铁路桥涵钻孔灌注桩作业指导书.doc
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1、铁路桥涵钻孔灌注桩作业指导书一、 编制依据1、浙赣铁路Z10C标的施工图及设计文件;2、铁路桥涵施工规范TB10203-2002(J162-2002);3、铁路桥涵工程施工质量验收标准TB10415-2003(J286-2004);4、铁路混凝土与砌体工程施工规范TB140210-2001(J118-2001);5、铁路混凝土与砌体工程验收标准TB10424-2003(J283-2004)6、铁路工程桩基无损检测规程TB10218-99;7、京沪高速铁路测量暂行规定 铁建200313号。二、 工程概况1、地形地貌温厚特大桥斜跨温厚高速公路、浃溪河、向塘站枢纽,桥址位于赣江一级阶地上,地形平坦开
2、阔,地面标高14-30,相对高差小于10米。浃溪河水面宽65米左右,水流平缓,水深5-8米,地表广布水田、水塘和一大型珍珠养殖场。2、工程地质和水文地质及其评价该区段内上覆第四系全新统人工填土(Q4ml)、冲积层(Q4al)黏性土、砂类土及碎石类土,下伏基岩为第三系新喻群(Exn2)砂岩夹泥岩。1人工填土(Q4ml):由粉质黏土及黏土组成,浅灰、灰褐色,硬塑状,含少许角砾,分布于铁路、高速公路路堤填筑物及浃溪河河堤填筑物,厚1-10米。2粉质黏土(Q4al):褐色、灰黄色、褐红色,硬塑为主,局部软塑,土质不均,夹少许角砾,局部夹含砂稍重,主要分布于浃溪河以前,厚2-6米。3黏土(Q4al):灰
3、褐色、褐黄色,硬塑为主,局部偏软,土质较纯,黏性较强,主要分布于浃溪河以后,厚2-6米。4淤泥质黏土(Q4al):灰黑色、黑色,软塑,含朽木,具轻微腐臭味,层厚0-5米,呈透镜体状,分布于DK608+200及DZK609+200附近黏土层之下。5粉土(Q4al):灰黄色,硬塑状,土质较纯,厚0-2米,呈透镜体状。6细砂(Q4al):浅灰、灰黄色,松散-中密,稍湿-饱和,夹少量圆砾,石质为石英质,直径2-10mm,厚度020米,主要分布于浃溪河河床内。7中砂(Q4al):浅灰、灰黄色,松散-稍密,饱和,夹少量圆砾及卵石,石质以石英为主,厚020米,分布于段内黏性土之下。8粗砂 (Q4al):灰白
4、、浅黄、浅灰色,稍密-中密,饱和,夹少量圆砾及卵石,石质以石英为主,厚020米,分布于段内黏性土之下。9砾砂 (Q4al):浅黄、浅灰色,稍密-中密,饱和,夹少量圆砾及卵石,石质以石英为主,厚020米,分布于段内黏性土之下。10圆砾土 (Q4al):浅黄色,中密,饱和,圆砾占50%以上,直径2-20mm,石质以石英为主,磨圆度较好,分选性较差,余为砂充填,厚度0-20米,分布于段内黏性土之下。11卵石土 (Q4al):灰黄色,中密,饱和,卵石占60%,直径20-100mm,石质以石英为主,磨圆度及分选性均较好,余为砂充填,厚度0-10米,分布于段内黏性土之下。12粉砂岩夹岩 (Exn2):紫红
5、色,粉砂质结构,泥质胶结,中厚、厚层状构造,强风化带(W3)厚度1-3米,强风化属级硬土,弱风化带(W2)属级软石。该桥区段无重大不良地质现象,虽然有淤泥质黏土分布,但厚度仅0-5米,呈透镜体状,对桥无重大影响,故工程地质条件良好。该桥区属赣江水系,地表水为浃溪河河水,以大气降雨补给为主,水质对砼具有弱硫酸型酸性侵蚀及中等溶出型侵蚀;地下水丰富,主要分布于第四系砂层及碎石类土内,该层厚度较大,渗透性、富水性良好,为地下水的贮存及运行提供了良好条件。地下水变化幅度2-4m,粘性土层内也含一定量的孔隙潜水,但由于其渗透性能差,故水量极其有限。地下水水质大部分对砼无侵蚀性,部分具弱侵蚀性。3、地质构
6、造及地震桥区地表均被第四系土层覆盖,厚度较大,据钻探揭示,未见大的构造形迹,岩层倾角平缓,产状较为稳定。桥区地震动峰值加速度小于0.05g。4、DK607+500-DK609+000段钻孔桩基主要技术参数DK607+500-DK609+000段总计钻孔灌注桩284根8052延米。其中1.25m钻孔灌注桩254根7146延米;1.50m钻孔灌注桩30根906延米。三、 主要机械设备 根据温厚特大桥钻孔灌注桩特点拟选定以下机械设备,如下表:表一、 主要机械设备表序号机械名称单位规格型号额定功率(KW或容量(m3) 或吨位(t)数量备注1回旋钻机台GPS-1575KW20配牙轮钻头 2 冲击钻机台6
