毕业论文(钻孔灌注桩).doc

目 录1.绪论1 1.1选题的背景和意义1 1.2研究的内容12.施工前的各项准备工作2 2.1施工准备2 2.2主要机械设备、检测实验仪器选型和配置准备2 2.3劳动力准备33.栈桥及施工平台施工4 3.1栈桥施工4 3.2平台施工74.钻孔桩基础施工10 4.1钻孔桩施工工艺10 4.2冲击钻成孔12 4.3钢筋骨架的制作与安装19 4.4灌注水下混凝土21 4.5钻孔桩质量检验245.施工过程中的质量控制24 5.1质量目标24 5.2西江特大桥质量管理组织机构24 5.3质量保证体系24 5.4质量保证的技术措施246.钻孔灌注桩常见施工质量问题及防治措施26 6.1钻进过程中的问题26 6.2钻孔桩断桩常见事故及处理办法307.小结33参 考 文 献34致 谢35附录一36附录二37附录三38附录四39附录五40中文摘要灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。而钻孔灌注桩基础作为深基础的一种，由于它具有适应性强、对邻近建筑物影响较小、抗震性能强、施工噪音小、无振动、所需设备简单、操作方便、施工安全等优点，在世界范围内得到了广泛的应用。本文以西江特大桥施工时所采用的冲击钻孔灌注桩技术为依据，探讨研究其施工工艺流程、操作要点和相应的工艺标准以及浅谈施工前的各项准备和施工过程中的质量控制。关键词：钻孔灌注桩 施工工艺 探讨AbstractFilling pile in the engineering department is to point to by mechanical drilling, steel tube soil squeeze or human mining method such as the foundation soil formed in the pile hole, and in its place, pouring concrete and reinforcing cage made of pile.Bored pile foundation as a kind of deep foundation, because it has strong adaptability,on the adjacent buildings only have little influence, seismic performance is strong, construction noise is small,no vibration, the equipment is simple, convenient operation,construction safety and other advantages, in the world scope within a wide range of applications.In this paper, based on the construction of the large bridge when the impact of the cast-in-place pile only use technology as the basis, research from the construction technology and process flow, the key operation and the corresponding process standards, and on the preparation for the construction and the construction process of quality control.Key wordsCast-in-place pile Construction technology Discussion西江特大桥桩基础冲击钻孔灌注桩施工工艺探讨1.