钻孔桩施工工艺流程
图2-5-2
抱箍式埋设示意图
图2-5-3模拟式埋设示意图
同时根据权属单位要求设置变形限值,定期对管道变形进行监视测量,如果变形速率过快或累计变形量超限,均应及时处理。
燃油气泄露通常伴有气味、声音、管道压力表变化等现象,观测时注意这些常见现象是有效的监测手段。管线变形较大的时候可采用燃气检测仪表进行密切监测。
给水管监测可参考输气管道。由于自来水承压较大,一旦泄露容易造成土体崩塌,通过观察土体渗漏水、软化、滑动等现象能够较早发现问题。
②地下管线变形处理
A燃油气管道
燃油气管道一旦变形过大,会造成破损或接头脱落,燃气泄露。发现泄露后应立
即切断附近施工用电、用火,现场进行紧急处理,再通知相关部门进行维修。
管道造成破损的,可先采用管箍或管卡进行包裹处理,接头脱落的可将接头回复原位,在管口缠上密封胶带。
处理后应查明管道破损或接头脱落的原因,排除危害物,再进行管道复位。施工过程中应避免管道弯曲过大,管道恢复后对管道四周基础进行加固,避免再次移位。
B给水管道
给水管道破损可使用快速接头处理。
给水管道在管道错动较大时,容易出现接头漏水,可将管道调直后,有快干水泥封堵接头部位,直到无水渗出再进行处理。拐弯处还需要重新制作支墩固定。
(7)管理组织措施
为了做好公用管线保护工作,强化“谁承包、谁负责”的原则,本工程实行公用管线保护责任制,项目经理部经理为本工程的公用管线保护责任人。
①明确项目地下管线工作的责任人和专职管线保护监督员,熟悉周边地下管线原始及改移后埋设情况,并在施工平面图上详细标明,同时根据施工需求及时提出具体的保护措施。
②坚持按照政府有关要求办理有关手续和对管线的监护,要求有关单位进行现场交底监护工作。
③对需进行加固保护的管线,召开管线协调会,拟定加固方案。工程施工中,严格按照确定的管线加固方案进行实施。并有管线监护人员和施工单位专职管线监护员进行双监护。出现问题,立即停止施工,并上报业主及有关单位。
④进行信息化施工,严格执行信息反溃机制,加强对因施工而影响范围的构筑物和地下管线动态变化的监控,根据监测数据变化的情况,及时调整施工方案,确保道路与地下管线的正常运行。
⑤定期召开与有关管线单位的配合会,随时掌握有关管线的情况,为施工服务。⑥在施工过程中,遇到管线有异常现象或管位有差异,可能对地下管线的安全和维修产生影响时应立即停止施工,同时与相关管线单位联系,落实保护管线的措施后方可继续施工。
⑦施工时,施工管理人员必须向现场施工人员作好保护地下管线的交底工作,如因管理不善,措施不当而造成管线事故的有关人员,公司将进行严格处理,以确保地下管线和构筑物的安全。
(8)其他保护措施
①电气、焊接等容易产生火花的施工场地与燃气管道应保证安全距离。
②在管线位置设置明显标志牌,防止碰撞管线,尽量避免重型机械和车辆靠近。③在管线外侧设置截排水沟,减少地面水流渗入,避免土体浸水沉降,造成管线破坏。
④有条件的情况下应配备各种检测仪器,对燃油气泄露、电力泄露等进行重点检查,尽早发现问题。
⑤设置专人负责管线日常巡查工作,发现问题及时处理,并形成纪录。
⑥与相关部门保持密切联系,一旦出现问题,尽快通报,协商处理方案,进行问题处理。
⑦管道处理施工需委托专业的施工单位进行,保证施工质量和安全。
2.5.2桥梁工程
2.5.2.1基础施工
2.5.2.1.1桩基施工
根据地质、桩径及桩长分别采用冲击钻机、旋挖钻、正循环回转钻机成孔。
(1)工艺流程
施工工艺流程见图2-5-4。
