桥梁桩基施工工法.doc

24、桩基施工工法1施工准备1.1技术准备1.1.1熟悉和分析施工现场的地质、水文资料、施工现场环境，排查清施工区域内的地下管线（管道、电缆）、地下构筑物、危险建筑等的分布情况。本工程危险源包括：高空坠落、物体打击、触电、机械伤害、坍塌、中毒、火灾、职业病等。1.1.2砼配合比设计及试验：按砼设计强度要求，分别做水下砼配合比及普通砼配合比的试验室配合比、施工配合比，满足钻孔桩灌注砼的要求。1.1.3测量准备:沿路线方向300500米距离，埋设水准点2个，导线点1个。1.2机具准备1.2.1钻孔设备:旋挖钻、循环钻、冲击钻等。钻机选用前（尤其旋挖钻）宜进行试桩试挖，成孔后放置12天，检查孔底是否有大量沉积物，来判断能否适用。种类及适用范围可参见下表：钻机种类及适用范围编号钻孔机具适用范围土层孔径（cm）孔深（m）泥浆作用1正循环回转钻机细粒土、砂类土，以及卵石粒径小于2cm、含量小于20%的卵石土和软岩8030030100悬浮钻渣并护壁2反循环回转钻机细粒土、砂类土，以及卵石粒径小于钻杆内径2/3、含量小于20%的卵石土和软岩80250泵吸40气举为150护壁3旋挖钻机淤泥、细粒土、砂类土802003080护壁4冲击钻机各类土层802003060不需泥浆1.2.2配套设备:挖掘机、装载机、吊车、钻渣运输车、钢护筒（每台钻机配2个）、潜水泵、泥浆泵等。1.2.3安全设备:防水照明灯、安全帽、防护网等。1.2.4混凝土灌注设备:砼拌和站、砼运输车、导管、下料斗等。1.2.5钢筋加工、安装设备:钢筋笼成套加工设备、电焊机等。1.2.6 试验检测设备：抗压强度试模3组、坍落度筒1套、温度计2支（量程0-100）、泥浆比重计、砂率瓶、粘度仪等。1.2.7其它设备：发电机组等。1.3材料准备原材料：水泥、石子、砂、钢筋等由施工单位试验人员按规定进行检验，并经驻地办监理工程师检验，确保原材料质量符合相应标准。1.4作业条件1.4.1开钻前场地应完成三通一平，即路通、水通、电通、场地平整。场地平整采用装载机平整，人工配合。平整后用装载机轮胎进行碾压，地基不好处对作业面换填处理，压路机碾压，以满足钻孔设备的稳定性要求。1.4.2挖好2倍孔体积的泥浆池，完善孔口四周排水系统，做好泥浆池和孔口的围护。1.4.3人员配备及技能培训1.4.3.1人员配备：工区长一名，技术主管一名，技术员一名，专职安全质检人员一名，测量、试验人员每工区各配置五名。1.4.3.2技能培训（1）培训方式：采用会议、授课、观看影像资料及考察观摩的形式。 （2）培训内容：施工工艺工法、技术标准、安全文明环保施工要求。2施工工艺、工法2.1工艺流程现场调查测量放线及定桩位配制泥浆开挖地面表层土埋设钢护筒检查桩中心轴线钻机就位及钻进成孔检查清孔吊放钢筋笼安装砼导管灌筑水下砼桩成品检测、验收 2.2施工方法及施工要点2.2.1测量放样及定桩位（施工步骤）2.2.1.1复核全桥的桩位坐标，确认设计图纸提供的桩位数据。2.2.1.2排桩护桩放样与护桩埋设：（1）由专职测量人员采用全站仪或gps对桩位采用坐标法进行实地放样。（2）沿桥宽方向一次放出整排护桩桩位，沿桥长方向放出两排护桩桩位（如图1）.（3）当进行下一排桩基施工时可利用上一排排桩护桩。排桩护桩为木桩，桩顶钉钉，高度80cm，埋入地下45cm，并用砂浆或素混凝土保护。 2.2.1.3单桩护桩放样与护桩埋设：（1）沿桩中心呈“十”字型引出四个桩位点用来控制桩位，作为单桩护桩（2）单桩护桩采用木桩（），桩顶钉钉，高度80cm，埋入地下45cm，并用砂浆或素混凝土保护。 2.2.1.4检测：（1）自检：现场技术员用几何尺寸方法复核桩位，每天对桩位护桩复核一次，若护桩被破坏或发生位移及时通知测量人员进行复测。