绪论1.1选题的背景和意义1.1.1选题的背景在中国高速铁路快速发展的情况下，当今铁路建设当中，越来越多的线路需要跨河过江，这就使得当今的中国建设者们需要一种安全、高效、保质的施工方法来进行桥梁的施工。西江特大桥是新建广州至珠海铁路工程复工SG-3标段的重点工程之一，西江特大桥位于珠三角的冲积平原区，地处佛山市南海区与江门鹤山市。西江特大桥桥址处地地势平缓，途经大量鱼塘并跨越国家航运主航道、一级航道西江。结合沿线的气候环境特点和工程特征,分析了国内外应用较为成熟的几种桩基础施工的技术特点、适应性和施工方法，提出了冲击钻孔灌注桩施工技术。1.1.2意义因钻孔灌注桩施工具有以下优点（1） 机械化作业，施工相对简单；（2） 钢筋笼、砼可集中加工配送，也可以现场加工，作业方便；（3） 施工速度快，工艺成熟，相对来说施工过程中安全可靠；（4） 施工时基本无噪音、无振动，对周边居民、建筑影响危害小。随着科技的发展，机械的进步更新，钻孔灌注桩技术从100多年前被发明以来，取得了巨大的进步，特别是在高层、超高层建筑物和重型构筑物中被世界各国广泛的应用。近年来，随着我国经济和科技的发展，各种高层、超高层建筑以及跨江、跨海特大桥不断修建，钻孔灌注桩技术在我国得到广泛的应用，我国的钻孔灌注桩技术也取得了长足的进步。所以，研究钻孔灌注桩的施工工艺具有重大意义。1.2研究的内容本设计主要研究:（1） 施工前的各项准备工作；（2） 栈桥及平台施工；（3） 钻孔桩基础施工；（4） 施工过程中的质量控制；（5） 钻孔灌注桩常见施工质量问题及防治措施。本设计以西江特大桥所采用的冲击钻孔灌注桩施工工艺为基础，探讨和浅述了钻孔灌注桩施工的重要过程。2.施工前的各项准备工作2.1施工准备2.1.1图纸审核和资料准备首先核对西江特大桥设计资料，组织技术人员对桥梁位置、水文状况、控制桩等进行全面详细的调查核实，组织有关技术人员熟悉施工图纸、施工技术规范、质量检验标准和建设单位及地方政府有关环保、文明施工、交通管制等文件；认真复核施工图纸和工程数量，结合现场的施工环境和实际情况，编写详细实施性施工组织设计，提出具体详细的施工计划、施工工艺及有关保证措施，按程序抱监理审批，并进行施工技术交底。2.1.2人员、机械、材料的准备本工程所需的各类型的专门管理人员已到位；工程所需的机械已做好进场准备；施工所需的主要物资等已做好招标订货工作；主要周转料已经做好准备。2.1.3测量控制网的复测开工前对设计提供的施工导线点等进行复测，其精度满足施工测量规范要求；同时对设计提供的导线点加以保护，并按施工图对导线点进行加密，并埋设固定桩，做好标记。复测资料和施工控制网经监理验收符合要求后，再进行桥梁施工的放样工作。2.2主要机械设备、检测实验仪器选型和配置准备2.2.1投入主要机械设备表投入主要机械设备表见附录一。2.2.2配备的实验和检测仪器设备表配备的实验和检测仪器设备表见附录二。2.3劳动力准备2.3.1劳动力投入原则结合本工程特点，本工程的劳动力按以下原则配备。（1） 根据阶段工期安排及各分项工程开工先后次序，分批组织劳力进场，做到劳力不窝工。（2） 关键岗位及特种作业人员要求技术熟练，全部持证上岗。（3） 根据施工工期及质量要求确定施工工艺，按施工工艺定机械设备，按设备需要确定操作人员，确保工程施工连续进行，减少劳动力浪费。2.3.2劳动力投入计划劳动力计划表见附录三。劳动力动态分布图1000500人200人2011年2012年3季度4季度1季度2季度3季度图13.栈桥及施工平台施工3.1栈桥施工3.1.1栈桥结构示意图 图2 栈桥制动墩结构示意图图3 栈桥非制动墩示意图3.1.2栈桥施工工艺流程图栈桥施工工艺流程图钢管桩接长设备就位振动沉桩下横梁安装贝雷片安装上横梁安装铺面板槽钢栏杆、照明等测量定位管桩剪刀撑风撑安装图43.1.3栈桥施工方法及技术措施1、钢管桩制作钢管桩为购买成品螺旋焊缝钢管桩现场焊接接长，供货长度一般为12m。钢管桩接长定位在专门台架上进行，并经拉接线定位确认后方可接长。管节对口切平保持在同一轴线上进行。