山西某高速公路合同段特大桥桩基工程施工方案(钻孔灌注桩).docx

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灵河高速公路（原神段）lj9合同段恢河特大桥桩基工程施工方案中铁十五局集团有限公司二一二年四月一、工程概况1、工程概况恢河特大桥全长3448m，起讫点桩号为k42+427.5k45+875.5。桩基直径分为1.5m、1.8m、2.0m三种，c30水下混凝土。全桥桩基总数620根20544m，其中1.5m桩基8根240m，1.8m桩基560根18728m，2.0m桩基52根1576m，平均桩长35m左右。柱式墩、桥台为单排墩，每墩台6根桩，桩顶以系梁连接；薄壁墩、空心墩为双排桩，每墩4根桩，桩顶以承台连接。2、工程地质条件根据设计图纸说明，该桥具体地层情况如下：（1）稍密中密粉土；（2）稍密中密卵石；（3）中全风化泥岩；（4）中风化泥质砂岩；（5）中风化砂质泥岩。二、编制依据1、施工承包合同2、施工图设计文件3、公路勘测规范（jtg c10-2007）4、公路桥涵施工技术规范（jgt/t f50-2011）5、公路工程质量检验评定标准（jtg f80/1-2004）6、公路工程施工安全技术规程（jtj 076-95）7、公路工程水泥及水泥混凝土试验规程（jgj e30-2005）8、公路工程水质分析操作规程（jgj 056-84）9、公路工程集料试验规程（jtg e42-2005）10、公路工程基桩动测技术规程（jtg/tf81-01-2004）11、钢筋混凝土用热轧光圆钢筋（gb1499.1-2008）12、钢筋混凝土用热轧带肋钢筋（gb1499.2-2007）13、钢筋焊接及验收规程（jgj 18-2003）其它相关的施工及验收规范、规程。三、设备选型根根据岩土勘察资料及实际施工经验，桩基成孔最好采用冲击钻机，根据施工工期全桥共选用40台冲击钻机。四、施工方案1、施工工艺及方法施工工艺钻 进清 孔设立导管将孔内悬浮钻渣和不合格泥浆换出检查泥浆指标和沉淀厚度，不符合要求二次清孔设置隔水栓锚头试拼装检验导管制作导管灌注水下混凝土测量混凝土面高程输送混凝土制备混凝土混凝土养生混凝土配比设计及检验拆除护筒设立钢筋骨架制作、运输钢筋骨架平整场地桩位放样埋设护筒制作护筒钻机就位成孔检查向钻孔注泥浆泥浆沉淀池泥浆池桩基施工首先按照施工工艺进行成桩工艺试验，试桩选用开始施工的第一根桩。成桩工艺试验的主要内容有：检验施工设备及施工工艺的适用性；获取不同深度土层性质、厚度以及分布情况、钻进速度、适用冲程、泥浆性能、混凝土供应速度等相关数据；验证混凝土配比；积累现场施工组织及管理经验；磨合施工队伍与施工机械设备。通过试桩施工，复核地质资料、设备以及施工工艺，确定混凝土配合比、坍落度、搅拌时间、每延米混凝土用量、充盈系数、钻机冲程、泥浆性能指标等各项工艺参数。通过对试桩试件28d抗压强度、单桩竖向承载力的检测，如达到设计要求，将试桩总结报监理单位确认后，方可进行钻孔灌注桩的施工。施工方法场地准备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而确定。恢河特大桥钻孔场地分为旱地、陡坡和河道（浅水）。场地为旱地而施工期间地下水位在原地面以下大于1m时，应平整场地，清除杂物，更换软土，夯填密实，钻机不宜直接置于不坚实的填土上，以免产生不均匀沉陷；场地或桩位处为凹地时，应将凹地回填并高出四周地面0.51.0m，或修筑排水设施，防止降水淹没场地、孔口。