2021年【桥梁施组】某大桥桩基工程施工组织设计

大桥桩基工程施工组织设计一、工程概况本桥为东深一级公路改扩建工程塘厦大桥,中心桩号为K30+364.122，桥为简支T梁桥，全长137.44m，桥梁前进方向与水流方向右夹角为66°。桥梁上部构造采用7跨（16m+5×20m+16m）钢筋混凝土简支T梁，下部构造采用独柱墩及柱式桥台，钻孔灌注桩基础。地质条件：本桥桥位位置地貌属剥蚀残丘和石马河一级阶地。钻探揭露该桥场地深度范围内主要分布人工堆积层、全新统沼泽淤积层，全新统河流相冲洪积层、第四系残积层、燕山期花岗岩。地下水对混凝土无腐蚀性。二、钻孔灌注桩施工塘夏大桥设计为桩基础，共计20根桩基。各墩号桩基统计表：桥墩（台）设计桩径（cm）设计桩长（cm）数量（根）地质情况0#桥台12020004杂植土、粘土、砂砾、砂质粘性土、全风化砂岩1#~6#桥墩150200012砂砾、粘性土、全风化砂岩7#桥台12021004杂植土、砂质粘性土、全风化砂岩、强风化砂岩根据设计图纸及地质情况，本方案采用钻孔灌注桩法施工。建议采用冲击钻。投入钻机数量4台，控制工期1个半月。（一）桩基冲击钻孔施工工艺工艺流程：桩位的测定→桩机就位→埋设护筒→桩位复核→开孔造浆→冲孔与排碴→持力层岩样的确定与终孔验收→清孔验收→钢筋笼吊（安）装→砼浇筑导管的吊装、连接和检查→桩身砼的灌注→成桩验收。1、桩位的测定明确工程测量负责人，测量人员要熟悉设计图纸，对图纸尺寸必须经过审核无误后再放桩位。建筑物的测量基点、坐标必须严格复核，并办理文字移交手续，桩位要独个测定，用钢筋头打入夯实的地层，或用木桩打入夯实的地层，在木桩上用小铁钉表示桩位中心，然后用水泥沙浆，将钢筋固定并保护好。对桩位的复测采用互检，当该桩施工完毕后进入另一根桩施工时必须先对桩位进行复核检查。2、桩机就位桩位测定后，桩机就位。桩机定位时，方木要垫平，防止桩机在方木上滚动移位。冲桩机将冲锤吊起（桩机可左右前后移动，调整对位），冲锤中心线要与桩位中心重合，方可开冲，偏差要控制在施工规范要求的范围之内。对于水中的桩基，在桩位测定后，用吊机吊直径2.5m的钢护筒在桩位上，护筒中心尽量与桩中心重合，然后将护筒内的水抽干，人工在护筒内挖土，将护筒下沉放稳固，护筒高度比常水位高0.5-1.2m。护筒放稳后再在护筒外周围0.5m左右范围内打木桩，木桩间间距为0.3m，木桩打稳后在木桩与护筒之间填砂包围堰做成平台，然后在平台上架设桩机，再根据桩位在围堰护筒内埋设钻桩用的钢护筒。3、埋设护筒钢护筒内径应比冲击钻头直径大30Omm左右，埋设临时护筒可用人工挖坑埋设或用冲锤轻击护筒口将护筒挤压埋设。永久性护筒用冲锤沿临时护筒内壁轻轻击入。4、冲孔及泥浆循环排碴：冲孔施工桩位对准后开冲时，在护筒内加入少量水和粘性土，开孔3米内，起锤高度不宜大于1米。冲锤起得过高时冲锤晃动大，会击在护筒口破坏护筒的稳定，而造成护筒底部漏浆，泥浆无法在护筒指定位置排出。当护筒埋设好后，要设置一条排浆沟槽，使护筒口与指定的泥浆池相连。同时，在冲孔时泥浆比重等应调配合适，如果不合适会造成孔内沉碴，影响施工进度。冲孔施工的成孔是靠冲锤自由落体而成，所以在不同的地质应采取不同的冲程高度。通常在泥砂层宜在2－3米，岩石层宜在3－4。对不同的地质也要采取不同的泥浆比重，粘土层冲孔要不断地加入清水，泥浆比重可控制在1.2～1.25；在岩层冲孔时，要把泥浆比重要大些，一般可在1.30～1.35；当终孔清孔时，要把泥浆比重逐步地降低，控制在1.15～1.20以内，既保证了孔底不沉碴，又保证了砼的浇注质量。冲孔过程中，泥浆的浓度和冲程高度会直接影响到冲孔进尺，泥浆浓度过大（超过1.35）会影响冲锤的自由落体，减少冲击力，冲锤也难转动，造成梅花孔、偏孔和进尺慢；泥浆比重过小时（小于1.15），孔内颗粒石碴会沉淀到孔底，冲锤击到的是碎碴而不是基岩，会减慢进尺或无进尺。冲程高度，也要有适当的控制，高冲程冲岩易卡锤，而且会造成冲锤破裂，损坏冲锤。在粘土层内，会把冲锤吸住，而拉不动。冲程太小，冲击力减少，或者冲锤不转动，形成梅花孔，使冲孔速度减慢。