旋挖钻机钻孔桩施工方案.docx

.旋挖钻机钻孔桩施工方案2010-03-30 12:54:45来源:作者: 【大中小】 浏览:4924次 评论:1条某大桥旋挖钻机钻孔桩施工方案一、桩基施工总体情况1、桥梁钻孔桩工程广泛采用机械化施工，以旋挖钻机为主，冲击钻为辅；旋挖钻机具有成孔速度快、施工效率高、移动灵活方便、不使用循环泥浆、产生废浆少、对环境污染小的特点，特别适合于本工程较为松软的地层，为桩基施工的首选机械。本桥桩基工程量巨大、工期紧迫，拟投入3台BauerBG22和BauerBG15型旋挖钻机作为桩基施工的主要设备，另外，配备5台冲击旋钻机作为桩基施工的备用设备，全面展开施工，用2个月的时间完成钻孔灌注桩施工。跨越鱼塘地段，采用围堰筑岛。2、泥浆处理：由于本工程地下水位高且地层中大多存在淤泥层、粉砂、细砂层，旋挖钻机施工时，需采用静态泥浆护壁，保证孔壁的稳定。在现场每个墩身位置根据泥浆用量设一个泥浆拌合池和泥浆存放池。废弃的泥浆，存于场内的泥浆池内，用泥浆罐车倒运到指定的弃渣场。3、下钢筋笼、灌注混凝土：钢筋笼在现场钢筋加工厂内集中制作、一次绑扎成型，5台35t、2台50t汽车吊整体吊装就位，水下混凝土采用导管法连续灌注。混凝土采用输送车运输。4.桩基检测：桩基灌筑完毕后，对各墩台钻孔桩采用无破损法逐根进行完整性检测。5确定旋挖钻施工各种地质下钻孔桩的各项施工工艺参数，检测成孔后桩径随时间的变化情况。二、钻孔桩施工方法本大桥的桩基穿过土层主要为粉土、粉质黏土、黏土、粉砂岩、砂岩。本桥大部分为旱地桩基础，沿线分布有数量较多的鱼塘。根据地形和水位情况，可采用填土筑岛、草袋围堰方法施工。1、.旋挖钻成孔根据地质条件、工期要求、机械设备配备状况，结合桩基设计参数，确定本工程钻孔灌注桩成孔以旋挖钻机为主，以回旋钻机为辅，混凝土采用拌合站集中生产，钢筋笼一次绑扎成型、整体吊装，导管法灌注水下混凝土。2、工艺选择及设备选型工艺选择：该工程钻孔施工主要采用旋挖钻钻孔方式、湿法成孔施工。结合本工程钻孔桩的地质情况、数量多、工期紧等综合因素，钻头采用旋挖斗钻头，清孔时采用旋挖捞砂钻头。设备选型：根据上述情况和我公司的施工经验，选择德国产的Bauer BG22和BG15型钻机，其中BG22型钻机2台，钻孔深度可达70m。3、施工方法场地平整及钻机就位。液压多功能旋挖钻机就位时与平面最大倾角不超过4，现场地面承载能力大于250kN/m2，所以钻机平台处必需碾压密实。进行桩位放样，将钻机行驶到要施工的孔位，调整桅杆角度，操作卷扬机，将钻头中心与钻孔中心对准，并放入孔内，调整钻机垂直度参数，使钻杆垂直，同时稍微提升钻具，确保钻头环刀自由浮动孔内。4、钢护筒埋置深度以能隔开流塑状地层为主要原则。具体埋置深度还应满足计算结果，且有安全系数，根据水文地质条件、施工水位、河床深度、护筒内泥浆容重和施工情况等通过计算确定。钢护筒分节加工，顶部和底部各1m范围作加强箍。每节护筒连接采用坡口焊，以减少护筒振埋时的阻力。钢护筒运至施工现场后，质监人员须对钢护筒的直径、圆度和焊接质量进行验收，验收合格后方可进行施工。5、钻进过程中，操作人员随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器控制钻孔深度。当旋挖斗钻头顺时针旋转钻进时，底板的切削板和筒体翻板的后边对齐。