（2）监理检测：桩位放样完成，经现场技术人员检查无误后及时报请监理工程师复核，监理工程师用全站仪采用坐标法对桩位进行符合，无误后进行护筒埋设工作。图1 排桩护桩示意图 5-10米(据地形调整) 墩台 0# 1# 2# 3# 5-10米 墩台 (据地形调整)0# 1# 2# 3#图2 单桩护桩示意图（） 2.2.2配制泥浆2.2.2.1工地试验确定泥浆配合比；2.2.2.2计算桩孔体积，挖2倍桩孔体积的泥浆池；2.2.2.3根据泥浆配合比，在泥浆池中加入水、粘土、膨润土，搅拌至均匀。2.2.2.4通知试验室，检测泥浆相对密度、粘度、含砂率、胶体率、ph各项指标，合格后方可使用。泥浆各项指标参照公路桥涵施工技术规范（jtj0412000）中的表6.2.2。2.2.2.5注意事项：泥浆配制前在泥浆池底部和四周铺设塑料布，防止泥浆渗漏。钻孔过程中每进尺510米时测定泥浆各项技术指标，不满足要求时及时调整，保持各项指标符合要求。2.2.3护筒的制作与埋设2.2.3.1护筒制作护筒采用钢质护筒，4m以内的护筒，采用厚不小于5mm后的钢板制作，顶部、中部和底部加焊5mm厚15cm高加强圈；长度大于4m的钢护筒，采用厚不小于6mm厚钢板制作，顶部、中部和底部分别加焊6mm厚15cm高加强圈，护筒钢板接头焊接密实、饱满，不得漏浆。制作时，钢护筒的内径比桩径大200 -400mm。2.2.3.2护筒埋设钢护筒埋置高出施工地面0.3m；若桩孔在河流中，应将钢护筒埋置至较坚硬密实的土层中深0.5m以上；钢护筒顶高出施工水位或地下水位1.5m，并高出施工地面0.3m。（1）埋设护筒采用挖坑法，由吊车安放。（2）测量队对要埋设护筒的桩位进行放样，现场技术人员复核，所挖坑直径为护筒直径加40cm，深度为护筒长度。（3）在孔内回填3050cm粘土，并夯击密实。（4）利用护桩拉线绳定出桩位中心，再用线锤将桩位中心点引至孔底。（5）用吊车吊放护筒至坑内，用线绳连接护筒顶部，吊垂线，用吊车挪动护筒，使护筒中心基本与桩位中心重合，其偏差不大于3cm。（6）护筒位置确定后，吊垂线，用钢卷尺量测护筒顶部、中部、底部距离垂线的距离，检查护筒的竖直度。护筒斜度不大于1。（7）符合要求后在护筒周围对称填土，对称夯实。（8）四周夯填完成后，再次检测护筒的中心位置和竖直度。（9）测量护筒顶高程，根据桩顶设计高，计算桩孔需挖的深度。2.2.4钻机就位及钻孔2.2.4.1冲击钻（1）钻机就位a根据钻机长度，在钻机要摆放的位置放好枕木，枕木数量根据现场情况决定，总之是保证钻机在钻进过程中，必须稳定，不得下沉。 b用吊车将钻机放在枕木上，在钻机钢丝绳处挂铅锤，吊垂线，要求垂线在桩中心点附近，偏差不可过大。c调整钻机的斜撑梁，使前后位置大概在一条线上。d最后在钻机下垫木条。使铅锤的中心点与桩中心点重合。e测量锤头直径，不得小于桩直径且锤头必须对称。在冲钻过程中，每钻进20m，测量一次锤头直径。检查锤头保险带钢丝绳是否完好，如不完好须更换。f将锤头安好，钢丝绳抹油。注意检查钢丝绳情况，若发现钢丝绳断丝数超过1/3，则必须要求其更换钢丝绳。（2）钻孔a钻时应先在孔内灌注泥浆，泥浆比重等指标根据土层而定。在砂及砂卵石等松散层开孔或钻进时，可按1：1投入粘土和片石（粒径不大于15厘米），用冲击钻锥，小冲程、反复冲击，使泥膏、片石挤入孔壁。b开孔及整个钻进过程中，应始终保持孔内水位高出地下水位（河中水位）1.52.5米。并低于护筒顶面0.3米以防溢出。c在进行正常钻进时，冲程根据土层情况分别而定：一般在通过松软土层时，宜采用高冲程（100厘米），在通过松散砂、砂砾石或砂卵石土层时，宜采用中冲程（约75厘米）。冲程过高，对孔底振动大，易引起坍孔，在通过粘土、亚粘土、轻亚粘土时，宜采用中冲程，在易坍塌或流砂地段宜用小冲程，并应提高泥浆的粘度和比重。d在通过漂石或岩层，如表面不平整，应先投入粘土、小片石，将表面垫平，再用十字型锥进行冲击钻进。