场地处于陡坡时，应挖成平坡。当开挖困难或开挖工作量较大时，可采用枕木、型钢等搭设坚固稳定的工作平台。场地处于河道而施工期间地下水位在原地面以下小于1m，或为浅水区，宜采用筑岛法施工，岛顶面高程高出施工期间可能的最高水位1.0m。桩位放样采用全站仪进行桩位放样，以墩（台）为单元，即同一墩台的桩基一次放样，放样后用钢尺检查各桩的相对位置。每根桩设4个护桩，用以控制及复核桩位。桩位轴线采取在地面设十字控制网和基准点。钻机就位时，确保垂直度偏差不大于1%。埋设护筒护筒采用6mm厚钢板卷制成整体，单节高度为1.52.0m，内径大于桩径3040cm，两端用10mm钢板焊成法兰盘，使护筒保持圆筒状且不变形，护筒顶端留有高40cm宽20cm的出浆口，并焊有吊环。采用多节护筒时，底节护筒的下端设刃脚，并在拼缝处加垫橡皮防止漏水。护筒在埋设定位时，护筒中心与桩中心的平面位置偏差应不大于5cm，倾斜度应不大于1%。护筒的埋设采用挖坑埋设法。先在桩位处至少比护筒底还深50cm，直径比护筒大4050cm的圆坑；然后在坑底回填50cm厚的黏质土，分层夯实；接着将护筒放入坑内；最后，将护筒外侧四周用黏质土回填并分层对称夯实。护筒顶宜高出地面0.3m或水面1.02.0m，护筒顶与地下水位或施工水位差，在地质较好时宜为1.01.5m，地质不良时宜为1.52.0m，同时应考虑冲击钻头入孔时泥浆涌起高度；河道处桩基施工，桩孔内有承压水，护筒顶应高于稳定后的承压水位2.0m以上。护筒的埋置深度在旱地或筑岛处宜为24m。注意事项：应认真对待护筒埋设，护筒埋设深度不够，会发生护筒中途自行下沉或护筒底与河道穿通，不能维持一定的水头，会造成严重塌孔；护筒埋设务求正直，倾斜度大的护筒容易被钻头碰破，引起漏浆，并使钢筋骨架偏向一侧，造成茎桩的混凝土保护层厚度不足；护筒的底部和外侧四周如填压不实，施工过程中易发生穿孔。制备泥浆泥浆的配合比和配制方法宜通过试验确定。冲击钻钻孔泥浆的性能指标为：相对密度1.21.4，粘度2230s，含砂率不大于4%，胶体率不小于95%，失水量不大于20ml/30min，泥皮厚不大于3mm/30min，酸碱度（ph）811。粘土选用水化快、造浆能力强、粘度大的膨润土或接近地表经过冻融的粘土，其胶体率不低于95%、含砂率不大于4%、造浆能力不低于2.51kg/m3。泥浆采用钻锥搅拌法调制。制浆前，应先把粘土块尽量打碎，使在搅拌中易于成浆，缩短搅拌时间，提高泥浆质量。冲击钻孔时，将粘土原料直接投入孔底，利用冲击锥上下冲击，搅拌成泥浆。用冲击钻钻孔时，泥浆不是连续不断地流动。钻进过程中，应适时检查试验孔内泥浆性能，当不符合要求时，应采取措施予以净化改善。泥浆净化采用重力沉淀法。现场设置泥浆池（储浆池）、沉淀池，并用循环槽连接，孔内悬浮钻渣的泥浆通过出浆槽流入沉淀池，在沉淀池将粗粒钻渣沉淀净化后再循环流入泥浆池（储浆池），净化后的泥浆用泥浆泵抽送入孔内。沉淀的废渣用运渣车运至制定弃土场。钻孔冲击钻孔，为防止冲击振动使邻孔孔壁坍塌或影响邻孔刚灌注的混凝土的凝固，应待邻孔混凝土灌注完毕并经24h后，方可开钻。钻机就位前，应对钻机的各项准备工作进行检查；钻机就位时，底座下用方木或型钢支垫，以保证施工过程中钻机平稳，用吊锤使钻头中心对准桩孔中心。开钻时先向孔内灌注泥浆，如孔内有水，可直接投入粘土，用冲击锥以小冲程反复冲击造浆。