平整场地
桩位放样
指标制作护筒护筒埋设
搭设钻机平台
泥浆备料
钻机就位
泥浆池
孔桩钻进
泥浆沉淀池
终孔、清孔
制作钢筋笼钢筋笼吊放、下导管导管水密试验
二次清孔
灌注水下砼
检测
图2-5-4钻孔桩施工工艺流程图
冲击钻机成孔:用冲击式装置或卷扬机提升钻头,冲击成孔。由泥浆悬浮钻渣,使钻头每次都能冲击到孔底新土层。
旋挖钻机成孔:利用钻杆和钻斗的旋转,以钻斗自重并加液压做为钻进压力,使土屑装满钻斗后提升钻斗出土,通过钻斗的旋转、挖土、提升、卸土和泥浆置换护壁,反复循环成孔。
正循环回转钻机成孔:泥浆泵将泥浆从浆池通过钻杆直接泵送到桩尖,泥浆带上渣从桩口往上涌出,通过泥浆沟流进泥浆池,过滤后再泵进桩尖。
(2)施工准备
①施工准备
在三通一平的基础上,钻孔的准备工作主要有桩位测量及放样、制作和埋设护筒;泥浆备料调制、泥浆循环系统设置及准备钻孔机具等。
②场地准备
钻孔场地的平面尺寸应按桩基设计的平面尺寸、钻机数量和钻机底座平面尺寸、钻机移位要求、施工方法以及其它配合施工机具设施布置等情况决定。
陆地墩桩基的施工场地一般为旱地、水田等,施工期间地下水位在原地面以下。钻孔前将场地检平,清除杂物,更换软土。在夯填密实土层上横向铺设枕木,然后在枕木上铺设废旧钢轨或型钢,即构成钻机平台。场地的大小要能满足钻机的放置、泥浆循环系统及混凝土搅拌运输车等协调工作的要求。浅水基础利用草袋围堰构筑工作平台。
③埋设护筒
A护筒用8~10mm的钢板制作,其内径大于钻头直径200mm。为增加刚度防止变形,在护筒上、下端口和中部外侧各焊一道加劲肋。
B护筒的底部埋置在地下水位或河床以下1.5m,护筒顶高出地下水位1.5m~2.0m左右(同时高出地面0.5m),其高度满足孔内泥浆面的要求。
C陆地、浅水中桩基护筒埋设采用挖埋法,埋设应准确、稳定,护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm,垂直度偏差不允许大于1%,保证钻机沿着桩位垂直方向顺利工作。
D护筒内存储泥浆使其高出地面或施工水位至少0.5m,保护桩孔顶部土层不致因钻头(钻杆)反复上下升降、机身振动而导致坍孔。
(3)钻孔施工
①安装钻机
冲击钻机:钻机中心应对准桩中心,并与钻架上的起吊滑轮在同一铅垂线上。钻机定位后,底座必须平整,稳固,确保在钻进中不发生倾斜和位移。在钻头锥顶和提升钢丝绳之间设置保证钻头转向的装置,以防产生梅花孔,保证钻进中钻具的平稳及钻孔质量。
正循环回转钻机:立好钻架并调整和安设好起吊系统,将钻头吊起,徐徐放进护筒内。启动卷扬机把钻盘吊起,垫方木于钻盘底座下面,将钻机调平并对准钻孔,安装钻盘,要求钻盘中心与钻架上的起吊滑轮在一铅垂线上,钻杆位置偏差不大于2cm。
②泥浆的制备及循环净化
A根据现场实际情况,本标段拟采用优质泥浆。各项指标如下:相对密度:1.03~
1.1、粘度(s):18~22、含砂率(%):<2、PH值:8~10、胶体率(%):>98、
失水率(ml/30min):14~20。
B根据桩基的分布位置设置多个制浆池、储浆池及沉淀池,并用循环槽连接。出浆循环槽槽底纵坡不大于1.0%,使沉淀池流速不大于10cm/秒以便于石碴沉淀。
C采用泥浆搅拌机制浆。泥浆造浆材料选用优质粘土,必要时再掺入适量CMC羧基纤维素或Na2CO3纯碱等外加剂,保证泥浆自始至终达到性能稳定、沉淀极少、护壁效果好和成孔质量高的要求。试验工程师负责泥浆配合比试验,对全部桩基的泥浆进行合理配备。