7、备用2钢套箱套自制23砼搅拌机座HZS-5050m3/h14装载机台ZL505t15砼输送泵台HBT6060 m3/h26砼搅拌运输车台MR-60S6m347交流电焊机台BX-50032KVA128吊车台YQ25、YQ1625t、16t39钢筋调直机台GT4/103KW210钢筋切割机台GQ407KW211钢筋弯曲机台GL402.8KW212打桩船艘3617.41.65m,100KN.m113振动打桩机 台中-160、BP-4214水上浮吊台27121.65m150t115安全船艘225KW216运输船艘218.11.65m150t117驳船艘400-1000t118导管米300300丝扣连接
8、四、劳动力组织项目部组织桩基一队和桩基二队负责钻孔灌注桩施工,工程任务实行动态划分管理;桥工一队负责拌合站混凝土拌制和运输。劳动力组织见下表:表二、劳动力组织表序号工种工作内容配置人数备注1施工负责人负责组织管理,安排现场施工32技术负责人技术指导、质量检查、施工记录33技术员质量检查、施工记录、施工旁站104试验员原材料抽检,混凝土质量检查、配合比监控、抽取试块65安全防护员负责现场安全工作、跨铁路段施工防护安全66电工电力、照明、机电维修27钢筋工钢筋笼下料、弯制及运输128电焊工钢筋笼焊接及拼装169起重工导管装卸与清洗610搅拌站司机拌制混凝土411钻机司机钻机操作及泥浆置换4012混
9、凝土给料与运输砂石料、水泥、粉煤灰、混凝土计量、运送2013钻机附属人员钻机配属劳务8014钻渣、泥浆排放与运输开挖泥浆沟槽、输送与排放泥浆、运走钻渣10五、钻孔桩施工工艺1、工艺原理1泥浆护壁作用原理在孔内加入泥浆,利用泥浆在孔内形成一层泥浆膜,将不同土层上的空隙渗填密实,使孔内漏水减少到最低限度,保持孔内有一定的水压,稳定孔壁,延缓沙粒和悬浮状土颗粒的沉降,便于处理沉渣。2反循环钻进成孔原理 钻机钻进过程中,泥浆池的泥浆从护筒口流入孔口,利用砂石泵抽吸作用把携带钻渣的泥浆排入沉淀池,经沉淀后的泥浆再流入泥浆池,反复循环,钻渣通过循环不断的排放到地表,从而保证钻机进尺。3水下混凝土灌注原理根
10、据连通器原理,采用拔球或剪球法,利用比重大的混凝土排挤出导管内比重轻的泥浆,从而使混凝土替代泥浆充满导管,并封埋住导管下口;计算初灌方量,并保证初灌砼导管埋深1.03.0米,后续灌注砼通过测绳测量混凝土面深度和记录的导管长度计算导管埋深,分节拆除导管,直至灌注到设计桩顶。2、施工工艺流程图(见图1)3、施工方法步骤及操作要点 1施工准备 a)便道修建 进场便道沿105国道处衔接,利用原有路线,采用加宽、加固、碾压、铺填泥结碎石处理,修至施工现场,连接主线便道。主线便道DK607+500DK608+480里程沿主线左侧修建拐至DK608+480DK609+000里程沿主线右侧修建。跨浃溪河处采用
11、打入钢管桩架设军用梁修建栈桥;过水渠处采用垂直主线埋设直径1.0米预制管改渠处理;水田和藕塘采用排水抛填片石后回填泥结碎石碾压。过既有铁路箱涵采用干砌片石后铺设轨枕通过。主线便道路面铺填泥结碎石处理,一般宽4米,便道接入或拐弯处宽6-7米,每隔100米左右设一个汇车点。b)施工用电 施工用电从附近村庄变压器架设高压线至主线便道,按施工用电要求在DK607+930右侧、DK608+300、DK608+600左侧三处各安装一台500KVA变压器。c)拌和站拌和站场地选在进场便道途经的晒谷场,经地面硬化后修建拌和站。d)施工用水钻孔桩施工用水直接抽取浃溪河水,拌和站附近打设水井一口,并在搅拌机旁侧建