以小冲程开孔，使初成孔的孔壁坚实、竖直、圆顺，能起到导向作用，并防止孔口坍塌。钻进深度超过钻锥全高加冲程后，方可进行正常的冲击。钻进过程中，应始终保持孔内水位高于护筒底口50cm以上，如发现孔内水位缓慢下降，应补水投粘土。掏渣或停钻时，应保持孔内具有规定的水位及要求的泥浆相对密度和黏度。钻孔时要察看钢丝绳回弹和回转情况。耳听冲击声，借以判别孔底情况，根据情况及时调整松绳长度。冲击过程中，要经常检查钢丝绳磨损情况和转向装置是否灵活，防止发生安全事故。冲击过程中，应经常检查钻头磨损情况，钻头直径磨耗不应大于1.5cm，及时用耐磨焊条补焊。并常备两个钻头轮换使用、修补。为防止卡钻，一次补焊不宜过多，且补焊后在原孔使用时，宜先用低冲程冲击一段时间后，方可用较高冲程钻进。冲击过程中，应经常抽渣。每进尺0.51.0m应抽渣一次，每次抽至泥浆内钻渣明显减少，无粗颗粒，比重降至正常为止。抽渣时应注意及时向孔内补浆或补水，自行造浆的，不宜一次倒进粘土以防粘钻。抽渣后再钻时，应由低冲程逐渐加高到正常冲程。钻进过程中，应经常对孔深、孔径、泥浆性能进行检查。钻孔应连续施工，一次成孔。特殊情况必须停钻时，应将钻头提出，以防埋钻，同时在孔口加护盖，并及时检查补水补浆。停钻后再钻时，应由低冲程逐渐加高到正常冲程。成孔检查在桩孔终孔后，应对孔位、孔径、孔形、孔深和孔的倾斜度进行检查。清孔后，应对孔底沉渣厚度进行检验。孔位用护桩进行复核，孔深采用标准册锤检测，孔形用检孔器检测。孔径采用检孔器入孔检测，检孔器用钢筋制成，高度为桩径的46倍，直径与设计桩径相同。检测时，将检孔器吊起，使笼的中心、孔的中心与起吊钢丝绳保持一致，慢慢放入孔内，上下通畅无阻表明孔径大于笼径，若中途遇阻则可能在遇阻部位有缩径或孔斜现象，应采取措施予以消除。倾斜度采用钢丝绳检测。在孔口设立标尺，标尺中心与孔中心吻合，将悬吊的检孔器及钢丝绳中心对准标尺中心，测量标尺中心到滑轮的距离h，然后将检孔器缓慢放至孔底，待钢丝绳静止不动后，测量钢丝绳与标尺中心的偏距e，计算倾斜度。钻孔灌注桩成孔质量标准项目规定值或允许偏差值孔的中心位置（mm）群桩：100；单排桩：50孔径（mm）不小于设计桩径倾斜度（%）1孔深（m）不小于设计规定沉淀厚度（mm）300清孔后泥浆指标相对密度不宜超过1.15；黏度：1720s；含砂率：2%；胶体率：98%清孔成孔检查后，应迅速清孔，不得停歇过久使泥浆、钻渣沉淀增多，造成清孔工作困难甚至坍孔。采用换浆法清孔。终孔后，将供浆管固定在钻锥上，将钻锥放入孔内距孔底20cm，打开泥浆泵抽送较纯泥浆至孔底，钻锥以低速上下反复运动，把孔内悬浮钻渣较多的泥浆换出。使清孔后泥浆的相对密度不超过1.15，含砂率降到2%以下，黏度为1720s，胶体率大于98%，且沉淀厚度不大于规定值，即可终止清孔。注意事项：清孔时，应及时向孔内注入清水或泥浆，保持孔内水位，防止塌孔；不得用加深孔底深度的方式代替清孔；在吊入钢筋骨架及导管后，灌注水下混凝土之前，应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度，超过规定应进行第二次清孔；清孔后应在最短时间内灌注混凝土。钢筋骨架制作与安放钢筋笼制作必须按设计图纸要求精心加工。钢筋骨架在加工场分段制作，并编号，安装时按编号顺序连接。分段制作的钢筋笼，钢筋接长可采用焊接或机械接头。