钻屑进入筒体，装满一斗后，钻头逆时针旋转，底板由定位块定位并封死底部的开口，之后，提升钻头到地面卸土。开始钻进时采用低速钻进，主卷扬机钢丝绳承担不低于钻杆、钻具重量之和的20%，以保证孔位不产生偏差。钻进护筒以下3m可以采用高速钻进，钻进速度与压力有关，采用钻头与钻杆自重摩擦加压，150MPa压力下，进尺速度为20cm/min；200MPa压力下，进尺速度为30cm/min；260MPa压力下，进尺速度为50cm/min。6、泥浆采用膨润土、火碱以及纤维素混合而制，在泥浆池中用搅浆机将泥浆搅拌好后，泵入孔内，旋挖钻均匀缓慢钻进，这样既钻进又起到泥浆护壁的作用。钻进时掌握好进尺速度，随时注意观察孔内情况，及时补加泥浆保持液面高度。泥浆制备应注意两个方面：一是泥浆的指标问题，其比重一般应控制在1.051.2之间，粘度控制在1720s，砂率控制在4%以内。常用的泥浆材料，一般使用优质澎润土加烧碱、聚丙稀酰胺或纤维素等配置；二是补浆的速度，泥浆补充一般采用泵送方式，其速度以保证液面始终在护筒面以上为标准，否则有可能造成塌孔，影响成孔质量。7、用捞砂钻头将沉淀物清出孔位。要求沉碴厚度不大于10cm。在灌注水下混凝土前，用高压水吹底翻渣，进一步减少桩底沉碴厚度。8、钻孔前先用水准仪确定护筒标高，并以此作为基点，按设计要求的孔底标高计算孔深，以钻具长度确定孔深，孔深偏差不短于设计深度，超钻深度不大于50cm；孔径用检孔器测量，若出现缩径现象应进行扫孔，符合要求后方可进行下道工序。三、钻孔异常处理1、坍孔处理钻孔过程中发生坍孔后，要查明原因进行分析处理，可采用加深埋护筒等措施后继续钻进。根据现场情况也可在泥浆中加入大量的干锯末，同时增大泥浆比重（控制在1.151.4之间），改善其孔壁结构。钻头每次进入液面时，速度要非常缓慢，等钻头完全进入浆液后，再匀速下到孔底，每次提钻速度控制在0.30.5m/s。坍孔严重时，应回填重新钻孔。2、缩孔处理钻孔发生弯孔缩孔时，一般可将钻头提到偏孔处进行反复扫孔，直到钻孔正直，如发生严重弯孔和探头石时，应采用小片石或卵石与黏土混合物，回填到偏孔处，待填料沉实后再钻孔纠偏。3、埋钻和卡钻处理埋钻主要发生在一次进尺太多和在砂层中泥浆沉淀过快；卡钻则主要发生在钻头底盖合拢不好，钻进过程中自动打开或在卵石地层钻进时，卵石掉落卡钻等。埋钻或卡钻发生后，在钻头周围肯定沉淀了大量的泥浆，形成很大的侧阻力。因此处理方案应首先消除阻力，严禁强行处理，否则有可能造成钻杆扭断、动力头受损等更严重的事故。事故发生后，应保证孔内有足够的泥浆，保持孔内压力，稳定孔壁防止坍塌，为事故处理奠定基础。四、钢筋笼制作、安装1、制作钢筋笼采用劲型骨架在现场钢筋加工厂制作。在加强箍上等间距标出主筋位置，先将68根主筋依次逐根焊接在加强箍上，形成钢筋骨架，随后将其它主筋均匀焊接到钢筋骨架上，形成整个骨架，最后，将箍筋按设计图纸间距点焊在钢筋骨架上。2、根据钢筋笼的上下位置布置主筋的接头位置，绑扎时要求每个接头断面的接头数量不得多于主筋数量的50%，钢筋笼必须严格按设计图纸制作，焊缝要平整、光滑、密实、无气泡、无包渣。钢筋笼钢筋 骨架偏差见下表：3、安装钢筋笼利用吊机整体吊装到孔内，钢筋笼上口到达护筒口上方时，用型钢扁担将钢筋笼搁置在护筒上。由于钢筋笼较长，且要求整体一次吊装，所以必须考虑到起吊和移位时的钢筋笼变形控制。为了保证钢筋笼起吊时不变形，宜用两点吊。第一吊点设在骨架的下部，第二吊点设在骨架长度的中点到上三分之二点之间。