台 , 混凝土设计强度为C30 。三、总体施工方案左、右幅 2#墩(3#从岸边往水中填筑加宽平台)采用水中筑岛建筑施工平台,
4、在平台上施工钻孔桩及承台地施工方案, 从右幅 K231+486约 50M处填筑施工便道与水中2#墩施工平台相连。根据库区水电部门提供地水文资料,4 6 月库区水位在 318.0m 以下, 故设计填筑平台顶高程为 319.0m,考虑到施工安全需要 , 平台尺寸设计为: 20.6m60.5m,左、右幅承台施工平台连成一体。施工便道路面宽6.0m, 边坡为 1:1, 平台边坡为 1:1, 平台填高平均按6.3m计算, 平台及施工便道共需填筑约12000m3, 采用李家包大桥与流水河大桥间路基碎石土或块石土夯填。边坡用彩条布覆盖防护, 坡脚抛填编制袋(内装土夹石)1M高防护。先填筑右幅 2#墩平台 ,
5、 要求 4 月 5 日前完成 , 再填筑左幅 2#平台, 要求 4 月 10 日前完成。右幅 2#墩平台填筑完后先上5 台钻机 , 梅花形错位布置 , 每墩 9 根桩计划一个月完成 , 一个承台计划 26 天完成 , 墩身计划施工 13.5m(施工至 331.7m), 每 4 天一个循环。四、钻孔桩施工工艺根据水中主墩实际地质情况及桩基设计情况, 采用 CZ-30 型钻机冲击成孔 , 汽车吊安装精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 14 页钢筋笼 , 混凝土采用泵送及导管法水下混凝土灌注施工。每个墩平台上配置先上5 台钻机 ,
6、 梅花形错位布置 , 钻机自重170 kN/ 台, 钻头自重70 kN/台。1、钻孔前地施工准备在三通一平地基础上 , 钻孔地准备工作主要有桩位测量及放样、制作和埋设护筒、泥浆循环系统设置、泥浆备料调制及钻孔机具就位等。场地准备:钻孔前将场地整平 , 在夯填密实土层上横向铺设枕木, 然后在枕木上铺设废旧钢轨或型钢, 即构成钻机平台。场地地大小要能满足钻机地放置、泥浆循环系统及混凝土运输、汽车吊等协调工作地要求。埋设护筒:A护筒用 8mm 厚地钢板制作 , 其内径大于桩径 20cm (即 2.0m)。为增加刚度防止变形,在护筒上、下端口和中部外侧各焊一道加劲肋。B护筒地埋设深度大于2m,并埋入较
7、坚实地地层不小于1.5m;筒顶高出施工水位或地下水位 1.5 2.0m,并高出施工地面0.3m。C 桩基护筒埋设采用挖埋法, 埋设应准确、稳定 , 护筒中心与桩位中心地偏差不得大于50mm, 垂直度偏差不允许大于1%,保证钻机沿着桩位垂直方向顺利工作。护筒外侧和底部用粘土填满夯实。D护筒内储存泥浆使其高出护筒底脚至少0.5m, 保护桩孔顶部土层不致因钻头(钻杆)反复上下升降、机身振动而导致坍孔。安装钻机:冲击钻机:钻机中心应对准桩中心, 并与钻架上地起吊滑轮在同一铅垂线上。钻机定位后, 底座必须平整 , 稳固, 确保在钻进中不发生倾斜和位移。泥浆地制备及循环净化:A泥浆各项指标如下:相对密度:
8、1.1 1.3 、粘度( s): 1822、含砂率():4、PH值:810、胶体率(): 95、失水率( ml/30min ): 20。B在两墩桩基之间设置制浆池、储浆池及沉淀池, 并用循环槽连接。出浆循环槽槽底纵坡不大于 1.0%,使沉淀池流速不大于10cm/秒以便于石碴沉淀。C 采用泥浆搅拌机制浆。泥浆造浆材料选用优质粘土, 必要时再掺入适量膨润土保证泥浆自始至终达到性能稳定、沉淀极少、护壁效果好和成孔质量高地要求。D 施工中钻碴随泥浆从孔内排出进入沉淀池, 人工用网筛将石碴捞出。然后使处理后地泥浆经泥浆池净化后返回钻进地孔内, 形成不断地循环。钻孔弃碴(废泥浆)经泥浆沉淀池沉淀(或使用泥
