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目录
1.编制依据及编制原则 1
1.1编制依据 1
1.2编制原则 1
2.工程概况 1
2.1工程简况 1
2.2地质情况 2
2.3地质水文 3
2.4气象情况 3
3.施工部署 4
4.施工方案及主要技术措施 4
4.1工艺流程 4
4.2施工准备 5
4.2.1技术准备 5
4.2.2机械设备准备 5
4.2.3测量准备 5
4.2.4试验准备 5
4.2.5物资材料准备 6
4.3工程试桩 6
4.4测量放线 6
4.5桩的轴线控制 6
4.6埋设钢护筒 6
4.7钻孔施工时垂直度的控制 7
4.8钻机就位 7
4.9钻进成孔 7
4.10成孔、成孔检查 9
4.11钢筋笼的制作与安装 9
4.12导管下放 11
4.13水下灌注混凝土 12
4.13.1水下灌注混凝土主要机具 12
4.13.2水下灌注混凝土施工流程 13
4.13.3水下混凝土灌注施工要点 14
4.14地质情况记录 14
5.旋挖桩施工应急措施 15
5.1塌孔的处理措施 15
5.2缩孔处理措施 15
5.3卡埋钻具处理措施 16
5.4动力头内套磨损、漏油处理措施 17
5.5导管进水 17
5.6卡管处理措施 17
5.7坍孔处理措施 18
5.8埋管措施措施 18
5.9钢筋笼上升措施措施 19
6.质量保证体系及措施 19
6.1质量保证体系 19
6.2质量保证措施 21
7.施工进度保证体系及措施 21
7.1施工进度保证体系 21
7.2施工进度保证措施 21
8.施工安全保证体系及措施 22
8.1安全生产保证体系 22
8.2施工安全保证措施 24
9.文明施工和环境保护体系及保证措施 25
9.1文明施工和环境保护体系 25
9.2文明施工保证措施 26
钻孔桩施工方案
1.编制依据及编制原则
1.1编制依据
⑴长春市亚泰大街南延线工程(南三环)设计文件、施工图纸;
⑵国家有关方针政策和相关关标准规范、规程和验收标准等;
⑶吉林省及长春市有关的政策、法规及标准;
⑷设计审查意见、技术要求和资料;
⑸我单位对类似工程的研究及本单位的技术力量、设备能力等;
⑹建设单位有关指示和要求。
1.2编制原则
⑴坚持安全第一、预防为主的原则
在总结、吸取多年施工经验教训的基础上,结合本项目工程特点,抓住安全工作的重点、难点、关键环节,制定出切实可行的施工安全措施和控制流程,责任、目标逐级分解,定期检查与考核,使安全工作变被动防预为主动控制,全面实现安全管理目标。
⑵保证工期的原则
本项目采用机械化施工,科学安排施工工序,合理安排劳力、材料和机械设备,优化资源配置,按优化的施工计划网络对资源对资源、工期进行管理控制,均衡施工,确保工期要求。
⑶坚持合理利用资源,成本有效控制的原则
结合本工程特点,采用先进的施工技术,应用科学的组织方法,按成本最小化、效率最大化的原则合理地安排施工顺序、优化施工方案,组织均衡、连续生产;以关键线路为中心,建立数学模型进行工期、资源优化;节能降耗,实现低投入、高产出的目标。
2.工程概况
2.1工程简况
⑴YT主线共设计钻孔桩180根,直径为1.0m、1.2m两种,其中直径1.2m:桩长24米,12根;直径1m:桩长28m,18根;桩长30米,54根;桩长31m,27根,桩长33米,45根;桩长35m,24根。
⑵J、K线桥工设计桩基44根,直径为1m,其中桩长23米,6根;桩长28米,38根。
2.2地质情况
本次勘察最大钻探深度为50.00米,所揭露的地层自上而下依次为近现代人工填土、第四系粉质粘土、砂土及白垩系泥岩,岩土性质变化较大。按其形成年代、成因类型及其岩土特征及基本分布规律,现按地貌单元及钻探揭露的先后顺序分述如下:
第①层杂填土:上部主要为现有道路路面、路基,下部以粘性土为主,含少量砖头、碎石,结构松散,稍湿,力学性质差。层厚为1.00~6.40米,层底标高为196.39~200.59米。
第②层 粉质粘土:第四系冲积层,黄褐色,含氧化铁,可塑~软塑,以可塑为主,中湿,中压缩性,稍有光泽,干强度及韧性中等。层厚为0.80~4.00米,层底标高为195.19~200.47米。
第③层 有机质粉质粘土:灰黑色,含有机质,可塑~软塑,饱和,中偏高压缩性,稍有光泽,干强度及韧性偏低。层厚为1.10~6.00米,层底标高为192.79~200.29米。
