循环钻机钻孔桩施工方案

1、武汉轨道交通四号线二期工程车站及区间土建施工第二标钻孔桩正循环、冲击钻施工方案编制:复核:审批:中铁隧道集团有限公司武汉轨道交通四号线二期工程第二标项目经理部、二O一一年四月十八钻孔桩正循环、冲击钻施工方案1.1 编制依据(1武汉市轨道交通四号线二期工程施工图设计拦江路站结构施工图主体围护结构施工图(2010年2月;(2武汉市轨道交通四号线二期工程标段拦江路站岩土工程详细勘察报告(2010年2月1日;(3建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB50202-2002;(4现场实地踏勘结果。(5建筑施工计算手册。(6适用于本工程的标准、规范、规程及湖北省、武汉市有关安全、质量、工程验收等方面的标准、

2、法规文件。(7我项目现有的技术水平、施工管理水平、机械设备配套及我项目从事市政工程所积累的施工经验。1.2 编制原则本着严格遵守合同、履行义务,确保安全、优质、按期完成工程的原则,并根据本合同的工程地理环境、气侯、交通运输材料供应等情况综合考虑编制。2. 工程概况2.1 设计概况武汉轨道交通四号线二期工程拦江路车站段,车站起点设计里程为右DK12+618.236,终点设计里程为右DK12+886.736,总长268.5m。施工场地内川味酒家与鹦鹉花园上空,有一高24米110KV高压线,在施工过程中需进行安全保护,以确保高压线的安全及高压线下人员、机械的安全。2.2 工程地质根据钻探揭示及对地层

3、成因、年代的分析,本站地层主要由第四纪全新统及中更新统冲、洪积物(Q4ml及志留系(S泥岩组成,岩性为粘土,粉质粘土,粘土混碎石,强风化泥岩、中微风化泥岩。循环钻机及冲击钻施工主要在车站10轴12轴,该段地层主要为:地面地面下1.5m为(1-1杂填土,地下1.611.4m为(3-2粉质粘土,地下11.517.1m为(3-5粉质粘土夹粉土、粉砂,地下17.227.4m为(10-2粘土夹碎石,27.5m31m以下为(20-1强风化粉砂质泥岩。各岩土层的地层岩性分述如下:杂填土层(1-1层杂填土:杂色,松散稍密,高压缩性,主要由建筑垃圾、生活垃圾、碎石及粘性土等组成,土质不均,结构松散。大部分场地分

4、布。堆积时间超过10年。场地腰路堤路段表层为混凝土路面,厚约0.3m。该层大部分场地,层厚约0.58.3m。粘土(Q4al(地层代号(3-2:灰黄褐色,含氧化铁及少量有机质,局部为粘土,呈饱和、软塑状态。该层主要分布于长江一级阶地及一、三级阶地过渡区(黄金口停车场孟家铺站一带。其厚度0.69.1m,埋深0.54.7m。粉质粘土(Q4al(地层代号(3-5:灰灰褐色,呈饱和、可塑状态。该层主要分布于长江一级阶地及一、三级阶地过渡区,厚度1.110.3m,埋深5.312.2m。粘土混碎石(地层代号(10-2:黄褐色,粘土呈稍湿、硬塑状,含铁锰氧化物,碎石粒径0.32.5cm,含量8 12%。其厚度

5、1.310.7m,埋深5.133.5m。强风化泥岩(地层代号(20a-1:灰色,主要矿物成份为粘土矿物、白云母、绢云母,泥质结构和粉砂质结构,层状构造,泥质胶结,裂隙很发育,岩芯多呈土状,手捏可碎。其厚度0.76.0m,埋深1.083.6m。3. 施工准备3.1 施工用电用水(1根据工程所需机械动力设备、电气工具及照明电的数量,考虑到施工高峰阶段的机械设备最高用电需求量,主要使用报装的1000KVA箱变,必要时,采用发电机临时发电,可满足工程用电需要。(2在施工场地两端已分别接入规格为DN50的施工供水管,以满足现场实际施工需求。3.2 施工技术(1组织有关人员熟悉图纸和分项工程施工工艺,了解

