山东水库入岩桩施工方案

山东水库入岩桩施工方案一、工程概况本工程为山东某水库除险加固工程配套桩基项目，主要为大坝防渗墙基础加固及溢洪道闸室结构桩基施工。工程位于鲁中南山前冲洪积平原区，库区地层以第四系松散堆积物与基岩为主，设计入岩桩直径1.2-2.0m，桩长15-35m，总桩数286根，混凝土强度等级C35，单桩承载力特征值不低于3000kN。工程区域地下水埋深2.5-6.8m，对混凝土结构具弱腐蚀性，施工需满足水利工程SL/T5219-2019《水利水电工程灌注桩施工技术规范》要求，确保桩基嵌入中风化岩层深度不小于2.0m。二、地质条件分析（一）地层岩性特征覆盖层分布表层为第四系全新统冲积层（Q4al），厚度3.0-7.5m，自上而下分为：①素填土：黄褐色，松散，主要由黏质砂土组成，含少量植物根系，层厚0.5-1.2m②砾砂层：灰黄色，稍密-中密，砾石含量35%-40%，粒径20-80mm，砂粒以中粗砂为主，渗透系数3.4×10-2cm/s，层厚2.0-5.8m③粉质黏土：灰褐色，可塑，含少量砾石，干密度1.58g/cm³，层厚0.5-1.5m（局部缺失）基岩地质特征下伏基岩为元古界泰山群花岗片麻岩（Ar3）及燕山期二长花岗岩（γ52）：花岗片麻岩：灰白-浅肉红色，鳞片粒状变晶结构，片麻状构造，主要矿物为石英（35%-40%）、长石（45%-50%），节理裂隙发育，按风化程度分为：全风化带：岩芯呈土状，风化厚度2-5m，RQD=0强风化带：岩芯呈碎块状，风化厚度3-8m，RQD=20%-40%中风化带：岩芯呈短柱状，节理间距0.5-1.5m，RQD=60%-80%，单轴抗压强度35-55MPa二长花岗岩：肉红色，中粗粒结构，块状构造，矿物成分以钾长石（40%）、斜长石（25%）、石英（25%）为主，岩体完整性较好，节理不发育，中风化单轴抗压强度50-70MPa（二）不良地质现象断裂构造：坝轴线右侧发育F4压扭性断层，走向NE50°，倾向NW，倾角85°，断层带宽12-17m，带内岩芯破碎，岩芯采取率0，需采用混凝土塞+固结灌浆处理岩溶发育：局部地段存在溶蚀孔洞，直径0.2-1.5m，充填粉质黏土及碎石地下水作用：基岩透水率2.4-20.6Lu，属弱-中等透水层，易引发孔内管涌、塌孔三、施工总体部署（一）施工分区将工程划分为3个施工区：A区（主坝段）：桩数124根，采用旋挖钻+冲击钻联合施工B区（溢洪道段）：桩数98根，采用全套管钻机施工C区（副坝段）：桩数64根，采用长螺旋钻机施工（二）设备配置设备类型型号规格数量主要参数旋挖钻机SR360R3台最大扭矩360kN·m，钻孔直径2.5m冲击钻机CZ-65台冲击功60kJ，钻头重量5-8t全套管钻机RT-2002台套管直径2.0m，最大钻进深度50m长螺旋钻机JZL902台钻孔直径1.2m，扭矩90kN·m泥浆循环系统3PNL泵6套流量150m³/h，扬程25m混凝土输送泵HBT803台理论输送量80m³/h（三）施工流程测量放线→场地平整→桩位复核→钻机就位→成孔施工→清孔换浆→钢筋笼制作安装→导管安装→水下混凝土灌注→桩头处理→质量检测四、关键施工工艺（一）成孔施工技术旋挖钻成孔（适用于A区）采用套管跟进护壁，套管直径比设计桩径大100mm，第一节套管入土深度≥2.5m覆盖层钻进：选用双底捞砂斗，转速20-30r/min，进尺速度0.5-1.0m/min入岩施工：更换截齿筒状钻头，采用"低转速、高扭矩"