桥梁桩基础旋挖钻机综合项目施工关键技术专项方案.doc
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1、桥梁桩基础旋挖钻机施工技术方案第一章 编制依据一、公路桥涵施工技术规范(JTG/T F50-)二、公路工程质量检验评定标准JTG F80/1-)三、公路工程施工安全技术规程(JTJ076-95)四、镦粗直螺纹钢筋接头技术规程(JG/T 30571999)五、混凝土结构工程施工质量验收规范(GB50204)六、工程测量规范(JTGC10-)第二章 工程概述2.1 工程概况棉湖榕江大桥工程桥梁桩基共有200根钻孔灌注桩,桩径分别为120cm、150cm和160cm。桩基类型分为摩擦桩和嵌岩桩两种。2.2地形地貌本协议段路线所经地总体处于东南沿海丘陵区,以丘陵为主,局部为平原。低山-丘陵区关键分布于
2、线路两端,两端较陡;平原区地形平坦、开阔,农田密布,河网及地表水系较为密集,第四系覆盖层相对较厚。K55K60段为丘陵地貌,属低山区和滨海海积平原过渡地带,海拔高度小于100m,丘陵顶部多呈浑圆形或馒头形,和形坡度小于15度。K60K66段为山间河谷地貌,沿线多处横切或沿山间河谷分布。2.3气候水文本协议段属南亚热带季节风气侯,为华南沿海台风区。境内山地、丘陵、平原气侯不一样,沿海和内陆气候也有显著差异。年平均气温在21.121.8;年平均降雨量1350.92143.8mm,年降雨量80%集中在49月;年平均风速相对比较稳定,各地为1.83.9米/秒,十二个月间最大风速出现时段关键在58月,尤
3、其在78月轻易出现台风。2.4不良地质现象沿线未发觉有影响线路重大地质病害。受地形、地层岩性、结构及地下水等原因影响,沿线关键不良地质现象及特殊岩土有:滑坡、坍毁、放射性、砂土液化、孤石、软土、高液限土等。以孤石、软土及砂土液化较为突出。沿线坍毁分布零星、规模小,大部分坍毁体为几立方米至几十立方米。本协议段K55K59段属坚硬岩剥蚀残丘工程地质区,间夹第四系松散土类山间洼地工程地质区,为丘陵地貌,覆盖层为第四系坡残积粉质粘土,总体厚度较小,基岩为燕山期花岗岩。岩石强度较高,工程性质很好。揭普高速公路跨线桥在该区域,本路段关键工程地责问题为球状孤石发育对边坡开挖、和桥位桩基设计有较大影响。本路段
4、关键工程地责问题为软土、饱和砂土地震液化等。需注意饱和砂土地震液化、软土固结产生桩基负摩阻问题、和注意桥台处软土引发不均匀沉降问题。2.5 工程关键特点(1) 工程受雨季影响较大,雨季洪水来临时榕江水位上涨快速。最高洪水位对平台搭设顶面标高和钻孔施工中水位保持影响较大,同时对孔壁安全有一定威胁。(2) 土层情况复杂,关键为淤泥、粗砂、砂砾、花岗岩,中间有一层流塑状淤泥质亚粘土,极易出现塌孔和危险, 所以必需加紧成孔、成桩速度,对钻机性能、泥浆配制及钻孔操作等施工工艺和工程管理方面全部提出了更高要求。(3) 钻孔灌注桩施工数量多,占地范围广,且环境污染原因多,施工控制方法要求高。(4) 地下水位
5、高,钻孔施工中随时全部要保持孔内水头压力。旋挖钻机施工含有成孔时间快,噪音较小,泥浆需要较少,对环境污染较小且对边坡稳定影响较小。但通常旋挖钻机对岩层(本项目灰岩天然抗压强度约二十兆帕)开挖困难;泥浆护壁较差,轻易塌孔,成孔后需在最快时间内浇筑混凝土,所以成桩质量风险较大。第三章 陆地桩施工工艺及方法 1、施工准备情况1.1、组织机构人员准备组织机构以下:项目经理安全责任人工程部物质部计划部办公室安监部副经理总工程师质检部桩基施工队1.2、机械及施工人员配置准备投入本桥施工操作人员均为多年从事桥梁施工,含有多条高速公路桥梁施工经验施工人员。已进场机械设备清单详见进场设备报验单,其它机械设备将按
