水中钻孔桩作业指导书.doc

粗芦岛大桥水中钻孔桩作业指导书一、编制依据：两阶段施工设计图、公路桥涵施工技术规范、桥涵手册及相应的设计要求。二、工程概况粗芦岛大桥设计长度为559.5米，其中水中部分长度为417米，布置为304+304+404+305（米）。除17号台为扩大基础外其它均为钻孔桩基础。其中0号台4根钻孔桩设计总长度为169.6米，桩直径为1.2米。1号7号墩和13号16号墩钻孔桩设计总长度为741.4米，桩直径为1.6米。8号15号墩钻孔桩设计总长度为316米，桩直径为1.8米。其中4号15号墩的桩基础为水中钻孔桩，水中钻孔桩总长为1037.8m。采用钢管桩进行便桥和支架工作平台配合施工。三、施工方法根据桥址所处水文工程地址情况和施工情况，采用钢管桩搭建施工便桥和施工平台。施工中先进行钢管桩的沉桩，根据钢管桩的沉桩进度进行施工便桥及钻孔平台的施工。当施工便桥及钻孔平台施工完毕经检查无安全隐患后，进行钢护筒的埋置，采用JK-5型冲击钻机一次性成孔。四、所需的施工机具1、300KN的以上浮吊一台。 2、铁驳工作船2艘。2、拖轮1艘。 4、铁锚4只。5、振动沉桩机（锤）1台。 6、电弧焊机6台。7、氧气切割机1台。 8、链滑车12只。9、50KN卷扬机2台。 10、JK-5型冲击钻机2台。11、50m3搅拌站1台。 12、3PNC型泥浆泵2台。13、HBT60-7-75Z输送泵1台 。 14、水下混凝土灌注导管（250mm）100m。15、泥浆循环管路2套。 16、移动式吊车1部。17、ZJ50型装载机1部 。 18、钢筋加工机械1套。19、泥浆船一只。 五、主要工艺流程图 见下页水中钻孔桩施工工艺流程图掏 渣、注 水导管试拼装、作密封检查制作砼试件拌制砼测量砼顶面高度无破损检测拔护简、凿除桩头泥浆外运制作钢筋笼设置隔水球成 桩灌 注 水 下 砼检测孔深并二次清孔安 装 导 管吊放（焊接）钢筋笼清 孔成孔测量孔深、孔径、倾斜度、嵌岩深度等合格后进行清孔钻至设计标高、成孔掏渣卸土钻进向钻孔注泥浆配制泥浆船、备粘土、拌制泥浆钻 机 就 位测量护简顶面标高搭设便桥及钻孔平台埋 设 钢 护 简制作护简桩 位 放 样 六、主要的施工步骤和施工要求。(一)、施工便桥和钻孔平台的施工。1、施工便桥的搭设为了满足水中墩施工材料及混凝土的运输需要，采用沿桥中心线搭设临时便桥，便桥从粗芦岛侧K0+182开始至K0+598处结束。便桥全长约416米。为不影响航道通航安全，在9#10#墩处便桥断开，预留通航通道。便桥在各墩处与桩基施工平台相接。便桥净宽2米，用两排32cm钢管桩排架，间距6-7m，平台处用4排8根40cm钢管桩，打入海底土层中。横梁采用I28a工字钢，纵梁采用；两排I28a工字钢组成，上满铺5厚，2.5m宽的木板做桥面，平台处铺20cm厚的枕木，间距25cm。桥面标高高出最高潮水位0.5米，即设计标高+5.5米。2、钢管桩沉桩施工方法（1）钢管桩的制做及吊车，堆放。钢管桩的制做采用在工厂焊制，利用驳船或汽车运至工地，钢管桩的分段长度不宜大于15m，并应考虑施工条件及地质情况。焊接和制做按公路桥涵施工技术规范的有关规定执行。管与管之间的连接采用拼接钢板连接。钢管桩的吊运和堆放：吊装采用二吊点，两个吊点距离桩端的距离分别为桩长的五分之一。陆地运送时采用拖板车，水上运送时采用驳船。桩的堆放场地做到平整坚实，做好必要的防水措施，以防不均匀沉陷和湿陷。不同类型和不同尺寸的桩，考虑使用前后顺序分别堆放。当桩需长时间堆放时，可采用多点支垫。钢管桩的堆放，层数不超过3层。（2）沉桩机具32cm、40cm钢管桩采用坠锤法施工，其最大锺重1800kg。坠锤时应做到：坠锤开始打桩时的落锤高度，不应超过0.5m，最高不得超过2m。锤击速度每分钟控制在不大于20次。注意绳索质量，防止断裂。打桩采用自行移动的驳船，桩架采用门架式支架，桩架上设置风缆，在施工期间，桩架顶端应设24根风缆锚固在风缆锚桩上，以防桩架向前倾斜，驳船周围投放锚墩，保证船体稳定桩位准确。