元通桥旋挖钻干成孔施工方案

郑郑州州市市元元通通大大道道跨跨南南水水北北调调 总总干干渠渠桥桥梁梁工工程程 桩基干成孔施工方案 河南省地矿建设工程 集团 有限公司河南省地矿建设工程 集团 有限公司 郑州市元通大道跨南水北调总干渠桥项目部郑州市元通大道跨南水北调总干渠桥项目部 2012 3 282012 3 28 2 目目 录录 一 工程概况一 工程概况 3 二 编制依据二 编制依据 3 三 旋挖钻桩基成孔概述三 旋挖钻桩基成孔概述 4 四 施工方案四 施工方案 4 1 钻机型号选择 5 2 施工工艺 6 五 质量保证措施五 质量保证措施 9 1 桩位控制 9 2 桩径控制 9 3 桩深控制 9 4 倾斜度控制 9 5 人员 机具配备及生产率 10 六 质量事故防止六 质量事故防止 10 1 施工过程质量控制 10 2 施工过程检查落实 11 3 施工后的检查落实 11 4 质量检查内容 12 5 施工质量通病防治 12 3 一 工程概况一 工程概况 我项目部承建的郑州市元通大道跨南水北调总干渠桥梁工程跨干渠南至 渠北 全长 561 4 米 道路红线宽 45 米双幅 其中左幅桥长 311 95 右幅 桥长 323 15 米 单幅宽 20 5 米 左幅跨度 2 20m 36 5m 52m 36 5m 22 7 m 4 2 25 55m 右幅跨度 2 20m 36 5m 52m 36 5m 25 8m 4 2 25 55m 左右幅宽度 20 5m 4m 20 5m 左幅局部宽 23 5m 右幅局部宽 26 5m 1 该桥梁工程钻孔灌注桩共204根 其中桩径100 cm 的计132根 桩径 130 cm 的计73根 桩长最长为46 m 最短为24 m 2 该大桥跨区域位于岗地与平原的过度地带 区域东侧为广阔的黄淮冲 积平原 场地以西属低山岗地 山脉大体呈东西向 向东逐渐与黄淮冲积平 原相接 地势总体呈西高东低的特点 3 根据勘探设计院出具的 204 根桩基范围内的地质报告显示 自上而下 第一层为粉质粘在 0 8 80 米间 0 140kpa 二层为粉质粘土在 4 90 18 0 米间 厚度 9 2 13 1 0 200kpa 三层为粉质粘土在 11 0 21 6 米间 厚度 3 6 16 7 0 220kpa 四层为夹砂粘性土在 14 5 31 6 米 厚度 10 0 20 6 0 240kpa 五层为砾石在 22 9 45 0 米间 厚度 13 4 30 5 0 400kpa 六层是粘土岩 0 280kpa 4 中铁第一勘探设计集团有限公司依据地质勘探报告 对该桥桩基设 计采用了摩擦桩设计 5 根据勘探资料 桥区域地下水按其赋存条件及性质分为孔隙裂隙水 和孔隙潜水两种类型 地下水位高程稳定在 93 0 93 3m 之间 但目前桩基 施工至标高 74 8 米位置仍未见渗水现象 估计是旱季地下水位线下降所致 二 编制依据二 编制依据 4 1 依据中铁第一勘探设计集团有限公司设计的郑州市元通大道跨南水北 调总干渠桥梁工程施工图 2 公路桥涵施工技术规范 JTG TF 50 2011 3 公路工程质量检验评定标准 JTGF80 1 2004 第一册 土建 4 参照 建筑桩基技术规范 JGJ 94 2008 5 参照 钻孔灌注桩施工规范 DG 08 202 2007 三 旋挖钻桩基成孔概述三 旋挖钻桩基成孔概述 旋挖钻机成孔施工具有低噪音 低振动 扭矩大 成孔速度快 无泥 浆循环等优点 缺点是在粘性较大的粘性 淤泥土层中施工 回转阻力大 钻进效率低 容易糊钻 适用于填土层 粘土层 