所以应根据工程地质情况合理控制冲程、泥浆比重，才能加快冲孔速度。5、桩底确认及终孔验收当钻（冲）孔到达设计深度时，由监理等现场技术人员共同验证该桩钻（冲）孔深度是否满足设计要求，确定终孔并及时做好记录。6、清孔验收清孔是保证冲孔桩质量的重要环节。其方法是：循环排碴，边循环边加入稀泥浆或清水，使孔内的石碴由粗至细地排出孔口，同时，泥浆也要由浓至稀的调整，切勿一次性地大量加入清水，以免造成泥浆过稀而漏排泥碴。当孔内泥浆调节到符合规范要求时，则清孔工作完成。此时，用测量绳吊着约1.5公斤的圆柱型小铁锤放到孔底，反复上下多次，手感测锤无阻力，并且感到测锤落到岩面时的轻击反应，此时请监理工程师代表及有关人员进行清孔验收，把验收时所测量的孔深、垂直度、孔径、泥浆比重、沉渣厚度等验收的有关数据作详细记录，并经监理工程师代表认可后方可进行下一道工序，否则应继续清孔。7、钢筋笼的制作与安放钢筋笼必须在冲孔成桩验收前分段制作完毕，且钢筋笼制作场地用石粉填平并垫上方木，在方木平台上制作，主筋变形应调整，主筋的接口在同一截面不能超过50％，接头、接口按设计要求错开0.6米，但一般按1米，每节笼按设计要求保护层厚度每隔2.0米设一道。制作好的笼应架空放置，并保持不变形。吊装时用吊机将钢筋笼运至施工点，吊装安放采用主副勾同时吊笼，主吊采用两吊点，副吊同样采用两吊点，当钢筋笼吊离地面4～5米时，继续起吊主勾，并慢慢放松副勾，确保钢筋笼垂直不变型，放笼时对准桩孔中心速度要慢，碰到异物时应将笼提出孔外，并重新检查分析孔内异物，排除障碍后方能放笼。笼的接口采用单面焊接10d，焊缝要饱满牢固，并绑上箍筋。最后一节笼的上端应根据护筒上的标高确定笼顶标高，然后可用四根吊筋焊固于护筒上。8、水下混凝土的浇注①水下砼采用直径250～300mm导管浇注，导管每节1.5－5.0米，法兰盘螺丝连接。法兰导管接口使用δ＝5mm胶圈隔水，每个接口采用6个Ф18螺丝，螺丝均匀拧紧。安放过程施工员做好详细记录，每节管应保持接口垂直，放管速度要慢，安放过程发现卡管时将管提拔一定高度后，左右旋转改变方向再往下沉放，完成最后一节管后在上口接漏斗。漏斗应根据桩长及导管直径计算容量，以确保第一斗砼冲出导管后埋入管底50－80cm。②灌注前要用测绳再次测量孔深，确认是否有沉碴：如孔底沉碴超过施工要求5cm时，应马上进行第二次清孔，其方法是直接用导管作为泥浆输送管将泥浆灌至孔底，将孔底沉碴冲起或排出；如沉碴很少或孔深与验收时的深度保持一致时，方可进行下道砼灌注的工序。③第一斗砼进入漏斗前在导管的上口塞上一个砼球，砼球直径220mm，长270mm，用22＃铁丝吊住，然后向漏斗注满砼后，剪断砼球，坍落度18～22的砼靠自身重力将砼塞冲出导管，砼自行流入孔底，继续往漏斗注入砼。孔内砼的埋管深度一般不应小于2米且不大于8米。在特殊情况下也不能小于1.5米且不大于10米，埋管一定深度时即拆管，拆管时应测量孔内砼面标高，然后确定拆管长度，并做好有关记录，拆除的导管用水清洗干净。砼浇至接近桩顶标高时应计划最后需用砼量，以免多灌或少灌，最后的砼面标高以高出桩顶80cm为好。（一般控制50～100cm）④在浇砼前及过程中要做好以下几项工作：第一，根据工程施工要求确定水泥品牌，宜采用初凝时间较长的为好。砼的坍落度一般18～22，浇注前要做混凝土试验。第二，砼导管连接后用水压或气压检查是否泄露。第三，做好水下砼浇注质量技术交底。第四，检查清孔是否干净，沉碴是否符合施工规范要求，泥浆比重是否合适。第五，浇砼过程有专人指挥及记录。（二）冲孔中的常见问题及预防与处理：1)、当护筒底为软弱土层时易发生塌孔及漏浆等问题，解决方法有：a、对护筒进行接长二次复振；b、停止泥浆循环缓慢进尺，形成坚固孔壁后方可正常钻进；c、回填黄泥或片石至护筒脚1m以上，然后冲进至护筒脚1m以下，又再回填冲进，如此反复几次后再正常冲进。2)、当遇到孤石或基岩倾斜时易发生孔位偏移或孔身倾斜，遇到孤石钻进困难时，可投入混凝土，将孔壁石头胶结后，重新开钻，遇基岩倾斜则可控制进尺，低速冲进。3）、在护筒脚周围漏水，孔内水位降低，或在潮汐河流中涨潮时，孔内水位差减少，不能保持原有静水压力等均有可能引起坍孔。