第④层 中粗砂:第四系冲洪积层,灰色,含泥量10%左右,个别钻孔上部夹少量细砂薄层,底部含少量卵砾石,粒径2.00cm-10.00cm。主要矿物成分有石英、长石,中密~密实、饱和。层厚为0.70~4.40米,层底标高为191.09~196.42米。
第⑤层 泥质粉砂岩:白垩系沉积岩,全风化,以紫红色厚层~巨厚层泥岩为主,夹灰绿色坚硬泥质粉砂岩,大约为0.50~1.00米左右,无规律性,互层状构造,泥质~砂质结构,以泥质碎屑为主,主要成分为粘土矿物。结构基本破坏,大部分风化硬塑粘土状,胶结性差,手可捏碎,浸水及风干后极易崩解,具软化性。岩体质量基本等级为V级。层厚为2.00~6.40米,层底标高为188.59~196.34米。
第⑥层 泥质粉砂岩:白垩系沉积岩,强风化,以紫红色、灰色厚层~巨厚层泥质粉砂岩为主,与紫红色砂质泥岩,成互层状分布,无规律性,互层状构造,砂质~泥质结构,由砂~粉砂级碎屑和泥级碎屑组成,以粉砂级碎屑为主,主要成分为石英、长石及粘土矿物。结构大部分破坏,风化裂隙很发育,呈碎屑状、碎块状,手可捏碎,泥质胶结为主,胶结性较差,局部夹硅化薄层,强度较高,钻机偶有跳车现象,浸水及风干后极易崩解,具软化性。破碎,岩体基本质量等级为V级。层厚为8.00~16.00米,层底标高为178.09~184.80米。
第⑦层 泥质粉砂岩:白垩系沉积岩,中风化,以紫红色、深灰色厚层~巨厚层泥质粉砂岩为主,与紫红色砂质泥岩,成互层状分布,两种岩性薄厚不均,无规律性,互层状构造,砂质~泥质结构,由砂~粉砂级碎屑和泥级碎屑组成,以粉砂级碎屑为主,主要成分为石英、长石及粘土矿物。结构部分破坏,风化裂隙发育,呈碎块状、层状,浸水后手可掰开,泥质胶结为主,胶结性较好,局部夹多层硅化薄层,强度较高,钻机有跳车现象,浸水及风干后易崩解,具软化性。较破碎,岩体基本质量等级为V级。层厚为16.60~20.00米,层底标高为158.09~164.80米。
第⑧层 泥质粉砂岩:白垩系沉积岩,微风化,以紫红色、灰白色、灰绿色厚层~巨厚层泥质粉砂岩为主,与紫红色砂质泥岩,成互层状分布,两种岩性薄厚不均,无规律性,互层状构造,砂质~泥质结构,由砂~粉砂级碎屑和泥级碎屑组成,以粉砂级碎屑为主,主要成分为石英、长石及粘土矿物。结构小部分破坏,风化裂隙发育,呈碎块状、层状,浸水后手可掰开,泥质胶结为主,胶结性较好,局部夹硅化薄层,强度较高,钻机有跳车现象,浸水及风干后易崩解,具软化性。岩体基本质量等级为V级。该层部分勘探孔未穿透,所揭露的最大厚度为8.00米。
2.3地质水文
根据勘察结果,拟建场地地下水,分别属于第四系上层滞水、孔隙潜水及白垩系基岩裂隙水。
⑴ 上层滞水:赋存于人工填土层中。沿线人工土层结构疏松,含上层滞水,但勘察时水量不大,其动态受季节性控制,主要由大气降水渗入补给。
⑵ 孔隙潜水:赋存于第四系粘性土层中,主要受大气降水补给,粘性土层中水量不大,渗透系数约为0.48m/d;砂层中水量较大,透水性强,渗透系数约为35m/d~40m/d,台地⑦层中粗砂中地下水具承压性。
⑶ 裂隙水:主要赋存于全~强风化白垩系基岩的风化裂隙中,含水量不大,与第四系孔隙潜水有水力联系。
勘察期间为丰水季节与平水期之间,水位呈稳定趋势,初见水位为3.00~8.00米;地下水稳定水位为2.00~5.00米,标高为215.10~241.45米。
2.4气象情况
长春的气候属欧亚大陆东部中温带大陆性半湿润~半干旱季风气侯类型,气侯特点是冬季寒冷干燥,春季干旱多风,夏季炎热多雨,秋季晴朗温差大。冬季长达6个月,最大积雪厚度可达22厘米,结冻层最大厚度为1.65m~1.8m。年平均气温4.1℃~4.9℃,最低月份平均气温为-19.9°C,极端最低气温-33°C。最高月平均气温为28.6°C,极端最高气温35.7°C。冬季盛行偏西风,春季及秋季盛行西南风,夏季盛行东南风。风速季节变化明显,春季风速最大,平均风速3.9m/s,最大风速30m/s。年平均降水量522~615mm,降水量不稳定,季节性变化大,年内降水量分配不均,汛期主要集中在6~9月份,降水量一般占全年降水量的77%,长春地区日照时数约为2637小时。
3.施工部署
计划安排4台旋挖钻机进行桩基础施工,其中2台施工YT主线桥34-45#墩桩基;另外2台施工YT主线桥27-33、K线桥K0-K4、J线桥J0-J4.
