1.编制依据1.1《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》1.2《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》1.3《施工图设计文件》2.编制目的研究适应于不同地质状况的成孔工艺,总结施工经验,为桥梁桩基施工提供施工工艺参数,明确桥梁桩基旋挖钻灌注桩作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准,指导、规范桩基作业施工。
3.编制范围4.工程概况新建京沪高速铁路JHTJ-5标段丹阳至昆山特大桥—常州西桥段DK1129+590.5~DK1148+522,穿越常州市新北区罗溪镇和薛家镇,其桥墩基础分别采用φ1.0m、φ1.25m、φ1.5m钻孔灌注桩,地质条件为黏土、粉质黏土、粉细砂层,地下水上部属孔隙潜水,水位埋深0.5~3m。
5.施工方法及工艺要求钻孔桩施工工艺流程图5.1施工准备5.1.1钻孔场地应根据地形、地质、水文资料和桩顶标高等情况结合施工技术的要求,须作准备工作如下:5.1.2首先确定钻孔桩位:按照基线控制网及桥墩设计坐标,用全站仪精确放出桩位,然后用钢筋安好四个护桩,十字线交点即为理论桩位。
5.1.3钻孔场地在旱地且施工期间地下水位在原地面以下大于1m者,应平整场地,清除杂物,更换软土,夯填密实。
钻机座不宜直接置于不坚实的填土上,以免产生不均匀沉陷。
修通旱地位置便道,为施工机具、材料运送提供便利。
5.1.4钻孔场地在陡坡时,应挖成平坡。
如有困难,可用排架或枕木搭设工作平台。
5.1.5钻孔场地在浅水时,宜采用筑岛法。
岛顶面通常高出施工水位0.75~1.0m。
筑岛面积按钻孔方法、设备大小等决定。
5.1.6 设置好钢筋笼、钻机、桩基等各自的标识牌,内容包括钻机的型号、性能参数,桩基的孔径、孔深、里程、墩号等,钢筋笼对应的桩号等。
5.2泥浆制备5.2.1在砂类土、碎(卵)石土或黏土夹层中钻孔,采用膨润土泥浆护壁。
在黏性土中钻孔,当塑性指数大于15,可利用孔内原土造浆护壁。
5.2.2钻孔施工时随着孔深的增加向孔内及时、连续地补浆,维持护筒内应有的水头,防止孔壁坍塌。
5.2.3桩孔砼灌注时,孔内溢出的泥浆引流至泥浆池内,利用于下一基桩钻孔护壁中。
5.3埋设护筒5.3.1护筒采用钢护筒,其内径比桩径大20cm。
埋设护筒时,护筒中心轴线对正测定的桩位中心,护筒与桩位中心线偏差不得大于2cm,倾斜度不大于1%,高度宜高出地面0.30-0.50m或高出地下水位2.00m,护筒固定在正确位置后用粘土分层回填夯实,以保证其垂直度及防止泥浆流失及位移、掉落。
如果护筒底土层不是粘性土应挖深或换土或加深护筒,在坑底回填夯实﹥0.50m厚度的粘土后再安放护筒,以免护筒底口处渗漏塌方。
护筒上口应绑扎木方对称吊紧,防止下窜。
5.3.2水中用锤击、加压、振动等方法下沉护筒。
护筒埋入河床面以下1m;水中平台上按最高施工水位、流速、冲刷及地质条件等因素确定埋深,必要时打入不透水层。
5.3.3护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于5cm,倾斜度不得大于1%。
5.4钻机就位及钻孔5.4.1钻机就位前,应对钻孔各项准备工作进行检查。
钻机安装后的底座和顶端应平稳,在钻进中不应产生位移或沉陷。
就位完毕,施工队对钻机就位自检。
5.4.2钻孔前,按施工设计所提供的地质、水文资料绘制地质剖面图,挂在钻台上。
针对不同地质层选用不同的钻头、钻进压力、钻进速度配制适当的泥浆指标。
5.4.3钻孔作业应分班连续进行,填写钻孔施工记录,交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。