发生坍孔后应查明原因，采取相应的措施。a、如保持或加大水头高度，排除护筒周围的振动等。如不继续坍孔，可恢复正常施工，在施工过程中加强观测，一旦发现异常情况立即处理。b、如坍孔方量较大又需保证原孔位时，可以粘土掺砂砾回填，待回填土沉实时机成熟后，重新钻孔成桩。c、如在浇筑砼过程中发生坍孔，少量坍方宜用泥浆机将坍入孔内泥土吸出，坍孔位置较深，宜将导管拔出，将混凝土抓开，同时将钢筋抓出。同时回填砂砾粘土。4）在冲击钻孔过程，由于操作不当造成打空锤、冲锤与钢丝绳结点连接不牢固，钢丝绳断丝未能满足冲击要求或都有可能引起掉锤或卡锤，一旦发生应采取措施进行处理。在掉锤发生后应采用抓锥试抓冲锤，有必要时应派潜水员下桩底排除障碍，帮助取出冲锤，尽量不让冲锤掉在孔内。对于不可能取出的冲锤可采取强行冲压，把冲锤舂碎以达到设计要求及时抢修。（三）钻孔灌注桩出现的施工质量问题及防治措施钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的，其施工过程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收。施工中的任何一个环节出现问题，都将直接影响整个工程的质量和进度，甚至给投资者造成巨大经济损失和不良社会影响。必须防治在钻孔过程中及水下混凝土灌注过程中经常出现的施工质量问题，保质、保量地完成桩基施工任务。1）护筒冒水护筒外壁冒水，严重的会引起地基下沉，护筒倾斜和移位，造成钻孔偏斜，甚至无法施工。造成原因：埋设护筒的周围土不密实，或护筒水位差太大，或钻头起落时碰撞。防治措施：在埋筒时，坑地与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实。在护筒的适当高度开孔，使护筒内保持1.0-1.5m的水头高度。钻头起落时，应防止碰撞护筒。发现护筒冒水时，应立即停止钻孔，用粘土在四周填实加固，若护筒严重下沉或移位时，则应重新安装护筒。2）孔壁坍陷钻进过程中，如发现排出的泥浆中不断出现气泡，或泥浆突然漏失，则表示有孔壁坍陷迹象。造成原因：孔壁坍陷的主要原因是土质松散，泥浆护壁不好，护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高。钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷。防治措施：在松散易坍的土层中，适当埋深护筒，用粘土密实填封护筒四周，使用优质的泥浆，提高泥浆的比重和粘度，保持护筒内泥浆水位高于地下水位。搬运和吊装钢筋笼时，应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，钢筋笼接长时要加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间。成孔后，待灌时间一般不应大于3小时，并控制混凝土的灌注时间，在保证施工质量的情况下，尽量缩短灌注时间。3）缩颈缩颈即孔径小于设计孔径。造成原因：塑性土膨胀。防治措施：采用优质泥浆，降低失水量。成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，在成孔一段时间内，孔壁形成泥皮，则孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀。或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片，在钻进或起钻时起到扫孔作用。如出现缩颈，采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。4）钻孔偏斜成孔后桩孔出现较大垂直度偏差或弯曲。造成原因：钻机安装就位稳定性差，作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲所致；地面软弱或软硬不均匀；土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形。