6、施工现场地上和地下建筑物及管线现状,作好充分的技术准备工作。(2根据施工进度编制材料进场计划,材料部门根据材料计划进场采购,技术部门作好材料的进场检验工作。(3在施工实践中,施工员、工长应随着设计和施工条件等因素的变化调整和补充完善施工方案。(4测量定位:根据图示坐标尺寸与勘测院提供的控制点进行定位,并设轴线控制点,根据国家水准引测相对标高,本工程采用全站仪确保放线定位准确。3.3 现场布置(1根据工程现场情况,规划车辆、机械进出场道路,在现场设置活动板房作位临时办公使用,住宿统一在阳新路项目部驻地。(2根据施工场地情况,泥浆池与连续墙共用,废浆排入王府井底部新修渣土坑。(3本着因地制宜、便于

7、施工的原则,科学有效的安排施工阶段工种、工段平行流水作业,将工程材料、设施作合理的场地安置和转移。4. 总体施工方案针对高压线下桩基施工的安全施工,我项目部决定对高压线下钻孔桩采用立杆较低正循环钢施工、冲击钻接力的方式进行施工,循环钻机施工范围大致为桩顶地下1520m,冲击钻施工范围为1627m。进场的冲击钻机要求钻机高度<16m。冲击钻机配套施工所需的泥浆由场地上既有泥浆池搅拌、储存。护筒仍采用目前现场所采用的8个1500mm,2m长护筒。成孔按照由南向北跳孔成孔,跳孔2根桩。鹦鹉花园侧及川味侧各布置一台正循环及冲击钻。筋笼吊装采用25t汽车吊分节吊装。吊机配合人工扶笼入孔就位。高压线

8、下钢筋笼加工时按照9m分段,钢筋笼整体加工、加工后分3段吊装,每段9m。钢筋下料时按照8m 钢筋,9m钢筋错开安装,钢筋两端扯丝7cm,钢筋笼整体加工好后,分别退出每根钢筋接头处接驳器,将钢筋笼分段。且应满足上部钢筋笼连接部位不处于支撑作用部位。混凝土浇筑仍采用现场打灰架及已有导管进行水下混凝土灌注。高压线影响的钻孔桩桩号为:A120(含A136(含, C4(含C20(含共计34根。桩径1200mm,间距1.4m。A型桩长26.82m,C型桩长26.82m。钻孔桩钢筋笼大样如图1,钻孔桩施工工艺流程见图2,钻孔桩布置图如附图1。钻孔灌注桩施工前需做成孔试验,每根桩需用超声波检测成孔形状,以保证

9、孔径、孔壁粗燥度。5. 循环钻机及冲击钻组合施工工艺及方法5.1 正循环钻机施工钻孔灌注桩采用正循环回转钻机钻进成孔,桩径1200mm,采用泥浆护壁钻进,利用钻机与导管进行清底,水下混凝土灌注施工工艺。钢筋笼采用现场加工制作,接头布置应满足规范标准要求。5.1.1 施工准备依据测量控制桩点及设计图纸定出桩孔平面位置,采用导线与三角测量相结合,建立控制网精确定位,同时以桩中心为交点纵向、横向埋设护桩,经监理工程师核验无误后方可进行施工。施工过程中要经常进行复测,测量控制桩点及水准点必须特殊加以保护,一旦桩点被破坏应根据护桩及时恢复。5.1.2 护筒埋设为了准确固定桩位,防止孔口坍塌,同时隔离地面

10、水,钻孔前先埋设护筒。护筒采用板厚为46mm的钢板焊接整体式钢护筒,直径1.5m,埋深2m。人工开挖,坑底深度与护筒底同高且平整。护筒上设2个溢水口。护筒埋设时,筒的中心与桩中心重合,其偏差不大于20mm;并严格保持护筒的垂直度偏差不大于1%,同时其顶部应高出地面0.3m。护筒在施工完毕后取出循环利用。5.1.3 钻机就位钻机就位前,先将桩孔周边垫平,确保钻机安放到位机身平稳,钻机就位时应确保钻杆、钻斗中心及桩位中心在同一铅垂线上,其对中误差不得大于20mm;钻机就位后,测量护筒标高来控制钻孔深度,避免超钻或少钻。正式钻孔前,钻机先进行运转试验,检查钻机的机况,确保后面成孔施工能连续进行。 图