起吊时，先提第一吊点，使骨架稍提起，再与第二吊点同时起吊。随着第二吊点不断上升，慢慢放松第一吊点，直到骨架与地面或平台垂直，停止第一吊点起吊，用劲形骨架固定。吊放钢筋笼入孔时应对准孔位轻放、慢放入孔，入孔后应徐徐下放。若遇阻力应停止下放，查明原因进行处理。严禁高起猛落、碰撞和强行下放。为保证钢筋笼竖向轴线垂直度及混凝土保护层厚度，应在钢筋笼外周采用焊接钢筋耳环或绑扎与桩基混凝土同标号预制块形式进行控制。钢筋笼入孔后，按设计要求检查安放位置并作好记录。符合要求后，钢筋笼上端可采取钢筋连接加长4根主筋的措施，延至孔口定位，防止钢筋笼因自重下落或灌注混凝土时往上窜动造成错位。桩身混凝土灌注完毕，达到初凝后即可解除钢筋笼的固定措施。4、钢筋笼上浮的处理钢筋笼上浮发生于灌注混凝土的导管位于钢筋笼底部或更下方而混凝土埋管深度已经较大时，此时钢筋笼靠自身重力及孔壁的摩擦力来抵抗混凝土上顶力、摩擦力及泥浆的浮力，一旦失去平衡，钢筋笼就会上浮。为防止钢筋笼上浮，应加强观察，以便及时发现问题，并在钢筋笼顶施加竖向的约束，如将钢筋笼顶部钢筋接长，焊于护筒顶部，一方面阻止钢筋笼上浮，另一方面可悬挂住钢筋笼，以保证钢筋笼的垂直度。发现钢筋笼上浮之后，应立即停止灌注混凝土，查明原因及程度。如钢筋笼上浮不严重，则检查钢筋笼底及导管底的准确位置，拆除一定数量的导管，使导管底升至钢筋笼底上方后可恢复灌注；如上浮严重，应立即通过吸渣等方式清理已灌注的混凝土，另行处理。五、水下混凝土灌注1、配合比选定水下混凝土的试配等级应比设计等级拌制，水灰比不大于0.35，配合比中掺入外加剂，坍落度宜控制在1822cm。2、初灌量水下混凝土灌注采用导管法，混凝土灌注应在钢筋笼吊放完成，各项检测数据合格后立即开始，钻孔桩灌注前，应计算初灌的灌注量，确保初灌埋管的成功。3、导管要求导管的内径为300mm，长度一般2m，最下端一节导管长应为4.56m,不得短于4m,为了配备适合的导管柱长度，上部导管长为1m或0.5m。导管采用游轮螺母连接，橡胶“O”型密封圈密封，严防漏水。导管初次使用时应做水密承压力试验，进行水密试验的水压不小于井孔内水深1.5倍的压力。以保证密封性能可靠和在水下作业时导管不渗漏，以后每次灌注前更换密封圈。导管吊放入孔时，应将橡胶圈或胶皮垫安放周正、严密，确保密封良好。导管在桩孔内的位置应保持居中，防止导管跑管，撞坏钢筋笼并损坏导管；导管底部距孔底（或孔底沉渣面）高度，以能放出隔水塞和混凝土为度，一般为250400mm。导管全部入孔后，计算导管柱总长和导管底部位置，并作好记录。4、混凝土灌注混凝土采用拌合站集中拌合，输送车运至桩位,汽车吊配合灌注。采用砍球法灌注混凝土，确认初存量备足后，即可剪断隔水塞铁丝，灌入首批混凝土。同时，观察孔内返浆情况，测定埋管深度并作好记录。首批混凝土灌注正常后，要紧凑地、连续不断地进行，严禁中途停工。灌注过程中，应经常用测锤探测混凝土面的上升高度，并适时提升拆卸导管，保持导管的合理埋深。导管的埋深应不小于2m，但最大埋深不宜超过6m。随着孔内混凝土的上升，需逐节拆除导管，拆下的导管应立即洗刷干净。灌注接近桩顶部位时，为了严格控制桩顶标高，应计算混凝土的需要量，严格控制最后一次混凝土灌入量。5、连续灌注混凝土灌注过程中，配备发电机，保证混凝土灌注连续进行，同时应将井孔内溢出的泥浆引至泥浆循环池回收利用，防止污染环境。