粉土层 淤泥层 砂土层 以及短螺旋不易钻进的含有部分卵石 碎石的地层 四 施工工艺四 施工工艺 1 1 钻机型号选择 钻机型号选择 根据设计单位提供的地质资料和设计图纸 元通桥跨域内地质条件主要 为粉质粘 夹砂粘土 砾石和泥岩组成 且在桩基成孔范围内无地下水 适合 采用旋挖钻机干法成孔施工方法 考虑到有效工期相当短的因素 我部选择 4 6台宇通重工YTR200型旋挖钻机 钻机械性能如下表所示 性能指标单位宇通重工YTR200 型 发动机C7 电喷 额定功率 Kw246 额定转速 r min2100 油耗 g kw h207 油箱容积 L450 5 动力头双速液压驱动 单机齿轮减速 最大扭矩 Kn m183 最高工作转速 kn22 进给油缸推 拉力 n200 140 最大钻孔直径 cm180 最大钻深 m60 整机质量 t53 最大工作接地比压 MPa0 78 2 2 施工工艺 施工工艺 鉴于旋挖钻在豫西 陕西 甘肃 青海等地地下水位较低的地区 桥梁 桩基施工时大部分采用干法钻进成孔无水砼灌注施工法拟定的施工工艺图附 下页 成孔工艺 成孔工艺 A 施工程序 放线定位 引出控制桩 开口埋设护筒 校正桩位 钻机就位 钻进施工 成孔检验 安放钢筋笼 孔深复测 安放导 管 砼灌注 声测质检 验收 B 工作状态 旋挖钻施工为动力头带动钻杆下端的钻头 利用钻头下 端的切削刃对土层进行切削破碎 切削的土体被挤进钻斗 装满后将钻斗提升 出孔口 旋转钻机底盘 并开启钻斗阀门 将土体排放到地面或直接卸在汽车上 运走 如此反复 直钻至孔底标高 C 钻机就位施工 旋挖钻机就位后钻头对准桩位 调整钻杆垂直度 并 将深度记录仪初始值调整为零 开钻慢进 待钻进深度超过护筒底边一米后 即可全速钻进 钻至设计标高后 用旋挖斗将孔底虚土清出 亦即成孔 D 干法成孔孔壁顺直偏差小 孔径垂直偏差小 孔体圆顺且表面粗糙 6 旋挖钻干成孔无水灌注砼工艺流程图旋挖钻干成孔无水灌注砼工艺流程图 测量定位 钻机就位 初步钻进 安放护筒 正式钻进 成孔清空 桩底夯实 安放钢筋笼 安放导管 灌注砼 检测 护筒就位 埋设护桩 监理旁站 检查 钢筋笼制作 桩体留置试块灌装记录 7 施工注意事项 施工注意事项 A 钻孔前调整旋挖钻机钻杆保持垂直 确保位置正确 防止因钻杆晃动 引起桩位偏移 B 初始钻进表土层保证钻杆垂直 缓慢进尺 减少钻杆晃动 钻孔过程 中 采取措施 护筒埋设时高出地面30cm并围堰 防止下雨天雨水流入孔内 C 钻孔施工连续进行 如因故停机时及时提钻 防止长时间停钻出现塌 孔埋钻 钻孔完毕及时浇筑砼 若不能及时浇筑间歇时间较长时 钻孔的孔 口加盖板罩 防止安全事故发生 再次开钻前检查孔深是否出现塌孔 D 钻机在连续施工钻进过程中 时常观察钻进地质情况 进入砂层 砾石层时 要严格控制钻进速度 必须低速慢进 防止塌孔 E 在灌注过程中技术人员随时测量孔内砼面高度 及时调整导管埋深 保证导管埋置深度在任何情况下不得小于 3m 为了保证砼浇筑段有足够的压 强 保证砼的密实度 控制在 3 6m 左右 桩顶加灌 0 8 1 米 F 孔底清理经监理工程师检验合格后及时灌注砼 在砼灌注前对运至 现场的商品砼进行塌落度检测 检验出厂随车资料 核定立方量 合格时进 行灌注 钢筋笼安放 钢筋笼安放 钢筋笼从加工场运输到桩位时 要防止撞击变形 钢筋笼安放前采用 探笼探孔 以防止下笼时产生意外 安放钢筋笼时采用16T汽车吊吊装入孔 钢筋骨架在下放时防止碰撞孔壁 如放入困难 要查明原因 不得强行插入 钢筋骨架安放后的顶面和底面标高误差不得大于 