4.施工方案及主要技术措施
4.1工艺流程
旋挖钻孔桩施工工艺图
施工准备
测量放样
钢护筒制作
钢护筒施工
监理工程师检测
钻机就位
钻渣外运
钻进成孔
监理工程师检测
成孔检测
清孔
监理工程师检测
沉渣厚度检测
不合格
移机
监理工程师检测
钢筋笼制作
安放钢筋笼
导管水密性试验
下导管
不合格
监理工程师检测
二次清孔
沉渣厚度测试
合格
监理工程师旁站
灌注水下砼
超声波检测
监理工程师旁站
监理工程师旁站
交工验收
图4.1-1 钻孔桩施工流程图
4.2施工准备
4.2.1技术准备
⑴开工前应具备工程地质资料和必要的水文地质资料,施工图及图纸会审纪要。
⑵施工现场环境和邻近区域内的地上地下管线(高压线、管道、电缆)、地下构筑物、危险建筑、实际地质情况与设计上的部分差别等的调查资料,提前做好准备工作。确保不影响现场的施工。
⑶主要施工机械及其配套设备的技术性能资料,所需材料的检验和配合比试验。
⑷具有可操作性的桩基工程施工工艺的参考资料。
⑸工程地质资料:作好全面的施工准备,施工前对工程的地质情况尤其是对粉沙土的特性进行必要的研究,对钻孔过程中可能会遇到的问题及突发事件采取针对性的措施及应急处理方案。
4.2.2机械设备准备
根据现场施工要求,安排性能好的机械设备进场。旋挖机进场后,立即进行调试、维护与保养,以保证设备正常运转。
4.2.3测量准备
依据已报监理工程师批准并能满足工程需要的测量控制网,组织测量人员对桩位进行精确放样。
4.2.4试验准备
在监理工程师见证下随机抽取相应的钢筋、连接螺纹套筒等材料样品,进行相关的原材料试验工作并报监理工程师审批。
4.2.5物资材料准备
按照施工设计图相关内容做好钢材等材料的准备工作,并按质量保证体系与合格材料供应方签订长期的供货合同,保证物质材料按使用计划供应,满足施工需要。
4.3工程试桩
根据设计图要求,对首根桩进行试钻,并组织的业主、监理、设计、地勘一起参加试桩工作。根据试桩确定的持力层并检验地质资料的准确性等填写试桩报告,作为正式施工的依据。旋挖桩基在首根桩试桩验收合格后方可进行大面积施工。
4.4测量放线
桩位放样按从整体到局部的原则进行桩基的位置放样,规划行车路线时,使便道与钻孔位置保持一定的距离,以免影响孔壁稳定;钻机底盘不宜直接置于不坚实的填土上,以免产生不均匀沉陷;钻机的安方位置应考虑钻孔施工中孔口出土清运的方便。桩位的中心点,成孔前用全站仪放点,十字线定位,下护筒后二次检测,在终孔后与放钢筋笼前必须检测,使其误差在规范要求内,以确保桩位准确。
4.5桩的轴线控制
根据设计要求合理布置施工场地,将施工场地整平后,组织测量放样人员,将所需桩位放出,钉好十字保护桩,做好测量复核,并作好记录留查,下完护筒后再拉上十字线复核护筒中心点是否与十字线中心吻合,以保证桩位的准确。
4.6埋设钢护筒
施工前设置坚固、不漏水的钢制护筒,护筒在钢模生产厂家定制,用δ=8mm钢板加工制成,护筒内径比桩径大20cm,上下口外围加焊加劲环。桩基钢护筒采用长3米钢护筒,特殊地段采用4-6m钢护筒。
钢护筒埋设采用挖机配合旋挖钻机埋设,首先在桩位周围按照护筒大小挖出深度为30cm的槽以定位护筒位置,切不可挖深过大,造成护筒周围的孔壁出现松散土层影响成桩效果。护筒中心轴线应对正测量标定的桩位中心,顶部水平位置偏差不得大于5cm,护筒倾斜度不得大于1%,施工时吊线锤控制,确保护筒安放竖直。护桩在护筒和护筒以外1m处分别设置,以方便孔位校正。
4.7钻孔施工时垂直度的控制
本工程采用智能化旋挖钻机,钻机上有车载电脑系统,可以自动显示和调节旋挖钻机的钻孔深度,垂直度,具体操作如下:首先将旋挖钻机移到钻孔作业所在位置,把旋挖钻机电脑显示器调节到显示桅杆工作画面。从桅杆工作画面中可实时观察到桅杆的X轴、Y轴方向的偏移。操作旋挖钻机的电气手柄,在此过程中,旋挖钻机的控制器通过采集电气手柄及倾角传感器信号通过数学运算,输出信号驱动液压油缸的比例阀实现闭环起立桅控制,将桅杆X轴Y轴的偏差度调节到正负零位置,以保证钻孔的垂直度。桩的垂直度在成孔时桩机桅杆上有垂直度控制仪控制,桩机电脑屏上会自动显示,司机根据情况调整,因此垂直度在施工过程中就能控制确保小于1%,达到设计要求;
4.8钻机就位
