冲孔灌注桩施工方案(1)

—1—奉节县城西出口道路工程冲孔灌注桩施工方案重庆建工九建奉节城西出口道路工程项目部二○一二年五月—2—奉节县城西出口道路工程桥梁桩基冲孔灌注桩成孔施工方案一、编制依据（一）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）。（二）《港口工程桩基规范》（JTJ254-98）。（三）《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）。（四）《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076-95）。（五）现场勘察及调查工地周边环境条件获得的资料。（六）奉节县城西出口道路工程《施工图设计文件》。二、工程概况本合同段有桥梁3座，共有Ø1.5m桩基50根，Ø1.8m桩基39根，Ø2.0m桩基28根，共计117根，原设计桩基施工采用人工挖孔桩，原设计最大桩深35m，大部分桩基深度小于30m。我们2011年11月24日进场施工，人工开挖桩基至设计高程时，发现地质情况与原设计相差较大，且需穿过滑坡区滑动面，为保证结构安全，因此，设计院进行了设计变更，变更后设计最大桩深约53.5m，大部分桩基深度大于30m，这种情况已不能进行人工挖孔作业，经过方案优化比较，拟采用冲孔灌注桩施工。采用冲孔灌注桩施工就必须对已开挖的人工挖孔桩回填后才能进行冲孔灌注桩施工，以免卡锤和孔桩坍塌。由于机械成孔，各类设备进场的施工便道必须沿坡修筑，同时，在各墩位旁还需修建用于桩基成孔的泥浆池，这样一来，大大地增加了施工成本。三、地质情况经工程地质测绘及钻探揭露，道路区内的地层为第四系全新统机械、人工抛填的素填土（Q4m1）、第四系残坡积粉质粘土（Q4el+dl-2）及碎石土（Qel+dl-1）和三叠系中统巴东组（T2b）砂岩、泥岩、泥灰岩、和灰岩组成。四、冲击钻情况介绍冲击钻主要由钻架、卷扬机、冲锤及泥浆泵等部件组成，钻孔原理为—3—卷扬机将冲锤提升到一定高度后自由落下产生的冲击力将岩层破坏，然后通过泥浆循环系统将钻渣排出的成孔方式。由于成孔主要靠冲击力，所以冲孔过程中有一定的噪音和震动，循环的泥浆及钻渣需及时清理，减少对环境的污染。卷扬机电机功率一般为45KW，泥浆泵功率一般为22KW。冲击钻基本可以破碎任何强度的岩石，且冲击土层时的冲挤作用形成的孔壁较为坚固，不易塌孔，易保证成桩质量。五、施工工艺流程六、主要工序的施工步骤、方法及要求（一）准备工作1、施工便道及钻孔平台为满足钻机进场，需重新修筑一条与各墩相连的施工便道，便道宽7m，基底碾压密实后其上铺设一层10cm厚碎石，且便道内侧需做好排水沟，防止下雨积水冲刷便道。为满足钻机摆放及泥浆池布置，各墩位处需开挖填筑一块24m×24m的钻孔操作平台，操作平台需平整密实，利于钻护筒制造泥浆拌制已开挖回填埋设护筒钻进质量监控导管拉力、水密试验钢筋进场检验钢筋笼制作、检查签证制作混凝土试件二次清孔导管安装钢筋笼安装清孔、检孔验收钻机安装就位、调试冲击成孔灌注钻孔桩混凝土桩位放样—4—机摆放水平且防止冲孔过程中钻机下陷，避免成孔倾斜度偏大。2、已开挖孔的回填对于已经开挖部分深度的桩，为防止冲击过程中卡锤和成孔后钻头能顺利提出，以及冲孔过程中对原有护壁破坏后进行有效护壁，已开挖孔需将开挖部分进行回填。回填宜采用粘性土，回填冲击过程中能有效将护壁突出易卡锤部位进行扩孔，并将破坏的孔壁进行有效护壁。3、护筒的加工制作根据孔径加工长为2m的钢护筒。4、护筒埋设根据测量放出桩位，挖土埋设护筒。开挖前每一桩位用红外全站仪准确放样，人工开挖，用吊车准确埋设钢护筒。钢护筒用8mm普通钢板卷制而成，每隔50cm设加劲肋，内径比桩基大30cm。加工成2m一节,每根桩埋2节，即4m。孔埋设时，护筒顶比地下水位高出1.5m，高出地面50cm，护筒底置于堆积土下至少3.0m。钢护筒埋设用吊车安装就位，准确控制其中心、垂直度，误差符合设计要求。经监理工程师验收合格后，钢护筒底部周边对称用粘土夯填密实，方可进行下一道工序。