软弱地层钻孔桩施工控制.doc

软弱地层钻孔桩施工控制1 工程概况 新建铁路宁启线是“八纵八横”铁路通道之一宁西通道的组成部分。本标段为宁启铁路一期工程南京至海安段第十标段，我部管段桥梁工程有大桥1座、中桥12座，全部位于软土地段，均采用钻孔桩基础，全部为摩擦桩，桩径分为=0.8m和=1.0m两种，共计222根，总桩长6415m，其中最长桩是中心河大桥2#墩1.0m孔桩，为52m。整个桥梁工程要求在灌溉季节和雨季前完成，因此钻孔桩基础的施工是整个桥梁工程施工的关键。 2 地质情况 本标段线路位于长江三角洲平原入海口，属亚热带季风气候，地层为砂粘土层，表层均为江海沉积砂粘土，褐黄色，软塑，厚2.53m，其余为：淤泥质砂粘土，褐灰灰黑色，流塑，厚512m，其中夹粘砂土及粉砂透镜体；粘砂土，软塑，厚02.6m；粉砂，中密饱和，厚03.6m；砂粘土，粘土，褐黄色，软硬塑，厚010m。 3 施工工艺 根据软土地层的特点，选用泰山15型钻机正循环成孔，泥浆护壁，换浆法清孔，钢筋笼根据长度采用整体或分节吊装，垂直导管法灌注水下砼。施工工艺流程图如下： 4 关键工序控制 4.1 测量放样 采用先进的宾得P全站仪极坐标定位与相对几何尺寸控制相结合，严格执行“测量复核制”，确保桩位正确。 4.2 围堰筑岛，施作平台。 本标段大中桥桥墩全部处于河中，由于河道宽度多数在30m左右，且大都不通航，为保证施工的顺利进行，采用围堰筑岛断流。围堰采用草袋围堰，顶宽2.0m左右，外坡1：1，内坡1：0.5。围堰中间填筑粘心土，草袋交错堆码密实，避免漏水。围堰施工完毕即可进行抽水清淤筑岛。抽水时注意观察围堰稳定情况，必要时可打入100木桩进行防护。清淤必须彻底，直至硬土层；填土宽度根据基础宽度结合机械作业宽度确定，并采用小型推土机分层夯实，填土边部采用轻型冲击夯夯实，确保施工时填土稳定，钻机不沉降。 4.3 埋设钢护筒 钻孔桩施工中，护筒起作固定桩位、保护孔口、导向钻头等作用，故一定要按要求施工。针对本管段工程地质情况，决定采用钢护筒，其直径比桩径大0.2m，长度一般为2m一节，采用3mm厚钢板卷制，缝口焊接严密，不漏水。两端和中间设加强腰带，增强其刚度。制作完后，经检查合格后，可根据施放的孔位进行埋设，埋设时需符合下列要求： A.其顶面应比岛面高0.3m左右，并应高出地下水位1.0m左右； B.埋深在粘土中不宜少于1m，砂土中不宜少于2m； C.护筒底尽可能埋置于坚硬密实的土层中至少0.5m； D.护筒顶面位置偏差不大于5cm，其倾斜度不得大于1%。 埋设前根据桩位放十字线护桩，由人工开挖出比护筒直径大于0.4m的基坑，然后吊放护筒，并根据十字线护桩进行调整，使护筒中心与桩位重合，检查其平整度和垂直度，再在护筒周围对称、均匀地回填粘土，并分层夯实，特别是护筒底部，避免漏浆。最后，把桩位十字线恢复到护筒上,便于钻机对位。 钢护筒埋设的质量对于钻孔过程中孔口是否坍塌有着重要作用。 4.4 泥浆制备 在软弱土层中进行钻孔桩的施工，成孔的关键在于泥浆。泥浆比重较水大，能对孔壁施加一定静压，并在孔壁上形成一层泥皮，隔断孔内外水流，且泥浆具有较高的粘性，能将砂砾悬浮起来。在施工中，泥浆主要作用有：携砂、增压固壁及断流、冷却和润滑钻头。 、泥浆材料根据工地情况，本着因地制宜的原则,决定采用当地常见的粘土，其材质应符合以下要求： A.