（3）沉桩施工沉桩时，必须注意沉桩顺序，一般可按下列规定执行。桩数较少，桩距较大时，可从中间开始分向两边对称进行沉桩。桩数较多，桩距较少时，将基础分为数段，而后在各段内沉桩。桩距超过桩径4倍时，主要考虑桩架移动次数少，沉桩方便，一般不考虑沉桩顺序。吊桩时，吊点应符合设计要求不得任意改变。桩架对位前应对桩架本身水平及龙门架的正直情况进行详细检查校正。在松软土中打桩时，桩位向前走动，应向后移动一些插入。在深水急流中，插桩宜向逆水方向移动一些。（4）沉桩施工要点：沉桩开始时将锤提升到桩架顶部，待插好桩后将桩帽，桩锤轻落在桩顶上，再检查桩帽，桩锤与桩的中轴线是否一致，如有偏差应纠正。一般开锤时，坠锤落锤高度不宜超过0.5m。以后视桩的入土情况，逐渐加大冲击功能。正常开始沉桩时，应一次沉至设计标高，不得中途停顿，以免土恢复后，将难以下沉。沉桩完成时停锤标准，原则上要求桩的入土深度和贯入度均应符合设计规定（即双控标准），但设计桩尖标高处为一般粘性土层时，由于桩的贯入度变化不大，难以利用贯入度变化判断桩尖是否进入设计土层，可采用桩尖标高为控制。设计桩尖标高处为中密或密实砂土层，风化岩层时，因硬层起伏不一。施工中无法单独用标高控制，则以贯入度控制为主，标高作为校核。当贯入桩已达到控制贯入度，桩尖标高未达到设计标高时，应继续锤击10cm，其平均贯入度不大于控制贯入度，且桩尖设计标高不超过12m。锤击时宜“重锤低击”，以延长锤击接触时间，从而降低锤冲击应力，而且效率比轻锤高速冲击效率也高。沉好一根桩后，应立即进行检查，确认桩身无问题后才能移开桩架。深水中沉桩，在钢管桩与其它桩基平台没有连接时，设置临时支承或缆绳，保持桩身顺直，和桩的稳定。打设钢管桩时，制做专用导向架。引导管桩进入准确桩位。同排桩和两排桩之间采用大型角钢交叉连接形成一个整体，并在最低潮位时对两邻桩进行横向连接增强钢管桩的整体稳定性和抗水流、防风能力。(二)、护筒埋设入土深如下：4#墩：护筒入土深度为21.95m,总长为35.65m。5#台：护筒入土深度为21.23m,总长为32.53m。6#台：护筒入土深度为22.14m,总长为36.44m。7#台：护筒入土深度为16.4m,总长为36.4m。8#墩：护筒入土深度为9m,总长为31m。9#墩：护筒入土深度为5m,总长为27.3m。10#墩：护筒入土深度为3m亚粘土,总长为25m。11#墩：护筒入土深度为6.1m,总长为29.4m。12#墩：护筒入土深度为7m,总长为24m。13#墩：护筒入土深度为5m,总长为20.5m。14#墩：护筒入土深度为2m,总长为16.3m。15#墩：护筒入土深度为3.5m,总长为16.9m。此数据只能作为参，不能作为最终的依据，在施工中除了考虑以上数据外，还要对最终贯入度达到1cm/min进行比较控制。(三)、护筒安装钢护筒安装一般以贯入阻力达200KN为度，采用DZ45型震动锤压送钢护筒至设计的深度，压送进每次振动时间根据土质情况通过实地试验决定。一般在1015min之间。振到设计标高或最终贯度达到1/min。振动沉桩机、机座、桩帽应连接牢固；沉桩机和桩中心轴应尽量保持在同一直线上；振动作业应次完成，不可中途停顿过久，以免摩阻力恢复，继续下沉困难。本工程钢护筒最长可达37米，采用8mm钢板卷制，护筒制作的内径略大于桩径20。沿高每隔1.5米加焊一道用482.7钢管弯成的加劲箍，每节长度分别为8米，6米和1.5米，筒内的全部接缝均需满焊、并保证不漏浆，底节还需加焊桩靴以提高刚度。设置钢护筒采用全站仪定位，顶部位置先在平台上定出桩位坐标，再分别垂直投影到-2米-4米高程间的平台桩支撑架上，然后再在支撑架上设置护筒导向架。底部位置由于受水流的影响，钢护筒安装尽量选在水流速较慢时。在施工中采用上游辅助牵引就位方法安装。施工现场布置见“附图 ”。通过测量钢护筒的倾斜度（倾斜量）来计算和调整调节线的收放长度，达到控制钢护筒底部的平面位置的目的。使钢护筒的安装位置附合规范要求。然后用DZ45型震动锤压送钢护筒至设计的深度。