冲击钻专项方案

南水北调中线一期工程石家庄市区段桥梁工程施工一标段大马东桥冲击钻专项施工方案编制：审核：审批：北京城建集团有限责任公司2011年08月04日北京城建集团有限责任公司1第一章工程概况本工程为南水北调中线一期工程石家庄市区段桥梁工程施工一标段，大马村东桥，桥梁上部结构为5跨先简支后连续梁桥，中间一跨为50m单箱单室预应力混凝土简支箱梁，两端各2跨10m简支钢筋混凝土板梁桥，跨径为2*10m+50m+2*10m，全桥总长为90m。下部结构采用柱式墩，摩擦桩基础，桥台采用桩接盖梁。第二章工程地质大马东桥位于河北省石家庄市西北郊区附近，建筑物区地貌属太行山东麓山前倾斜平原，地形平坦，地面高程约84m。钻探揭露地层均为第四系松散岩系，从原地面以下依次为7m厚黄土状壤土，7m厚中砂，12m厚砾石，13m卵石。根据中国地震局分析预报中心2004年4月《南水北调中线工程沿线设计地震动参数区划分报告》，本区地震动峰值加速度为0.05g，相应地震基本烈度为Ⅵ度。2006年钻探期间未见地下水。第三章施工方案根据大马东桥处的地层、桩长及现场情况和地质报告，采用大功率冲击钻冲击成孔方式，泥浆护壁、水下混凝土灌注成桩工。由于施工现场不能提供冲击钻工作的电源和水源，我项目部决定租用两台200kw发电机自行发电来解决电力供应，于南水北调河渠两侧分别布置；租赁17m3水车1台来满足对水的需求。1、施工工艺流程详见冲击钻孔灌注桩施工工艺流程示意图。2、冲击钻孔灌注桩施工工艺⑴、施工场地平整、清除杂物。北京城建集团有限责任公司2。测量放样设备安装埋设护筒验收开钻钻进成孔吊装钢筋笼二次清孔下灌注导管水下混凝土灌注桩头处理混凝土养护补充泥浆稳定孔内水头护筒加工调整护筒中心偏差、垂直度、标高检测钻头直径、钻机水平、泥浆性能、安全设施随时检测孔深、孔径、孔斜、孔底沉渣调整钢筋笼高程与桩位中心偏差检测沉渣厚度检测导管密封性及下入深度检测混凝土材料、配比、坍落度、灌注高度场地平整设备配套、器材进场安装循环系统泥浆性能调整首次清孔制作钢筋笼钻渣、废浆的处理准备清孔器具清理导管、准备隔水塞备料、拌制混凝土留取混凝土试件起拔护筒泥浆制备北京城建集团有限责任公司3施工前，首先对钻机的施工平台和行走场地进行平整，做好施工场地的整修工作，把桩基位置垫平，并保证在施工中施工平台的稳定。针对大马村东桥现场南水北调河渠开挖已经完成的情况，需在南北两侧分别修建施工坡道和填筑钻机工作平台。为了保证现场清洁应合理安排泥浆池、沉淀池的位置⑵、测量放线桩位由测量班进行测设放样，按照基线控制网及桩基设计坐标，采用全站仪坐标法精确放样，测定桩位中心，在桩的前后左右距中心2m处分别设置十字桩固定位置，以供随时检测桩中心。桩位放样时，桩的纵横允许偏差不大于5cm，并附和标高。用水准仪测量地面高程，确定钻孔深度，测量的误差控制在5mm以内。⑶、埋设护筒孔口护筒采用钢板制作，其内径比桩径大20cm。每个桩孔埋设护筒3.0m，护筒顶面高应高出施工地面0.5m。护筒的埋设采用机械干法开挖：在测量放好的桩位上，开进旋挖钻机，保持钻机平稳不凹陷。埋设护筒前先放出桩位点，过桩位中心点拉十字线在护筒外80cm--100cm处设控制桩，然后将钻头对准桩位钻进，钻至护筒埋设深度后，人工扩孔并夯实底部，然后将护筒吊放进坑内，用水平尺（或吊线锤）校验护筒竖直后，在护筒周围回填最佳含水量的粘土，分层压实且防止护筒倾斜。埋设护筒后，用测量仪器复核桩位，调整桅杆垂直度、锁定桅杆高度和旋挖钻机原始角度，以便在甩土旋转后自动对中复位。护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于5cm，倾斜度不得大于1%。北京城建集团有限责任公司4(4)、泥浆制备选用优质膨润土孔内造浆，为提高泥浆粘度和胶体率，在泥浆中掺入适量的碳酸钠、烧碱等，其掺量经试验决定。造浆后要试验全部性能指标，钻孔过程中也要随时检验泥浆比重和含砂率等，并填写泥浆试验记录表。