某大桥钻孔桩冬期施工方案_secret

某大桥钻孔桩冬期施工方案文件编号：版本：修改码：编制：审核：批准：执行日期：1某大桥钻孔桩冬期施工方案一、工程概况：1、自然环境某大桥所在地区气候属大陆季风性气候，为北寒带气候条件，冬季长达五个月之久，春秋季节较短。年平均气温为5.7℃，极端最高气温为39.1℃,极端最低气温为-41.4℃；年均降雨量为523.3mm，降雨期集中在6～8月份；年平均日照时数约为2500小时，无霜期约150天；年平均蒸发量1508.7mm；地面稳定冻结日期为11月下旬，稳定解冻日期为第二年4月中旬。冬季主导风向为SSW，最大风速为26m/s。最大冻深为2.05m。本地区气候特点是冬季受极地大陆气团控制，严寒干燥；夏季受副热带海洋气团的影响，气候炎热多雨；春秋两季因受冬、夏季风交替影响，气候多变，春季多大风，降水少蒸发快，易发生干旱；秋季多寒潮侵袭，降温急剧，易发生冻害。地理位置位于东经126°36′45″～126°48′27″，北纬45°38′17″～45°52′15″之间，行政区划属于哈尔滨市区。2、桥梁结构某大桥基础采用钻孔桩基础。按照总体施工要求，主桥钻孔桩需进行冬季施工。其中主墩35#、38#桩直径φ2.0m，桩长70m，36#、37#桩直径φ2.0m，桩长75m，每墩16根呈梅花形布置；过渡墩34#、39#桩直径φ2.0m，桩长53m，左右分幅呈矩形布置，每幅4根，主桥钻孔桩总数为80根，现场钻探地质资料显示，地质构造为细砂、中砂、粗砂、砾石、亚粘土及粘土分层堆积层，桥梁基础均穿越上述各堆积层后，桩底座落于全风化或微风化砂岩或泥岩。采用反循环回转钻机成孔。3、冬期施工的必要性按照总体施工要求，主桥钻孔桩要在11月~12月之间施工，而在12月份本地区最低温度在-20℃~-30℃之间，规范要求在室外日平均气温连续5天稳定低于5℃时须进行冬期施工。二、施工工艺和设备的选择：1、施工工艺的选择：根据地质资料和设计桩长等因素，主桥钻孔灌注桩施工采用反循环钻机或冲击2钻机成孔，2座搅拌站拌和混凝土或采用商品混凝土，混凝土罐车运输混凝土，进行水下混凝土灌注。冬期施工时，当混凝土拌和物搅拌合成后不能满足所需要的温度时，考虑对拌和用水加热，如仍不能满足需要时，钻孔桩混凝土采用商品混凝土，出厂温度应达到15~20℃，运输罐车棉毡围护覆盖以减少与环境的热交换，到达现场后对混凝土进行温度抽检，入模温度不得小于5℃。在气温0℃及以下时，待灌注的孔口搭设移动式防风大棚并视混凝土温度情况考虑炉火加温。2、成孔设备和灌注设备的选择：成孔设备和灌注设备详见表1。表1钻孔桩施工主要工程设备表序号设备名称型号数量用途1回转钻机2504台成孔2冲击钻2501成孔3泥浆泵3PNL5台造浆和输送泥浆4装载机ZLM30E2台渣土清运5抽砂泵3PS5台回输泥浆6搅拌站非标402座生产混凝土7锅炉2T1座加热8锅炉1T1座加热三、操作系统的加热保温为了创造良好的冬期施工环境，保证机械的正常运行及钻孔成桩的质量，须在施工现场设置移动式防风大棚；将钻孔的钻机、吊车等机械设备置于防风大棚之中；使棚内温度维持在0℃~-10℃之间，以便于生产人员的操作和机械的正常运转，也便于保证灌注混凝土的入孔温度不低于5℃。在钻孔桩处用型钢与钻机支架结合，搭设支架，用棉毡围裹。在36#、37#水中墩施工平台也需用棉毡封闭。内设煤炉或碳火盆。保证棚内温度不低于-10℃。四、护筒埋设：36#、37#墩钻孔桩护筒在冬期施工之前全部埋设完毕。每个水中桩均设有钢护筒，钢护筒用厚16mm和10mm的钢板卷成，内径较桩径大20cm。护筒焊接成整体，护筒顶端留有高0.4m，宽0.2m的出浆口，底节护筒下端设刃脚。底部穿过砂层深度3不小于3.0m。用25吨汽车吊上施工平台作业，吊车吊起1600KN振拔桩锤，用桩锤夹具夹住护筒口，在导向架内对中准确后开动桩锤把护筒打入河床。陆地桩护筒埋设为2-4m，受冬季影响不大。