D施工中钻碴随泥浆从孔内排出进入沉淀池,网筛过滤,人工捞出。然后使处理后的泥浆经泥浆池净化后返回钻进的孔内,形成循环。钻孔弃碴(废泥浆)放置到指定地方,不得任意堆弃在施工场地内或直接向水塘、河流排放,以避免污染环境。
③钻孔
A冲击钻机钻孔
a开钻时先在孔内灌注泥浆,泥浆相对密度等指标根据土层情况而定。如孔中有水,可直接投入粘土,用冲击锥以小冲程反复冲击造浆。护筒底脚以下2m~4m范围内土层比较松散,应认真施工。一般细粒土层可采用浓泥浆、小冲程、高频率反复冲砸,使孔壁坚实不坍不漏。待钻进深度超过钻头全高加冲程后,方可进行正常冲击。在开孔阶段4~5m,为使钻渣挤入孔壁,减少掏渣次数,正常钻进后应及时掏渣,确保有效冲击孔底。
b在钻进过程中,应注意地层变化,对不同的土层,采用不同的钻进方法。
冲程应根据土层情况分别规定:一般在通过坚硬密实卵石层或基岩漂石之类的土层中采用大冲程;在通过松散砂、砾类土或卵石夹土层中时采用中冲程,冲程过大,对孔底振动大,易引起坍孔;在通过高液限粘土,含砂低液限粘土时,采用中冲程;在易坍塌或流砂地段用小冲程,并应提高泥浆的粘度和相对密度。
在通过漂石或岩层,如表面不平整,应先投入粘土、小片石、卵石,将表面垫平,再用钻头进行冲击钻进,防止发生斜孔、坍孔事故;如岩层强度不均,易发生偏孔,亦可采用上述方法回填重钻;必要时投入水泥护壁或加长护筒埋深。
在砂及卵石类土等松散层钻进时,可按1:1投入粘土和小片石(粒径不大于15cm),用冲击锥以小冲程反复冲击,使泥膏、片石挤入孔壁。必要时须重复回填反复冲击2~3次。若遇有流砂现象时,宜加大粘土减少片石比例,力求孔壁坚实。
当通过含砂低液限粘土等粘质土层时,因土层本身可造浆,应降低输入的泥浆稠
度,并采用0.5m的小冲程,防止卡钻、埋钻。
要注意均匀地松放钢丝绳的长度。一般在松软土层每次可松绳5cm~8cm,在密实坚硬土层每次可松绳3~5cm,应注意防止松绳过少,形成“打空锤”,使钻机、钻架及钢丝绳受到过大的意外荷载,遭受损坏,松绳过多,则会减少冲程,降低钻进速度,严重时使钢丝绳纠缠发生事故。
为正确提升钻头的冲程,应在钢丝绳上油漆长度标志。
c钻孔施工中,一般在密实坚硬土层每小时纯钻进尺小于5cm~10cm,松软地层每小时纯钻进尺小于15cm~30cm时,应进行取渣。或每进尺0.5m~1.0m时取渣一次,每次取4~5筒,或取至泥浆内含渣显著减少,无粗颗粒,相对密度恢复正常为止。取渣后应及时向孔内添加泥浆或清水以维护水头高度,投放粘土自行造浆的,一次不可投入过多,以免粘锥、卡锥。
每钻进1m掏渣时,均要检查并保存土层渣样,记录土层变化情况,遇地质情况与设计发生差异及时报请设计及监理单位,研究处理措施后继续施工。
d钻孔作业应连续进行,因故停钻时,必须将钻头提离孔底5m以上以防止坍孔埋钻。在取渣后或因其他原因停钻后再次开钻,应由低冲程逐渐加大到正常冲程以免卡钻。
e整个钻进过程中,应始终保持孔内水位高出地下水位(或施工水位)至少0.5m,并低于护筒顶面0.3m以防溢出。
B旋挖钻机钻孔
a钻杆采用伸缩式钻杆,钻头为筒式活门掏渣筒。钻渣通过进渣口进入钻筒,待确定钻筒内钻渣填满后,反转后即可关闭进渣口。提升钻杆带动钻筒,同时向孔内注泥浆,确保孔内水头后,将钻筒提出孔外,提钻时开始要缓慢,最后利用液压系统,将筒门打开,排除钻渣。
b开孔时,开启钻机将钻筒中心对准设计桩位中心,先将钻头垂吊稳定后,再慢慢将钻头放入孔内,然后匀速下放至作业面,液压装置加压,旋转钻进,按低钻速、轻压慢钻的原则缓缓钻进。