钻机就位时,要事先检查钻机的性能状态是否良好。保证钻机工作正常。通过测设的桩位准确确定钻机的位置,并保证钻机稳定,通过手动粗略调平以保证钻杆基本竖直后, 即可利用自动控制系统调整钻杆保持竖直状态。
4.9钻进成孔
⑴旋挖钻机的设置及调整
施钻时,将钥匙开关打到电源档,旋挖钻机的显示器显示旋挖钻机标记画面,按任意键进入工作画面。先进行旋挖钻机的钻杆起立及调垂,即首先将旋挖钻机移到钻孔作业所在位置,旋挖钻机的显示器显示钻杆工作画面。从钻杆工作画面中可实时观察到钻杆的X轴、Y轴方向的偏移。操作旋挖钻机的电气手柄将钻杆从运输状态位置起升到工作状态位置,在此过程中,旋挖钻机的控制器通过采集电气手柄及倾角传感器信号,通过数学运算,输出信号驱动液压油缸的比例阀实现闭环起立控制。实现钻杆平稳同步起立。同时采集限位开关信号,对起立过程中钻杆左右倾斜角度进行保护。
在钻孔作业之前需要对钻杆进行调垂。调垂可分为手动调垂、自动调垂两种方式。在钻杆相对零位±5°范围内才可通过显示器上的自动调垂按钮进行自动调垂作业;而钻杆超出相对零位±5°范围时,只能通过显示器上的电动按钮或操作箱上的电气手柄进行手动调垂工作。在调垂过程中,操作人员可通过显示器的钻杆工作界面实时监测桅杆的位置状态,使钻杆最终达到作业成孔的设定位置。
⑵钻孔作业
钻孔时先将钻斗着地,通过显示器上的清零按钮进行清零操作,记录钻机钻头的原始位置,此时,显示器显示钻孔的当前位置的条形柱和数字,操作人员可通过显示器监测钻孔的实际工作位置、每次进尺位置及孔深位置,从而操作钻孔作业。在作业过程中,操作人员可通过主界面的三个虚拟仪表的显示——动力头压力、加压压力、主卷压力,实时监测液压系统的工作状态。开孔时,以钻斗自重并加压作为钻进动力,一次进尺短条形柱显示当前钻头的钻孔深度,长条形柱动态显示钻头的运动位置,孔深的数字显示此孔的总深度。当钻斗被挤压充满钻渣后,将其提出地表,操作回转操作手柄使机器转到176平台上,用装载机将钻渣装入运渣车运至场外废除,以免造成水土流失或农田污染。完毕后,通过操作显示器上的自动回位对正按钮机器自动回到钻孔作业位置,或通过手动操作回转操作手柄使机器手动回到钻孔作业位置。此工作状态可通过显示器的主界面中的回位标识进行监视。
施工过程中通过钻机本身的三向垂直控制系统反复检查成孔的垂直度,确保成孔质量。
钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度:由硬地层钻到软地层时,可适当加快钻进速度;当软地层变为硬地层时,要减速慢进;在易缩径的地层中,应适当增加扫孔次数,防止缩径;对硬塑层采用快转速钻进,以提高钻进效率;砂层则采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和粘度;如在实际施工过程中出现卵石层,则采取以下措施:对于粒径较小的卵石层采用斗式钻头慢速钻进,粒径较大的卵石层采用锥形螺旋钻头钻进后更换斗式钻头清渣,如此往复,直至穿过卵石层。钻渣要及时运出工地,弃运到合适的地点以达到环境保护的要求。
⑶地质情况记录
地质情况记录按相应的地质的相关的表记录;旋挖钻机钻进施工时及时填写《钻孔记录表》,主要填写内容为:工作项目,钻进深度,钻进速度及孔底标高;《钻孔记录表》由专人负责填写,交接班时应有交接记录;根据旋挖钻机钻孔钻进速度的变化和土层取样认真做好地质情况记录,绘制孔桩地质剖面图,每处孔桩必须备有土层地质样品盒,在盒内标明各样品在孔桩所处的位置和取样时间;钻孔桩地质剖面图与设计不符时及时报请监理现场确认,由设计单位确定是否进行变更设计;钻孔时要及时清运孔口出渣,避免妨碍钻孔施工、污染环境;钻孔达到预定钻孔深度后,提起钻杆,测量孔深及沉渣厚度(沉渣厚度等于钻深与灌注前孔深的差值)。
4.10成孔、成孔检查
⑴成孔达到设计标高后,对孔深、孔径、孔壁垂直度、沉淀厚度等进行检查,检测前准备好检测工具,测绳等;
⑵检孔工具:孔径检测采用探孔器检测,探孔器直径不小于桩径,长度为桩基直径的4-6倍;孔深检测采用带刻度的钢丝测绳。
⑶检测标准:孔深、孔径不小于设计规定;钻孔倾斜度误差不大于1%;沉渣厚度与设计规定:沉渣厚度≤50mm。
4.11钢筋笼的制作与安装
钢筋笼采取在钢筋场加工制作,用吊车吊入桩孔进行下放。
⑴钢筋笼的制作