五、泥浆处理：由于平台距河岸距离较远，水中钻孔桩的泥浆池的位置设在施工平台上，可以采用施钻周围的护筒作为泥浆池，用钢板制作成矩形槽，矩形槽两端的开口与护筒的开口相联接，多余泥浆及沉渣采用泥浆泵抽至砼罐车运至指定弃土场堆放。在冬期施工，对泥浆在低温下容易析水问题应予以重视。经试验发现膨胀土泥浆受冻后容易析水，使用粘土也应掺加CMC(羚基纤维素)和纯碱（Na2CO3）,务必使泥浆在冬期的各项指标也能满足规范要求。在冬期施工，为了保证泥浆的拌制、储存、输送、浮渣、循环的正常进行，需要采取如下的加热保温措施：1、拌制泥浆用的粘土均应使用暖土，在进入冰冻前即将粘土运输到现场，集大堆存放，并用棉帐篷覆盖，以防止冻结，如发生粘土冻结，则需打成碎块。2、浆拌制池、贮浆池、沉淀池均罩以暖棚，陆地桩池四周外层用装满河砂的草袋围挡，内层填珍珠岩、炉渣或暖土保温。在池与池之间设火炉加温。3、泥浆循环管路均用防寒毡裹。每台钻机另设一套备用管路，一旦受冻可及时将备用的管路换上。对于钻孔大棚到泥浆溜槽也设置暖棚，防止受冻后更大地影响泥浆的各项技术指标。泥浆配比及性能指标：泥浆配比：膨润土：水：纯碱=200kg：1000kg：4kg。根据现场施工要求可适当对比例参数进行调整，必要时，适当加入一定量的纤维素来改善泥浆性能。性能指标：根据地层条件本次试桩泥浆主要控制指标包括以下三项：比重、粘度、砂率。制备泥浆性能指标：比重控制在1.06—1.10之间，粘度17—20S，砂率小于4%。六、钻孔：水中墩钻机设立在施工平台上，钻机采用反循环旋转钻机进行钻孔。在严寒的冬季钻孔，首先应考虑钻机的防寒问题，选择电力为动力源，抗动性能好的钻机。在孔位和钻机周围搭设暖棚，保证孔位处温度符和要求。七、清孔4终孔检查后，应迅速清孔，不得停歇过久使泥浆、钻渣沉淀增多，造成清孔工作困难甚至探空，清孔完毕应在最短时间内灌注混凝土。使用反循环回转钻机钻孔时，可在终孔后停止进尺，利用钻机的反循环系统的泥石泵持续吸渣5min~15min左右，使孔底钻渣清除干净。孔底沉淀土厚度不大于设计规定的量值时，即可终止清孔。在灌注混凝土之前要进行二次孔深检测，如果沉淀层超过设计允许范围30cm，应进行二次清。八、钢筋骨架加工制作：冬期钻孔桩施工的钢筋骨架加工制作与常温施工大体相同，但应注意：焊接钢筋全部在现场搭建的暖棚内进行，当必须在室外进行时，最低温度不宜低于－20℃，并采取防雪挡风措施，减少焊件温度差，焊接后的接头严禁立刻接触冰雪。九、水下混凝土的施工水下混凝土的冬期施工采取以下措施：1、在南北两岸搅拌站处分别设1t和2t蒸汽锅炉一台，8t储水罐各一座，对水进行加热。经热工计算若骨料不加热，水加热至80℃时，骨料按照0℃计算，按照钻孔桩混凝土配合比，搅拌后温度可以达到24.7℃；当骨料温度为-5℃时，水加热至100℃时,混凝土搅拌后温度可以达到11.4℃。因此，在气温0℃以上水可加热到80℃；气温在0~-5℃时，水加热到100℃，骨料不加热可以满足要求；气温在-5℃以下时，采用商品混凝土，出厂温度应达到15~20℃，运输罐车棉毡围护覆盖以减少与环境的热交换，到达现场后对混凝土进行温度抽检，入模温度不得小于5℃。在气温0℃及以下时，待灌注的孔口搭设移动式防风大棚并视混凝土温度情况考虑炉火加温。2、开盘前先由试验人员测试碎石、砂子、水的温度以及砂子的含水率，并出具施工配合比。料场的覆盖物可根据当日粗细骨料的用量进行后移，对于局部结块的砂子应进行破碎。如遇拌和站停工,料斗内的砂子应清除干净，防止其冻结在料斗的钢板上影响计量。试验人员对混凝土的坍落度以及出仓、入模温度进行测试，严格控制混凝土的和易性。混凝土施工采用罐车运输,罐车外裹防寒罩，确保混凝土的入模温度在5℃以上。53、为防止因各种原因致使混凝土浇灌中断，施工现场需要需要准备防风棚和用油漆桶改装好的火炉，有大风干扰时，可在顶部迎风面罩起彩条棚布，减少混凝土在浇灌过程中热量的散失。