自然风干后，用手不易掰开捏碎； B.干土破碎时，断面有尖锐的棱角； C.水浸湿后有粘滑感，加水和成泥后，容易搓成1mm的细长泥条，用手指捻，感觉砂粒不多，浸水后能大量膨胀； D.胶体率95%，含砂4%，造浆能力2.5l/kg。 、制得的泥浆应符合以下要求：PH值应6.5，比重控制在1.31.5之间；其粘度一般以24s左右为宜；新制泥浆含砂率4%，循环泥浆含砂率8%。以便使制得的泥浆能充分发挥作用。 、泥浆循环：泥浆采用孔内造浆，正循环施工。即由泥浆泵输进钻杆内腔后，经钻头的出浆口射出，带同钻渣沿钻孔上升到孔口，溢进泥浆槽，返回沉淀池中净化，流入泥浆循环池再供使用。循环系统的设置中，沉淀池一定要比储浆池深0.5m，且在施工的过程中要经常清除沉淀池中的钻渣，充分发挥沉淀池的沉淀作用，确保泥浆的质量。 、泥浆检测：在钻孔桩的施工过程中，泥浆的质量非常重要，因此，泥浆的检测则是保证泥浆质量的关键。在施工中，使用上海昌吉地质仪器有限公司生产的NA1型泥浆含砂量计、NB1型泥浆比重计、1006型泥浆粘度计，能快速、准确的测定泥浆的指标，用以指导施工。 4.5 钻孔 护筒埋设好以及泥浆循环系统施工完毕后，即可进行钻机对位开钻。钻孔顺序按梅花形间隔钻孔。灌砼时钻机停下来，防止钻机振动造成塌孔. 、钻机就位：利用护筒上的十字线护桩，采用拼装或大吨位吊车使钻机就位。钻机对位时，底座根据水平尺，利用千斤顶调平，保持钻机稳定垂直，使其在工作中不产生位移和沉陷。在钻孔的过程中，要经常利用水平尺检查底座的水平情况。钻头或钻杆中心与护筒顶面中心的偏差不得大于5cm。 、钻进：开始钻孔时，应稍提钻杆，投入粘土，在护筒内旋转造浆，开动泥浆泵进行循环，待泥浆均匀后以低档慢速、稳定的进尺开始钻进，使成孔坚实、竖直、圆顺，能起导向作用，且使护筒脚处有牢固的泥皮护壁。在钻至护筒底以下1m后，方可以正常速度钻进。在钻进过程中，应注意地层变化，对不同的地层，采用不同的钻进方法： A.在粘土中钻进时，采用中等钻速，大泵量、稀泥浆钻进； B.在砂土及粉砂等软土层中钻进时，严格控制进尺，轻压，低档，慢速，大泵量、稠泥浆钻进； C.在硬塑粘土或部分夹砾石层中钻进时，因土质太硬会引起卡钻、钻杆摆动以及钻头偏斜跳动等现象，为避免钻机负荷过大而损坏，此时采用低档慢速，优质泥浆、大泵量钻进。 在施工过程中，应经常对钻机泥浆进行检测，确保泥浆质量，并使泥浆泵有足够的流量，以免影响钻进的速度。此外，必须保证钻杆垂直，以保证成孔顺直。 、钻孔作业不能中途中断，按三班制连续进行，每班及时填写钻机记录和泥浆试验记录等原始资料。如遇机械故障，则将钻头提离孔底4.0m6.0m左右，避免时间过长坍孔埋钻事故。 4.6 清孔 钻孔达到设计高程后，对孔径倾斜度及孔中心偏差、孔深进行全面检查，自检符合要求后，报经监理工程师检查同意，即可进行清孔。正循环钻机采用换浆法清孔。在终孔后，停止进尺，将钻头提离孔底1020cm继续旋转，保持泥浆正常循环，以中速压入符合清孔规定指标的泥浆（该处地层一般比重为1.11.2左右），把孔内比重较大的泥浆以及钻渣换出，使含砂率逐渐减小，直至稳定状态并小于4%为止，而且保证孔底沉渣不得超过30cm。 清孔时压浆入孔要及时，以保持孔内水头，避免坍孔。清孔需要认真操作，不能用加深孔深的方法来代替清孔。 