桥子沟墩桩基旋挖钻孔桩作业指导书样本.doc

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中铁港航局集团第三工程有限公司
黄陵至延安高速公路扩能工程LJ-5标段

桥子沟大桥3#墩桩基施工作业指导书

中铁港航局集团第三工程有限公司
黄延高速公路LJ-5合同段项目经理部
二〇一三年十月

目 录
1、 工程概况 - 1 -
1.1、 桩基设计概况 - 1 -
1.2、 工程地质概况 - 2 -
1.3、 场地地质对比 - 3 -
2、 施工工艺 - 5 -
2.1、 桩基施工流程 - 5 -
2.2、 桩基施工要点控制 - 5 -
2.2.1、 场地平整 - 5 -
2.2.2、 测量定位 - 5 -
2.2.3、 加铺钢板 - 6 -
2.2.4、 护筒概况 - 6 -
2.2.5、 护筒埋设 - 6 -
2.2.6、 泥浆制备 - 7 -
2.2.4、 桩基钻孔 - 8 -
2.2.5、 钻进顺序 - 8 -
2.2.6、 成孔检查 - 9 -
2.2.7、 钢筋笼安装 - 10 -
2.2.8、 导管下放 - 10 -
2.2.9、 清孔控制 - 11 -
2.2.10、 混凝土灌注 - 11 -
3、 施工注意事项 - 12 -
3.1、 施工测量监测频率 - 12 -
3.2、 地基处理 - 12 -

3.3、 清渣 - 12 -
3.4、 护筒拆除 - 13 -
3.5、 罐车配备及注意事项 - 13 -
3.6、 成桩后泥浆清除 - 13 -

1、 工程概况
1.1、 桩基设计概况
桥子沟大桥桥梁跨越桥子沟, 桥位及桥面标高受路线控制, 不受洪水位控制。平面位于R-4100.00m的平曲线上。该桥起点桩号为K21+261.5, 终点桩号为K21+938.5, 最大桥高119m, 主桥最大墩高108m( 3号墩) 。
主桥上部结构为( 75m+2×140m+75m) 米预应力混凝土刚构-连续梁组合体系, 引桥上部结构为30m预应力混凝土连续箱梁, 下部结构为空心墩及柱式墩、 桩基础。桥面净宽为: 0.5米( 防护栏) +15.25米( 行车道) +2.0米( 中央分隔带) +15.25米( 行车道) +0.5米( 防护栏) 。

桥子沟3号墩桩底标高为982.537m, 桩顶标高为1049.037m( 原设计标高为1047.537m, 根据现场实际情况设计单位同意将桩顶标高上移1.5m, 标高为1049.037m) , 承台底标高为1049.037m, 承台顶标高为1054.037m。
桥子沟3号墩桩基桩径为2.0m, 桩长为66.5m; 承台长15.8m, 宽15.8m, 高5.0m。
桥沟大桥3#主墩桩基设计根数左右幅共32根桩基, 桩基直径为2m, 设计桩长为65m, 桩基为嵌岩桩, 嵌入中风化岩不少于12m。桩基主筋为40根HRB335直径25的钢筋, 主筋加强筋为HRB335直径25钢筋, 每隔2m设置一道。混凝土为C30水下混凝土。

1.2、 工程地质概况
根据设计图纸, 经工程地质测绘和钻探, 结合实验室试验结果, 桥子沟大桥3#主墩桩基地质构造依次主要为: ①Q42a+PL 1-322粉质粘土, 浅黄色, 硬塑; 土质均匀, 结构致密 , fa0=160-180KPa,qik=50-55KPa, 深度为3.5m; ②卵石土, 深度为4.9m; ③黄土夹杂古土壤, 深度为25.4m;④强风化岩, 紫红色, 泥质结构, 层状构造, 主要造岩矿物为粘土矿物, 岩芯呈碎块状, 断面风化严重。容许承载力为fa0=900-1000KPa,摩阻力qik=65-75KPa; ⑤中分化泥岩, 灰绿色, 成分主要为粘土矿物, 中厚层状构造, 岩芯呈短柱状, 地基承载力为fa0=900-1000KPa。
1.3、 场地地质对比
经现场施工发现, 地上地质构造与设计稍有不同, 由于主墩位置在桥子沟大桥沟槽内, 常年受雨水冲刷及积水等原因, 表层8m内粉质黏土呈淤泥状, 易发生护筒偏位及塌孔状况。由于本工程采用旋挖钻孔成孔, 护筒埋置深度及泥浆配置至关重要。主墩桩基施工前做好试桩进行地质构造对比与试桩位置的选择至关重要, 试桩重点应选在地质构造最差处。