由于本工程桩基较深(最深达38米),为保证钢筋笼的整体质量和吊装时的安全,钢筋笼长度大于30m时,分两次两截次绑扎成型,分两次吊装到位。对接采用单面搭接焊,安排4台电焊机同时作业,保证焊接质量及速度,减少孔底沉渣。钢筋笼所用钢材有产品合格证和现场抽检复查资料,满足有关规范要求。制作安装时主筋接头按规定错开。钢筋笼加工确保主筋位置准确。钢筋笼安装时用专用的起吊工具起吊,起吊过程中避免钢筋笼变形过大,不将偏斜、弯扭的钢筋笼吊入钻孔桩内。安装到位后及时固定,防止脱落及钢筋笼在混凝土灌过程中上浮。
② 钢筋笼保护层
钢筋笼主筋外缘至设计桩径混凝土表面净保护层厚度为75mm,在钢筋笼周围对称设置四个同标号的混凝土垫块,间隔与加强筋基本相等。
⑵钢筋笼的运输及安装:
整根钢筋笼制作完成后,经自检合格后报监理工程师检查认可,并填写钢筋笼验收记录表,然后在钢筋加工场内用25T吊车吊至平板式运输车上,运送至工地. 钢筋笼安装前应清除粘附的泥土和油渍,保证钢筋与混凝土紧密黏结。
①钢筋笼的下放
现场钢筋笼的起吊直接利用25t吊车先进行钢筋笼底节吊装,吊点设置在每节钢筋笼最上一层加劲箍处,对称布置,共计四个,吊耳采用圆钢制作并与相应主筋焊接,下截钢筋吊装完成后,使用两根I20工字钢作为扁担梁横穿钢筋笼顶部加强筋下,将整个底节钢筋笼悬挂在钢护筒上,再用吊车将顶节钢筋笼吊装就位,与底节钢筋笼进行主筋的连接以及加强筋、箍筋的焊接作业,整体焊接成型后再提起连接好的钢筋笼,抽出扁担梁,缓慢下放下放钢筋笼。
钢筋笼下放到位后用吊筋与I20工字钢固定,防止浇注混凝土时钢筋笼的上浮和下沉。固定时,要根据钢护筒的偏位情况将钢筋笼中心反方向调整,以使钢筋笼中心与桩中心重合。
4.12导管下放
⑴导管选择
① 导管采用专用的螺旋丝扣导管,导管采用260mm内径导管,中间节长3m,最下节长4m,配 备0.5m、1m、1.5m非标准节。导管制作要坚固、内壁光滑、顺直、无局部凹凸, 对于旧导管在试压前应通过称重的方式判定导管壁厚是否满足使用要求。
② 导管在使用前,除应对其规格、质量和拼接构造进行认真地检查外,应进行试拼和试压,试压导管的长度应满足最长桩浇筑需要,导管自下而上顺序编号和节段长度,且严格保持导管的组合顺序,每组导管不能混用。导管组拼后轴线差,不宜超过钻孔深的0.5%且不大于10cm。试压压力为孔底静水压力的1.5倍。检查合格后方可使用。
③ 导管长度应按孔深和工作平台高度决定。漏斗底至钻孔上口段,宜使用非标准节导管。
④ 导管下放应竖直、轻放、以免碰撞钢筋笼。下放时要记录下放的节数,下放到孔底后,理论长度与实际长度进行比较,是否吻合。
⑤下放导管到孔底后,经检查无误后,轻轻提起导管,控制底口距离孔底0.3~0.5m,并位于钻孔中央。
⑵导管水密性试验
导管须经水密试验不漏水。水密性试验方法是把拼装好的导管先灌入70%的水,两端封闭,一端焊接出水管接头,另一端焊接进水管接头,并与压水泵出水管相接,启动压水泵给导管注入压力水,当压水泵的压力表压力达到导管须承受的计算压力时,稳压10分钟后接头及接缝处不渗漏即为合格。
图4.12-1导管水密性试验图示
⑶导管安装
导管安装时应逐节量取导管实际长度并按序编号,做好记录以便砼灌注过程中控制埋管深度。并应检查橡皮圈是否安置和每个导管两头丝扣有无破丝等现象,以免灌注过程中出现导管进水等现象。
4.13水下灌注混凝土
水下灌注混凝土基本原理:采用导管灌注法,即利用封闭的连接钢管作为水下混凝土的输送通道,管的底部埋入混凝土2-6米m,使从下而上连续不断灌入的混凝土与桩孔内的水或泥浆隔离并逐步形成桩身,孔底沉渣及污水浮出砼表面。
4.13.1水下灌注混凝土主要机具
①向水下输送混凝土用的导管:导管采用壁厚为6mm的钢板卷制焊成。导管直径为300mm,导管的分节长度按工艺要求确定,一般2m,最上端采用0.5~1.5m的几节短管调节导管的长度,使管距孔底300~500mm,导管采用法兰盘连接、活接头螺母连接以及快速插接连接;用橡胶“O”型密封圈或厚度为4~5mm的橡胶垫圈密封,严防漏水、漏气。
②漏斗和储料斗:可用6mm钢板制作,要求不漏浆、不挂浆,漏泄顺畅彻底。应有足够的容量以保证首批灌入的混凝土(既初灌量)能达到要求的埋管深度(2~6M)。