应经常对钻孔泥浆及钻机对位进行检测,不符合要求时,应及时改正。
应经常注意地层变化,在地层变化处应捞取样渣保存。
5.4.4钻孔过程中应观察主机所在地面处的变化情况,发现沉降现象及时停机处理。
因故停机时间较长时,应将套管口保险钩挂牢。
5.4.5当钻孔深度达到设计要求时,用检孔器对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查,确认满足设计要求后,立即填写终孔检查证,并经驻地监理工程师认可,方可进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作。
5.5清孔5.5.1钻孔至设计深度经过检查后,应立即进行清孔作业。
首先按预先测定的泥浆稳定时间达到时,用钻斗把沉淀在桩孔底部的沉渣捞出来,此操作严格控制不得使孔深加大。
5.5.2第一次清孔采用换浆的方法进行。
使沉渣厚度在允许的设计要求<20cm。
5.6钢筋笼骨架的制作安装5.6.1钢筋笼在钢筋加工场里按图纸进行加工,钻孔灌注桩的主筋原设计为Q235钢筋,因市场供货困难,经设计允许后可用HRB335钢筋代替,钢筋笼加工前必须对原材料与钢筋焊接接头进行试验,原材料以同一牌号、同炉号、同规格、同交货状态的钢筋,每60t为一批,不足60t也按一批计。
焊接接头的力学性能检验以同级别、同规格、同接头形式和同一焊工完成的200个接头为一批,不足200个也安一批计。
5.6.2原桩头设计的180°变更为90°弯钩,但必须符合规范要求,直段≥3d,弯曲直径≥5d。
主筋连接方式为双面搭接焊。
双面搭接焊长度≥5d,且不小于10cm。
为使钢筋笼的制安顺利,钢筋连接做到顺直,钢筋笼的绑扎在标准钢筋加工台上进行,相邻主筋接头间隔错开≥35d 且不小于50cm为了保证钢筋笼具有足够的保护层厚度,每隔2m在钢筋笼的箍筋四周布置耳环。
5.6.3承台底100mm以上桩身钢筋应采取措施隔离桩头混凝土,采用朔料袋包裹。
5.6.4当桩径小于等于1.25m且桩长超过52m的摩擦桩和桩径大于等于1.5m 的桩,预埋三根超声波检测管,对水下混凝土质量作检测。
超声波检测管采用无缝钢管,内径Φ50mm,壁厚3.0mm。
检测管延桩身箍筋内侧等间距不设,并焊于加强箍筋上,检测管长度距桩底5cm,伸入承台内0.5m,检测管接头及底部应密封好,顶部采取措施防止砂浆、杂物堵塞管道。
5.6.5钢筋笼采用吊车吊放,当钢筋笼较长时,需分节制作,分节吊装、双面搭接焊接长,为防止钢筋笼吊装时变形,钢筋笼每道加强筋内设置“米”字内撑,放入孔口时再将其割除。
吊入钢筋笼时对准孔位轻放、慢放。
若遇到阻碍,查明原因,进行处理。
不高起猛落、强行下放。
若无效则停止下放,以防碰坏孔壁而引起坍塌。
下放过程中,时刻注意观察孔内水位情况,如发现异常现象,马上停止下放,检查是否塌孔。
钢筋笼到位以后,在笼顶以下70~80cm处沿笼周4个方向焊接定位钢筋固定于钢护筒,确保笼顶平面位置正确。
5.7导管安装导管使用前应试拼装、做水密性和抗拔试验,水密试验压力不得小于孔底压力的1.5倍,以确保混凝土灌注时导管的良好状态。
导管下放前要检查每根导管是否干净、畅通以及止水“O”型密封圈是否完好,导管内壁应光滑圆顺,内径一致,直径采用30cm,中间节长为2-2.5米,底节长为>4米。
导管要逐段吊装接长。
垂直下放至孔底,然后提高300-500mm。
下放导管时小心操作,避免挂碰钢筋笼。
5.8灌注水下混凝土5.8.1混凝土灌注前,要先将混凝土料车上的混凝土进行塌落度测试,要求达到18-22cm时方可使用。
漏斗的容量(即首批混凝土储备量)应使首批灌注下去的混凝土能满足导管初次埋置深度的需要。
本次浇灌采用砼运输车运送,车内的砼可直接放入漏斗内,因此砼运输车可作为储料容器使用。