泥浆制备：泥浆制备选用优质膨润土造浆，按下表控制孔内泥浆的性能指标。根据地层情况及时调整泥浆性能，保证成孔速度和质量，施工中随着孔深的增加向孔内及时、连续地补充泥浆，维持护筒内应有的水头，防止孔壁坍塌。孔内水位始终高于护筒底0.5m以上。桩孔混凝土灌注时，孔内溢出的泥浆采用泥浆泵输送至泥浆池内，沉淀处理后利用于下一基桩钻孔护壁中。（5）、钻机就位安装钻机底部，保证稳固牢靠，并用缆绳固定。就位时用方木垫平，将钻头中心线对准桩孔中心，误差控制在2cm以内。钻孔泥浆技术指标表项目名称一般地层易坍塌地层卵石土1相对密度1.02～1.061.06～1.101.10～1.152粘度(s)16～2018～2820～353含砂量(%)≤4≤4≤44胶体率≥95≥95≥955失水量(ml/30min)≤20≤20≤206泥皮厚度(mm)≤3≤3≤37静切力1～2.51～2.51～2.58PH值8～108～108～10北京城建集团有限责任公司5（6）冲击钻成孔在修筑的施工平台上，可用枕木或木架搭设坚固稳定的工作平台。考虑到现场变压器不能提供足够功率，所以配备两台200kw发电机来满足电力需求。开钻之前调制足够数量的泥浆，钻进过程中如泥浆有损耗、漏失，应予补充。按时检查泥浆指标，遇土层变化应增加检查次数，并适当调整泥浆指标。保证泥浆的粘度，粘度过小，钻渣不易悬浮，泥皮薄，对防止翻砂、渗漏不利。冲击过程中对于细粒层可采用浓泥浆、小冲程、高频率反复冲砸，使孔壁坚实不坍塌；对于砾石或卵石层应投入粘土或小片石用冲击锥以小冲程反复冲击，使泥膏、片石挤入孔壁，力求孔壁坚实。在一般坚硬的土层中每小时钻进5-10cm、松软地层每小时钻进15-30cm，进行掏渣。或每进尺0.5-1m时掏渣一次，每次掏渣4-5筒，使泥浆内含渣显著减少、无粗颗粒、相对密度恢复正常为止。钻孔作业保持连续进行，不中断。钻孔过程中要做好钻孔记录，对各土层资料与设计资料进行对比，若发现实际地质情况与设计情况不符时，应及时报告监理工程师，研究是否需要采取相应措施。（7）、第一次清孔将钻头放入孔底扫孔,捞去沉渣,确定沉渣达到设计要求方可提钻。如果还不符合要求，则采取换浆处理：将钻具提高20～50cm，向孔底泵入大量性能指标符合要求的新泥浆，使孔底沉淀物翻滚上浮，直到清除孔底沉渣。清孔结束,自检合格后与监理工程师共同进行检孔,检孔采用钢筋笼式简易检孔器、100米测绳和测锤或监理工程师指定的检孔器。北京城建集团有限责任公司6检孔合格后下钢筋笼。本次清孔后的孔深作为灌注混凝土或二次清孔后测沉淤的依据。监理验收合格后立即吊装钢筋笼，浇筑混凝土，防止孔壁坍塌。（8）、钢筋骨架制作钻孔桩钢筋骨架采用卡板成型法制作，采取分段施工。分段长度根据现场吊装条件而定。确保不变形，接头错开。钢筋焊接采用双面搭接焊，制作后的钢筋必须放在平整，干燥的场地上。存放时，每个加劲筋与地面接触处都要垫上等高的方木，以免粘上泥土。每组骨架的各节段排好次序，便于使用时按顺序装车运出。在骨架每个节段上都要挂上标志牌，写明墩号，桩号、节号等。尤其是定位钢筋骨架，由于护筒顶面标高不同，其长度也不同，因此更应标写清楚。钢筋笼绑扎时应按照设计要求绑扎声测管，以备桩基完整性检测。声测管安放的要求为等三角形布置。（9）、吊放钢筋笼钢筋笼制作完成后，骨架安装采用汽车吊，为了保证骨架起吊时不变形，对于长骨架，起吊前应在加强骨架内焊接三角支撑，以加强其刚度。采用两点吊装时，第一吊点设在骨架的下部，第二点设在骨架长度的中点到上三分点之间。对于长骨架，起吊前应在骨架内部临时绑扎两根杉木杆以加强其刚度。起吊时，先提第一点，使骨架稍提起，再与第二吊同时起吊。待骨架离开地面后，第一吊点停吊，继续提升第二吊点。随着第二吊点不断上升，慢慢放松第一吊点，直到骨架同地面垂直，停止起吊。解除第一吊点，检查骨架是否顺直，如有弯曲应整直。当骨架进入孔口后，应将其扶正徐徐下降，严禁摆动碰撞孔壁。然后，由下而上地逐北京城建集团有限责任公司7个解去绑扎杉木杆的绑扎点及钢筋十字支撑。