③首批混凝土填充漏斗所用的堵住漏斗底部的封口板,采用钢板制作,亦可采用钢板或者木料制成的球塞等。
按《桥规》JTJ041-2000规定,首盘砼的方量应满足导管首次埋置深度(≥1.0m)和填充导管底部的需要,设导管下口离孔底50cm。
计算得首批混凝土灌注量 V=3.14*0.5*0.5*1.5=1.2m3
④升降安装导管、漏斗的设备(现场可使用吊车、挖机或桩架等)。
4.13.2水下灌注混凝土施工流程
①下放钢筋笼。
②安放导管。在导管底部开放的状态下将导管缓慢的沉到距孔底300~500mm的深度处。
③将封口板放在漏斗底部,封口板用细钢丝绳引出。
④灌入首批混凝土,加满整个料斗。
⑤将封口板拔出,初灌混凝土量保证导管埋入混凝土内1米以上。
⑥连续灌注混凝土,上提导管,导管下口要始终埋在混凝土内下2米以上,严禁提出。
⑦混凝土灌注完毕,拔出护筒。
图4.13-1导管法浇筑水下砼示意图
4.13.3水下混凝土灌注施工要点
①灌注首批混凝土时,导管埋入混凝土内的深度不小于1米。
②连续灌注混凝土:首批混凝土灌注正常后,应连续不断灌注混凝土,严禁中途停工(两次混凝土灌注间隔不能大于30min)。在灌注过程中,应经常用测锤探测混凝土面的上升高度,并适时提升、逐级拆卸导管,保持导管的合理深度。探测次数一般不少于所使用的导管节数,并应在每次起升导管前探测1次管内外混凝土面高度。遇特别情况(局部严重超径、缩径、漏失层位和灌注量特别大的桩孔等)应增加探测次数,同时观察返水情况,以正确分析和判定孔内情况。
③导管的埋深:导管的埋深大小对灌注质量影响很大。埋深过小,往往会使管外混凝土面上的浮浆沉渣夹裹卷入管内形成夹层;埋深过大,导管底口的起压力减小,管内混凝土不易流出,容易堵管。最大埋深不宜超过最下端导管长度或6m。
④混凝土灌注时间:混凝土灌注的上升速度不得小于2m/h。灌注时间必须控制在埋入导管中的混凝土不丧失流动性的时间内,必要时可参入适量缓凝剂。
⑤桩顶的灌注标高及桩顶处理:桩顶的灌注标高至少比设计标高不少于1m,以便清除桩顶部的浮浆渣层。
⑥在灌注过程中,后续的混凝土宜通过溜槽徐徐灌入漏斗和导管,不得将混凝土整斗从上面导入管内,以免在导管内形成高压气囊,挤出管节间的橡胶垫而使导管漏水。
⑦当混凝土面上升到钢筋笼下端时,为防止钢筋笼被混凝土顶起,应采取以下措施:
a、在孔口固定钢筋笼上端;
b、灌注混凝土时间尽早完成,以防止混凝土进入钢筋笼时,流动性过小;
c、孔内混凝土接近钢筋笼时,应保持埋管深度,放慢灌注速度;
d、孔内混凝土面进入钢筋笼1~2m后,应适当提升导管,减小导管埋深,增大钢筋笼在下层混凝土中的埋置深度。
5.旋挖桩施工应急措施
根据地质报告和现场考察,结合工程实际情况,对该工程不同地质段、会存在问题,根据问题制定相应的解决措施。
5.1塌孔的处理措施
轻微塌孔:使用挖土机向孔内回填可塑性好的粘性土,钻机反转向下加压,正转取土,充分压实孔壁,重新成孔;适当加大泥浆比重;
严重塌孔:回填可塑性较好的粘性土,待自然沉降1周后重新成孔。
5.2缩孔处理措施
可塑性软弱层:此软弱土不容易大面积坍塌,可通过反复扫孔,在孔内适当回填一些干土反压后再正转取土,使一部分干土压入孔壁内,增加淤泥层的可塑性,注意钻进速度的控制。如孔底遇水,记录下孔口距水面深度,提钻时应提出水面后停滞一段时间,使钻头内的水流出钻头后再提钻,以减少水对孔壁的冲刷,从而减少塌孔和缩孔。
可塑性较差软弱层(或软弱层较厚):遇此无法钻进时,可停止钻进,反复取土使孔底形成空腔(5~8斗为宜),向孔内填充C20混凝土,待24小时后再重新成孔,软弱层较厚时,重复上述步骤。
无可塑性或可塑性极差软弱层(此方法同样适用于土层塌孔的处理):
a、反压混凝土:反复捞土,形成空腔,反压高标号C25混凝土,下放钻头搅动混凝土,使混凝土充分掺入软弱层中,48小时后重新成孔(时间可根据气温和现场实验确定)。
b、全护筒:当场地由于土层松散,泥浆在孔内渗漏严重,无法贮水,采用钢护筒施工。将孔径扩大一个级别,根据软弱层深度下放钢护筒穿过淤泥层,取出筒内软弱土即可成孔,砼浇筑高度超过淤泥层表面高度2~3米后,即可拔出护筒。
下钢护筒:软弱层中无大块中风化孤石且软弱层深度小于3米时直接用钻机或挖机压入,当淤泥深度大于3米时,需采用震动锤辅助下放(取出)钢护筒。