5cm 8 砼灌注 砼灌注 A 钢筋笼安放完成及时进行砼灌注 减少成孔的停置时间 干法成 孔的桩基采用垂直导管灌注砼 靠砼反压出导管形成的扰动产生振捣作用 B 导管为直径 250mm 钢管 分节长度为 4 米 配置 1 2m 短节 底 节长 6 7m 导管接头为橡胶密封圈丝扣连接 导管内壁圆顺 并根据不同 孔深编号及自下而上标示尺度 导管在吊入孔内时 用导管夹具将其位置固 定在孔中心 防止卡挂钢筋骨架 C 采用无水砼灌注法施工 在砼通过导管进入桩孔底部时 由于落 差过大 最深部高达约 47 米 会对桩基底部产生强大的冲力产生振动 诱使 桩孔局部砂层 砾石层脱落 容易出现塌孔现象 故此在第一料斗砼灌注前 在导管内安放一直径为 300mm 空心橡胶球 即水下灌注砼时用的避水球 球 内充气 致使砼下落时起到缓冲作用 降低砼下落的速度 D 为确保桩头部位砼的密实度 在砼灌注完成后有吊车提起导管上下 活动让其产生振捣作用并且缓缓拔出导管 使桩头部位增加砼密实度 促使 桩头部位砼的质量更好 专家论证不需振捣 并做好灌注记录 五 质量保证措施五 质量保证措施 1 1 桩位控制 桩位控制 先确定出墩中心 并检查与相邻墩中心之平面几何关系 确认无误后进行 细部桩位的放样 将墩台的几根桩同时放出 以便检查其桩间相互关系 确认 无误后埋设护桩 并进行钻机的就位 由于钢护筒直径较设计孔径大10 15 cm 先按设计桩径钻至护筒底标高以下0 50 1 00 m 再扩孔埋设护筒 这 时桩心一般不会偏位 而重新钻进时钻头顺着第一次超钻的0 50 m 很容易实 现导向钻进 把桩心位移降低到最小值 9 2 2 桩孔质量控制 桩孔质量控制 桩孔允许偏差见 下页表 由于各种钻头型式不同 开扩孔的部位 也不同 总体来讲 钻头的扩孔部位的外径较设计桩径小3cm 即可 当钻头 磨耗大于2cm时要调整刀片角度或加焊 对成孔用检孔器进行检孔 探孔器长 度设置5 5米 砼桩允许偏差 检验方法及检验数量砼桩允许偏差 检验方法及检验数量 序号项目准许偏差检验方法检验数量 1 孔径灌注桩不小于设计规定 2 孔深灌注桩不小于设计桩径 仪器测量 检查施工记录 探笼 测绳检孔 3 位移群桩群桩 100 单排 50 4 倾斜度 0 5 孔深 5 桩底渣土 200 仪器测量 检查施工记录 全 部 检 测 3 3 桩深控制 桩深控制 旋挖钻机上本身带有深度记录仪 对孔深可直接进行量测 但终孔前一 定要用测绳进行孔深复测 由于是干法成孔 且孔底一般只有几厘米的虚土 不存在沉渣 孔深量测很容易控制 4 4 倾斜度控制 倾斜度控制 钻孔倾斜度主要通过钻杆垂直度进行控制与调整 尽管钻机操作室内有 钻杆垂直度显示仪 并可直接通过操作阀进行调整 但仍需不定期的用经纬仪 对钻杆垂直度进行检校 5 5 人员 料具配备 人员 料具配备 人员配备 人员配备 旋挖钻机施工机械化程度高 每台钻机每班只需配备四人 其中操作司 10 机一人 机修工一人和普工二人 操作司机负责机械的操作运转 机修工负责 机械故障的排除及机械状况的检查 普工负责配合换钻头 桩机的对位 下 护筒及护筒周围土的回填等工作 料具配备 料具配备 旋挖钻干法成孔 不需配备其它料具 只是当遇有较大的地下水时 只 需向孔内投放稳定液或泥浆 利用钻机旋转产生的离心力将稳定液或泥浆挤 入孔壁进行护壁 此时也不需要单独的造浆系统 砼灌注时配置高频振动器2台或插入式振动棒2套以便于在砼浇筑至距 桩顶两米时随时使用 六 质量事故防治 六 质量事故防治 建立健全质量管理体系遵循质量管理八项原则 