钢管需经验收合格后方能吊上船仓，对于锈蚀、破损严重的管节，坚决不予使用。钢管桩焊接接头打坡口后采用手工焊，并切割同等直径的管头作为钢管之间的加强钢板。根据吊机的起重性能，确定每节钢管桩拼接长度。2、栈桥桥台施工栈桥桥台基础采用90KW振动锤沉入钢管桩，管桩顶面现浇钢筋混凝土台帽。台帽砼浇筑时，按设计要求埋设用于固定贝雷片的预埋件。3、钢管桩施工岸边栈桥使用吊车吊振动锤下沉钢管桩，钢管桩沉放使用90KW振动锤。沉放前先计算出每条钢管桩的坐标，在两岸大堤上针对各墩分别布置一条基线，基线上的每一个观测点用全站仪精确测量其坐标位置，并用水准仪测出其高程；然后计算出每个墩中每一根桩上观测点的坐标及交会角，并汇总成表供观测沉桩使用，使用二台经纬仪校核。水中栈桥钢管桩使用专用打桩船打设。打桩船抛锚定位后，起吊钢管并进行定位，依靠锤重和钢管桩重力插入覆盖层中，然后开动柴油锤打设钢管桩到位。钢管桩逐排打设，一排钢管桩打设完成后再移船至另一排。钢管桩每天施打完毕后，马上用36焊接钢管桩横向剪刀撑联系，以防管桩受水流冲击倾斜或疲劳破坏，降低管桩的承载能力。振动沉桩的停振标准，以最终贯入度（cm/min）为主，以振动承载力公式计算的承载力做为校核。柴油锤沉桩的停锤标准，以最终贯入度：最后10击贯入度小于20mm控制。深水区桥墩下游侧打入斜桩，在高程+2m处与桥墩钢管桩焊接，以抵抗洪水期水流冲击力。栈桥运营过程中定期检查桩位河床冲刷情况，过度冲刷则抛填砂袋进行河床防护。栈桥开始施工时即设置航标，悬挂夜间红灯示警等通航导向标志，以保证安全。打桩船采用抛锚定位，抛锚时考虑尽量能多打桩，减少抛锚次数，以加快施工进度，共抛4只锚，均采用专用锚，并保证锚有足够长的锚缆，每只不小于2t重。打桩船通过铰锚机将船移到位后沉桩。管桩下沉控制项目：钢管桩插打位置精确度及垂直度、钢管桩振动下沉时贯入度控制、钢管桩的桩长控制。钢管桩沉放应注意：振动锤重心和桩中心轴应尽量保持在同一直线上；每一根桩的下沉应连续，不可中途停顿过久，以免土的摩阻力恢复，继续下沉困难；每排钢管桩下沉到位后，应立即进行桩之间的连接，增加桩的稳定性，避免水浪的反复冲击产生钢管的疲劳断裂，以至发生意外事件，连接材料采用36a槽钢。型钢尺寸需根据现场尺寸下料。焊缝质量满足设计及规范要求。沉桩到位后，用水准仪测出桩顶高程，为切割桩头安装墩顶横梁提供数据。4、上部梁及桥面系安装I45c工字钢安装经测量放线后，直接嵌入桩顶内。钢管桩与工字钢间焊接钢板与钢管桩良好结合在一起。贝雷片预先在陆上或已搭设好的栈桥上按每组尺寸拼装好，然后运输到位，吊车起吊安装在桩顶工钢横梁上；贝雷片的位置需放线后确定，以保证栈桥轴线不偏移；贝雷片安装到位后，横向、竖向均焊定位挡块及压板，将其固定在横梁上；贝雷片任何位置严禁施焊。贝雷片拼装完毕，其上铺设I25a横向分配梁，间距50cm，I25a与贝雷片间采用20“U”型螺拴固定，每组贝雷片与工字钢横梁相交处设一套螺栓。面板与工钢纵梁结合，间距25cm，如遇与“U”型螺栓螺母冲突时，可适当调整槽钢间距。栈桥远离桥墩向单侧横向0.5m范围内为人行通道，槽钢缝隙填木方。栈桥另一侧0.3m范围布设各种管线。栈桥栏杆高1.2m，立柱间距3m，焊在栈桥I25a横梁上，钢立柱上设3道10mm钢筋做护栏。3.2平台施工3.2.1施工平台结构示意图主墩平台布置形式示意图辅墩平台布置形式示意图图5平台布置形式示意图3.2.2施工平台的施工1、钢管桩制作钢管桩为购买成品螺旋焊缝钢管桩，供货长度一般为12m。钢管桩接长定位应在专门台架上进行，并经定位确认后方可接长。管节对口切平保持在同一轴线上进行。管节管径差，椭圆度以及桩成品的外形尺寸必须满足规范要求。陆上拼接钢管需经验收后方能吊上船仓，对于锈蚀、破损严重的管节，坚决不予使用。钢管桩焊缝质量应符合要求，并切割同等直径的管头作为钢管之间的加强钢板。根据吊机的起重性能，确定钢管桩每节长度，打入后需接桩，钢管桩按设计要求长度加工成型，运至现场沉桩。2、钢管桩施工钻孔平台使用打桩船打设钢管桩，施工方法与栈桥相同。