气温条件恶劣时在孔口附近生起火炉。混凝土的运输过程是混凝土出机以后保证混凝土入模温度的一个重要蓄热环节,是热损失的关键阶段，因此,从混凝土生产到最后运输到浇筑部位应严格控制和保证混凝土的温度,防止热量损失过大，要经常检测混凝土的出机温度,保证拌和物搅拌出机温度达到12℃左右,最后入模温度达到5℃以上，否则可以通过提高拌和水、骨料温度或增加拌和时间,或加强拌和及浇筑地的进料及出料口的保温措施等来保证以上温度指标。4、料场的保温混凝土拌制时，如将带有冰块或冻团的骨料投人搅拌机内，不仅搅拌机难以将冰块或冻团搅碎、融化；而且会给所拌混凝土的温度带来较大损失，严重影响混凝土的质量。在料场上覆盖盖布，从而解决料场的保温问题，保证混凝土的生产质量。5、保证混凝土的出厂温度的措施加热拌制用水，以提高混凝土的出厂温度，提高混凝土的出厂温度后，不仅可以保证混凝土的入模温度，而且可使成型的混凝土及早达到抵抗早期冻害的强度。为此，在混凝土工厂旁安装了1台2t的蒸汽锅炉，同时安装水箱1座，水塔外壁用棉絮和草苫包裹。蒸汽锅炉排出的蒸汽送人水塔内加热拌和用水。6、改变混凝土的拌制方式当拌和水和砂的混合物的温度太高时，与水泥直接接触会产生假凝现象，为防止此现象的发生，施工中在拌制混凝土时采用二次搅拌，即先将加热的拌和水、砂和石料投入搅拌机内进行混合搅拌以提高砂石温度并降低水温，然后再投人水泥进行搅拌。另外，在拌制混凝土过程中考虑热平衡过程，适当地将拌制时间延长为常温拌制时间的1.5倍，从而确保混凝土的出厂温度。然而，根据现场施工情况，混凝土的出厂温度也不宜太高(20℃左右为宜)，因温度愈高、温差愈大、湿度愈小，混凝土的坍落度损失愈大，混凝土运输至前方作业区后不易倒出，给前方混凝土的灌注施工将带来困难。7、对商品混凝土的质量控制在冬期施工，温度控制是最重要的环节，首先考查是混凝土厂家对原材料的加6热，对拌和用水、砂、石的加热能力进行考查，如果不能满足使用要求，应要求其进行整改，保证混凝土的温度要求。8、混凝土热工计算⑴混凝土拌和物的拌和后温度可按下式进行计算:）（）（）（）（）（ggsswgscggssgggssswwccggssbWPWPbb式中：bT—混凝土合成后的温度，℃；cW、sW、gW—水泥、砂、石的干燥质量，kg；wW—拌和加水的质量（不包括骨料的含水）；ct、st、gt、wt—水泥、砂、石、水装入搅拌机时的温度，℃；sP、gP—砂石的含水率；a—水泥及骨料的比热，kJ/kg·K，可采用0.92b、B—水泥的比热及溶解热，℃，当骨料温度＞0℃时，b=4.19、B=0；当骨料温度≤0℃时，b=2.09、B=335；⑵混凝土拌和物的出机温度bT需满足下式要求：csmbTTTT式中：mT—混凝土拌和物在搅拌过程中的热量损失，℃；由下式求得：)(16.0dbmTTTsT—混凝土运输至成型的温度损失，℃；))(032.0(0esTTnatTcT—混凝土开始养护时所需温度，此处取10℃；dT—搅拌棚内温度，℃；t—混凝土运输至成型的时间，h；n—混凝土倒运次数；0T—混凝土自搅拌机中倾出时的温度，℃；7eT—室外气温，℃；a—每小时温度损失系数，此处取a=0.10。⑶混凝土搅拌运转及浇筑时的热量损失也可安表2计算。表2混凝土热量损失表搅拌温度与环境温度差（℃）搅拌时的热损失（℃）一次运转的热损失（℃）浇筑时的热损失（℃）153.00.552.0203.50.652.5254.00.753.0304.50.903.5355.01.004.0406.01.254.5457.01.505.0508.01.755.5559.02.006.06010.52.256.565--2.507.070--2.757.575--3.008.0注：1、温度差不等于表列数值时，可用插入法求得相应的热损失温度。2、运转一次系指混凝土由搅拌机倒入汽车，或由汽车倒入溜槽，或由溜槽倒入小车。9、冬期施工的关键是防止混凝土