11、1 钻孔桩钢筋笼大样图 图2 钻孔灌注桩施工工艺流程图5.2 泥浆护壁及成孔5.2.1 泥浆护壁采用膨润土泥浆进行护壁。泥浆比重应控制在1.11.3,胶体率不低于95%;含砂率不大于4%。5.2.2 泥浆管理泥浆技术指标见表1。表1 泥浆技术指标表 地质情况,适时调整泥浆指标,并作好施工记录。施工期间定期对泥浆池,循环沟进行疏通,确保泥浆循环畅通,沉淀池的沉碴和废浆要经常抽到指定的地点,保证泥浆池有足够的容积,满足成孔施工需要。5.2.3 钻进成孔为保证成孔不影响邻近的钻孔桩施工和质量,钻孔桩应采用跳孔钻进,隔2钻1,或根据现场情况调整。跳孔施工方法见图3。 图3 跳孔施工方法示意图钻机定位检

12、查无误后,钻杆缓慢向下移动,当钻头接触地面时,再开动电动机。开始钻速较慢,以减小钻杆的晃动,且易于校正桩位及垂直度。钻进时,保持泥浆面始终不低于护筒顶下0.5m,边钻进边灌入泥浆进行护壁,利用钻机循环系统将沉渣抽入循环池。钻进过程中随时检测垂直度,并随时调整。钻至护筒下1m后,再以正常速度钻进。在钻进过程中经常观察土层的变化,根据不同的地层适时调整参数。成孔后泥浆比重控制在1.25g/cm3以内,成孔时做好记录。钻进中发现地质情况与地质报告不符时,立即通知设计、监理,研究处理方案。根据勘察报告显示,车站围护结构伸入强风化或中风化粉沙质泥岩,旋挖钻机难以开挖,采用冲击钻破除岩石。冲击钻主要是利用

13、卷扬机使冲击钻头往下反复冲击,将孔中的土、风化岩石劈裂、破碎或挤入孔壁中,用泥浆悬浮钻碴,利用泥浆将钻碴循环出孔外成孔的方法冲击钻配备1200钻头冲孔,保证桩底岩石破除干净,桩底基本平整。为了正确提升钻头的冲程,应在钢丝绳上做出醒目标记,钻进过程中,必须勤松绳,少量松绳,防止打空锤,避免钢丝绳承受过大的意外荷载而遭受破坏。勤取碴,使钻头能经常冲击新鲜地层。取碴后应及时补入新鲜泥浆以保护护筒内水头。钻岩时冲程宜为1.5-2.5米,应使冲程在该范围内经常变动,不可长时间采用同一冲程,以免冲成十字槽或梅花孔,而发生卡钻,同时不得用大冲程冲击岩层,以免损坏钻头,并及时投放粘土,检测泥浆性能,使岩碴能及

14、时悬浮,保证钻头能经常冲击新鲜岩层。因故停钻时,应将钻头提出孔口,再开钻时应以小冲程冲击从小逐渐加大,过渡到正常冲程范围,更换钻头时,应检测钻头直径,以免卡钻。5.4 清孔钻孔桩成孔后,进行第一次清孔,使用高压泥浆泵向孔底压入新制泥浆或清水,将孔内沉渣上翻,溢出孔口,使孔内泥浆密度达1.2左右。5.5 成孔检测成孔检测100%检查,其中10%必须采用井径斜仪检测。检测标准:(1孔深不小于设计深度并确保进入持力层;(2井径比设计桩径大35cm;(3垂直度:<1%;(4沉碴厚度:100mm。5.6 钢筋笼制安钢筋笼主筋采用正反丝接驳器连接,在同一截面内接头不得大于50%,接头错开距离不小于1