5、泥浆准备根据地勘资料和附近桩基工程的经验，桥位处各地层含有粘性土，所以不需要投放大量粘土用作造浆，但要在各个施工面储备足够的粘土用作开孔、投放粘土造浆等情况。采用粘土页岩砖修建50M3的泥浆池，经配比试验确定合理的配合比，投放前应先把粘土块尽量打碎，使其搅拌时易于成浆，缩短搅拌时间，提高泥浆质量。制浆采用钻具搅拌法，就是在冲击成孔时，将粘土原料投入孔底，利用冲击钻头冲击，搅拌成泥浆。每次投放量不宜太多，防止吸钻。钻进过程中为求较快进尺，孔内泥浆需满足下表指标要求。钻进过程中及时总结合理调整各指标值。—5—孔内泥浆指标表指标层别比重粘度(Pa·s)含砂率(%)胶体率(%)失水率(ml/30min)PH值覆盖层1.1525≤4≥97≤208～106、安装冲孔钻机为了满足合同工期的需要，加快施工进度，以3#桥为例，我公司拟采用5台冲孔钻机进行2#-11#墩桩基的冲孔作业，每墩每批开孔一根桩，每墩布置1台冲孔钻机,每墩各桩逐次进行冲孔,完成一根后再进行下一根冲孔作业,单墩4个循环，全桥两个循环完成全部桩基作业。先施工2#、3#、4#、6#、7#墩的桩基，再施工8#、9#、10#、11#墩的桩基。冲孔平台用型钢在工厂加工而成，安装时用吊车就位，并用红外全站仪精确测量并固定，然后安装经监理工程师检查合格的十字冲头，完成冲孔作业的钻机安装工作。钻机安装时要求其底座平稳、水平，钻架竖直，且保持钻机顶部的起重滑轮槽、钻头、桩位中心在同一铅垂线上，以保证钻孔垂直度。孔口处偏差不大于2cm。（二）、钻孔施工1、成孔方法根据桥址地质情况，采用单绳式冲击钻冲击成孔。每墩布置1台冲钻机钻孔，四个循环完成。钻孔时宜采用泵吸反循环方式排碴，钻碴外运到指定地点处理，钻孔泥浆通过泥浆池储存，多余泥浆外运到指定地点处理。2、冲孔作业冲孔钻机安装完成后，立即进行冲孔作业。开孔时，在护筒底以下1~2m要反复加粘土、片石进行冲击，至到在护壁口形成坚固密实的护壁后方可开始冲进。—6—在冲击的过程中要根据不同的地层加入适量的粘土、片石，选择适当的冲程（冲程应小于5m），以提高冲击效率，在冲击过程中，孔内浆面应高出地下水1m以上，冲孔过程中每一台班必须除渣，除渣时必须保持孔内的浆面高于地下水面1.5-2.0m，以防坍孔。冲击过程中，应认真填写冲孔记录，并取冲孔渣样与地质资料相对比，如有不符，应及时提出，会同业主、设计代表、监理共同处理(决定桩底标高)。冲击过程中，还必须不定期（完成每一地层）进行测量观测，要求在最大振幅时，冲孔实际偏位不得大于5cm，冲孔平台下沉不得大于1cm，否则应及时调整，并加固冲孔平台。冲击过程中,应注意观察孔内的水位变化情况,若发现有渗水的情况,应查明原因，进行处理。在冲击过程中，应常用检孔器进行探测，检查是否出现斜孔、孔径不符合设计要求等，以便极时作出处理。3、清孔当冲孔深度达到设计文件规定深度或根据实际地质情况由业主、监理、设计代表共同确定的标高后，且成孔质量符合施工图纸及技术规范要求，并经监理工程师批准，应立即进行清孔。采用空压机高压喷射法进行清孔作业。清孔时，孔内水位应保持在地下水位以上1.5m—2.0m，以防发生坍孔事故。清孔至到孔内泥浆、沉淀符合技术规范要求时，检查桩位、成孔的倾斜度、孔径，如符合要求，经监理工程师检查同意后，进入下一道工序。如不符合要求，采取补救措施（如进行扩孔、重新洗孔、或回填后重新冲孔）。4、泥浆及钻渣外运为满足文明施工及环境保护要求，冲孔过程中的多余泥浆及钻渣需及—7—时外运到指定位置处理，水封过程中的泥浆需采用泥浆泵抽到排水沟排除。冲孔过程中需准备钻渣外运车辆及挖机各一台，各桩水封时准备相应泥浆泵及足够长度的泥浆管。5、钢筋笼安装下放1）钢筋笼的制作钢筋笼必须在桩基成孔前加工制作完成，在砼灌注前安装放入孔内。钢筋笼按设计长度及实际成孔的尺寸（有时会超出设计桩长）分节制作，采用直螺纹套筒接长钢筋笼。墩位附近平整一块场地并夯实，固定好弧形模具，用经维仪控制模具的直线度。钢筋笼根据桩长分2节或3节制作。