发挥领导作用 发 布质量方针 确立质量目标 运用管理的系统方法来建立质量管理体系 明 确职责 科学配置人力和物质资源 开展全面质量活动 提高全员质量意识 充分发挥全员的才干和工作热情 确保质量策划 质量控制 质量保证和质 量改进活动顺利地进行 1 1 施工过程质量控制 施工过程质量控制 开钻前确认是否有前期遗留问题 查验报验手续是否完备 对拟开工 桩位落实施工人员 设备机具 材料 施工方法 测量等方面的内容 A 人员落实 人员配备是否满足要求 质量管理人员是否有相应资 格并熟悉相关施工技术规范和质量验评标准 操作人员是否经过交底 11 B 机械设备 拟开工桩位所需机械设备是否配备齐全 到位 设备机 具性能应满足施工技术规范和施工方案要求 保证设备机具的状态完好 C 材料落实 进场的材料是否报验合格 材料准备是否充足 需抽样 检验的材料是否合格 向监理工程师报验资料是否合格 齐全 D 施工方案和施工方法落实 组织现场施工人员熟悉施工方案 进行 技术交底 完善交底手续 必要时与现场监理工程师进行沟通 要掌握关键 质量控制点的技术参数 E 监视测量装备落实 监视 测量装置配置计划中的仪器设备配备齐 全 到位 本部不能做的实验检验落实委托有资质的单位 自有监视测量装 备保持完好 F 施工环境落实 现场是否具备足够的工作面 特别雨季施工天气条 件是否满足施工工艺参数的要求等 2 2 施工过程中的检查落实 施工过程中的检查落实 除落实以上各项内容外 应重点检查落实 以下方面的内容 施工过程中各项施工技术参数是否异常 操作人员工作时有无误操 1 作 详细做好桩基施工现场记录 索取商品砼随车质量证明书 施工过程中应该做的检验与试验工作有没有完成 各项技术指标的 2 符合性 随时检验砼的塌落度 协助监理工程师做好现场监理旁站工作 检查现场施工技管人员及工人应对可能影响施工质量的紧急突发情 3 况的应急应变能力 留置砼试块 按照规范要求多留出一组 以便今后自检或抽查时备 4 用 12 3 3 施工后的检查 施工后的检查 施工后的检查除按施工工艺标准或施工技术规范要求必须进行的检 1 查 检验外 检查重点为对后续验收 检验评定和下节点施工的支持作用及 成品保护工作 同时注重施工过程中可追溯性资料的收集整理工作 桩基工程施工完工后按照规定的程序和要求 对完工后的检验批 2 分项工程及时进行评定 经检查认可并签署验收记录后 才容许进行下节点 工程施工 4 4 质量检验主要内容 质量检验主要内容 在终孔和清孔后 应对成孔的孔位 孔深 孔形 孔径 倾斜度 孔 底渣土厚度 钢筋笼底面高程等进行检查 群桩 排架桩的桩位 全站仪或经纬仪检查纵横方向中心 1 钻孔倾斜度 查验灌注前记录 允许偏差为桩长的 0 5 2 孔底浮渣厚度 查验灌注前记录 应符合设计和施工规范要求 3 钢筋笼底面高程 查验灌注前记录 应符合设计要求 4 钻孔灌注桩混凝土的强度 按水泥混凝土抗压强度评定标准检查 5 凿除桩头多余混凝土后 检查有无残缺的松散混凝土 检验桩体完 6 整性 插入承台内的混凝土桩头及锚固钢筋长度 应符合要求 7 5 5 旋挖钻孔灌注桩质量通病 旋挖钻孔灌注桩质量通病 13 坍孔防治 1 a 护筒周围用粘土填封密实 在松散粉砂层或卵石钻进时桩机不能进 尺过快或较长时间空转 根据孔内的不同地质情况及时调整钻进速度以维持 孔壁稳定 b 在钻孔过程中 如发生孔内坍塌时 探明坍塌位置 将砂和膨润土 1 1 或砂砾石和黄土 2 1 混合物回填到坍孔处以上 1 2m 但每层回填厚度不 超过 50cm 采用钻头冲压密实 