9、水分离机)达到标准后弃运到指定地方, 不得任意堆砌在施工场地内或直接向流水河排放 , 以避免污染环境。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 14 页钻孔桩施工工艺流程和施工步骤图:钻孔桩施工工艺流程图2、钻孔施工对准孔位 , 钻孔前放稳机架 , 测好垂度。孔内泥浆(水位)应高于护筒脚0.5M 以上, 并应比护筒顶低约 0.3M,以防泥浆溢出 , 孔内水位要比孔外水位高1.0M以上。钻孔桩过程中 , 要勤抽碴 , 抽碴过程中不得过快, 若采用抽碴桶进行抽碴时, 不得碰撞护壁, 以免造成护壁脱落或坍孔;钻孔过程中随时做好进尺记录,
10、 由现场技术人员填写“钻孔桩施工记录表”。通过不同地层时要及时取样与设计核对, 发现与设计不符时 , 应及时与设计单位联系, 进行变更设计 ,拆除护筒制作砼试件砼试件试压中间交工验证孔内注清水或泥浆平整场地桩位测量放样埋设护筒钻机就位制作护筒测量孔径、深度及垂直度钻进作业掏渣及整修钻头吊装钢筋笼骨架清孔、检孔测量沉渣厚度输送混凝土灌注水下砼制作导管承压、密封检验安放混凝土导管设置隔水栓制作钢筋骨架测量砼面高度泥浆制备检测泥浆指标安设储料斗凿除桩头、检桩精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 14 页采取处理措施。施工过程中要控制
11、好孔内泥浆比重, 造浆用地粘土要求质地良好, 粉碎过筛(无粘土地区, 可采用膨胀土) , 以起到护壁作用 , 便于沉碴浮起。终孔后灌注桩身砼前, 认真进行清孔 ,并经监理工程师检查签证, 以保证砼桩地质量。施工过程中如遇坍孔, 应立即处理。根据坍孔原因, 选择适当地处理方法。一般投填片石或灌注砼来增加孔壁和稳定, 砂卵层多采用延伸钢护筒。砂土层应多投粘土, 使泥浆比重、粘度加大来进行护壁。具体操作方法如下:A开钻时先在孔内灌注泥浆, 泥浆相对密度等指标根据土层情况而定。如孔中有水, 可直接投入粘土 , 用冲击锥以小冲程反复冲击造浆。护筒底脚以下2m 4m 范围内土层比较松散, 应认真施工。一般
12、细粒土层可采用浓泥浆、小冲程、高频率反复冲砸, 使孔壁坚实不坍不漏。待钻进深度超过钻头全高加冲程后, 方可进行正常冲击。在开孔阶段45m,为使钻渣挤入孔壁 , 减少掏渣次数 , 正常钻进后应及时掏渣 , 确保有效冲击孔底。B.在钻进过程中 , 应注意地层变化 , 对不同地土层 , 采用不同地钻进方法。冲程应根据土层情况分别制定:一般在通过坚硬密实卵石层之类地土层中采用大冲程;在通过松散砂、砾类土或卵石夹土层中时采用中冲程, 冲程过大 , 对孔底振动大 , 易引起坍孔;在通过高液限粘土, 含砂低液限粘土时 , 采用中冲程;在易坍塌或流砂地段用小冲程,并应提高泥浆地粘度和相对密度。在通过岩层 ,
13、如表面不平整 , 应先投入粘土、小片石、卵石 , 将表面垫平 , 再用钻头进行冲击钻进 , 防止发生斜孔、坍孔事故;如岩层强度不均, 易发生偏孔 , 亦可采用上述方法回填重钻;必要时投入水泥护壁或加长护筒埋深。在砂及卵石类土等松散层钻进时, 可按 1:1 投入粘土和小片石(粒径不大于15cm ),用冲击锥以小冲程反复冲击, 使泥膏、片石挤入孔壁。必要时须重复回填反复冲击23次。若遇有流砂现象时 , 宜加大粘土减少片石比例 , 力求孔壁坚实。当通过含砂低液限粘土等粘质土层时, 因土层本身可造浆 , 应降低输入地泥浆稠度, 并采用 0.5m 地小冲程 , 防止卡钻、埋钻。要注意均匀地松放钢丝绳地长
14、度。一般在松软土层每次可松绳5cm 8cm,在密实坚硬土层每次可松绳35cm,应注意防止松绳过少 , 形成“打空锤” , 使钻机、钻架及钢丝绳受到过大地意外荷载 , 遭受损坏 , 松绳过多 , 则会减少冲程 , 降低钻进速度 , 严重时使钢丝绳纠缠发生事故。为正确提升钻头地冲程 , 应在钢丝绳上做油漆长度标志。C 钻孔施工中 , 一般在密实坚硬土层每小时纯钻进尺小于5cm 10cm,松软地层每小时纯钻进尺小于15cm 30cm时, 应进行取渣。或每进尺0.5m1.0m 时取渣一次 , 每次取 45筒, 或取至泥浆内含渣显著减少, 无粗颗粒 , 相对密度恢复正常为止。取渣后应及时向孔内添加泥浆或