15、.5m。加强箍筋采用单面搭接焊,螺旋筋和主筋连接采用电弧点焊焊接。其焊接质量满足规范要求,加工尺寸、位置符合设计要求。钢筋笼制作成型后几何尺寸允许偏差值(mm如下:主筋间距:±10箍筋间距:±20直径:±10钢筋笼钢筋笼整体长度:±50钢筋笼在平整的加工场内,将主筋用接驳器连接好,钢筋笼预先制作成型(连接区域不布置箍筋和螺旋钢筋,吊装时再分段吊装。钢筋笼吊装连接好后,在连接部位加焊加密箍筋。为方便钢筋笼准确连接,在同一根主筋上做好标记。吊装时采用25吨汽车吊吊装,严格控制吊车臂伸出长度,保证吊车臂与高压线距离在安全距离以外。钢筋笼吊装时,采用吊机主副钩三

16、点起吊、人工扶笼入孔、缓慢下放入孔。钢筋笼全部入孔后,按设计要求检查安放位置并做好记录,经自检平面位置、方向符合要求后,将钢筋笼的吊筋固定在孔口处,并用专门的限位器加以固定,确保钢筋笼的稳定。吊装步骤:首先将25吨吊机引领到施工现场,将起吊臂定位15米;然后把第一节钢筋笼吊起放入孔内(长9米,钢丝绳长度为5米,总长小于15米,吊机起吊离地不超过1.5米,将钢筋笼沉入孔内,在孔口外露1m长的钢筋笼(错缝1米,用150mm型钢做扁担临时支撑在钢护筒上,拆除吊绳,然后吊装第二节钢筋笼(笼长9米、钢丝绳5米、离地1.5米到孔口并与第一节钢筋笼错缝焊接好,抽出支撑扁担,下沉钢筋笼。以同样的方式进行第三节

17、钢筋笼的安装。5.7 导管安装钢筋笼吊装完成后,进行混凝土浇注导管安装。导管采用直径250mm的钢管,用2.5m的标准管配12节长11.5m长的短管,使导管下放后下管口与孔底保留30 50cm左右的距离。导管间用丝扣联结牢固,并加设密封圈。导管安装前应作水密封试验,试验压力不得低于0.3Mpa。导管安装时要调整吊机吊钩位置,使导管尽量置于孔的中间,缓慢下放导管,避免碰撞钢筋笼。第二次清孔:钢筋笼、导管下好后,用气举法进行第二次清孔。5.8 混凝土灌注混凝土灌注采用导管法水下混凝土灌注,混凝土强度等级为C30。混凝土采用商品混凝土,混凝土输送罐运至施工现场。灌注前,需对孔底沉碴厚度进行测定,如沉

18、碴厚度超过规定标准100mm时,应进行第二次清孔。混凝土运至施工现场时,混凝土从输送罐中直接倾倒入料斗中进行混凝土灌注。灌注首批混凝土之前在漏斗中放入隔水塞,然后再放入首批混凝土。灌注首批混凝土量应使导管埋入混凝土中深度不小于1.0m,首批混凝土不得少于2m3(罐车自卸混凝土满足初灌量要求。混凝土灌注必须保持连续进行,以防止断桩。浇注过程中应勤量测,勤拆管,始终保持导管埋深在2.06.0m左右,最后一次拆管时要缓慢提升导管, 以免孔内因导管拆除留下的空间,不能被周围砼所填充,桩体中出现空芯。施工过程中严禁将导管提出混凝土面,以免形成断桩,同时严禁将导管埋置过深,以防混凝土堵管或钢筋笼上浮。随孔