水下灌注桩的混凝土面应高出设计0.5m1.0m，以便凿除浮浆与桩头，确保桩身混凝土质量。6、灌注时堵管现象的处理(1)组装导管时要仔细、认真，防止橡皮垫圈突入导管内，以至卡住隔水塞，使混凝土下不去。(2)在灌注过程中，也会出现灌注混凝土下不去的现象，此时，应少量提起灌注导管，然后再迅速插入，如此反复可解决堵管问题。(3)对浇筑用的机械设备事先要检查，同时应有备用设备，使混凝土浇筑不致中断。(4)严格控制混凝土的原材料规格，防止超粒径碎石混入管内。保持良好的和易性。(5)控制混凝土在导管中停留时间，每罐不得大于30min。7、桩头处理与桩基检测桩基达到设计强度的70%以后，即可进行桩头处理。按设计要求逐根采用无破损检测法对桩基进行整体性检验，检验合格后才能进入下道施工工序。旋挖钻机施工灌注桩基础施工工艺更新：2010-7-20阅读：1841栏目：建筑施工本文提要：由于旋挖钻机自身成孔工艺决定其造浆能力较差,故所用泥浆全部为提前12个小时预拌好的高级泥浆。根据汾河特大桥的地质情况采用的配比为水、臌润土、碱:CMC=1000:100:20:8的比例,经搅浆桶搅拌一定的时间搅制而成。更 多 精品法规旋挖钻机施工灌注桩基础施工工艺 灌注桩基础是目前高等级公路桥梁构造物经常采用的基础结构,常用的成孔方法有人工挖孔、冲抓钻机成孔、冲击钻机成孔、正反循环钻机成孔、旋挖钻机成孔等。 1、工程概况 山西太原绕城高速公路西北段汾河特大桥主桥为90+150+90m双塔单索面三跨预应力混凝土矮塔斜拉桥,结构体系为塔梁固结、塔墩分离,墩顶设支座。下部结构基础设计为直径D=1.5m的钻孔灌注桩,4#、5#主墩各布置12根,桩长为50m,钻孔深度为5560m不等。 2、工程地质概况 该场地属冲积地段,河床地质土层由上而下主要为亚粘土层、砾砂层、圆砾层、卵石层。 3、施工准备 3.1、成孔方法选择 通过对附近桥梁桩基施工情况的调查,根据本工程地质情况,本桥先采用3台冲击钻机进行5#主墩桩基施工,然而施工至42-48m处,3台钻机均出现进尺困难的情况,最慢时一天进尺不足10cm。2003年3月初,汾河主河道进行春浇放水,只能将3个孔位回填,暂停施工。4月下旬重新开始主墩桩基施工,吸取前期冲击钻机进尺慢,施工周期长,费用高的教训,根据在2个主墩处补充地质钻孔资料 ,最后选择静态泥浆护壁旋挖成孔工艺。本工艺采用旋挖钻机用钻头将孔内渣土直接取出,并同时加注提前制备的泥浆护壁。该成孔方法不仅成孔速度快,而且具有沉渣厚度小、泥皮薄、造价低等优点,为目前在适宜地质中速度最快的成孔工艺。 3.2、泥浆循环系统的布置 施工场地设两个泥浆池,容积不小于150m3,泥浆中废弃部分要及时排放,沉淀物要及时清理。 4、护筒埋设 护筒有导正钻斗,控制桩位,隔离地下水渗漏,防止孔口坍塌,抬高孔内静压水头和固定钢筋笼等作用。埋设护筒前先放出桩位点,过桩位中心点拉十字线在护筒外80-100cm处设控制桩,然后在桩位处用钻头边刀挖一个比护筒外径大20cm、深度比护筒略小30cm的圆坑。并在坑底填筑20cm的粘土,然后将护筒采用钢丝绳对称吊放进坑内,用水平尺(或吊线锤)校验护筒竖直后,并保证护筒中心与桩位中心位移不能超出20mm,方可在护筒周围回填最佳含水量的粘土,分层夯实且要防止护筒倾斜。 5、泥浆的制备 5.1、原料及配比 5.1.1、膨润土:分为钠质和钙质两种。钠质费用较高,钙质则较为适中。