防治措施：先将场地夯实平整，轨道枕木宜均匀着地；安装钻机时要求转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线，钻杆位置偏差不大于20cm。在不均匀地层中钻孔时，采用自重大、钻杆刚度大的钻机。进入不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时，钻速要打慢档。另外安装导正装置也是防止孔斜的简单有效的方法。钻孔偏斜时，可提起钻头，上下反复扫钻几次，以便削去硬土，如纠正无效，应于孔中局部回填粘土至偏孔处0.5m以上，重新钻进。5）桩底沉渣量过多造成原因：清孔不干净或未进行二次清孔；泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起；钢筋笼吊放过程中，未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底；清孔后，待灌时间过长，致使泥浆沉积。防治措施：成孔后，钻头提高孔底10-20cm，保持慢速空转，维持循环清孔时间不少于30分钟。采用性能较好的泥浆，控制泥浆的比重和粘度，不要用清水进行置换。钢筋笼吊放时，使钢筋笼的中心与桩中心保持一致，避免碰撞孔壁。可采用钢筋笼冷压接头工艺加快对接钢筋笼速度，减少空孔时间，从而减少沉渣。下完钢筋笼后，检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，则应利用导管进行二次清孔，直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求。开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜为30-40mm，应有足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土面以下1.0m以上，以利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣，达到清除孔底沉渣的目的。6）卡管水中灌注混凝土过程中，无法继续进行的现象。造成原因：初灌时，隔水栓堵管；混凝土和易性、流动性差造成离析；混凝土中粗骨料粒径过大；各种机械故障引起混凝土浇筑不连续，在导管中停留时间过长而卡管；导管进水造成混凝土离析等。防治措施：使用的隔水栓直径应与导管内径相配，同时具有良好的隔水性能，保证顺利排出。在混凝土灌注时，应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。水下混凝土必须具备良好的和易性，配合比应通过实验室确定，坍落度宜为18-22cm，粗骨料的最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼主筋最小净距的1/4，且应小于40mm。为改善混凝土的和易性和缓凝，水下混凝土宜掺外加剂。应确保导管连接部位的密封性，导管使用前应试拼装、试压，试水压力为0.6-1.0MPa，以避免导管进水。在混凝土浇筑过程中，混凝土应缓缓倒入漏斗的导管，避免在导管内形成高压气塞。在施工过程中，应时刻监控机械设备，确保机械运转正常，避免机械事故的发生。7）钢筋笼上浮钢筋笼的位置高于设计位置的现象。造成原因：钢筋笼放置初始位置过高，混凝土流动性过小，导管在混凝土中埋置深度过大钢筋笼被混凝土拖顶上升；当混凝土灌至钢筋笼下，若此时提升导管，导管底端距离钢筋笼仅有1m左右时，由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大，推动了钢筋笼的上浮；由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时，其上层混凝土因浇注时间较长，已接近初凝，表面形成硬壳，混凝土与钢筋笼有一定的握裹力，如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上，混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上升。