制作时，必须错开接头，同一截面节头数应≤50%，相邻节头距离≥35d(或50cm)。为了保证运输或安装时不变形，应在制作时按设计文件布置好十字内撑，增大钢笼的刚度。制作时，先在弧形模具上按放两根纵向主筋，然后按图纸间距分出加强钢筋环的位置并点焊，再在加强钢筋环上准确分出纵向主筋间距，并对称点焊好纵向钢筋，当纵向钢筋全部按规定点焊完后，在其上按图纸间距分出箍筋位置，绑扎好箍筋，完成钢筋笼制作，完成后作好现场标识工作。钢筋笼制作好后，还必须在底端节（第一节）按等边三角形布置好声测管并固定牢固。2）制作钢筋的材料验收组成钢筋笼的材料有：纵向主钢筋、直螺纹套筒、箍筋、加强钢筋环、十字形内撑、声测管。材料按施工计划组织到场，经自检合格后报监理工程师检验合格方可使用，并按要求作好现场标识工作。3）钢筋笼安装钢筋笼用吊车起吊竖直下至孔内，并适时解除钢筋笼内十字形内撑，当放至上端接头便于操作时，将钢笼临时固定在平台上松去吊点。用吊车依次吊起相邻的上一节钢笼，与临时固定在平台上的钢笼对接，对接完成—8—接头检查合格后即可用吊车起吊松去平台上的临时固定设施，再下放钢筋笼，当上端节头位于平台顶面便于操作时又临时固定钢笼，松去吊点，又吊起下一节钢笼，如此循环，至到钢笼全部完成安装工作。钢笼安装完毕，声测管上端封口，防止杂物及泥浆进入管内。4）声测管的加工与安装（1）声测管分节制造，分节长度与钢筋笼分节长度基本一致。（2）声测管接头及底部应密封，顶部用木塞封闭，防止砂浆、杂物等堵塞管道。（3）声测管由桩基钢筋笼绑扎固定，均布于钢筋笼四周。（4）声测管和钢筋笼一起下放安装，安装对接时必须保证声测管的垂直度，安装完成一节后从声测管顶口灌水直至管口，等一定时间，如水面不下降说明声测管对接良好，如水面不能保持应检查接头质量，接头安装好后方可进行下一节声测管的安装。6、水下混凝土灌注混凝土灌注是保证桩基质量最重要、最关键的工序，因此必须认真地做好各项工作。水封总体施工方法是：1）清孔合格后安装水封导管；2）在水封导管上安装水封漏斗及混凝土砍球储料斗；3）安装泵机、泵管至储料斗上（混凝土罐车能直接到达桩位或通过溜槽等能将混凝土输送到储料斗上的除外）；4）备足砍球所需混凝土；5）砍球；6）正常灌注混凝土，根据导管埋深情况适时拆除导管；7）灌注到桩基设计标高（根据桩头混凝土情况可适当超灌部分以保证桩头质量）。施工各环节具体要求：（1）混凝土导管—9—灌注导管采用快接头垂直提升导管。导管使用前组装编号，并进行接头拉力和水密试验，确保导管的良好状态。进行水密试验的压力不应小于孔内水深1.3倍的压力，也不应小于导管和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力的1.3倍。下放导管时小心操作，避免挂碰钢筋笼。导管的安装必须有专人负责，并建立复核和检验制度，避免因误装造成断桩。水封前可将导管落入孔底，以检验导管长度。（2）混凝土供应施工混凝土采用商品混凝土，要求其混凝土供应能力不少于60m3/h，到现场后坍落度在20-22cm之间，初凝时间大于10小时。（3）灌注前的清孔混凝土灌注前认真检查孔底沉淀及泥浆比重是否符合规范要求，若沉淀及泥浆指标超标，应采用水封导管进行二次清孔，直至孔底沉淀厚度及泥浆指标符合规范和设计要求。（4）混凝土的灌注为了保证混凝土灌注顺利进行，施工中作好下列工作：a、仔细研究比选出性能优越的混凝土，使坍落度损失小，和易性尤其流动性保持好，初凝时间较长。为了保证导管初次埋置深度的需要。桩基浇筑漏斗和储料斗最小容量用下式计算：式中：V—首批混凝土所需数量（m3）H1—井孔混凝土面高度达到Hc时，导管内混凝土平衡导管外水压所需要的高层，即H1≥Hwrw/rcHc—浇筑首批混凝土时所需井孔内混凝土面至孔底高度，Hc=h2+h322144cdDvHH—10—Hw—井孔内混凝土面以上水或泥浆深度（m）D—井孔直径（m）d—导管直径（m）rc—混凝土拌和物容量，取26kN/m3rw—钻孔内水或泥浆容重kN/m3h2—导管初次埋置深度（h2≥1.0m）h3