在钢护筒底部以上1米处按与筒中心夹角120度焊两个牵引环。采用直径5米尼龙绳作为牵引绳与环活节连接。在辅助作业船上用2t慢速卷扬机作为牵引绳的收放调节器，利用辅助作业船自带锚锭和锚绳固定船位（如牵引力不足时可在锚锭处加挂四角形混凝土块）。牵引绳、锚绳与水平面的夹角应小于45度。(四)、钻机就位：钻机就位前，应对钻孔前各项准备工作进行检查，钻机就位后的底座和顶端必须平正、稳定，确保在施工中不发生倾斜、晃动。保证钻机平台和稳定以防止钻机滑移或倾斜，避免桩孔产生错位，因此在安装支座时应用枕木铺垫牢固。（五）、泥浆船： 水下打桩须保证护筒内泥浆压力大于外压力0.02mpa0.01mpa才能保持孔壁稳定，为达到这个目标应当使用容积不小于20立方米浮动泥浆筒，利用联通器原理使护筒内泥浆随潮起潮落自动调整在比水面高1.52.0米的水平线位置。（六）、钻孔：本工程桩基设计采用冲孔嵌岩灌注桩，要求桩端进入弱风化凝灰熔岩，所以采用冲击钻机成孔。在冲击钻孔过程中，除了应用泥浆进行正循环排渣之外，还利用泥浆作护壁，避免可能产生孔壁坍塌现象。在钻孔施工中对护壁泥浆的管理是很重要的环节。在灌注桩施工中使用的泥浆不但要保持一定的压力防止塌孔，还应严格控制压力在0.01-0.02mpa之间，以防止穿孔。同时还依靠泥浆延缓砂砾等浮土颗粒的沉降，以便于泥浆循环处理钻渣。钻进施工中要经常对泥浆进行试验，调整泥浆的比重与现场的施工条件、地质情况相适应，并在施工中保持住所要求的泥浆性能。本工程在最初钻进时，可利用膨润土造浆，在保持不坍孔、不缩径的前提下，可利用自然造浆钻进。因此，在泥浆的配比上特别是在比重、粘滞度、过滤性等方面考虑到土层条件，参照各项标准及配比实例进行相应的管理，并进行现场试拌以修正配比。本工程桩基钻进时采用正循环排渣工艺，泥浆比重可适当加大控制在1.05-1.25之间为宜，以提高排渣能力。反循环清孔时也利用泥浆与地下水之间的压力差来控制桩孔内的压力以保持孔壁的稳定，同时利用气举反循环清渣，所以比重起到了保持这种压力差的关键作用，比重如太大，将易使泥浆管产生堵塞，并造成反穿孔；如果比重太小，因海水压力过大造成穿孔，此时泥浆的比重不得大于1.08。比重可以使用泥浆比重计测定。（七）、清孔：钻孔深度达到设计标高后，对孔深、孔径、孔形、倾斜度进行检查，符合规定要求后方可清孔。清孔是保证桩基承载力的关键工序，本工程桩基施工采用气举反循两次清孔法。吸渣排浆时，必需保证泥浆的回浆补给量。清孔处理的目的是使桩孔底沉渣的厚度、循环液中含钻渣量和孔壁泥垢厚度等符合质量要求或设计规定，也为下一道工序即在泥浆中灌注混凝土创造良好的条件。在清孔时必须注意保持孔内水头，防止坍孔。（八）、检孔终孔后用直径不小于设计桩径，长度为设计桩径的46倍的检孔器对孔径及垂直度进行检验，并对泥浆比重，沉渣厚度进行检验。（九）、安装钢筋笼(1)一般要求：1)钢筋的力学性能符合GB149998的规定。2)钢筋应具有质量证明书，按试验规定要求进行复检、抽验。3)代换钢筋时，需满足设计和施工要求，并征的监理工程师同意。(2)钢筋笼制作1) 钢筋笼按设计要求分段制造，并具有足够的刚度。2)钢筋使用前应调直、除锈。3)在钢筋骨架上按规定设置保护层。4) 钢筋的联接和焊接均应按规定操作。5)钢筋笼制作质量要求：a、钢筋笼全长 10b、螺旋筋间距 10c、主筋间距 10d、加强筋间距 50e、骨架倾斜度 5%(3) 钢筋笼的吊装及对接1)为防止钢筋笼变形，每24m设22“十字”内支撑，随钢筋笼下放时割除。2)钢筋笼吊入桩孔内时，动作要慢，对准桩中心，防止刮孔壁。3)钢筋骨架主筋在工地按规范要求采用机械连接或绑扎。4)钢筋笼吊放到位后采用4根22钢筋焊在钢护筒上，防止砼灌注过程中钢筋笼偏位。(十)、安装导管、填充砼1)组拼250导管，并做好分节及尺度的标志。导管，应经过水塞试验。2）应检查导管提升设施是否稳妥，必须预先试提。3）灌注水下砼前应复核孔深及沉渣厚度，经监理工程师确认，符合规定后方可灌注砼。4）按施工规范选用粗、