深水区在平台下游侧打入斜桩，在高程+2m处与平台下游侧一排钢管桩焊接，以抵抗洪水期水流冲击力。平台投入施工使用过程中定期检查桩位河床冲刷情况，过度冲刷则抛填砂袋进行河床防护。平台开始施工时即设置航标，悬挂夜间红灯示警等通航导向标志，并设置钢管桩防撞墩，以保证安全。3、钢护筒制作护筒直径确定方法：根据以往施工经验，按振埋时产生的倾斜度i=0.5%计算，主墩桩基直径为d0（m），护筒放样误差为取0.05m，L为护筒长度，则钢护筒内径D=d0+iL+。这即可满足施工要求，又符合经济实用原则。西江特大桥主桥水上钻孔桩采用反循环回转钻机成孔，141143#主墩钻孔桩直径2.8m，采用内径310cm、壁厚16mm钢护筒。137139#、144#、145#墩钻孔桩直径2.0m，采用内径225cm、壁厚12mm钢护筒。140#钻孔桩直径2.2m，枯水期筑岛施工，采用内径260cm、壁厚12mm钢护筒。钢护筒在加工厂分节制作，为便于运输每节长度不大于12m为宜，经检查合格后，视现场运输条件确定在加工场地或驳船上焊接接长。根据设计地质资料显示，桥位河床覆盖层为淤泥质，承载能力很低，护筒考虑嵌岩埋设。护筒设计长度计算方法：护筒顶面高程（+9.50m）-墩位最低河床标高(-.m）+覆盖层厚度（.m）+嵌岩深度(约3.0m)。入岩深度需经现场试桩确定，然后结合单块钢板宽度调整护筒加工长度。各墩平台施工时，按设计规定数量检查管桩竖向、水平方向承载能力。地质条件与设计不符时及时调整管桩及护筒埋深。护筒采用A3钢板卷制而成，焊接采用坡口双面焊，所有焊缝必须连续，以保证护筒承受水压力不漏水。为加强护筒的整体刚度，间距4m在焊接接头焊缝处加设厚16mm宽200mm的钢带补强，护筒底脚处加设厚16mm宽300或500mm的钢带作为刃脚（刃脚底口向钢管上错2cm，刃角与钢管采用12mm角焊缝满焊）。无钢带处的护筒横断接缝，除采用坡口双面满焊外，还应采用812块20010016mm钢板焊接补强，焊缝高不小于12mm，补强板与护筒焊缝在与护筒主焊缝交叉处断开。筒内两端头用角钢制十字撑保持护筒圆度。护筒刃角及加强钢带布置如下图所示： 图64、钢护筒沉放（1）、护筒定位首先在每个平台上，安设导向架，导向架用型钢焊接而成，分上、中、下多层定位框，导向架比护筒外径大5cm，护筒的定位采用十字边桩交汇法进行，利用平台上所标示桩中心位置的边桩，用放样线恢复桩中心。护筒定位使用导向架定位，首先定位导向架，然后用导向架定位钢护筒位置。（2）、接长护筒将护筒吊入导向架内，调整中线位置后，用夹具固定在平台上，护筒顶面距平台顶面0.8m左右，再在其上吊放第二节。校正后将两节护筒连接处焊牢并加强，钢护筒采用焊接方式接长。下放、固定再吊放第三节，直至护筒长度满足施工需要，割除护筒与导向架焊接件，浮吊将护筒下沉到河床表面。护筒放置在河床面后，上端用手拉葫芦固定在平台上，下端用钢丝绳牵引固定，防止水流冲偏。（3）、护筒下沉在江水平潮流速较小的时候，由浮吊吊起钢护筒通过导向架缓慢下放直到其刃脚自然下沉到河床面为止。再校正其垂直度(小于0.5%)和护筒平面位置偏差(小于5cm)后，采用377kw振动锤振动下沉，振动锤振动下沉直至护筒底部到达设计标高。每振沉1m左右或每沉放历时12分钟后都要暂停沉放，进行护筒垂直度的检校。如护筒倾斜则采用上紧反方向缆风方法控制垂直度。随时注意检查护筒的防漏（水和泥浆），在制作和接长过程均应贯彻始终。如发现漏水孔洞，应用钢板或环氧树脂封闭。先利用桩锤自重下沉护筒，待取得足够稳定性后，再进行振动下沉。同时避免偏载作用下，造成较大的偏位和倾斜。若钢护筒不能沉放到所需深度，则利用300mm空气吸泥机，按先中部后四周再中部的顺序吸砂，严防不对称射水（或吸泥），造成护筒单边受力倾斜。可全断面对称均匀冲淘，保留护筒内土体表面距刃脚下口50100cm时再行振沉。143#由于覆盖层较薄，钢护筒打入困难，拟采用钻孔时钢护筒跟进的措施来保证钢护筒有足够的入土深度，并保证钢护筒底部不漏浆。