根据工程实际情况,本工程将采用以下两种方案相结合的施工方法,以保证施工质量和进度。另在桩位孔口处设置钢护筒,可防止下钢筋笼时掉土。
钢护筒制作、埋设:长度2~4m以内的钢护筒,采用厚6mm的钢板制作,长度大于4m的钢护筒,采用厚12mm钢板制作;钢护筒埋置较深时,采用多节钢护筒连接使用,连接形式采用焊接,焊接时保证接头圆顺,同时满足刚度、强度的要求;钢护筒的内径应大于钻头直径,具体尺寸按设计要求选用;钢护筒埋设深度应满足设计及有关规范要求。护筒埋设时,应将钢护筒埋置至密实回填土层0.5m以下,高出施工地面0.3m;钢护筒埋设前,先准确测量放样,保证钢护筒顶面位置偏差不大于5cm,埋设中保证钢护筒垂直度不大于1%;埋设钢护筒前,采用较大口径的钻头先预钻至护筒底的标高位置后,提出钻斗且用钻机动力头压盘将钢护筒压入到预定位置。用粗颗粒土回填护筒外侧周围,回填密实。
5.3卡埋钻具处理措施
卡埋钻具是旋挖钻进施工中最容易发生的、也是危害较大的事故,因此在施工过程中一定要采取积极主动的措施加以预防,一旦出现事故,要采取有效措施及时处理。
发生的原因及预防措施:
①、较疏松的砂卵层或流砂层,孔壁易发生大面积塌方而造成埋钻。在钻遇此地层前,应提前制定对策,如调整泥浆比重、埋设长护筒等。
②、粘泥层一次进尺太深孔壁易缩径而造成卡钻。所以,在这类地层钻进要控制一次进尺量,一次钻进深度最好不超过40cm。
③、钻头边齿、侧齿磨损严重而无法保证成孔直径,钻筒外壁与孔壁间无间隙,如钻进过深,则易造成卡钻。所以,钻筒直径一般应比成孔直径小6cm以上,边齿、侧齿应加长,以占钻斗筒长的2/3为宜,同时在使用过程中,钻头边齿、侧齿磨损后要及时修复。
④、因机械事故而使钻头在孔底停留时间过长,导致钻头筒壁四周沉渣太多或孔壁缩径而造成卡埋钻。因此,平时要注意钻机本身的及时保养和维修,同时要调整好泥浆性能,使孔底在一定时间内无沉渣。
处理卡埋钻的方法主要有:
①、直接起吊法,即用吊车或液压顶升机直接向上施力起吊。
②、钻头周围疏通法,即用反循环或水下切割等方法,清理钻筒四周沉渣,然后再起吊。
③、高压喷射法,即在原钻孔两侧对称打2个小孔(小孔中心距钻头边缘0.5m左右)然后下入喷管对准被卡的钻头高压喷射,直至两孔喷穿,使原孔内沉渣落入小孔内,即可回转提升被卡钻头。
④、护壁开挖法,即卡钻位置不深时,用护筒、水泥等物品护壁,人工直接开挖清理沉渣。
5.4动力头内套磨损、漏油处理措施
发生这一现象的原因除了钻机设计上存在欠缺外,主要是超过钻机设计能力钻进所致,所以要注意旋挖钻机的设计施工能力,不要超负荷运行。
5.5导管进水
导致导管进水主要有以下三方面的原因产生:
①首批砼储备不足,或虽然砼储备已够,但导管底口距孔底的间距过大,砼下落后不能埋没导管底口,以致泥水从底口进入。
预防和处理方法:如有发现导管进水,应立即将导管重新下放至距孔底250 ~ 400mm,重新投入足够储备的砼进行冲底,不得已时需要将钢筋笼提出采取复钻清除。然后重新放下骨架、导管并投入足够储备的首批砼,重新灌注。
②导管接头不严,接头间橡皮垫被导管高压气囊挤开,或焊缝破裂,水从接头或焊缝中流入。
③导管提升过猛,或探测出错,导管底口超出原砼面,底口涌入泥水。
针对②、③两中原因引起的事故,应视具体情况,拔换原导管重下新管;或用原导管插入续灌,但灌注前均应将进入导管内的水和沉淀土用吸泥和抽水的方法吸出。
5.6卡管处理措施
卡管主要有以下两种情况:
①初灌时隔水栓卡管;或由于砼本身的原因,如坍落度过小、流动性差,夹有大卵石、拌和不均匀,以及运输途中产生离析、导管接缝处漏水、雨天运送砼未加遮盖等,使砼中的水泥浆被冲走,粗集料集中而造成导管堵塞。
处理办法:用长杆冲捣管内砼,用吊绳抖动导管,或在导管上安装附着式振捣器等使隔水栓下落。如仍不能下落时,则须将导管连同其内的砼提出钻孔,进行清理修整(注意切勿使导管内的砼落入井孔),然后重新吊装导管,重新灌注。一旦有砼拌和物落入井孔,须将散落在孔底的拌和物粒料予以清除。
提管时应注意到导管上重下轻,要采取可靠措施防止翻倒伤人。
②机械发生故障或其他原因使砼在导管内停留时间过久,或灌注时间持续过长,最初灌注的砼已经初凝,增大了导管内砼下落的阻力,砼堵在管内。其预防方法是灌注前应仔细检修灌注机械,并准备备用机械,发生故障时立即调换备用机械;同时采取措施,加速砼灌注速度。