c开钻时,通过显示器上的清零按钮进行清零操作,记录钻机钻头的原始位置,此时,显示器显示钻孔的当前位置及孔深位置,从而操作钻孔作业。刚开钻时,应轻压慢进,适当延长钻进时间;及时将优质泥浆注入孔内,平衡底层压力,并在孔壁周围形成泥浆,保护孔壁,通过钻头旋挖切割土体,提出孔外,打开钻头底盖倒土至运
输车内运至制定地点。
d在钻孔过程中,钻孔人员通过操作室内主界面的三个虚拟仪表的显示—动力头压力、加压压力、主卷压力,实时监测液压系统的工作状态。同时也应控制进尺速度,做到轻提慢放,要求没回次不超过0.5m,遇砂层采用捞砂钻头正转进尺,反转封闭底口;遇土层采用黏土钻头,并随进尺注入泥浆到孔内护壁。严格控制孔内液面高度,储浆池通过泥浆沟与钻孔相连,及时补充泥浆到孔内,施工中严禁液面低于护筒顶30cm以下。接近终孔时,应采用封底捞砂钻头钻进,减少回次进尺量(达到30cm左右),逐渐把孔底的稠泥浆掏出。达到终孔深度时,停20~30min,使泥浆中的悬浮沉淀,用钻头捞出,清孔后泥浆粘度应控制在17~20s,含砂率小于2%,泥浆比重不大于1.1。
施工过程中可以通过钻机本身的三向垂直控制系统反复检查成孔的垂直度,确保成孔质量。
C正循环回转钻孔
a钻机开钻时,先启动泥浆泵和转盘,待泥浆进入钻孔一定数量后,方可开始钻进,开钻时宜低档慢速钻进,钻至护筒下1m后再以正常速度钻进。钻进速度应与泥浆排量相适应,并保持筒内应有的水头,对不同的地层采用不同的钻速钻压、泥浆比重和泥浆量。在易坍孔的砂土、软土等土层钻进时,宜采用低速、轻压钻进,同时应提高孔内水头和加大泥浆比重。
b升降钻锥时须平稳,钻锥提出井口时应防止碰撞护筒、孔壁,拆装钻杆力求迅速。因故停钻时,孔口应加护盖。严禁把钻锥留在孔内,以防埋钻。
c钻机的主吊钩始终承受部分钻具(钻杆、钻锥、加重块)的重力。使孔底承受的钻压不超过钻杆(钢丝缆)、钻锥和加重块重力之和的80%,以避免或减少斜孔、弯孔和扩孔现象。
d钻进过程中应经常测量孔深,并对照地质柱状图随时调整钻进技术参数。达到设计孔深后及时清孔提钻,清孔时以所换新鲜泥浆达到孔内泥浆含砂量逐渐减少至稳定不沉淀为度
e钻孔作业应分班连续进行,经常对钻孔泥浆进行测试,并填写“泥浆测试记录表”,并根据测试数据进行泥浆指标调整;经常注意土层变化,每钻进1m或在土层变化处,应在泥浆槽中捞取钻渣样品,查明土类并记录,以便于和地质剖面图核对,并填写“钻孔桩钻孔记录表”。交接班时应交代钻进情况及下一班应注意事项。
(4)钻孔注意事项
对于在临近地面存在淤泥层桩基,由于该部分桩基容易造成地面塌陷,机械无法安置或安置不稳,容易造成无法成孔或成孔倾斜。因此采取下述施工方案:
A将上层0.6~1.0m深的土层,掺入15%的石灰就地翻拌。均匀拌和后回填,用挖掘机或压路机碾压成型,洒水养护7天,形成持力层。
B在钻孔机前后支撑部分先各铺垫一块钢板,钢板上放置枕木,再把钻机安放在枕木上,调整钻机至水平,正常钻孔施工。
C每钻进1m,应注意检测钢丝绳是否处于桩中心位置,防止偏孔。
D经常观测钻机四个持力点处是否有地层下沉现象发生,保证钻机水平。
E在基坑四周砌筑排水沟,及时将雨水或现场抛洒泥浆排除,以防浸泡灰土层,影响其承载力。
F若在较深层存在淤泥及流砂现象,在钻孔中,由于淤泥或流砂会迅速拥入孔内,造成塌孔。甚至会将锤头掩埋,很难成孔。即使成孔.将钢筋笼安装后二次清孔时也易造成塌孔,会将钢筋笼掩埋,导致废孔或废桩。因此,可采用在地层加固后.再在加固地层注入水泥砂浆或回填片石等进行。