5、桩顶剪刀撑及横梁安装钢管桩每天施打完毕后，立即用36焊接钢管桩横向剪刀撑联系，以防管桩受水流冲击倾斜或疲劳破坏，并与钢护筒连接，保证平台的抗扭能力。下横梁I56a工字钢安装经测量放线后，与管桩焊接。6、贝雷主梁安装贝雷片预先在陆上或已搭设好的栈桥上按每组尺寸拼装好，然后运输到位，安装在桩顶工钢横梁上。贝雷片安装到位后，下横梁顶面焊接U型卡，将贝雷片固定在横梁上。贝雷片任何位置严禁施焊。7、上横梁及面板槽钢安装贝雷片拼装完毕，其上铺设I25a横向分配梁，间距50cm，I25a与贝雷片间采用20“U”型螺拴固定，每个节点1套螺栓。面板使用20a槽钢在I25a上扣放，如遇与“U”型螺栓螺母冲突时，可适当调整槽钢间距。平台邻水周边设高1.2m防护栏杆，采用45*45*5mm角钢焊接，立柱间距3m，焊在栈桥I25a横梁上，钢立柱上设3道10mm钢筋。4.钻孔桩基础施工4.1钻孔桩施工工艺钻孔桩施工工艺见流程图（图7）。泥浆备料泥浆池施工准备平整场地桩位放样埋设护筒钻机就位钻进终孔质量检查清孔下钢筋笼安装导管检查沉碴厚度及泥浆指标水下砼灌注拔除护筒成桩质量检验下道工序孔内造泥浆泥浆沉淀池砼制备、输送拼装导管检查钢筋笼制作二次清孔钻孔桩施工工艺框图（图7）4.2冲击钻成孔施工程序如图 图84.2.1施工前准备1、一般场地施工首先平整场地，用推土机推平并碾压密实。2、对钻孔桩位进行精确定位测量，并设置护桩。3、埋设护筒护筒采用钢护筒，钢护筒内径比桩径大0.4m，高度根据现场实际情况确定，护筒钢板厚度为5mm。护筒的埋置深度以钻孔时孔口不坍塌为原则。护筒采用打入法埋设，护筒顶面高出地面或施工水位0.5m以上。4、泥浆制作本工程采用黄粘土泥浆护壁。为改善膨润土泥浆的性能，在泥浆中掺入羧甲基纤维素（掺量为膨润土的0.05%）、木质素磺酸钠盐（掺量为膨润土的0.1%）、和纯碱（掺量为膨润土的0.3%）。配制泥浆所用的原料用下式进行计算：m=（2-3/1-2）-1m每立方米泥浆所需原料用量1原料密度（t/ m3）2要求的泥浆密度（t/ m3）3水的密度，取1t/m3配制时先向制浆池内放入一定量的水，然后按比例加入膨润土及外加剂进行搅拌，搅拌均匀后测定泥浆的各项指标。其各项性能指标见钻孔桩护壁泥浆性能指标表表。钻孔桩护壁泥浆性能指标表相对密度粘度s静切力Pa含砂率%PH值胶体率失水率ml/30分泥皮厚mm/30分1.3022224996%203表1检测合格后储在泥浆池中待用,并填写泥浆试验记录表。5、泥浆池、沉淀池的设置a、陆上泥浆池设置每两个相邻施工点设置一个泥浆池和一个沉淀池，泥浆池和沉淀池尺寸均为10m8m2m。为保护环境泥浆及废渣运往指定的弃土区排放。b、141#144#泥浆池设置采用优质粘土制备泥浆，以保证桩基施工的安全和质量。桩基钻进施工过程中，利用其他桩孔的钢护筒和专用泥浆船进行泥浆循环并配备先进的泥浆过滤装置浆渣分离。泥浆船用300t运输船改装，容量150200m3，全桥配置二条泥浆船，以保证泥浆的储备及便于外运多余泥浆；泥浆循环采用正循环。泥浆循环系统见下图：泥浆循环系统示意图。图96、钻机就位钻机就位前，对钻孔前的准备工作进行检查，确认无误后才能安装钻机。安装钻机时，将底架垫平，保持稳定，使之不产生位移和沉陷。钻头钻尖的中心与钻孔桩中心的位置偏差不大于2cm。4.2.2钻孔1、开孔：为防止冲击振动使邻孔坍壁或邻孔刚灌注砼的凝固，待邻孔砼灌注完毕，一般经24小时后，方可开钻。在孔口地质为人工填土时，开孔前在孔内多放一些粘土，并加适量粒径不大于15cm的片石，顶部抛平，用低冲程冲砸，泥浆比重1.3左右。钻进0.51.0m，再回填粘土，继续以低冲程冲砸，如此反复二、三次，必要时多重复几次。待冲砸至钻头顶在护筒下超过1m时，方可加高冲程正常钻进。2、钻孔：钻孔过程根据地质情况，采用不同方法钻进。粘土质、粉质土采用中冲程（0.75m左右），输入较低稠度泥浆，防止卡钻、埋钻；易塌孔的土质采用小冲程（0.5m左右），多投粘土提高泥浆的粘度与相对密度