膨润土泥浆具有相对密度低、粘度好、含砂量小、失水量小、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆能力大等优点。一般用量为水的8%即8公斤膨润土可掺100公斤的水。对于粘质土地层,可降低到3%5%。较差的膨润土用量为水的12%左右。 5.1.2、CMC:全名为羧甲基纤维素,具有使地基土表面形成薄膜而使之强化和降低失水率的作用。掺入量为膨润土的0.05%0.1%。 5.1.3、FCL:又称铁铬木质素磺酸盐,为分散剂,可改善混杂有土粉砂、砼及盐分等而使稳定液质的性能。可使钻渣颗粒聚集而加速沉淀,既达到重房地产E网复使用目的,又具有高质量性能。掺量为膨润土的0.1%0.3%。 5.1.4、碳酸钠:又称碱粉或纯碱。它的作用可使PH值增大,使粘土颗粒进行分散,粘粒表面负电荷增加,为粘土吸收外界的正离子提供了条件,可增加水化膜厚度,提高泥浆的胶体率和稳定性,降低失水率。掺入量为孔中泥浆的0.1%0.4%。 5.1.5、PHP:它的作用是使泥浆中的钻渣成为不分散的絮凝状态,因而泥浆循环到井孔外泥浆池时易于被清除出去,从而使泥浆能保持不分散的低固相、低相对密度、低粘度的优良性能。掺用量为泥浆液的0.003%。 5.1.6、孔内有渗漏时,应掺泥浆量的12%的锯木屑;泥浆量1.7%的稻草末或水泥。 各种掺加剂宜先制成小剂量溶剂,按循环周期均匀加入并及时测定泥浆指标,防止掺加剂过量。 5.2、泥浆的制备 5.2.1、调查地质及施工条件 (1)、对地质柱状图的研究:a、是否有坍塌层;b、有无漏水层。 (2)、地下水的调查;a、能否保证泥浆面高出地下水位2米以上;b、了解承压水层潜流水和无水层及地下水流速成;c、测定地下水盐分及钙离子的含量;d、PH值测定。 5.2.2、泥浆材料的选择 (1)、水应为PH值为中性,钙离子浓度小于等于100PPm,否则要掺入分散剂。 (2)、膨润土由其产地不同而性能不同,应以经济适用为主。易受阳离子感染时,宜选用钙土。 (3)、CMC的选定,根据地层决定,粘度越高防漏效果越好。 (4)、根据膨润土选定分散剂。泥水分离的泥浆,选用能够减小泥浆凝胶强度及屈服值的分散剂。 (5)、防漏剂的选定:一般认为防漏剂的粒径相当于漏浆层土砂粒径的10%15%左右效果为最好。 5.2.3、泥浆粘度的选定 保持地层稳定的泥浆漏斗粘度(泥浆静止工法) 地基条件 泥浆性能 对策 泥浆粘度经验值(S) 烂泥地基 增大泥浆密度 高浓度膨润土浆 100以上更 多 精品法规 粘土层粉土层 低浓度泥浆 膨润土浓度46% 2033 细砂粗砂层 脱水量中等 膨润土浓度79% 3238 砂砾层 浓度高CMC降脱水量 膨润土浓度810% 5080 5.2.4、泥浆基本配合比的确定 (1)、膨润土及CMC的掺加浓度:由地层决定粘度,推出膨润土及CMC的掺加浓度。 (2)、分散剂的浓度:为使泥浆形成良好的泥皮而使用分散剂时,泥浆浓度的减小可用膨润土或CMC的掺加量调节。 (3)、防漏剂的浓度: 漏失规模 防漏剂的混合掺加浓度 小的漏失 棉花籽残渣粉未0.51.0% 中等漏失 碎核桃皮+棉花籽粉未1% 大的漏失 多种混合最大掺加浓度5% 若只有某一段漏浆可在进入该层后用粘土将该地层回填放置12小时后可重新钻孔。 5.2.5、泥浆配制试验和修正 泥浆是各种材料特性的综合产品,但它是否完全满足施工条件和地层情况,还要在基本配合比的基础上修正、调配,最后才能得到合适的施工配合比。 