模式，转速8-12r/min，每次进尺控制在30-50cm，及时清理孔底岩屑终孔判断：当钻杆反扭矩突然增大至280-320kN·m，结合岩芯取样确认进入中风化岩层，继续钻进至设计深度冲击钻成孔（适用于断层破碎带）采用"低冲程开孔、中冲程造孔、高冲程入岩"工艺：覆盖层：冲程1.0-1.5m，冲击频率40-50次/min，采用泥浆护壁，泥浆比重1.2-1.3基岩面：冲程1.5-2.0m，投入黏土块+片石挤密护壁入岩阶段：冲程2.0-3.0m，采用十字形合金钻头，每冲击3-5次掏渣一次断层处理：当钻进至F4断层带时，采用"片石回填+小冲程反复冲击"工艺，回填片石粒径10-20cm，掺加5%-8%水泥，冲程控制在1.0m以内，直至孔底沉渣厚度≤50mm长螺旋钻孔（适用于C区）采用专利技术"双层中空钻杆+合金钻头"系统（参考CN205804362U）：干作业成孔，空压机提供0.6-0.8MPa压缩空气，通过钻杆气孔清除岩屑入岩钻头采用YG8硬质合金齿，切削角60°，刃口镶嵌金刚石复合片钻进参数：转速15-20r/min，进给压力120-150kN，单次钻进深度1.5-2.0m（二）钢筋笼制作与安装加工要求主筋采用HRB400EΦ25钢筋，间距150mm，螺旋箍筋Φ10@200mm，加强筋Φ16@2000mm钢筋笼分节制作，长度9-12m，采用滚焊机成型，主筋接头采用直螺纹连接，同一截面接头率≤50%保护层采用混凝土垫块，强度C40，每2m设一组，每组4块吊装工艺采用25t汽车吊双点起吊，吊点设在加强筋位置，吊具与钢筋笼接触处设弧形垫木孔口对接时采用导向钢管定位，主筋直螺纹连接后用扭矩扳手检测，扭矩值≥260N·m安装深度误差控制在±50mm，笼顶标高采用水准仪控制，固定采用4根Φ16吊筋与护筒焊接（三）水下混凝土灌注导管配置采用Φ250mm螺旋快速接头导管，壁厚8mm，每节长度2.0-3.0m，底管长度≥4.0m导管使用前进行水密性试验，试验压力0.6MPa，持压15min无渗漏导管底部距孔底距离控制在300-500mm灌注工艺首灌量计算：V=πD²H/4+πd²h/4（D为桩径，H为孔底至导管底距离，d为导管直径，h为导管内混凝土高度），确保首灌埋管深度≥1.0m灌注速度：30-50m³/h，连续灌注，中途停顿时间≤30min埋管深度：控制在2-6m，每次拆管前测量混凝土面高度，超灌高度0.8-1.2m特殊情况处理：当出现堵管时，采用上下抖动导管（幅度≤30cm）或高压水冲洗；若断桩超过30min，立即采用地质钻机钻除松散混凝土后重新灌注五、质量控制措施（一）成孔质量控制孔位偏差：采用全站仪放样，误差≤50mm，护筒埋设后复测，偏差≤30mm孔径控制：每5根桩检查一次钻头直径，磨损超过10mm及时补焊，孔径检测采用井径仪，允许偏差±50mm垂直度控制：钻机安装时调平转盘，每钻进5m采用测锤检查，垂直度偏差≤1%孔深控制：以中风化岩面为基准，采用测绳+重锤（2kg）双控，终孔深度误差±100mm（二）混凝土质量控制配合比设计：水泥采用P·O42.5R，砂率38%-42%，水胶比0.45-0.50，掺加粉煤灰（Ⅰ级）15%-20%，聚羧酸系减水剂（掺量1.2%），初凝时间≥8h材料控制：粗骨料采用5-25mm连续级配碎石，含泥量≤1%；细骨料采用中砂，细度模数2.6-3.0，含泥量≤3%灌注监控：每车混凝土检测坍落度（180-220mm），每50m³制作1组试块（3件），