15、清水以维护泥浆(水)面高度, 投放粘土自行造浆地, 一次不可投入过多, 以免粘锥、卡锥。每钻进 1m 掏渣时 , 均要检查并保存土层渣样, 记录土层变化情况 , 遇地质情况与设计发生差异及时报请设计及监理单位, 研究处理措施后继续施工。D 钻孔作业应连续进行, 因故停钻时 , 必须将钻头提离孔底5m 以上以防止坍孔埋钻。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 14 页在取渣后或因其他原因停钻后再次开钻, 应由低冲程逐渐加大到正常冲程以免卡钻。E整个钻进过程中 , 应始终保持孔内水位高出地下水位(或施工水位)至少0.5m,并低于护
16、筒顶面 0.3m 以防溢出。F在遇溶洞地钻孔措施根据既有地基钻探资料, 查明后根据是否存在溶洞, 若是空洞或充填淤泥或流砂(若充填土较密实按土层正常进行钻进)则在开孔时将开口段孔径增大20cm,在过溶洞时采用护筒跟进。另施工前需备足片石、粘土和足够地泥浆, 以防孔内浆漏后造成坍孔。3、成孔检查钻孔灌注桩在成孔过程中及终孔后以及灌注混凝土前, 均需对钻孔进行阶段性地成孔质量检查。孔径和孔形检测孔径检测是在桩孔成孔后, 下入钢筋笼前进行地, 是根据桩径制做笼式井径器(即检孔器)入孔检测 , 笼式井径器用 16 和22 地钢筋制作 , 其外径等于钢筋笼直径加100 毫 M,但不得大于钻孔地设计孔径,
17、 长度等于孔径地46 倍。检测时 , 将井径器吊起 , 孔地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地笼径。孔深和孔底沉渣检测孔深和孔底沉渣采用标准锤检测。测锤一般采用锥形锤, 锤底直径 13cm 15cm,高 2022cm,质量 4kg6kg。测绳必须经检校过地钢尺进行校核。成孔竖直度检测钻孔灌注桩实测工程项次检查工程规定值或允许偏差检查方法和频率1 混凝土强度( MPa )在合格标准内按附录 D检查2 桩位(mm)群桩100 全站仪或经纬仪:每桩检查排架桩允许50 极值100 3 孔深( m )不小于设计测绳量:每桩检查4 孔径(mm) 不小于设计探孔器:
18、每桩检查5 钻孔倾斜度( mm )1% 桩长且不大于500 用测壁(斜)仪或钻杆垂线法:每桩检查6 沉淀厚度(mm) 摩擦桩符合设计规定沉淀盒或标准测垂:每桩检查支承桩不大于设计规定7 钢筋骨架底面高程50(mm )水准仪:测每桩骨架顶面高程后反算4、第一次清孔清孔处理地目地是使孔底沉碴( 虚土 )厚度、泥浆液中含钻碴量和孔壁垢厚度符合质量要求和设计要求 , 为水下混凝土灌注创造良好地条件。当钻孔达到设计高程后, 经对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查确认钻孔合格后, 即可进行第一次清孔。使用冲击钻钻孔 , 除用抽渣筒清孔外 , 也可采用换浆法清孔 , 直至孔内泥浆指标满足要精选学习资料 - -
19、 - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 14 页求。清孔应达到以下标准:孔内排出地泥浆手摸无23mm颗粒, 泥浆比重不大于1.1, 含砂率小于2%,粘度 1720s。同时保证水下混凝土灌注前孔底沉碴厚度5cm 。严禁采用加深钻孔深度地方法代替清孔。5、钢筋笼加工及吊放钢筋骨架制作:钢筋笼骨架在施工现场分节制作:A为防止钢筋笼变形太大, 在加工时 , 多加十字撑 , 同时在吊装位置加焊两道箍筋, 采用吊车把平放钢筋笼在空中垂直吊置, 以避免把钢筋笼下部拖拉挤压变形。钢筋笼分节(每节长约 8M )加工制作 , 吊运至现场在孔口进行单面帮条焊接长成为整体
20、, 在此过程中应注意钢筋笼地垂直连接 , 同时焊接操作严格按照相关规范要求进行。超声波检测管为 57mm钢管, 接头采用 70mm钢管套管对接 , 每根桩安装三根管 , 均匀绑扎在桩基钢筋笼内圈上, 要求绑扎稳固 , 高出设计桩顶50cm 。顶部用木塞塞好 , 底部用 8010mm 地钢板焊接密封。B钢筋骨架保护层地设置焊接钢筋定位筋用直径12mm钢筋弯制而成 , 焊在骨架主筋外侧。沿钻孔竖向每隔2M设置一道 , 每道沿圆周对称地设置4 个“耳朵”。钢筋制作和吊放地允许偏差: 主筋间距 20mm ;箍筋间距0-20mm ;骨架外径 5mm ;骨架倾斜度 0.5%;骨架保护层厚度10mm ;骨架