防止以生斜孔、坍孔事故。e要均匀地松放钢丝绳的长度。一般在松软土层每次可松绳58厘米，在密实坚硬土层每次可松绳35厘米。防止松绳过少，形成“打空锤”，使钻机、钻架及钢丝绳受到过大意外荷载，遭受损坏；松绳过多，则会小冲程，降低钻进速度，严重时使钢丝绳纠缠发生事故。2.2.4.2循环钻（1）钻机就位：a将钻机移至钻孔位置，调整转盘、底座至水平，起重滑轮边缘、固定钻杆的卡孔和桩位中心都应在一条竖直线上，保证钻头平面偏位在50mm以内，竖直度在1/200以内。进钻时用十字线法检查钻头偏位情况。b在钻孔过程中应经常用全站仪校核钻杆的竖直度，在钻架上设置导向架，控制钻杆上的提引水龙头，保证钻杆垂直，使其沿导向架对中钻进。并经常检查钻杆接头，及时调直、调正。（2）钻孔：a将钻头徐徐吊入护筒内，对正桩位，启动泥浆泵和转盘，待泥浆输入到孔内一定数量并形成循环后，开始钻进。b开钻时先缓慢进尺，并及时检查和纠正钻头的偏位，待钻锥全部进入土层后，钻机方可全速钻进。c在钻孔阶段要始终保持孔内水位高过护筒底口0.5m以上，同时孔内水位高度应大于地下水位1m以上。d在钻孔过程中随时检查钻杆的垂直度和钻头的平面位置，防止偏孔或斜孔现象的发生。e钻孔过程中严格控制泥浆比重，注意地层变化情况，经过不同地层要补充不同数量的泥浆。f根据不同的地层采取不同的钻进方式。淤泥层采用低档慢速减压钻进，可保证护壁质量；粉细砂层中档慢速钻进，可减少对护壁的扰动；亚粘土层宜采用低档慢速加压钻进，利用压重切削地层。g在地层情况发生变化时，对钻进的速度和钻压进行相应的调整。钻进过程做好施工记录，以便监理工程师和设计人员了解实际的地层情况。交接班应交待钻进情况及下一班注意事项。在钻进过程中若发现地质与设计不符时，应及时将资料上报监理工程师以便根据现场实际情况调整桩长，并根据现场实际情况采取护孔措施，防止坍孔。h钻孔达到设计深度后须经监理工程师检查确定是否终孔，并签认。 2.2.4.3旋挖钻（1）钻机就位：a确定钻机位置，在钻机位置四周洒白灰线标记。b标记位置，定位。将钻机开至白灰线标记位置，不再挪动。c连接护桩、拉十字线调整钻头中心对准桩位中心。通过钻机自身的仪器设备调整好钻杆、桅杆的竖直度。d安装泥浆泵接通电源试机下沉后，开始钻孔作业。e开始钻孔作业，钻进时应先慢后快，开始每次进尺为40-50cm，确认地下是否不利地层，进尺5米后如钻进正常，可适当加大进尺，每次控制在70-90cm。若施工地质条件稳定，也可采用干挖法，进行钻孔。2.2.5成孔、成孔检查2.2.5.1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、检孔器等。检孔器应按如下要求制作：2.2.5.2检孔器的外径d为钢筋笼直径加10cm，长度为6d（d为孔径，检孔器的加工执行钢筋加工及安装施工工法。2.2.5.3标定测绳，测绳采用钢丝测绳，20米以内测锤重2kg，20米以上测锤重3kg。 2.2.5.4测量护筒顶标高，根据桩顶设计标高计算孔深。以护筒顶面为基准面，用测绳测量孔深并记录，测量时测量五处（中心一处，四周对应护桩各测量一处）孔深按最小测量值，当最小测量值小于设计孔深时继续钻进。现场技术人员应严格控制孔深，不得用超钻代替钻渣沉淀。2.2.5.5用检孔器检测孔径和孔的竖直度，检孔器对中后在孔内靠自重下沉，不借助其他外力顺利下至孔底，不停顿，证明钻孔符合规范及设计要求，如不能顺利下至孔底时，用钻机进行扩孔处理。2.2.5.6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；沉渣厚度符合设计规定：对于直径1.5m的桩，300mm；对于直径1.5m的桩或桩长40m或土质较差的桩，500mm。桩位误差不大于50mm。