标养28d强度≥35MPa（三）特殊地质处理断层破碎带钻进至断层带前1.0m时，降低钻进速度，采用Φ127mm地质钻杆超前钻探，查明断层产状采用"孔内注浆+套管跟进"工艺：注入水泥-水玻璃双液浆（水灰比1:1，水玻璃浓度35Be'，体积比1:0.5），注浆压力0.5-1.0MPa，待凝48h后复钻岩溶孔洞当钻进至孔洞顶部时，投入级配碎石（粒径5-30mm）+水泥（掺量15%），冲击密实后继续钻进孔洞直径＞1.0m时，下置Φ1000mm钢护筒穿越，筒内填充C20混凝土后重新成孔涌水处理轻微涌水（涌水量＜5m³/h）：采用优质泥浆（比重1.3-1.4，黏度25-30s）护壁严重涌水（涌水量≥5m³/h）：在孔口周围布置3-4个减压井，井深超过桩底5m，采用潜水泵持续排水六、安全文明施工（一）安全防护措施孔口防护护筒高出地面300mm，周围设置1.2m高防护栏杆，刷红白警示漆，挂安全网未施工桩孔采用Φ16钢筋网（网格100×100mm）覆盖，周边设置排水沟用电安全采用TN-S接零保护系统，配电箱安装漏电保护器（动作电流≤30mA，动作时间≤0.1s）钻机、电焊机等设备设置防雨棚，电缆架空敷设（高度≥2.5m），严禁拖地浸泡特种设备管理起重机械安装GPS定位系统，操作人员持证上岗，吊装作业设置警戒区，专人指挥定期检查钢丝绳（断丝数≤10%）、吊钩（无裂纹、磨损≤10%）、制动系统（二）环境保护措施泥浆处理设置三级沉淀池（总容积500m³），泥浆循环使用，钻渣采用压滤机脱水后运至指定弃渣场废水经处理后回用，pH值控制在6-9，悬浮物≤100mg/L噪声控制高噪声设备设置隔音棚，昼间噪声≤70dB，夜间≤55dB，夜间施工办理许可手续合理安排施工时间，冲击钻夜间22:00-次日6:00停止作业扬尘防治施工道路硬化（200mm厚C20混凝土），配备2台雾炮机，每日洒水3-4次水泥、粉煤灰等材料采用密闭罐车运输，存储于封闭料仓七、施工监测与验收（一）施工监测成孔监测每桩进行孔径、孔深、垂直度检测，采用JJC-1D型孔径仪，测量精度±1%清孔后检测沉渣厚度，采用声波透射法，沉渣厚度≤100mm桩基检测低应变反射波法：检测数量100%，判断桩身完整性，Ⅰ、Ⅱ类桩比例≥95%声波透射法：检测数量20%，采用预埋3根Φ57声测管，管内注清水，检测前标定声速单桩静载试验：检测数量3根（设计等级甲级），加载至6000kN，沉降稳定标准为1h内沉降量≤0.1mm（二）验收标准项目允许偏差检查方法桩位偏差单排桩≤50mm，群桩≤100mm全站仪测量桩顶标高±50mm水准仪测量桩身完整性Ⅰ、Ⅱ类桩低应变/声波透射承载力不小于设计值静载试验混凝土强度≥35MPa试块抗压试验八、应急预案（一）坍孔处理轻微坍孔：孔内水位下降，伴有少量泥沙返出，立即停止钻进，投入黏土块（直径10-20cm），采用低冲程（0.5-1.0m）冲击密实，待稳定后继续钻进严重坍孔：护筒倾斜、孔口塌陷，立即撤离钻机，采用砂袋回填至坍孔位置以上2.0m，待地层稳定72h后，重新埋设护筒（加长护筒至稳定地层），采用冲击钻复钻（二）钢筋笼上浮预防措施：混凝土面接近钢筋笼底部时，降低灌注速度（≤20m³/h），导管埋深控制在2-3m处理方法：立即停止灌注，用吊机缓慢下放钢筋笼，测量上浮量，若上浮≤300mm，继续灌注；若上浮＞300mm，需拔出钢筋笼，清除孔内混凝土后重新施工（三）设备故障钻机卡钻：立即切断电源，检查卡钻原因，若为