3号墩设计地质

3号墩实际地质
2、 施工工艺
2.1、 桩基施工流程

2.2、 桩基施工要点控制
2.2.1、 场地平整
场地清表完成后, 采用2m厚素土回填找平后形成施工平台; 再在之上填筑50cm厚片石并采用20T压路机碾压密实。
2.2.2、 测量定位
①测量组应按设计给出的坐标准确放样, 要求测量放样人员采用复核制度, 确保放样准确无误。
②护桩采用50cm长木桩埋设, 要求护桩设置深度不少于30cm, 护桩原地面下挖10cm后用C20混凝土加固处理, 桩顶采用钉钢钉进行复核。
③测量放样后必须进行交底制度, 交底内容必须有桩基定位坐标及护筒标高。
2.2.3、 加铺钢板
根据测量放样定出的桩位, 在桩基下游侧确定钻机摆放位置, 加铺4张2cm厚2m×6m钢板4块后, 钻机就位, 此后应尽量避免大型机械设备靠近桩位以减少扰动。
2.2.4、 护筒概况
护筒用厚度8mm的钢板卷制, 直径240cm( 将现场剩余直径220cm护筒共12m×2根用完后) , 总长10.5m, 分四节采用满焊焊接。护筒埋设位置准确, 筒体竖直。护筒内中心点与桩位中心点重合( 偏差不得大于50mm) , 护筒埋置深度10.2m, 护筒顶高出地面0.3m( 竖直方向倾斜度不大于1%) , 以防孔口坍塌和地表水流入孔内, 周边填粘土夯实。埋设完成后, 采用其周围的控制点进行校核, 如有偏差立即调整, 用水准仪测量护筒顶标高并作好记录, 作为控制孔深的基线。
2.2.5、 护筒埋设
( 1) 钻机就位后, 钻进2.5~3m, 下放6m长钢护筒, 护筒高出施工操作平台30~50cm。
( 2) 首节护筒埋设完成后, 采用满焊连接下节1.5m长护筒后, 采用旋挖钻机继续下压。若下压阻力过大则采用旋挖钻继续钻进, 钻进深度根据现场实际情况确定能够满足下压此节护筒为准。
( 3) 重复步骤( 2) 直至埋设护筒穿过淤泥层达到满足施工要求的条件。
( 4) 护筒每连接一次须由测量工程师进行护筒桩位复测, 以确定未发生偏位。若发生偏位且偏位超出规范要求采用挖淤后片石夯填的方法进行复位。
根据现场实际情况分析, 造成该事故的主要原因为护筒没有钻过淤泥层, 护筒没有进入坚硬的土层, 自稳能力不足, 加之旋挖钻在钻机过程中给护筒顶部的推力较大, 使护筒顶部出现位移。采取措施为将钻机一侧土体挖除一部分, 在另一侧夯填片石, 使护筒慢慢回位; 护筒回位后, 在挖除泥土区回填泥石土, 并挖掘机慢慢夯实。

护筒偏位处理示意图

( 5) 护筒埋设完毕后, 申请测量监理工程师检验护筒顶面中心偏差、 护筒顶标高和倾斜度, 同时校核”十”字引桩的准确性, 当监理工程师验收护筒合格后, 方可进行后续施工。
2.2.6、 泥浆制备
根据现场实际情况设置能够满足施工要求的泥浆池及沉淀池。
泥浆在钻机施工过程中可防止孔壁坍塌、 抑制地下水以及悬浮钻渣等, 因此泥浆是保证孔壁稳定的重要因素。旋挖钻机施工一般采用化学泥浆护壁, 化学泥浆采用优质膨润土、 火碱、 纤维素及渗水防止剂等按一定比例配制。为了有利于膨润土和羧甲基纤维素完全溶解, 应根据泥浆需用量选择澎润土搅拌机, 其转速宜大于200r／min。泥浆拌制材料的投放顺序: 应先注入规定数量的清水, 边搅拌, 边投放膨润土, 膨润土大致溶解后, 均匀地投入纤维素, 然后投入分散剂, 最后投入增大比重剂及渗水防止剂。泥浆性能指标见下表。
泥浆性能指标表
序号
项目名称
性能指标
备注
1
相对密度
1.20～1.30