6、施工需要陆续进场。人员配置:序号工种数量1钻机操作工62电焊工43钢筋工64普工105电工11.3、材料准备施工所需原材料均已按规范要求取样试验。试验结果见建筑材料报验单。1.4、施工便道准备必需修一条专门施工便道进行设备和材料运输,为满足运输需要,便道宽度为7m,修筑时路基分层碾压密实,其上铺设一层10cm厚碎石,并在便道内侧做好排水沟,预防雨水冲刷便道。1.5、技术准备1)、多种原材料已经取样送检完成并检测合格。2)、导线点、水准点加密完成,现场施工放样完成。3)、技术人员已完成图纸审核,各项技术交底工作已经完成。4)、因地形复杂,必需准备钢管及型钢搭设施工平台。5)、拟设置全护筒,确保施
7、工安全。因为本桥位所处位置地形地貌和地质条件复杂,回填土较厚。地勘资料显示地质为强风化破碎泥岩,加之深层滑坡,而且紧邻居民小区,施工过程不得有半点闪失,为确保万无一失,拟采取全护筒形式来确保施工顺利进行。1.6、用电设施及钢筋加工场地建设因为桩身加长,最深达53.5米,人工挖孔不能满足规范要求,所以,我们钻孔采取旋挖钻机进行成孔,桩基钻进时桩机本身无需用电,现有电源已能用于泥浆制备、处理及钢筋加工和安装。2、施工计划安排揭普跨线桥及匝道桥钻孔灌注桩累计520根,其中D1.2m:92根;D1.3m:108根;D1.4m:55根;D1.5m:169根;D1.6m:86根;D2.0m:10根。依据该
8、工程施工特点和充足结合现场实际情况,我项目部计划在施工过程中配置1台旋挖钻机。桩基施工计划按1个工作面张开,总工期约6个月。施工工期:11月23日5月23日。3、施工测量本工程施工测量关键任务是:施工控制网建立,施工细部结构和形体几何尺寸,倾角、线型等精密定位,测量技术含量高,施工测量精度要求高,所以我们将本工程施工测量列为首要工序,关键管理,要求测量部门技术超前,科学管理,精益求精,以高质量、高效率地完成本工程施工测量任务。3.1、测量硬件设施配置:本工程中,将投入一台高精度全站仪,两台高精度DS3精密水准仪。3.2、测量人员配置:在本工程中将委派有桥梁施工测量经验测量工程师1名,测量技术员
9、1名,其它配合人员若干。3.3、测量技术管理:在本工程施工中拟建严格测量校核、复核、审核技术管理制度,除在测量部门内部实施此制度进行自检外,项目部实施项目总工程师、专职质检员、测量技术主管三级参与技术复核制度,单项技术干部参与并负责单项测量技术复核工作,项目总工程师负责全桥测量技术审核工作。4、工程试验我们多种试验将委外进行检测试验。试验工作关键有以下四个方面内容:4.1、进行原材料试验,为工程选定合格优质原材料。4.2、桩基施工过程中沉渣和泥浆稠度检测。4.3、提供多种施工配合比,作为施工依据。4.4、进行工程半成品、成品质量检验。4.5、配合技术、质量部门进行质量检验管理工作。5、具体工作
10、方法和工作程序钻孔泥浆制备向钻孔内灌泥浆验孔:探孔器测量孔深度、斜度、直径清孔测量沉渣厚度吊装钢筋骨架钢筋骨架制作,运输及安放导向设备钻孔完成后移去不用设备检验签证检验导管和设备砼制备及运输桩基质量总判定设置隔水栓接导管和砼料斗灌注水下砼砼养护拆除护筒桩身超声波无损检验桩位放样搭设钻机平台场地准备检验护筒检验钻机备件埋设护筒钻机就位安装钻机和设备检验钻架设备泥浆池验收施工准备5.1 施工工艺步骤5.2 施工准备5.2.1施工机具准备:依据钻孔桩孔径、孔深、地质及进度安排等情况综合考虑,本工程投入施工机械设备包含:25吨汽车吊1台、10吨平板车1台(9.6米长钢筋笼运输车)、焊机11台、葫芦、冲
11、击钻机11台(含配套设备)、泥浆运输车一台等,关键设备详见附录表。5.2.2泥浆准备:拌制泥浆经检验符合规范要求;塑性指数大于25(Ip17),小于0.005mm颗粒含量大于50%粘土制浆。施工时每两个桥墩桩基施工配置一套完整泥浆循环系统,设置沉淀池和贮浆池。沉淀池和贮浆池平面尺寸分别为461.5, 441.5,累计60m3。池壁采取钢板制作,施工前先将泥浆池位置挖出,再将钢板池壁进行拼装。5.3 测量控制钻孔灌注桩测量控制,平面定位采取全站仪极坐标法,高程放样采取精密水准仪几何水准法结合水准仪钢尺量距法,水上钢护筒垂直度控制经过两台经纬仪在两个方向用经纬仪竖丝法观察(详见测量方案)。5.4钢