要对泥浆的各种特性逐项试验:a、稳定性检验;b、对泥皮形成性能的检验;c、对泥浆流对性的检验;d、对泥浆密度的检验。 5.2.6、制备泥浆的方法 (1)、搅拌机为高速回转式搅拌机,搅拌时间为1015min。膨润土遇水混合后3h就有很大溶胀性,经过1d达完全溶胀;CMC应先用清水溶为1%3%的溶液再掺入到泥浆里就会很容易混合在一起 5.2.7、制备泥浆的顺序:水膨润土CMC分散剂其他外加剂,由于CMC会妨碍膨润土的溶胀,所以要在膨润土之后放入。 6、钻孔 钻机就位前,应对钻也前的各项准备工作进行检查,包括主要机具设备的检查和维修。 首先,使钻机按预定桩位就位,且使钻机停在硬实地面,调整桅杆偏差,保证桩位移,倾斜度不超标,并在成孔中间不定期检查调整。 由于旋挖钻机自身成孔工艺决定其造浆能力较差,故所用泥浆全部为提前12个小时预拌好的高级泥浆。根据汾河特大桥的地质情况采用的配比为水、臌润土、碱:CMC=1000:100:20:8的比例,经搅浆桶搅拌一定的时间搅制而成,并随时根据地层情况做出适当的调整,泥浆性能指标能符合下列要求:比重1.03-1.15,漏斗粘土18-22,含砂率小于3%-5%,胶体率大于98%。随着施工的进展要及时对泥浆进行添制、净化,保证成孔、成桩的质量。该泥浆具有相对密度低、粘度好、含砂量少、失水率小、泥皮簿、固壁能力强、稳定性好,钻具回转阻力小,钻进效率高的特点。 开始前先在护筒加入适量的泥浆以保证孔内水头压力,即浆面最少高出地下水位2m以上,随着钻进深度的增加及时补充泥浆,保证孔内水头压力,防止坍孔。正常钻进过程中应注意以下事项: 6.1钻进时应根据土层情况掌握钻进速度: (1)、一般在粘土层采用泥钻,每钻进尺在50cm左右。 (2)、在松散砂砾、砂层采用砂钻,每钻进尺在40cm左右 (3)、在密实度较大的砂、卵石层宜先用岩石钻将密实的地层搅松,避免直接用泥钻、砂钻,损坏机具;对于无水或水位较低的干孔部位,可采用螺旋钻成孔,可大大提高成孔效率,并可提高工效,然后将松散的砂、卵石用砂钻提出。 (4)、成孔中若遇见卵石层或松散层时应注意漏浆情况,必要时,可在漏浆部位回填粘土,堵漏或在泥浆中增加防漏剂,避免泥浆流失,引起坍孔事故。 (5)、因钻机结构及性能决定钻斗钻进时,钻斗要上下往复作业。如果护壁泥浆管理不善就可能发生塌孔事故。 (6)、严格控制钻斗在孔内升降速度,因为如果快速地上下移动钻斗,那么水流将以较快速度由钻斗外侧和孔壁之间的空隙流过,导致冲涮孔壁,有时还会在上提钻斗时,在其下方产生负压,而导致孔壁坍塌,所以按孔径大小及土质情况来调整钻斗的升降速度。 6.2钻斗升降速度及空斗升降速度 桩径(mm) 钻斗升降速度(m/S) 桩径(mm) 空斗升降速度(m/S) 700 1.0 700 1.2 1200 0.7 1200 0.8 1300 0.6 1300 0.8 1500 0.6 1500 0.8 7、检孔 钻孔中,须用检孔器经常检孔。检孔器用钢筋笼做成,其外径等于设计孔径,长度等于孔径的46倍。每钻进10m,接近通过易缩孔土层(软土、软塑土层、低液限粘土等)或更换钻斗前都必须检孔。不可用加重压冲击或强撞检孔器等方法检孔。 当检孔器不能沉到原来钻达的深度,或偏离大绳(拉紧时)的位置即偏移护筒中心时,应考虑可能发生了弯孔、斜孔或缩孔等情况,如不严重时可调整钻机位置或钻具继续钻孔;如严重