12、储水池一个,保证拌和站施工用水。f)水中桩钻孔施工作业平台35#、36#位于浃溪河主河道中,钻孔桩施工搭设钻孔作业平台,浃溪河主河道水深5-8米、流速0.05m/s,水中共搭设两个钻孔施工平台,每个平台尺寸18m*12m,采用12根0.8 m钢管桩支撑,钢管桩壁厚10 mm,水深按7米,淤泥1米考虑,平台高于水面1.5米,设计恒荷载N=1000kN,平台自重N=200 kN.,钻机荷载N=200kN(含配套配件),吊车N=250kN,临时增加荷载N=300kKN(含灌注导管重、漏斗重、初灌砼重、钢筋笼重等),人群按均布荷载N=50kN计算,水流阻力可以忽略。验算单桩承载力:P=Pj/K, (公
13、式1)Pj=sUili+pAR (公式2) P单桩轴向受压允许承载力(kN),取安全系数K=2;Pj单桩极限承载力(kN);s侧阻挤土效应系数,取s =0.87;p桩底端闭塞效应系数,取p =0.7;li第i层土中的长度(m);U桩周长(m);A桩底截面积(m2);i与li对应的各土层与桩侧的极限摩阻力(kPa),i=45kPaR桩底处土的极限承载力(kPa),取R=4000kPa。确定钢管桩打入深度li=8 m,经过验算可以满足,则每根钢管桩长17.5 m。使用驳船作为打桩工作平台,使用振动锤将钢管桩振入河床设计深度。打桩前,先测量定位,打桩过程中使用全站仪进行定位调整,确保钢管桩定位准确。
14、平台顶部主梁采用I56工字钢并排焊接一体,外围系梁采用I32工字钢并排焊接一道,钻孔作业平台除六个钻孔桩位外,全部满铺枕木,平台周围设立1.5米高栏杆,挂安全网。g)浅水筑岛位于浅水中的29#、30#、46#、47#和位于藕塘中的58#、62#、63#墩钻孔桩作业场地采用草袋围堰、筑岛形式。先用草袋装土围堰,围堰面积20m*8 m (河岸面积20.4 m *6 m),围堰后采用潜水泵抽干围堰内的水,然后回填土并分层碾压密实;围堰高度一般高出水面1.0-2.0米,迎水面边坡采用四层草袋堆筑,防止水流冲刷。h)改渠位于沟渠中或水渠边的39#、40#、41#、42#、45#、48#、54#墩场地进行
15、改渠,使水渠从墩台中间或从旁侧通过,然后回填土使场地平整。先确定该墩位及相邻墩位承台尺寸位置,考虑承台基坑开挖尺寸,埋设直径1.0米预制管垂直主线从两墩位施工界限外通过,然后引渠水从埋设的预制管内通过,最后采用潜水泵抽干其原沟渠内的水、回填土并碾压,形成作业场地。i)既有铁路边墩台作业场地52#、53#墩位于既有铁路边侧,场地平整前要求详细确定既有线信号线、光缆位置,通知拆迁单位进行迁移,迁移前严禁采用机械开挖或者机械在既有线边坡侧行走、作业。拆迁后,要求采用防护措施,并对其位置进行标注。其中53#墩所有桩位都位于铁路线边坡外侧,只需要清表、平整就可以进行钻孔桩施工。52#墩位于铁路线边坡上,
16、承台一个边角的三根桩在边坡上,可采用局部填土使施工作业场地地面高度适当升高,边坡处少量下挖使施工作业场地地面高度降低,形成钻孔桩作业场地。j)一般墩台场地平整位于旱地的墩台只需将其场地清表、平整;位于水田的墩台先挖0.8米*0.8米排水沟,将场地内水排干,清表并晾晒至硬塑壮,形成作业场地。场地平整好后,合理布置泥浆池、沉淀池、拌浆池和循环槽,道路、电路、水沟及附属设施,使场地有足够的空间供机械设备安装和移位,保证钻孔施工顺畅。2测量定位根据业主和设计院提供的控制桩,进行复测,建立导线控制网,准确测设出各个墩台的中心桩以及每根桩的具体位置,误差控制在5mm以内;由每一根桩的地面高程和桩底设计高程
17、确定钻孔深度。3埋设护筒a) 浃溪河主河道中钢护筒埋设深水桩施工钢护筒施工采用10mm钢板卷制成直径1.5m钢护筒,钢护筒长度采用底节5m,顶节5m焊接。先在作业平台上下放钢护筒导向框架,导向框架插入河床2m,上部定位框固定在平台上,要求其垂直度和平面位置满足施工规范要求。将第一节钢护筒用浮吊吊入导向框内,钢护筒沿导向框内壁下放,护筒上口放至距导向框上部0.4m时,在护筒侧壁上焊接牛腿,提好钢护筒,吊装第二节钢护筒,两节护筒对好后,进行焊接接长,再割掉第一节牛腿,将钢护筒下放。将长护筒下放到位后,用经纬仪从两个垂直角度方向观察是否符合施工规范要求的倾斜度,并用浮吊,倒链进行调整。然后,在导向框
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