19、内混凝土的上升,需逐节快速拆除导管,时间不宜超过15分钟。在灌注过程中,当导管内混凝土不满,含有空气时,后续的混凝土应徐徐灌入漏斗和导管,不得将混凝土整斗从上而下倾入管内,以免管内形成高压气囊,挤出管节的橡胶密封垫。为确保桩头混凝土质量达到设计要求,桩身混凝土需超浇50,浇注过程应作好详细记录。在砼灌注过程中,为防止钢筋笼上浮,开始灌注砼时放慢灌注速度;当孔内砼面进入钢筋笼12m后,适当提升导管减小导管埋置深度(不小于1m,增大钢筋笼在下层砼中的埋置深度。混凝土施工过程中,要严格检测混凝土坍落度,坍落度1822cm,并按照实验规程作好试块及试验记录。灌注过程中要及时测量混凝土面高度,当确认已灌

20、注至设计标高时,方可停止灌注,拔出导管。5.9 上部回填为满足施工安全要求,待混凝土初凝后,需进行上部回填密实,回填材料就地取材。6、质量通病防治6.1 遇孤石的处理措施在钻孔桩施工过程中遇到孤石,采用高合金钻头,当埋深较浅可采用开挖破除的方法,埋深较深无法破除时,采用冲击钻破除。6.2 斜孔的预防及处理措施(1钻机就位平稳,转盘保持水平,护筒保持垂直。(2当遇到地下障碍物时,不得盲目钻进,要调整钻进参数,确保钻具的垂直度的稳定性。(3施工中钻杆中心、钻头中心、护筒中心三者应在同一铅垂线上,及时调整钻进垂直度,并用侧锤及经纬仪在相互垂直的方向上进行检测,以保证钻进的垂直度。(4对于易产生倾斜的

21、地层,钻进时可设置不小于3倍钻孔直径的导向扶正装置。6.3 坍孔的预防及处理措施(1钻进过程中,坍孔容易在砂性土层中发生,所以在进入砂性土层后,应适当放慢成孔速度,确保砂层段泥皮形成,使该段泥皮具有较好的护壁功能。(2放钢筋笼时保持垂直上下;护筒周围用粘土填封密实;钻进中及时添加新鲜泥浆,使其高于孔外水位;遇流砂、松散土层则适当加大泥浆密度,不要使进尺过快或空转时间过长。(3轻度坍孔,加大泥浆密度和提高浆位;严重坍孔,用粘土泥膏投入,待孔壁稳定后采用泥浆低速钻进。(4在成孔或灌注混凝土初期发生坍孔时,应重新进行清孔,并适当加入FCL 堵漏剂及木渣等,以确保成孔质量。6.4 防止钢筋笼上浮措施(

22、1在砼浇至钢筋笼底标高位置时,应适当放慢浇灌速度,以免砼顶升造成钢筋笼上浮;(2提拔导管时应缓慢垂直进行,以免提拔导管时钩带钢筋笼。6.5 断桩的预防措施与处理方法(1边浇砼边拔导管,并勘测砼顶面高度,随时掌握导管埋入深度,避免导管脱离砼面;(2当导管堵塞,砼尚未初凝时,可吊起一节钢轨或其它重物在导管内冲击,把堵塞的砼冲开,使砼继续浇注,也可迅速提出导管,用高压水冲通导管,重新下隔水栓浇注,浇筑时当隔水栓冲出导管后,将导管继续下降,直至导管不能再插入时再稍许提升,继续浇注砼;(3如果砼在地下水位以下中断,可用比原桩稍小的钻头,在原桩位钻孔,至断桩部分以下适当深度时(由验算确定,重新清孔,在断桩

23、部位增加一节钢筋笼,其下部埋入新钻孔中,然后继续浇注砼;(4如果砼在地下水位以上中断,可抽掉孔内水,用钢筋笼保护,对原砼面进行凿毛并清洗钢筋,再继续浇注砼。7. 施工总体安排和资源配置7.1 施工组织安排施工组织体系见图5。 图5 施工组织体系图7.2 进度安排进度指标1根/1.5天.台。投入两台机械,工期共计26天。7.3 劳动力配置表2 劳动力配置表 表3 机械设备配置表 (1加强施工技术管理,严格执行以总工程师为首的技术责任制,施工管理标准化、规范化、程序化。认真校对图纸,严格按标准、规程组织施工。及时进行技术交底,发现问题及时解决。(2制定实施性施工组织设计,编制详细的质量保证措施,没