第一次清孔后，利用自制探孔器对孔进行检查，确定有无缩颈情况，然后吊放钢筋笼。 4.7 钢筋笼的制作、安设 为保证钢筋笼的质量，一般情况下，钢筋在特设的预制场内加工成型编号，根据施工需要，及时运至施工现场绑扎、整体或分节吊装。 、钢筋的加工工艺严格按照设计及规范进行。钢筋搭接接头在同一断面不超过50%且间隔搭接。接头采用双面搭接焊，焊缝长度不小于4d（级钢筋）；焊接时，上下两段接头处必须弯折一定角度，使其重心保持同一轴线上，确保钢筋笼的顺直和受力。主筋与加劲箍筋点焊连接，与一般箍筋连接采取点焊和绑扎相结合的方法，确保钢筋笼的整体性和稳定性。为保证桩身钢筋砼保护层厚度符合要求，在骨架主筋外侧四周对称焊接四组“耳环筋”，采用断头钢筋（直径10mm）弯制而成，长度不小于15cm，高度为5cm。 、钢筋笼就位一般采用16t汽吊整体吊装安放，如果因为吊车不能进入，可利用钻机辅以人工分节吊装。为保证钢筋笼在起吊时不发生弯曲变形，采取下列措施：吊点位置选择应恰当，一般应设于上端第一加劲箍筋处；起吊前视其长度横向安设几组40mm井字形钢管，纵向在笼内用铁丝绑扎100mm左右的两组圆木，接头处相连不少于50cm，且绑扎牢固，以加强骨架刚度，使其吊放时不变形，入孔时边放边拆。无吊车时，人工将钢筋笼抬至孔口，利用钻机的卷扬机吊装。钢筋笼在吊装过程中，应对准孔位，使钢筋笼中心与护筒十字线中心重合，轻放慢送，若遇阻碍，可徐起徐落和正反旋转使之下放，并随时注意观察孔内水位，如发生异样，马上停止，检查是否坍孔。如分节吊装的钢筋笼，焊接采用双面搭接焊，焊接时上下节位置摆放正确，一人用大夹钳将对准的接头夹住，一人焊接。完毕后将焊渣清除，再吊装。有时为加快施工进度，可增加焊机和人员。 、钢筋笼入孔后，注意控制其笼顶标高。可采用细铅丝根据护筒及笼顶标高，在相应位置作好标记，待标记与护筒顶平齐时，即表明钢筋笼到位，可立即进行加固。加固时用钢丝绳将其吊在2根40mm钢管上，防止钢筋笼下沉；并用钢管做成的撑杆撑牢，并与操作平台连成一体，必要时可焊接在孔口护筒上，防止钢筋笼上浮。 4.8 导管安装 钢筋笼安放好以后，立即组织搭设灌注平台，准备好漏斗及导管安装工作等。导管采用厚度为5mm的钢板卷制，直径为250或300mm，内壁光滑圆顺，内径一致。一般中间节长2m，底节长4m，配以1m和0.5m的调节段。导管中间设加强腰带，法兰盘夹橡胶垫连接，底节导管不设法兰盘，防止牵挂钢筋笼。导管应具有足够的抗拉强度,使用前应试拼、试压，不漏水。安放时，现场技术人员必须根据成孔深度配置导管长度，并做好安放顺序记录，便于拆除导管时不致弄错其长度而导致断桩。导管连接时，连接螺栓的螺帽应在上，便于拆除，不致延误时间。导管口下端距孔底一般为40cm左右。 4.9 二次清孔 导管安装完毕后，立即测量孔底沉渣和泥浆质量，如果不符合要求，则应马上进行二次清孔。二次清孔采用也采用换浆法。用长度为0.5m的导管作成的圆筒，一端封闭，另一端用法兰盘和导管连接，侧面开口，焊接同泥浆泵水带大小一致的钢管，并用铁丝将其与水带绑扎紧密，避免漏水漏气。开动泥浆泵进行换浆，直至沉渣厚度及泥浆符合要求后及时拆除，安放好漏斗，进行水下砼灌注。 4.10 水下砼灌注 、灌注水下砼采用垂直导管法施工。 