采用注水泥浆方法时应注意:①试验确定水泥砂浆的配合比,要求此配合比的砂浆既能钻进(砂浆强度较大钻进困难)又能达到护壁效果(砂浆强度较小不能护壁)。②采用正常钻孔桩施工工艺钻进到淤泥层上表面。③将气密性检验合格的高压注浆管安装在桩基中心点上,下端安装位置超过淤泥层少许,注浆管连接好后,用高压注浆机将水泥砂浆注入淤泥层中。根据设计孔径的1.5倍(此数据不固定.可根据不同地质试验得到)计算注入量。注入时应缓慢提升注浆管,以确保在淤泥层中形成砂浆椎体或柱体,一般砂浆面层以超过淤泥层面2m左右为宜。④待砂浆成形48小时后开始钻进,成孔后按照正常钻孔桩工艺进行施工。
(5)成孔检查
钻孔灌注桩在成孔过程中及终孔后以及灌注混凝土前,均需对钻孔进行阶段性的成孔质量检查。
①孔径和孔形检测
孔径检测是在桩孔成孔后,下入钢筋笼前进行的,是根据桩径制做笼式井径器入孔检测,笼式井径器用Φ8和Φ12的钢筋制作,其外径等于钢筋笼直径加100mm,但不得大于钻孔的设计孔径,长度等于孔径的3~4倍(旋转钻成孔)或4~6倍(冲击钻成孔)。其长度与孔径的比值选择,可根据钻机的性能及土层的具体情况而定。检
测时,将井径器吊起,孔的中心与起吊钢绳保持一致,慢慢放入孔内,上下通畅无阻表明孔径大于给定的笼径。
②孔深和孔底沉渣检测
孔深和孔底沉渣采用标准锤检测。测锤一般采用锥形锤,锤底直径13cm~15cm,高20~22cm,质量4kg~6kg。测绳必须经检校过的钢尺进行校核。
③成孔竖直度检测
旋转钻采用钻杆测斜法,冲击钻采用井径检测仪。
(6)第一次清孔
清孔处理的目的是使孔底沉碴厚度、泥浆液中含钻碴量和孔壁垢厚度符合质量要求和设计要求,为水下混凝土灌注创造良好的条件。当钻孔达到设计高程后,经对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查确认钻孔合格后,即可进行第一次清孔。
①抽浆法清孔:采用反循环钻机钻孔时,可在终孔后停止进尺,一边利用钻机的反循环系统的泥石泵持续抽浆,把孔底泥浆、钻碴混合物排出孔外,一边向孔内补充经泥浆池净化后的泥浆,使孔底钻碴清除干净。
抽浆清孔比较彻底,适用于各种钻孔方法的摩擦桩、支承桩和嵌岩桩。但孔壁易坍塌的钻孔使用抽浆法清孔时,操作要注意,防止坍孔。
②使用冲击钻钻孔时,除用抽渣筒清孔外,也可采用换浆法清孔,直至孔内泥浆指标满足要求。
③清孔应达到以下标准:孔内排出的泥浆手摸无2~3mm颗粒,泥浆比重不大于
1.1,含砂率小于2%,粘度17~20s。同时保证水下混凝土灌注前孔底沉碴厚度:柱桩≯5cm、摩擦桩≯20cm。严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。
(7)钢筋笼加工及吊放
①钢筋骨架制作:钢筋笼骨架在制作场内分节制作。
A.采用胎具成型法:用槽钢和钢板焊成组合胎具,每组胎具由上横梁、立梁和底梁三部分构成。上横梁和立梁分别通过插轴、角钢与底梁连接,并与焊在底梁上的钢板组合成同直径、同主筋根数、有凹槽的胎模。每个胎模的间距为设计加劲箍筋的距离,即按每节钢筋骨架的加劲箍筋数量设立胎具。将加劲箍筋就位于每道胎具的同侧,按胎模的凹槽摆焊主筋和箍筋,全部焊完后,拆下上横梁、立梁,滚出钢筋骨架,然后吊起骨架搁于支架上,套入盘筋,按设计位置布置好螺旋筋并绑扎于主筋上,点焊牢固,最后安装和固定声测管。钢筋笼加工制作见图2-5-5。