采用搭接焊时，焊接前，必须根据施工条件进行试焊，合格后方可正式施焊，焊工必须持焊工考试合格证上岗，钢筋接头采用搭接电弧焊时，两钢筋搭接端部应预先折向一侧，使两接合钢筋轴线一致。接头双面焊缝的长度不应小于5d，单面焊缝的长度不应小于10d（d 为钢筋直径）。焊接接头，在接头35d长度且不小于500mm范围内，同一根钢筋不得有两个接头，配置在接头长度区段内的受力钢筋，其接头的截面面积占总截面面积的百分率不得超过50%。焊接时，主筋内缘应光滑，钢筋接头不得侵入主筋内净空。钢筋笼下端应整齐，易于用加强箍筋全部封住不露头。使混凝土导管能够顺利升降，防止与钢筋骨架卡挂。采用机械连接时，钢筋连接件处的混凝土保护层宜满足设计要求，且不得小于15mm，连接件之间的横向净距不宜小于25mm。对受力钢筋机械连接接头，在接头35d长度且不小于500mm范围内，同一根钢筋不得有两个接头，配置在接头长度区段内的受力钢筋，其接头的截面面积占总截面面积的百分率不得超过50%。镦粗头的基圆直径应大于丝头螺纹外径，长度应大于1/2套筒长度，以保证套筒在接头的居中位置，过渡段坡度应1:3。钢筋下料时，切口端面应与钢筋轴线垂直，不得有马蹄形或挠曲，端部不直时，应调直后再下料。镦粗头与钢筋轴线相垂直的横向表面不得有裂纹。不合格的镦粗头，应切去后重新镦粗，不得对镦粗头进行二次镦粗。加工钢筋丝头时，应采用水溶性切削润滑液，当气温低于0时应有防冻措施，不得在不加润滑液的情况下套丝。钢筋丝头检验合格后应尽快套上塑料保护帽，并应按规格分类堆放整齐。接头拼接时用管钳扳手拧紧，应使两个丝头在套筒中央位置相互顶紧。拼接完成后，套筒每端不得有一扣以上的完整丝扣外露，加长型接头的外露丝扣数不受限制，但应另有明显标记，以检验进入套筒的丝头长度是否满足要求。骨架采用箍筋成型法制作，先用数控机床弯制箍筋圈，在箍筋圈上标出主筋位置，同时在主筋上标出箍筋位置，然后在主筋长度范围内，放好全部箍筋圈，将两根主筋伸入箍筋圈内，按钢筋上标注的位置相互对准，依次扶正箍筋并一一焊好，再将其余主筋穿入箍筋圈内，按同样方法焊成骨架。焊好的骨架放入数控机床完成螺旋筋的卷制，人工将螺旋筋与骨架绑扎成整体，最后焊接钢筋“耳朵”。钢筋“耳朵”设置在骨架外侧，起控制混凝土保护层厚度的作用。每隔2m于同一截面对称设置4个。制好的钢筋骨架必须放在整平、干燥的场地上。存放时，每个加劲筋与地面接触处垫上等高的方木，以免沾上泥土。钢筋骨架吊车安装，双吊点起吊，吊点位置设在加强箍筋处。起吊应按骨架长度的编号入孔。为缩短清孔完毕到开始灌注水下混凝土的时间，钢筋骨架吊装就位在清孔之前进行。第一节骨架放入孔后用钢管临时搁置在护筒口，再起吊下一节，对正位置焊接后逐节放入孔内至设计标高，最后将最上面一节的挂环插入钢管，并将钢管插入在护筒吊环内，以防止混凝土灌注过程中钢筋笼上浮。吊入钢筋骨架时，应对准孔位轻放，慢放。若遇阻碍，可徐起徐落和正反旋转使之下放，防止碰撞孔壁而引起坍塌。下放过程中，要注意观察孔内水位情况，如发生异样，马上停止，检查是否坍孔。钢筋骨架入孔接长采用单面搭接焊，要使上下节轴线在同一直线上。当灌注完毕，待桩上部混凝土初凝后，即解除钢筋笼的固定措施，以便使钢筋笼随同混凝土收缩，避免粘结力的损失。灌注桩钢筋骨架制作和安装质量标准项目允许偏差项目允许偏差主筋间距（mm）10保护层厚度（mm）20箍筋间距（mm）20中心平面位置（mm）20外径（mm）10顶端高程（mm）20倾斜度（%）0.5底面高程（mm）50安放导管灌注水下混凝土采用竖向导管法，导管的内径宜为30cm35cm，采用丝扣连接或快速接头。