2
粘度( Pa·s)
18～24

3
静切力( Pa)
1～2.5

4
含砂率( %)
≤4

5
酸碱度( PH)
7～9

6
胶体率( ％)
≥95

7
失水率( ml/30min)
30

施工过程中经常检查泥浆的各项性能指标, 确保泥浆对孔壁的撑护作用。

2.2.4、 桩基钻孔
( 1) 开钻前申请报验, 经监理工程师对钻头直径、 钻机对中及水平检查验收合格后方可开钻。
( 2) 钻孔时, 经常观测泥浆面标高, 保持孔内泥浆压力, 孔内水位必须高于护筒底脚0.5m以上或地下水位以上1.5～2.0m。
( 3) 据试桩得到的地质构造, 要求改变钻机转进速度, 要求在淤泥层桩基钻机速度必须采取低速, 钻进速度控制在0.2-0.3m/min; 卵石及黄土层钻机钻进采取中速, 速度控制在0.75-0.8m/min; 在强风化及中风化钻进速度采用低速1-2m/h。钻进过程中严格控制钻进速度, 避免进尺过大, 造成埋钻事故。
( 4) 成孔过程中, 操作人员随时观察钻杆是否垂直, 钻斗进入孔内要匀速缓慢, 控制钻斗提升速度, 避免钻斗下产生较大负压作用, 造成孔壁坍塌; 钻斗挖土时转杆不能转动过快, 使桩径增大。
( 5) 钻孔作业必须连续进行, 并详细填写钻孔施工记录, 因故停钻时, 将钻头提出孔外, 防止埋钻。
( 6) 钻孔过程中, 经常对泥浆进行检测, 注意地层变化, 随时根据地质情况调整泥浆比重, 在地层变化处抽取渣样, 判明地层情况并与地质剖面图比较, 如实写入钻孔施工记录, 当钻孔地质与设计明显不同时, 必须及时向现场施工员报告。每层地质均要测定泥浆的各项指标( 包括泥浆比重、 粘度和含砂率) , 并做好记录。
( 7) 钻孔前先用水准仪确定护筒标高, 并以此作为基点, 按设计要求的孔底标高计算孔深, 以钻具长度确定孔深, 孔深偏差不短于设计深度, 超钻深度不大于50cm; 孔径用孔径仪测量, 若出现缩径现象应进行扫孔, 符合要求后方可进行下道工序。
( 8) 经常注意检查钻机位置, 保持其位置正确和平台稳固。
2.2.5、 钻进顺序
钻机布置在桩基下游侧, 成孔顺序总体从上游往下游进行钻进施工。钻孔顺序采用梅花型布置, 具体见下图:

2.2.6、 成孔检查
钻孔达到设计深度后即开始清孔, 当孔内抽出的泥浆( 泥浆比重在1.03-1.1, 含砂率小于2%, 粘度为17～20s, 胶体率不小于98%) 满足要求后, 申请监理工程师验孔, 当监理工程师测量孔深( 检测方法: 用测绳在至少两个不同位置量测, 测量值均不小于设计孔深) 、 泥浆指标合格后, 方可提钻。然后对孔位、 孔径、 倾斜度进行检查:
(1)倾斜度: 将探孔器下放到孔底, 同时恢复钻孔设计中心位置, 从横桥向、 顺桥向测量吊探孔器钢丝绳与桩位设计中心水平距离, 将水平距离值除以孔深即为倾斜度, 倾斜度不得大于1%。
(2) 孔位: 将探孔器下放到护筒底口处, 同时恢复钻孔设计中心位置, 从横桥向、 顺桥向测量吊探孔器钢丝绳与设计中心水平距离, 偏差不得大于5cm。
( 3) 孔径: 采用直径为与设计桩径相同, 探孔器长度是设计桩径6倍直径的圆形探孔器, 当探孔器能顺利下放到孔底, 孔径合格。钻孔成孔质量标准
项目
允许偏差
孔的中心位置( mm)
群桩: 100; 单排桩: 50
孔径( mm)
不小于设计桩径
倾斜度
小于1%
孔深
摩擦桩: 不小于设计规定;
支承桩: 比设计深度超深不小于50mm
沉淀厚度( mm)
摩擦桩: 符合设计要求, 当设计无要求时, 对于桩径≤1.5m的桩, ≤200mm; 对桩径＞1.5m或桩长＞40m或土质较差的桩, ≤300mm
清孔后泥浆指标
相对密度: 1.03～1.10; 粘度: 17～20Pa·s; 含砂率: ＜2%; 胶体率: ＞98%
2.2.7、 钢筋笼安装
(1)钢筋笼吊放采用汽车吊吊装, 吊放入孔时对准钻孔, 保持垂直, 慢放入孔。若遇到阻碍停止下放, 查明原因进行处理, 严禁猛提猛落和强制下放。
(2) 吊装时应采取措施避免钢筋笼变形, 安放好的钢筋笼应保持竖直。
(3)严禁使用钻机吊放钢筋笼。
(4)钢筋笼下放完后, 采用两根吊筋( 吊筋采用Φ16mm钢筋制作, 吊筋长度等于护筒顶距钢筋笼顶高差) 将钢筋笼固定于孔口处。
(5)钢筋骨架垂直度小于0.5%, 骨架在承台底以下长度: ±100mm。
2.2.8、 导管下放
( 1) 钢导管内壁光滑、 圆顺, 内径一致, 接口严密。导管直径为30cm, 壁厚为10mm, 导管管节长度: 中间节为3m, 底节为4m, 漏斗下为1m。
( 2) 导管使用前必须进行试拼和试压, 按自下而上顺序编号和标示尺度。导管组装后轴线偏差, 不能超过钻孔深度的0.5%且不得大于10cm。浇筑首盘混凝土时, 导管底部至孔底距离控制在30～40cm。首次使用前应对导管进行水密试验, 根据《公路桥涵施工技术规范》的要求, 水密压力按下式计算:

式中: P—导管可能受到的最大压力(kpa);
—混凝土拌和物的容重( 取上限24KN/m3) ;
Hc—导管内混凝土柱最大高度( m) , 以导管全长或预计最大高度计;
—井孔内水或泥浆的容重( KN/m3) ;
HW —井孔内水或泥浆的深度( m) 。
Hc取50m, 取下限11KN/m3, Hw取53m。则
P=24×50-11×53=617KPa( 如采用压力表进行导管水密试验该值为表的读数)
H=P÷=617÷9.8=62.95m
因此采用扬程65米的潜水泵进行加压, 试验合格后的导管才能使用, 并对导管按照试验时的拼接顺序自下而上进行编号, 现场拼装时按照试压试验的拼接顺序逐节进行拼装。
( 3) 每次安装导管时要检查连接处有无杂物, 并检查橡皮圈有无破损, 发现有破损的要及时更换。
2.2.9、 清孔控制
清孔采用高压泥浆泵, 将泥浆泵与导管上口连接牢固, 管下口放至距离孔底15cm位置, 以泵送方式把泥浆池新配泥浆( 相对密度为1.05, 含砂率＜2%的泥浆) 压入孔底, 当孔底沉渣厚度和孔内泥浆相对密度均达到清孔标准后, 停止清孔。在清孔过程中, 始终要保持孔内水头, 防止塌孔。
清空必须达到以下标准:
孔内排出或抽出的泥浆泥浆比重范围为: 1.03～1.1, 含砂率小于2%, 粘度为17～20s, 胶体率不小于98%。浇筑水下砼前孔底沉渣厚度不大于10cm。
2.2.10、 混凝土灌注
根据设计要求采用C30水下混凝土进行钻孔桩的灌注。
混凝土第一次灌注混凝土前用球胆作为隔水栓, 根据桩径、 桩长、 导管底口到孔底距离计算第一次灌注混凝土方量, 采用8mm厚钢板制作V方容量大料斗, 将料斗卸料口关闭, 放入V方混凝土后, 迅速开启卸料口, V方混凝土一次迅速卸放到孔底, 然后测量混凝土面深度, 确保导管在混凝土中埋深不小于1.0m, 然后换用小料斗灌注混凝土, 每次拆管前测量混凝土面深度, 计算导管埋深确定拆除节数, 导管的埋深控制在2m～6m, 灌注开始后混凝土要连续进行, 并尽量缩短灌注时间, 指定专人负责填写水下混凝土灌注记录。全部混凝土灌注完成后, 拔出钢护筒, 清理场地。
水下混凝土坍落度控制在180mm～220mm。
灌注砼前和过程中, 按规定时间检测砼的坍落度、 扩展度、 含气量和入模温度, 并做好记录。
水下砼必须连续浇筑, 中途不宜停顿, 并尽量缩短拆除导管的间断时间, 灌注间隔时间不能超过30min, 保证在配合比设定的初凝时间内浇筑完成。
在浇筑过程中, 应特别注意砼面到达钢筋笼底标高位置时的操作, 当砼面接近钢筋笼底时应保持较大的导管埋深, 放慢浇筑速度, 以减少砼向上的冲击力, 当砼面超过钢筋笼底4m左右, 减少导管的埋深, 使导管口处于钢筋笼底标高附近, 并加快浇注速度, 以增加钢筋笼的埋深。当砼面高于钢筋笼底2～4m后即可正常浇筑。
在浇筑砼过程中, 采用测绳测量孔内砼顶面位置, 保持导管埋深2～6m。当砼浇筑面接近设计高程时, 缓慢提升导管。砼顶面浇筑到桩顶设计高程以上0.5m左右。
灌注桩施工过程中, 混凝土试件留置由实验室人员按规范要求亲自制作标养及同条件试件, 试件要用红油漆或毛笔写上日期、 桩号、 砼标号和试块编号。
3、 施工注意事项
3.1、 施工测量监测频率
( 1) 护筒埋设过程中每埋设一节须由测量工程师进行桩位复测。
( 2) 桩基钻进过程中当地质构造发生变化时应由测量工程师进行桩位复测。
( 3) 桩基成孔后应由测量工程师进行桩位复测。
( 4) 清孔完成后应由测量工程师进行桩位复测。
( 5) 钢筋笼下放完毕后应由测量工程师进行桩位复测。
3.2、 地基处理
( 1) 作业平台地基处理完成后钻机就位若出现地基承载力不足的情况则应拆除钢板, 重新回填片石并碾压密实直至达到能够满足钻机施工条件。
( 2) 当两台钻机同时施工时若施工平台发生变形影响正常施工则应撤出钻机, 拆除钢板, 重新回填片石并碾压密实直至达到能够满足钻机施工条件。
3.3、 清渣
( 1) 孔渣堆放布置
孔渣堆放点选在钻机钻进方向90°的位置, 在堆放点铺设2块1cm厚1.5m×6m钢板。
( 2) 孔渣清理
钻进过程中清除的孔渣采用挖机和装载机配合的方式及时进行清理。
3.4、 护筒拆除
由于施工工艺限制, 护筒埋设较深, 桩基成孔后无法拔出, 每根桩基必须单独配备护筒, 需一次性投入32根。在承台基坑开挖完成后对于每根桩基的护筒进行切割拆除。
3.5、 罐车配备及注意事项
( 1) 罐车数量不少于10台。
( 2) 桩基施工平台内罐车行驶道路须加铺2cm厚钢板以保证地基承载力。
( 3) 桩基混凝土灌注前, 桩基在罐车侧采用枕木进行防护, 防止泥土、 孔渣等掉入, 影响桩基质量。
3.6、 成桩后泥浆清除
成桩后护筒内泥浆清除必须在混凝土浇筑完成后不小于8小时后进行, 泥浆清除后采用片石回填。