24、有质量保证措施不许开工。质量保证体系和措施不完善或没有落实的,停工整顿,达到要求后再继续施工。(3坚持三级测量复核制,各测量桩点认真保护,施工中可能损毁的重要桩点要设好护桩,施工测量放线要反复校核。认真进行交接班,确保中线、水平及结构物尺寸位置正确。(4强化试验和检测工作试验室全面负责本工程中的钢材、水泥、粗细骨料、外加剂、等原材料的进货检验试验;负责混凝土、砂浆试件制做及施工控制;负责试验资料的收集、整理和归档。(5施工所用的各种检验、测量、试验仪器设备定期进行校核和检定,确保仪器设备的精度和准确度。(6要把好各工序中间的质量检验关,对加工的成品、半成品和隐蔽工程按要求认真检查验收,并报驻地

25、监理工程师检查签证。(7投入先进的机械设备,加强其维修和管理,以完好的施工机械确保工程质量。9. 安全保证措施(1高压线下方严禁搭设作业棚、严禁建设生活设施,严禁堆放构件、架具,尤其严禁在高压线下加工钢筋笼、存放钢筋。(2对所有参与钻孔桩施工的作业人员进行安全教育、特别是对所有吊车、钻机司机进行高压线影响区域施工安全交底。(3在起重机操作室的起重角度盘上分别标示在高压线影响区域通过时所能采用的最大角度。(4凡是高度超过19米的机械设备严禁从高压线下经过。(550T起重机经过高压线下时,大臂角度不应大于40度,当大臂角度大于40度时,起重机严禁在高压线塔下水平距离20米内作业。(6120T起重机

26、经过高压线下时角度不应大于20度,当大臂角度大于20度时,起重机严禁在高压线下水平距离50米范围内作业。(7高压线下水平安全距离8米外边缘,两侧围挡墙上安装4个红色警示灯。(8围挡两侧围墙边分别设立钢管柱或框架柱(19m高,顶端拉钢丝绳,钢丝绳上每2m,安装一盏警示灯。(9在围挡两侧墙上,高压线投影下位置张贴警示带,在地面上(高压线影响范围外缘刷红油漆,提醒过往车辆、起重设施即将进入高压线影响区域。(10严禁在高压线下及附近组装机械设备,特别是旋挖钻机、吊车、旋喷机等较高设备。钻孔灌注桩施工方案 （11）吊车通过高压线时必须专人指挥，缓慢通过，通过时禁止升降吊车大臂。 （12）旋挖钻机通过高压

27、线下必须拆机，通过后再拼装作业。 （13）在非安全区域设置醒目标示、警示灯。 （14）雨天、6级以上大风天气禁止在高压线影响区域进行施工、吊装作业。 （15）在高压线下安排专人指挥车辆、起重机械、旋挖钻机通行，通行期间疏散 高压区域无关作业人员。 （16）建立健全安全管理制度，成立安全管理组织机构，各级安全责任到人。 （17）施工场内的所有用电设施，必须接零、接地，做到一机一闸，一箱一锁， 严禁搭硬保险，用电线路不得随意搭拆。施工场内的一切电源、电路的安装和拆除必 须由专职电工操作，电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器。 （18）主要施工负责人必须对职工做好安全教育，提高全员安全意识，施工班组 长对班组要做好安全交底，并随时检查安全工作，发现问题及时整改。 （19）起重司机人员和起重指挥人员需经考核，持证上岗，信号指挥人员应有明 显的标志，不得兼任其它工作，做到定机定人指挥，要严格执行“十不吊”原则。 （20）吊钩、起重限位器、力矩限位器、吊钩保险、起重量指标器等应齐全，灵 敏，有效，灯光、喇叭（警铃）等完好无损。各种制动器、离合器、方向和其它操作 机构灵活可靠，润滑良好，油路系统液压油充足无渗漏。 （21）吊装