导管分节长度，中间节2.6m，下端节46m，漏斗下配0.5m，1m的上端节。上下两节连接时，在接口处设4mm5mm厚的橡胶圈。导管使用前，应试拼组装并进行水密承压和接头抗拉试验，试验合格后在导管外壁用明显标记逐节编号并标明尺度。进行水密试验的水压应不小于孔内水深1.3倍的压力，亦不小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力的1.3倍。导管吊放时，应使位置居于孔中心，稳步沉放，防止卡挂钢筋骨架。导管内壁和外壁的灰浆和泥沙应擦拭干净。导管安放完成时，导管底口至孔底间距为0.30.4m。导管安放完成后，在其顶端安放漏斗，同时在漏斗口设置球栓并用铁丝悬吊固定。漏斗的容量应满足首批灌注混凝土的数量使导管首次埋置深度1.0m以上的需要。灌注水下混凝土水下混凝土选用水泥的初凝时间不宜早于2.5h，水泥的强度等级不宜低于32.5，每立方米水下混凝土的水泥用量不宜小于350kg，当掺有适宜数量的减水缓凝剂或粉煤灰时，可不少于300kg。粗集料的最大粒径不应大于导管内径的1/61/8和钢筋最小净距的1/4，同时不应大于37.5mm。细集料宜采用级配良好的中砂。混凝土配合比的含砂率宜采用0.40.5，水灰比宜采用0.50.6。混凝土拌和物应有良好的和易性，在运输和灌注过程中应无显著离析、泌水现象。灌注时应保持足够的流动性,其坍落度160220mm。灌注水下混凝土的工作应迅速，防止坍孔和泥浆沉淀过厚。开始灌注前应再次核对钢筋笼标高、导管下端距孔底尺寸、孔深，泥浆沉淀厚度，孔壁有无坍塌现象等，如不符要求，应经处理后方可开始灌注。混凝土拌和物运至灌注地点时，应检查其均匀性和坍落度等，如不符合要求，应进行第二次拌和,二次拌和后仍不符合要求时，不得使用。每根桩水下混凝土的灌注时间不得超过首批混凝土的初凝时间。首批混凝土入孔后，混凝土应连续灌注，不得中断。中途任何原因中断灌注皆不得超过30min。否则采取补救措施，或重钻。灌注过程中,应保持孔内水头高度；导管的埋置深度宜控制在26m，并经常测探井孔内混凝土面的位置，及时地调整导管埋深。为防止钢筋骨架上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部lm左右时，应降低混凝土的灌注速度。当混凝土拌和物上升到骨架底口4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上后再恢复正常灌注速度。混凝土灌注至桩顶时，应注意管内混凝土压力，避免桩顶泥浆密度过大而产生泥团或桩顶混凝土不密实、松散等现象，可采用加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土的方法降低泥浆密度，使灌注工作顺利进行。灌注的桩顶标高应比设计高出一定高度，一般不小于0.5m，以保证混凝土强度。多余部分在灌注结束后，混凝土凝结前挖除，剩余1020cm在接浇承台或系梁前凿除。在灌注将近结束时，应核对混凝土的灌入数量，以确定所测混凝土的灌注高度是否正确。灌注混凝土过程中，派专人测量导管的埋入深度，要经常探测混凝土面上升高度，检查埋管深度并作好记录。