12、护筒施工在测量组放样后,在纵横向每一侧引两个控制桩,两个控制桩间距2米,钻孔时用于控制轴线偏位。控制桩引好以后,拉好十字线,用线锤将钻机钻头调整到十字线中心位置。(图)控制桩为10cm*10cm*30cm预制混凝土桩,桩顶预埋一钢钉,埋设前先挖好一20cm*20cm*30cm孔,待控制桩安装好后,采取水泥砂浆进行回填,对控制桩进行固定。 开挖埋设护筒,护筒壁厚10,护筒埋深200,外露30。护筒埋入后,从控制桩拉十字线,用线锤配合钻机调整护筒偏位及倾斜情况。规范护筒许可偏差5。护筒埋设好后拉十字线将控制点引在护筒上。将护筒周围使用粘性土用人工分层扎实。护筒选择及埋设遵照以下多个关键点:、筒内径
13、比设计桩径大300mm。、埋设时,护筒中心竖直线应和桩基中心线重合。、护筒埋置深度依据设计要求或桩位水文地质情况确定。、护筒连接处要求筒内无突出物,耐拉、耐压,不漏水。5.5、钻孔成孔5.5.1、旋挖钻进旋挖钻机开至拟钻孔位旁,利用旋挖钻机本身对中调平系统对中桩位中心。钻机停位回转中心距孔位在3.8m4.4m之间,变幅油缸尽可能将桅杆缩回,能够降低由钻机自重和提升所产生交变应力对孔影响,检验在回转半径内是否有影响回转障碍。钻机就位后用全站仪、水准仪等进行调整,确保桩孔中心位置、钻机底座水平度和钻机桅杆导轨垂直误差小于0.1%,并符合设计及规范要求。5.5.2、护壁旋挖取土成孔中,静态泥浆作为成
14、孔过程稳定液,关键作用是护壁。可在孔壁处形成一薄层泥皮,使水无法从内向外或从外向内渗透。针对工程地质情况,加强泥浆技术,重新调整泥浆配比,控制泥浆比重,提升泥粉质量,增加粘性及润滑感,合适添加处理剂,增强絮凝能力,确保护壁泥皮厚度及强度。泥浆制备采取钠基膨润土,其质量标准应符合SY5060-85钻井液用膨润土要求,造浆率应大于16m3/t,泥浆密度应控制在1.051.20,泥浆粘度符合对应要求,PH值在710之间。首次注入泥浆,尽可能竖直向下冲击在桩孔中间,避免泥浆沿护筒侧壁下流冲塌护筒根部,造成护筒根部基土松软,正式钻进前,再倒入23袋膨润土,开启钻机高速甩土功效,进行充足搅拌,提升膨润土含
15、量,增大护筒底部同基土结合处护壁泥皮厚度,预防钻进过程孔口渗漏坍塌。同时,钻孔过程中一直要保持孔内液面水头高度。5.5.3、成孔钻孔前检验各部件是否正常方可钻进。钻进过程,旋挖钻机回转斗底盘斗门必需确保处于关闭状态,以预防回转斗内砂土或粘土落入护壁泥浆中,破坏泥浆配比。每个工作循环严格控制钻进尺度,避免埋钻事故,同时应合适控制回转斗提升速度。施工实践表明,升降速度宜保持在0.570.85m/s,若提升速度过快,泥浆在回转斗和孔壁之间高速流过,冲刷孔壁,破坏泥皮,对孔壁稳定不利,轻易引发坍塌。通常情况下实际转速为临界转速1.21.3倍,宜采取中、高转速,低扭距、少进刀工艺,给进量为每转10mm3
16、0mm,能取得钻进阻力小、成孔效率高效果。在钻孔过程中,应具体做好钻机钻进统计表,及实际地质情况统计表。5.5.4、清孔为了确保清孔质量,采取二次清孔,即在确保泥浆性能同时,必需做到终孔后清孔一次和灌注桩前清孔一次。为确保清孔后沉渣满足设计要求,在钻进将至终孔深度时,减缓钻进速度,为清孔进行,作好必需前期准备,使土层颗粒充足化分散。第一次清孔利用成孔结束后不提钻慢转清孔,调制性能好泥浆替换孔内稠泥浆和钻渣,以泥浆性能参数控制。第二次清孔是在下好钢筋笼和导管后进行,利用导管进行清孔,清孔时常常上下窜动导管,方便能将孔底周围虚土清除洁净。最终沉渣(摩擦桩)达成规范、设计要求20cm。在第二次清孔后
17、25min内立即注入第一斗混凝土。不然重新测量沉渣或清孔。清孔后沉渣厚度要符合设计要求。钻进、终孔、清孔过程要作好具体钻孔桩成孔质量检验表。5.5.5、检孔A、钻进中应用检孔器检孔,检孔器用钢筋笼做成,其外径等于设计孔径,长度等于设计孔径46倍,按要求检验钻进中和终孔孔径。B、.采取检孔器立即检验孔中心位置、孔径、孔深、倾斜度、孔内沉淀层厚度,各项技术指标超出许可偏差时,要认真研究处理。6、钢筋笼制作、安装6.1、钢筋笼制作选择含有质量确保书,并经过抽样复检合格钢筋,由专门钢筋工和持证电焊工上岗制作,并对钢筋搭接焊质量抽样送检,抽检数量按规范要求进行,钢筋笼在加工平台上电焊成型,做到成型主筋直