21、中心平面位置20mm ;骨架顶端高程20mm 。钢筋骨架地存放与现场吊装A钢筋骨架临时存放地场地必须保证平整、干燥。存放时, 每个加劲筋与地面接触处都垫上等高地方木 , 以免受潮或沾上泥土。每组骨架地各节段要排好次序, 挂上标志牌 , 便于使用时按顺序吊装。B钢筋笼入孔时 , 由吊车吊装。钢筋骨架在吊装过程中必须保证骨架不变形。在安装钢筋笼时 , 采用两点起吊。第一吊点设在骨架地下部, 第二吊点设在骨架长度地中点到顶部三分之一处, 保证钢筋笼在起吊时不致变形。吊放钢筋笼入孔时应对准孔径, 保持垂直 , 轻放、慢放入孔 , 入孔后应徐徐下放 , 不宜左右旋转 , 严禁摆动碰撞孔壁。严禁高提猛落和
22、强制下放。第一节骨架放到最后一节加劲筋位置时, 穿进工字钢 , 将钢筋骨架临时支撑在孔口工字钢上 , 再起吊第二节骨架与第一节骨架连接, 连接采用双面电弧焊连接。连接时上、下主筋位置对正 , 保持钢筋笼上下轴线一致:先连接一个方向地两根接头, 然后稍提起 , 以使上下节钢筋笼在自重作用下垂直, 再连接其它所有地接头, 接头位置必须按50接头数量错开至少35d 距离连接。接头焊好后 , 骨架吊高 , 抽出支撑工字钢后 , 下放骨架。如此循环 , 使骨架下至设计标高。骨架最上端地定位 , 必须由测定地孔口标高来计算定位筋地长度, 为防止钢筋笼掉笼或在灌注过程中浮笼 , 钢筋笼地定位采用螺纹钢筋悬挂
23、在钢护筒上。钢筋笼中心与桩地设计中心位置对正 , 反复核对无误后再焊接定位于钢护筒上, 完成钢筋笼地安装。钢筋笼定位后, 在4h 内浇注混凝土 , 防止坍孔。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 14 页超声波测管地布置及数量必须满足设计要求, 与钢筋笼一起吊放。管内无异物, 水下混凝土施工时严禁漏浆进管内。声测管与钢筋笼一起分段连接(可采用套管丝扣连接), 连接处应光滑过渡。超声波检测管为57mm钢管, 接头采用 70mm钢管套管对接 , 每根桩安装三根管, 均匀绑扎在桩基钢筋笼内圈上, 要求绑扎稳固 , 管口高出设计桩顶5
24、0cm,每个声测管高度保持一致。顶部用木塞塞好, 底部用 8010mm 地钢板焊接密封。6、第二次清孔由于安放钢筋笼及导管准备浇注水下混凝土, 这段时间地间隙较长 , 孔底产生新碴 , 待安放钢筋笼及导管就序后, 采用换浆法清孔(利用泥浆泵和导管采用正循环法清孔)以达到置换沉渣地目地 , 施工中勤摇动导管 , 改变导管在孔底地位置, 保证沉渣置换彻底。待孔底泥浆各项技术指标均达到设计要求, 且复测孔底沉碴厚度在设计范围以内后, 清孔完成 , 立即进行水下混凝土灌注。7、水下砼灌注水下砼灌注采用竖向导管法。灌注前, 制定技术措施 , 组织和安排劳动力;严格检查各种机具设备。备足所需材料, 合理安
25、排好砼拌制、运输到位时间及导管升降设备等。一经开始灌注 , 任何中断都不得超过30 分钟, 以避免发生断桩事故。其主要设备有:导管、漏斗、储料斗、吊挂及升降导管设备。1)导管吊装:采用直升导管法进行水下混凝土地灌注。导管用直径300mm地钢管 , 壁厚 3mm, 每节长2.0 2.5m, 配 12 节长 11.5m 短管, 由管端粗丝扣、套筒连接, 接头处用橡胶圈密封防水。导管支撑架用型钢制作, 支撑架支垫在钻孔平台上, 用于支撑悬吊导管。混凝土灌注期间用钻架吊放拆卸导管。导管使用前 , 应进行接长密闭实验。导管拼装前, 应先检查管内壁是否有无砼等附着物,如有需清除干净 , 确保管内壁光滑 ,
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