当骨架下降到第二吊点附近的加强箍接近孔口，可用钢架管等穿过加强箍筋的下方，将骨架临时支承于孔口，孔口临时支撑应满足强度要求。将吊钩移到骨架上端吊环上，取出临时支承，将骨架徐徐下降，骨架降至设计标高为止。并在孔口牢固定位，以免在灌注过程中发生浮笼现象。骨架最上端定位，必须由测定的孔口标高来计算定位筋的长度，并反复核对无误后再焊接定位。在钢筋笼上拉上十字线，找出钢筋笼中心，根据护桩找出桩位中心，钢筋笼定位时使钢筋笼中心与桩位中心重合。然后在定位钢筋骨架顶端的顶吊圈下面插入两根平行的工字钢或槽钢，在护筒两侧放两根平行的枕木（高出护筒5cm左右），并将整个定位骨架支托于枕木上。（10）、导管安装导管采用直径300mm的卡口式导管，每节2～3m,配1～2节1～1.5m的短管。钢导管内壁光滑、圆顺，内径一致，接口严密。导管直径与桩径及浇筑速度相适应。在使用前进行水密、承压和接头抗拉试验，严禁用压气试压。进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力p的1.3倍，p=rchc-rwHw式中：p为导管可能受到的最大内压力（kPa）；rc为混凝土拌和物的重度（24kN/m3）；hc为导管内混凝土柱最大高度（m），以导HW封底混凝土数量计算h2h3h1Hc北京城建集团有限责任公司8管全长或预计的最大高度计；rw为井孔内水或泥浆的重度（kN/m3）；Hw为井孔内水或泥浆的深度（m）。导管可在钻孔旁预先分段拼装，按自下而上顺序编号和标示尺度，吊放时再整段对结。导管吊放位置居于孔中，轴线顺直，稳步沉放，防止卡挂钢筋骨架和碰撞孔壁。砼浇注架用型钢制作，用于支撑悬吊导管，吊挂钢筋笼，上部放置砼漏斗。导管长度按孔深和工作平台高度决定。漏斗底距钻孔上口，大于一节中间导管长度。导管接头法兰盘加锥形活套，底节导管下端不得有法兰盘。采用螺旋丝扣型接头，设防松装置。导管安装后，其底部距孔底有250～400mm的空间。（11）、第二次清孔在安放钢筋笼及导管就绪后，再利用导管采用高压水冲洗进行第二次清孔，使孔底沉淀层厚符合设计要求。（12）、灌注砼在一切准备工作就绪，孔底沉淀厚度符合规范及设计要求，经监理工程师同意后，马上进行混凝土灌筑作业。桩基混凝土采用商品混凝土，混凝土搅拌运输车运至施工现场，导管法浇筑水下混凝土。坍落度控制在18～22cm之间，每车检测混凝土坍落度。首批封底计算和控制首批封底数量，下落时有一定的冲击能量，能把泥浆从导管中排出，并能把导管下口埋入不小于1m深。足够的冲击能量能够把桩底沉渣尽可能地冲开，是控制桩底沉渣，减少工后沉降的重要环节。北京城建集团有限责任公司9导管法灌注水下混凝土有关参数计算漏斗需要高度hc=（P0+HWV）/νC式中：Hw-为预计浇筑混凝土面至钻孔孔中泥浆面的高度，按3.5米计；νw-为孔中泥浆容重，取11KN/m3；νc-为混凝土拌和物容重，取24KN/m3；P0-为使导管内混凝土下落至导管底并将导管外混凝土顶升时所需的超压力。封底混凝土v计算v≥ΠD2Hc/4+Πd2h1/4式中：v-为首批封底混凝土所需数量（m3）；h1-孔内混凝土面达到Hc时，导管内混凝土柱平衡导管外泥浆压所需要的高度，1h≥0vvHwW。Hc-首批封底混凝土面到孔底的高度，32hhHc。Hw-封底后混凝土面以上泥浆深度（m）；D-井孔直径；d-导管内径；h2-导管初次埋置深度，取1米；h3-导管底端至钻孔底面间隙，取0.3m。桥台桩基：v≥ΠD2Hc/4+Πd2h1/4=Π*1.2²*2.4/4+Π*0.3²*11.8/4=3.548m31、4#桥墩桩基：v≥ΠD2Hc/4+Πd2h1/4=Π*1.4²*2.4/4+Π*0.3²*15.3/4北京城建集团有限责任公司10=4.781m32、3#桥墩桩基：v≥ΠD2Hc/4+Πd2h1/4=Π*1.2²*2.4/4+Π*0.3²*14.3/4=3.725m3灌注前对孔底沉淀层厚度应再次测定；如厚度符合设计要求,然