首批灌注混凝土的数量应保证导管首次埋置深度至少1.0m的需要，所需混凝土数量按下式计算：v=d24h1+h2+r24h1式中：v灌注首批混凝土所需数量(m3)； d桩孔直径(m)； h1桩孔底至导管底端间距（m）； h2导管初次埋置深度（m）； d 导管内径（m）； h1桩孔内混凝土达到埋置深度2 h 时，导管内混凝土柱平衡导管外(或泥浆)压力所需的高度(m）；h1=hwwchw 井孔内水或泥浆的深度(m);w井孔内水或泥浆的重度(kn/m3)；c混凝土拌和物的重度(取24kn/m3).2、钻孔事故和灌注事故的预防及处理坍孔：孔口坍塌容易发现，而孔内坍塌则需仔细观察现象，如孔内水位突然下降，孔口水面冒细密的水泡，出土量显著增加，没有进尺或进尺甚小，孔深突然变浅，钻头达不到原来的孔深，钻机负荷显著增加等等，均表明孔内已有坍塌。预防措施：在松散粉砂土，淤泥层或流砂中钻进时，应控制进尺，选用较大比重、粘度、胶体率的优质泥浆（或投入粘土、片石低锤冲击使粘土膏、片石等挤入孔壁）；护筒埋设要稳固，护筒外侧四周应用黏质土回填并分层对称夯实；严格控制冲程高度；清孔时保证孔内水头高度；吊放钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。处理方法：孔口坍塌，可回填重新埋设护筒再钻，或下钢护筒至未坍处以下至少1m；孔内坍塌不严重者，可加大泥浆比重继续钻进。较严重者，可回填砂石和粘土混合物到坍塌位置以上12m，甚至全部回填再钻。若坍塌埋住钻头，应先清孔，后提起钻头。钻孔偏斜：预防措施：安装钻机应稳固、垂直；在有倾斜的软、硬岩层钻进时，应控制进尺，低速钻进，或回填片、卵石冲平后再钻进。处理方法：一般偏斜，在偏斜处吊住钻头上下反复扫孔，使钻孔正直；偏斜严重时，回填砂砾石和黄土至偏斜处，待沉淀密实后重新钻进。卡钻：预防措施：施工中注意保持护筒垂直，防止倾斜；钻头尺寸应统一，经常检查钻头直径，对磨损的钻头及时修补；下钻应控制钻进速度，不可过猛过快，钢丝绳不宜松放过长，防止钻头倾斜卡在孔壁上；发现钻孔倾斜时，应立即采取措施纠正。处理方法：上下提动钻头，使之旋转，左右反复拨动大绳，使钻头能沿下落的原道提出；用小钻头冲击卡钻一边孔壁或钻头，使钻头松动后，再起吊；用冲、吸的方法将钻头周围的钻渣松动后提出；当上述的方法无效时，可采用水下爆破法；在处理过程中，要继续搅拌泥浆，以防沉淀埋钻。掉钻：预防措施：经常性检查钻头与钢丝绳连接装置是否良好，有无松动、滑丝现象，对有损伤或不合格的连接件应立即更换或维修；钢丝绳应经常进行检查和保养，发现断丝或损坏应立即更换；卡钻时严禁强提强拉、操作不当，使钢丝绳疲劳断裂。处理方法：掉钻时应迅速用工具打捞，若钻头已被泥沙埋住，采用冲、吸的方法，先清除泥沙再打捞。缩孔：预防措施：钻头尺寸应统一，经常检查钻头直径，对磨损的钻头及时修补；钻进过程中应控制进尺，选用较大比重、粘度、胶体率的优质泥浆，同时保证护筒口的水头高度。处理方法：发生缩孔时，在缩孔处用钻头上下反复扫孔的方法扩大，或回填砂粘土，待密实后重钻。梅花孔：预防措施：经常检查转向装置的灵活性，及时修理或更换失灵的转向装置；选用适当黏度和相对密度的泥浆，勤掏渣；用低冲程时，每冲击一段换用高一些的冲程冲击，交替冲击修整孔形。处理方法：出现梅花孔后，用片卵石加粘土回填，重新钻进。钻孔漏浆：预防措施：施工前，应对桩位附近的墓穴、坑洞、枯井等进行回填处理；地下水位较深或桩位土体缺水时，钻进过程中应采用稠度较大的泥浆；护筒的埋设时，四周应用黏土分层回填密实。处理方法：加稠泥浆或倒入粘土低