防治措施：钢筋笼初始位置应定位准确，并与孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度，缩短灌注时间，或掺外加剂，防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小，混凝土接近笼时，控制导管埋深在1.5-2.0m。灌注混凝土过程中，应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深，当混凝土埋过钢筋笼底端2-3m时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2-4m，不宜大于5m和小于1m，严禁把导管提出混凝土面。当发生钢筋笼上浮时，应立即停止灌注混凝土，并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消失。8）断桩混凝土凝固后不连续，中间被冲洗液等疏松体及泥土填充形成间断桩。造成原因：由于导管底端距孔底过远，混凝土被冲洗液稀释，使水灰比增大，造成混凝土不凝固，形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充；受地下水活动的影响或导管密封不良，冲洗液浸入混凝土水灰比增大，形成桩身中段出现混凝土不凝体；由于在浇注混凝土时，导管提升和起拔过多，露出混凝土面，或因停电、待料等原因造成夹渣，出现桩身中岩渣沉积成层，将混凝土桩上下分开的现象；浇注混凝土时，没有从导管内灌入，而采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土，产生混凝土离析造成凝固后不密实，个别孔段出现疏松、空洞的现象。防治措施：成孔后，必须认真清孔，一般是采用冲洗液清孔，冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定，冲孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定。灌注混凝土前认真进行孔径测量，准确算出全孔及首次混凝土灌注量。混凝土浇注过程中，应随时控制混凝土面的标高和导管的埋深，提升导管要准确可靠，并严格遵守操作规程。严格确定混凝土的配合比，混凝土应有良好的和易性和流动性，坍落度损失应满足灌注要求。在地下水活动较大的地段，事先要用套管或水泥进行处理，止水成功后方可灌注混凝土。灌注混凝土应从导管内灌入，要求灌注过程连续、快速，准备灌注的混凝土要足量，在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。帮扎水泥隔水塞的铁丝，应根据首次混凝土灌入量的多少而定，严防断裂。确保导管的密封性，导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定，切勿起拔过多。（四）质量控制措施1、准备工作(1)施工前认真阅读设计图纸，详细掌握各项技术要求。(2)由甲方对桩位进行复测，由甲方经监理工程师确认，确保准确桩位无误后，方可开钻。(3)对钢筋、混凝土、外加剂、焊条等必须检查有无出厂合格证及检验证明。2、冲孔(1)桩的砼浇注完成24小时之前不得在距其2.5D范围内进行其他桩的冲孔作业。(2)最大冲程不得超过6米。控制冲击松绳长度，以避免松绳太少出现打空锤，对钻机平台造成过大冲击，但也不能松绳太多，造成钢丝绳拍打，扰动孔壁而发生塌孔。(3)进入岩层后，注意检查冲锤底面直径，磨损后冲锤不符合施工要求时要补焊，以保证成孔直径，但补焊后的冲锤开始使用时冲程不要太大，在岩层冲孔时更换比现有锤径大的冲锤冲孔前，孔内要回填块石修孔，以免卡锤。(4)注意及时清除孔底沉碴或铁屑，这样可以提高冲孔效率。(5)进入岩层按施工要求取碴样，对照地质勘察