让其回填土挤密塌孔部位后从新钻进 如坍 孔严重时 应将钻孔全部回填 回填方法同上 然后重新埋设护筒后再行钻 孔 c 钻孔完成清孔时 指定专人负责检测清孔情况确保桩底浮渣厚度不 超 200mm 桩孔偏移倾斜防治 2 a 钻机就位时 要使钻机底座水平 要使钻杆中心在一条竖直线上 并经常检查校正 由于钻杆较长 转动时上部有摆动 初始钻进时要低速慢 进 b 在有倾斜的软 硬地层钻进时控制进尺 低速钻进 如有孤石 探 头石 更换合金钢钻头慢挖通透 倾斜超标时 在桩孔偏斜处上下反复扫孔 使孔校正校直 偏斜严重时 应回填粘土到桩孔偏斜处以上 待回填料沉积 密实后继续钻进 缩孔防治 及时修补钻锥 使之符合尺寸要求 恢复正常工作 3 卡钻 埋钻和掉钻防治 4 14 a 经常检查转向装置保证其灵活 经常检查钻杆 钢丝绳及连接装置 的磨损情况 及时更换易磨损件 防止卡钻或掉钻 b 卡钻时不宜强力提拔 只宜轻提钻头正反旋转轻轻提出 c 对于埋钻 如是坍孔或其它原因造成的埋钻 使用高压空气吸泥机 吸走埋钻的泥砂 提出钻头或放入高压风管 用压缩空气吹开埋住钻头的钻 渣后提出钻头 d 掉钻头时用打捞叉 钩 绳索等工具捞取 若已被砂石埋住可按上 述办法清除砂石 使打捞工具接触落物后再打捞 钢筋笼运输变形 偏位防治 5 a 钢筋笼应根据运输和吊装能力及吊装条件分段制作 分段运输 分 段吊装 吊入钻孔内再搭接焊连接 b 钢筋笼在运输及吊装时 除每隔 2m 左右焊一道加强箍筋外 还应在 钢筋笼内每隔 4m 装一个可拆卸的十字形临时加强支撑 待钢筋笼吊入钻孔时 逐一拆除 c 钢筋笼主筋保护层钢筋焊接牢固 符合设计保护层厚度要求 保证 钢筋笼在灌注混凝土时不会发生偏移 导管通病防治 6 a 导管底口至孔底间隙不得超过 300 500mm 左右 在提升导管前 用 标准测深锤测量混凝土表面标高 始终保持导管底口埋于混泥土中不小于 3m 且不大于 6m 控制导管提升高度 15 b 下导管前检查导管拼装后的轴线 试拼后各节导管应从下至上编号 标上累计长度 吊入孔内拼装时 各节导管号和圆周方向应与试拼时相同 不得错乱 c 要确保混凝土均匀 连续的灌注 保证混凝土的连续灌注 中断灌 注不应超过 30min 混凝土的坍落度宜为 18cm 左右 2cm 使混凝土具有良 好的和易性 混凝土的含砂率宜为 45 左右 最大水灰比宜不超过 0 4 并掺 入外加剂 粉煤灰等材料 在运输和灌注过程中 混凝土应不发生显著离析 和秘水 d 配置混凝土的原材料 应符合混凝土对原材料的规定要求 宜优先 选用矿渣水泥 水泥强度不宜低于 42 5 级 按标准方法测定的初凝时间不宜 小于 2 5h 采用级配良好的中砂 粗骨料最大粒径不得大于导管内径的 1 6 1 8 和钢筋最小净距的 1 4 且不得大于 4cm 水泥用量不宜小于 325kg m3 e 灌注开始发生堵管时 可用长杆冲捣 用吊绳抖动导管或用振动器 震动导管等方法 迫使混凝土下落 若无效果 需将导管连同管内混凝土拔 出 清除 换新导管 准备足够储量混凝土重新灌注 灌注混凝土时钢筋笼上浮防治 7 a 摩擦桩应将钢筋骨架的几根主筋延伸至孔底 钢筋骨架上端在孔 口处必须有足够的加压固定设施 b 灌注中 当混凝土表面接近钢筋笼底部时 应放慢混凝土灌注速 度 使导管保持较大埋深 并使导管底口与钢筋笼底端保持较大的距离 以 便减小对钢筋笼的冲击 16 c 混凝土面进入钢筋笼一定深度后 应适当提升导管 使钢筋笼底 端至导管底口有一定的深度 但应注意导管埋入混凝土表面不得小于 3m 灌注混凝土过程坍孔防治 8