18、、根数够、误差小、箍筋顺、间距满足要求,外观和内在质量全部必需满足要求。为使钢筋笼主筋有一定保护层,在钢筋笼上设置混凝土垫块或焊接耳筋。6.2、钢筋笼安装依据设计钢筋笼底标高和孔口标高,计算好钢筋笼吊筋或钢筋笼顶标高,钢筋笼顶端高程许可误差为20mm,地面标高为50mm。钢筋笼安装必需垂直吊装,确保钢筋笼保护层四面均匀。在混凝土浇注过程中,当混凝土面上升至钢筋笼底部是应降慢浇注速度,以免钢筋笼随混凝土面上升而产生上出现象。7、混凝土材料及混凝土灌注7.1 混凝土配合比基础要求陆上灌注桩水下混凝土标号为C30。混凝土拌制时坍落度控制在2022cm,灌注时坍落度控制在1820cm,当桩径D1.5时
19、,坍落度控制在1620cm;混凝土初凝时间大于10小时。混凝土配制应符合下列要求:(差标准工艺)(1)粗骨料采取级配良好坚硬碎石。(2)粗骨料粒径不得大于导管内径(1/61/8)1/8及钢筋最小净距1/4,同时不得大于40mm。(3)细骨料宜采取级配良好中砂。(4)混凝土配制时任何掺和料均必需有出厂检验合格证书和试配资料,并得到监理工程师认可。(5)水泥中含碱量小于0.6%。(6)砼含有良好和易性,并满足泵送要求。(7)混凝土初凝时间不少于10h。(8)强度满足设计及规范要求。7.2 多出泥浆处理混凝土浇注时多出泥浆利用护筒、临时储浆池或泥浆船进行搜集处理。陆上及岸滩区墩位泥浆处理,在墩位周围
20、开挖临时蓄浆池,灌注时多出泥浆临时存放在临时蓄浆池。7.3 混凝土灌注施工工艺(1) 导管水密性试验本工程水下砼浇注导管选择32510mm无缝钢管,快速接头。导管须经水密试验不漏水,其许可最大内压力必需大于Pmax。 Pmaxchc-wHw式中:Pmax导管可能受到最大内压力(KPa);c混凝土拌和物重度,取24KN/m3;hc导管内混凝土柱最大高度(m),以导管全长或估计最大高度计;w桩孔内水或泥浆重度(KN/m3);Hw桩孔内水或泥浆深度(m)。水密性试验方法是把拼装好导管先灌满水,两端封闭,一端焊接出水管接头,另一端焊接进水管接头,并和压浆泵出水管相接,开启压水泵给导管注入压力水,当压水
21、泵压力表压力达成导管须承受计算压力时,稳压10分钟后接头及接缝处不渗漏即为合格。(2) 水下混凝土运输前期水下混凝土先暂定由商品混凝土搅拌站供料,混凝土运输采取10m3混凝土罐车转运到施工现场,放入小集料斗,小集料斗连接导管,直接入仓。混凝土浇注强度按40m3/h控制,控制浇注混凝土时间在12小时以内。7.4、水下混凝土灌注7.4.1、初灌量混凝土计算依据导管最少需埋入混凝土中1.0m及导管中混凝土能压住导管外水头标准,即可计算初灌混凝土量。首批灌注混凝土数量应能满足导管首次埋置深度( 1.0m)和填充导管底部间隙需要,钻孔桩所需首批混凝土数量可参考下式进行计算 式中: 首批混凝土所需数量(m
22、3)井孔混凝土面高度达成时,导管内混凝土柱需要高度(m), (见附图)灌注首批混凝土时所需井孔内混凝土面至孔底高度(m),井孔内混凝土面以上水或泥浆深度;井孔内径(m);导管内径(m); 井孔内水或泥浆容重(kN/m3) 混凝土容重(kN/m3)导管首次埋置深度,1.0m导管底端至钻孔底间隙,约为0.4m. (附图)7.4.2、导管安装导管内径为250mm,每节长度为2.0m-3.0m不等,其中最下端导管长度为6.0m。每节导管采使用方法轮盘相连接,用“O”型橡胶密封圈密封,严防漏水。导管在首次使用前按监理工程师要求进行水密性等试验,以确保密封性能可靠,在进行水下灌注混凝土时不渗漏。以后每次灌
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