当灌注时间已久,孔内首批砼已初凝,导管内又堵塞有砼,此时应将导管拔出,重新安设钻机,利用较小钻头将钢筋笼以内的砼钻挖吸出,用冲抓锤将钢筋骨架逐一拔出。然后以粘土掺砂砾填塞井孔,待沉实后重新钻孔成桩。
5.7坍孔处理措施
在灌注过程中如发现井孔护筒内水位忽然上升溢出护筒,随即骤降并冒出气泡,应怀疑是坍孔征象,可用探测仪探头或伸测深锤探测。如测深锤原系停挂在砼表面上未取出的,现被埋不能上提,或测深仪探头测得的表面深度达不到原来的深度,相差很多,均可证实发生坍孔。坍孔原因可能是护筒底脚周围漏水,孔内水位降低,不能保持原有静水压力,以及由于护筒周围堆放重物或机械振动等,均有可能引起坍孔。
发生坍孔后,应查明原因,采取相应措施,如保持或加大水头、移开重物、排除振动等,防止继续坍孔。然后用吸泥机吸出坍入孔中泥土;如不继续坍孔,可恢复正常灌注。如坍孔仍不停止,坍塌部位较深,宜将导管拔出,将砼钻开抓出,同时将钢筋拔出,只求保存孔位,再以粘土掺砂砾回填,待回填土沉实后重新钻孔成桩。
5.8埋管措施措施
产生埋管的原因一般是:导管埋入砼过深,或导管内外砼已初凝使导管与砼间摩阻力过大,或因提管过猛将导管拉断。
预防办法:应严格控制导管埋深在2~6m之内,要经常测深,及时指导提升导管。在导管上安装附着式振捣器,拔管前或停灌时间较长时均应适当振捣,使导管周围的砼不致过早地初凝;首批砼掺入缓凝剂,加快灌注速度;导管接头螺栓事先应检查是否稳妥;提升导管时不可猛拔。
若埋管事故已发生,初时可用链滑车、千斤顶试拔。如仍拔不出,凡属并非因砼初凝流动性损失过大的情况,可插入一直径小的护筒至砼已灌砼中,用吸泥机吸出砼表面泥渣;派潜水工下至砼表面,在水下将导管齐砼面切断;拔出小护筒,重新下导管灌注。此桩灌注完成后,上下断层间,应予以补强。
5.9钢筋笼上升措施措施
钢筋笼上升,除了一些易见的原因是由于全套管上拔、导管提升钩挂所致外,主要原因是由于砼表面接近钢筋笼底口,导管底口在钢筋笼底口以下3m至以上1m时,砼的灌注速度(m3/min)过快,使砼下落冲出导管底口向上反冲,其顶托力大于钢筋笼的重力时所致。
为了防止钢筋笼上升,当导管底口低于钢筋笼底部1m~3m,且砼表面在钢筋笼底部上下1m之间时,应放慢砼灌注速度,允许的最大灌注速度以0.4 m3/min为宜。同时,还应从钢筋笼自身的结构及定位方式上加以考虑,具体措施为:①、适当减少钢筋笼下端的箍筋数量,可以减少砼向上的顶托力;②、钢筋笼上端焊固在护筒上,可以承受部分顶托力,具有防止其上升的作用;③、在孔底设置直径不小于主筋的1~2道加强环形筋,并以适当数量的牵引筋牢固地焊接于钢筋笼的底部。
6.质量保证体系及措施
6.1质量保证体系
本工程的质量目标:符合质量验收规范和设计要求,一次合格率100%。公司和项目经理、技术负责人全面负责工程施工的质量管理,工程质量实行法人终生制。公司质量部门负责对工程质量的监督,项目经理部设专职质量员,负责各施工环节的质量监督和检查,各班组设兼职质安员,负责本班组的质量监督和检查。质量管理体系图见下图。
质量管理制度
设计文件分级审核制
质量措施与技术交底制
测量双检制 工程质量评定制
质量事故报告制 竣工验交制
验工质量签定制 材料进场检验制
变更设计报批制 施工组织设计分级编批制
质
量
保
证
体
系
组织保证
制度保证
施工保证
测 量 组 :测 量 放 线 、定位 复测
监测组:监控、量测
试 验: 材 料、半成品、成品 检查
物资设备部:物资 设备采 购 管理
办 公室 :质 量 及 技 术 教 育 和 培 训
施工阶段保证
质量管理小组
项目经理、技术负责人、项目副经理、质检工程师
施工准备
选择施工队伍及管理人员
编制实 施性 施 工组 设计
原材 料 预 制 构 件、半成品检查
施工机具设备的质量、性能检查
临时工程、施工现场、环境控制
施工技术、质量保证措施交底
施工工艺质量控制
施工过程产品控制
缺陷责任期
竣工阶段
竣工文件编制、工程质量自检
工程验交、发包人签发交工证书
工 程 质 量 缺 陷 进 行 补 修
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