5.8.2首批混凝土灌注量较大,因此需在漏斗口下设置砼挡板,在导管的浆液面上设置隔水栓,以储存混凝土,待漏斗内的储量和后续混凝土备足后,才开启使首批混凝土在很短的时间内一次降落到导管底。
5.8.3灌注水下混凝土是钻孔施工的重要程序,应特别注意。
钻孔须经成孔质量检验合格后,方可进行灌注工作。
5.8.4首批混凝土灌入孔底后,立刻测探孔内混凝土面高度,计算导管内埋置深度,如符合要求即可继续灌注。
5.8.5灌注开始后,应紧凑地、连续地进行,严禁中途停工。
在灌注过程中要防止混凝土从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底。
使泥浆内含有水泥而变稠凝结,灌注过程中,应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况,及时测量孔内混凝土面高度,正确指挥导管的提升和拆除。
导管埋深宜为2-6m (当桩身较长时,导管埋入砼中的深度可适当加大),过多则影响灌注速度或造成堵管;过少则造成浮浆或泥浆夹层。
导管提升时应保持轴线竖直和位置居中,逐步提升。
如导管丝扣接头处挂住钢筋骨架,可转动导管,使其脱开钢筋骨架后,移动钻孔中心。
当导管提升到丝扣接头处露孔口以上有一定高度,可拆除1节或2节导管。
此时暂停灌注,先取走料斗,重新系牢井口的导管,并挂上升降设备,然后松动导管的接头,同时将起导管用的吊勾挂上待拆的导管上,待接头拆除后吊起待拆的导管,徐徐放在地上,然后将料斗重新放在井口的导管上,校正好位置,继续灌注。
拆除导管动作要快,并注意安全,已拆除的导管要立即清洗干净,堆放整齐。
导管埋深值参考表5.8.6在灌注过程中,当导管内混凝土不满、含有空气时,后续混凝土要徐徐灌入使空气排出,不可整斗的灌入,以避免导管内形成高压气囊,挤出管节间的橡皮垫,而使导管漏水。
5.8.7当混凝土面升至钢筋骨架下端时,为防止钢筋骨架被混凝土顶托上升,可采取以下措施:5.8.7.1尽量缩短混凝土总的灌注时间,防止顶层混凝土进入钢筋骨架时,混凝土的流动性大,适当减少砼浇注速度;5.8.7.2当混凝土面接近或初进钢筋骨架时,应保持较深埋管,并徐徐灌入混凝土,以减少混凝土从导管底口出来后向上的冲击力;5.8.7.3当孔内混凝土面进入钢筋骨架4-5米时以后,适当提升导管,减小导管埋置深度,以增加骨架在导管底口以下的埋置深度,从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。
水下混凝土适当灌注时间表5.8.8为确保桩顶质量,在桩顶设计标高以上加灌1米左右。
混凝土灌注到接近设计标高时,工地值班人员要计算还需要的混凝土量,以免造成浪费。
施工用的钢护筒,可在灌注结束、混凝土初凝前拔出。
5.8.9在灌注将近结束时,导管内混凝土柱高度减小,超压力降低,而导管内的泥浆及所含渣土稠度增加,比重增大。
如出现混凝土顶升困难时,可在孔内加水稀释泥浆,并掏出部分沉淀土,使灌注工作顺利进行。
在拔除最后一节长导管时,拔管速度要慢,以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。
6.钻孔桩过程中常见事故的预防及处理6.1坍孔各种钻孔方法都可能发生坍孔事故,坍孔的特征是孔内水位突然下降,孔口冒细密的水泡,出渣量显著增加而不见进尺,钻机负荷显著增加等。
6.1.1坍孔原因6.1.1.1泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求,使孔壁未形成坚实泥皮。
6.1.1.2由于出渣后未及时补充泥浆(或水),或孔内出现承压水,或钻孔通过砂砾等强透水层,孔内水流失等而造成孔内水头高度不够。
6.1.1.3护筒埋置太浅,下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软,或钻机直接接触在护筒上,由于振动使孔口坍塌,扩展成较大坍孔。