2.2.6清孔2.2.6.1用换浆、抽浆、掏渣、空压机冲气、泥浆置换等进行清孔，至孔底浆液符合要求，经一段时间间隔后，试验人员在现场用标准比重仪实测，达到要求且沉淀也满足要求后停止清孔，移动钻机。2.2.6.2清孔后泥浆指标：相对密度：1.031.10；粘度：1720pas；含砂率：982.2.7钢筋笼制作与安装2.2.7.1钢筋笼的制作钢筋笼的制作执行钢筋加工及安装施工工法2.2.7.2钢筋笼的运输、安装钢筋笼运输采用炮车运输，吊车安放。（1）对钢筋笼加焊加强筋（具体形式和位置见图4），防止在运输安装过程中钢筋笼变形。（2）钢筋笼采用吊车安放，起吊钢筋笼时，吊钩处用滑轮和钢丝绳连接钢扁担，勾挂钢筋笼。起吊用双吊点，第一吊点设在骨架的上部，使用主钩起吊。第二吊点设在骨架的中点到三分点之间。起吊时，先起吊第一吊点，将骨架稍提起，再与第二吊点同时起吊。待骨架离开地面后，第二吊点停止起吊并松钢丝绳，直到骨架与地面垂直后第一吊点停止起吊，解除第二吊点钢丝绳。（3）缓慢移动钢筋笼，将钢筋笼吊到孔位上方，对准孔位、扶稳，缓慢下放，依靠第一吊点的滑轮和钢筋笼自重，眼观使钢筋笼中心和钻孔的中心一致。 （4）以护筒顶面为基准面，量测钢筋笼，当钢筋笼到达设计位置时，焊吊筋固定。当钢筋笼需接长时，先将第一节钢筋笼利用架立筋临时固定在护筒部位，然后吊起第二节钢筋笼，对准位置用焊接或套筒连接。焊接时可以使用多台电焊机同时焊接。 （5）钢筋笼固定，可以采用在钢筋笼主筋上焊定四根吊筋，吊筋圈内穿穿杠，将钢筋笼固定（见图5）。（6）钢筋笼安放完成后，在钢筋笼对称钢筋上帮十字线，连接单桩护桩，拉十字线，用吊垂检查两十字交叉点是否重合。不符合要求时，应调整穿杠上的钢筋笼吊筋,使之重合。 （7）钢筋骨架的制作和吊放的允许偏差为：主筋间距10mm；螺旋筋间距10mm；骨架外径l0mm；骨架倾斜度0.5；骨架保护层厚度20mm；骨架中心平面位置20mm；骨架顶端高程+20mm，骨架底面高程50mm。2.2.8安放导管砼采用导管灌注，导管内径为200-300mm，螺丝扣连接。2.2.8.1导管使用前使用气泵进行水密承压试验。试压前将导管一头封闭，从另一端将导管内注满水，用带有进气管的导管封闭端头将导管封闭，将气泵气管与导管进气管连接，加压至0.6mpa（压力不小于孔内水深1.3倍的压力，也不应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，按40米水深压力进行试压，试压压力为0.6mpa。）。持压2分钟，观察导管有无漏水现象。2.2.8.2检查导管外观，导管内壁应圆滑、顺直、光洁和无局部凹凸。局部沾有灰浆处应清理干净，有局部凸凹的导管不予使用。2.2.8.3导管试拼、编号根据护筒顶标高，孔底标高，考虑垫木高度，计算导管所需长度对导管进行试拼（标准导管长度一般为4m、3m、2.5m、2m、1m、0.5m），符合长度要求后，对导管进行编号。试拼时最上端导管用单节长度较短的导管（0.5m），最底节导管采用单节长度较长的导管（4.0m）。2.2.8.4导管采用吊车配合人工安装，导管安放时，眼观，人工配合扶稳使位置居钢筋笼中心，然后稳步沉放、防止卡挂钢筋骨架和碰撞孔壁。安装时用吊车先将导管放至孔底，然后再将导管提起40cm，使导管底距孔底40cm。2.2.8.5导管高度确定后，用枕木调整导管卡盘高度，用卡盘将导管卡住。2.2.9水下砼的拌合、运输2.2.9.1混凝土拌合前，由试验室提供混凝土配合比。2.2.9.2测定拌合料场砂、石的含水量，换算施工配合比，交付拌和站严格按施工配合比拌制混凝土。2.2.9.3混凝土拌合坍落度控制在180220mm。每车混凝土出站前，试验室试验人员，检测混凝土的出站坍落度和出站温度，不合格不予出站。混凝土出站时，试验室人员须在运输单上填写出站时间，出站时坍落度，若为冬季施工时，还需填写混凝土的出站温度。