、灌注前应再次核查导管下端距孔底尺寸、孔深、孔底沉渣厚度等，符合规定后才能开始灌注。 、水下砼采用拌和站集中拌制，罐车运送。拌和站配备JS750强制式搅拌机两台，PLD1200电子计量配料机两台，拌和站拌合能力为60m3/h，能充分保证水下砼的连续灌注。粗细骨料级配良好，细骨料采用洁净的优质中粗河砂，粗骨料粒径14cm，使用时用水冲洗干净。砼水灰比采用0.55，砂率40%，坍落度1822cm，保证砼具有良好的和易性：流动性大、粘聚性好，泌水性小。砼直接由罐车放送入料斗。为保证砼的质量，拌和站设富有经验的专职技术员、试验员和领工员各一名。拌和站出料及现场放料时必须检查砼坍落度，确保入孔砼质量。 、水下砼封底借鉴拔球法的施工经验，采用钢板做的圆盘，直径较导管直径大1cm，上焊20的圆钢作手柄，封底时堵住管口，待料斗中的砼装满后，用卷扬机或吊车吊起圆盘。初始砼的数量应能满足导管在首批砼中的埋深不小于1m，初盘砼数量由下式确定，保证封底一次成功。 V(d2h1+D2Hc)/4 说明：V首批砼所需数量(m3) h1井孔砼面达到Hc时，导管内 砼柱所需高度(m)： h1=wHw/c Hw井孔内砼面以上泥浆深度(m) w井孔内泥浆比重(kN/m3) c砼比重 Hc灌注首批砼时所需井孔内砼面至孔底的高度(m) Hc= h2+ h3 h2导管初次埋置深度，h21m h3导管底端至孔底间距，约0.4m D井孔直径(m)；d导管内径(m) 由于采用几辆罐车输送砼，一般为45 m3/车，能保证灌注的连续性，且采用拔球法施工，所以可将导管底距孔底距离由40cm提高至5080 cm 、在灌注过程中，采用自制测锤(3.6kg)经常探测井孔内砼面位置，及时调整导管埋深，控制导管埋入深度在2m6m左右，并确保桩身超灌0.51.0m，保证成桩质量。当孔内砼面接见钢筋笼时，为防止钢筋笼上浮，应放慢灌注速度，且保持较深的埋管，当砼面升入钢筋笼m后，应减少导管埋入深度。在桩身最后10m砼灌注时，由于泥浆变浓，且管内外压差减小，砼不易密实，因此采用提高漏斗和导管高度，增大导管内外压差的办法施工，提升高度以漏斗底口至泥浆顶面高差不小于4m为宜，提升时采取吊车配合进行。 、水下砼灌注必须连续不得中断，要求每小时灌注高度宜不小于10m，中间任何原因中断灌注皆不得超过30min,否则采取补救措施，或重钻。温度较高时砼根据试验掺入缓凝剂,防止砼过早初凝。灌注过程中，做好灌注时间、混凝土面的深度、灌砼量、导管埋深及导管拆除的施工记录。 我队施工的222根钻孔桩，后来经小应变桩检，其中A类桩211根，B类桩11根，合格率100，优良率95。全面、优质、高效、低耗、及时地完成了施工任务。 5 施工体会 、因为桩基工程是制约桥梁工程工期的关键，所以必须重点突出，任务明确，措施具体，实现安全、快速、优质、高效。 、选择恰当的施工工艺不但能加快施工进度，而且能保证施工质量。正循环成孔适用于粘土；粉、细、中、粗砂等各类软土地层，其成孔速度快、质量好。 、钻机选用国产泰山15型钻机，该机性能稳定可靠，搬运安装方便，起下钻具灵活方便，该机除能纵向位移外，还能整机横向位移，对孔方便，大大加快施工进度。 、施工中运用先进的检测设备。在施工中，泥浆测定采用上海昌吉地质仪器有限公司生产的NA1型泥浆含砂量计、NB1型泥浆比重计、1006型泥浆粘度计，快速、准确的测定了泥浆的