2.2.9.4混凝土运输采用罐车运输，冬季施工时，罐车运输罐应用棉被或其他保温材料包裹保温，以减少混凝土在运输过程中的温度损失。2.2.10灌注水下混凝土2.2.10.1每车混凝土灌注前检测混凝土出场、入模的坍落度和出场、入模温度，坍落度应在180220mm之间，温度应在5度以上。 2.2.10.2混凝土由罐车运至现场后，采用吊车吊储料斗运进行灌注。为确保灌注的顺利进行，砼灌注前要首先准确计算出首批砼方量，埋置深度（1.0m）和填充导管底部的需要。首批砼的数量按下式确定： vd2（h1+h2）/4 式中：v灌注首批混凝土所需数量（m3）； d桩孔直径（m） 1桩孔底至导管底端间距，一般为0.4m； 2导管初次埋置深度（m）；2.2.10.3首批混凝土灌注后，灌注砼由砼运输车溜槽直接对料斗放料进行灌注。2.2.10.4灌注中，每车混凝土灌注完成或预计拔导管前量测孔内砼面位置，以便及时调整导管埋深。导管埋深一般控制在46m之间。2.2.10.5在灌注将近结束时，核对砼的灌入数量，以确定所测砼的灌注高度是否正确。灌注完的桩顶标高应比设计标高高出0.5m，高出部分在砼强度达到80%以上后凿除，凿除时防止损毁桩身。2.2.10.6灌注完毕后，拔出护筒。控制要点： （1）灌注开始后，应连续地进行，准备好导管拆卸机具，缩短拆除导管的时间间隔，防止塌孔。 （2）开始灌注时，砼面高度将至钢筋笼底部时要放慢灌注速度，当孔内混凝土顶面距钢筋笼底部1m时，混凝土灌注速度应控制在0.2 m/min左右，并仔细量测砼表面高度，以防钢筋笼上浮，当混凝土拌和物上升到钢筋笼底口4m以上时，提升、拆除导管，使混凝土灌注导管底口高于钢筋笼底部2m以上，恢复0.5m/min左右的正常灌注速度。 （3）钻孔灌注桩施工全过程中，现场技术员应真实可靠地做好记录，记录结果应经监理工程师认可，如钻孔记录、终孔检查记录、砼灌注记录。2.3施工过程中可能出现的情况的处理措施2.3.1 砼堵管处理用吊车将料斗连同导管一起吊起，在50cm范围内小幅度上下提升三次，应注意的是切不可把导管提出砼面以外。为避免此类事故发生，应严格要求做到：导管要牢固不漏水；砼和易性坍落度要好；砼浇注必须要在初凝前完成，导管埋深控制在46m。2.3.2钢筋笼上浮预防措施2.3.2.1砼底面接近钢筋骨架时，放慢砼浇注速度，浇筑速度控制在0.2m/min左右；2.3.2.2砼底面接近钢筋骨架时，导管保持较大埋深，导管底口与钢筋骨架底端尽量保持较大距离；2.3.2.3砼表面进入钢筋骨架一定深度后，提升导管使导管底口高于钢筋骨架底端一定距离。2.3.2.4在保证钢筋笼中心位置不变的情况下，通过四根定位钢筋将钢筋笼固定在钢护筒上。3实测项目3.1基本要求3.1.1桩身混凝土所用的水泥、砂、石、水、外掺剂及混合材料的质量和规格必须符合有关规范的要求，按规定的配合比施工。3.1.2成孔后必须清孔，测量孔径、孔深、孔位和沉淀层厚度，确认满足设计或施工技术规范要求后，方可灌注水下混凝土。3.1.3水下混凝土应连续灌注，严禁有夹层和断桩。3.1.4嵌入承台的锚固钢筋长度不得低于设计规范规定的最小锚固长度要求。3.1.5应选择有代表性的桩用无破损法进行检测，重要工程或重要部位的桩宜逐根进行检测。设计有规定或对桩的质量有怀疑时，应采取钻取芯样法对桩进行检测。3.1.6凿除桩头预留混凝土后，桩顶应无残余的松散混凝土。3.2 钻孔桩成孔质量标准项 目允 许 偏 差孔的中心位置（mm）群桩：100；单排桩：50孔径（mm）不小于设计直径倾斜度小于1%孔深摩擦桩：不小于设计规定；支撑桩：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，对于直径1.5m的桩，300mm；对于直径1.5m的桩或桩长40m或土质较差