1适用范围
适用于新建铁路沪昆客专贵州段CKGZTJ-6标地质为粘性土、砂类土、砾石、卵石、漂石、较软岩石,孔径在80~200cm之间的桥梁桩基施工。
2作业准备
2.1内业技术准备
施工前技术人员应认真学习实施性施工组织设计,阅读、审核施工图纸,熟悉规范和技术标准。制定施工安全质量保证措施和应急预案。根据设计图进行桩位坐标的计算,对溶洞、地质变化段做好标记,对施工人员进行技术交底,对参加人员进行岗前技术培训,考核合格后持证上岗。
2.2外业技术准备
钻机就位前,对主要机具及配套设备进行检查、维修。收集施工地点外部地理环境和钻孔作业层中所涉及的各种技术数据。已完成现场踏勘,对妨碍施工或对安全操作有影响的既有架空管线、地下电缆、给排水管道等设施,采取清除、移位、保护等措施妥善处理。完成施工所需电力线路架设,满足钻机所需电力供应需求,并配备适合备用的变压器或柴油机。进行桩位的放样,做好护桩。挖好泥浆池,准备充足的黄泥,做好安全防护。
3技术要求
(1)施工前按设计提拱的配合比进行试验,确定施工配合比。 (2)混凝土的拌和采用场地集中拌和,砼灌车运输至现场。 (3)钻孔桩位偏差、垂直度、桩径应满足《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》的要求。
(4)钻孔和混凝土灌注过程中,现场技术人员应做好钻孔和灌注记录。
4施工程序与工艺流程 4.1施工程序
施工准备→测量定位→埋设钢护筒→配制泥浆→安装钻机→钻进→终孔→清孔。
4.2工艺流程
冲击钻灌注桩施工工艺流程框图
5施工要求 5.1施工准备
(1)钻孔场地应清除杂物、换除软土、平整压实。场地位于浅水、陡坡、淤泥中时,可采用筑岛、或用枕木或型钢等搭设工作平台。
(2)当位于深水时,可插打临时桩搭设固定工作平台,在钻孔平台上拼装钢护筒导向架,采用起吊设备插打水中墩钢护筒。工作平台必须坚固稳定,能承受施工作业时所有静、活荷载,同时还应考虑施工设备能安全进、出场。
(3)采用整套冲击钻机设备,不应使用双筒卷扬机组成的简易钻具。为防止冲击振动导致邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇灌砼强度,应侍邻孔砼抗压强度达到2.5MPa后方可开钻。
5.2施工工艺 5.2.1测量定位
平整场地后, 根据设计桩位,准确定出钻孔中心位置。并做好十字型护桩,以备钻孔及钢筋笼定位时对桩位进行检验。
5.2.2埋设钢护筒 (1)水中墩钢护筒
①在钻孔平台上拼装钢护筒导向架,测量放线定桩位→对接钢护筒→整体起吊钢护筒入水→调整护筒倾斜度及位置缓慢入床至稳定→安装震动打桩锤振动下沉→安装钻机开始水上钻孔桩施工
②在钢护筒振动下沉过程中要精确定位、跟踪监测、调整,满足规范要求,保证钻孔桩施工顺利进行。钢护筒采用厚度为4~12mm的A3钢板卷制,护筒内径应比桩直径大40cm。钢护筒在车间分节制造,在平台对接后整体下沉,下沉中随时用木楔在导向架与护筒之间调整偏差,护筒底口要求到达卵石层顶面。护筒顶口宜高出施工水位或地下水位2.0m。
(2)浅滩地和陆地钻孔桩钢护筒
①对河滩内桩位施工前应筑岛,岛的高度应高出施工地面0.5m。 ②钢护筒采用厚度为4~12mm的钢板卷制,内径比桩径应大于40cm。
③护筒埋置深度符合下列规定:黏性土不小于1m,砂类土不小于2m。当表层土松软时将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m。岸滩上埋设护筒,在护筒四周回填黏土并分层夯实;护筒顶面中心与设计桩位偏差不大于5cm,倾斜度不大于1%。水中筑岛,护筒宜埋入河床面以下1m。
5.2.3配制泥浆
开挖泥浆池,选择和备足良好的造浆粘土或膨润土,造浆量为2倍桩的混凝土体积,泥浆比重可根据钻进不同地层及时进行调整。泥浆性能指标如下:
(1)泥浆比重:使用管形钻头钻孔时,入池泥浆比重可为1.1~1.3;使用实心钻头钻孔时,当为黏土、粉土时,孔底泥浆比重不宜大于1.3,当为大漂石、卵石层时,孔底泥浆比重不宜大于1.4,当为岩石时,孔底泥浆比重不宜大于1.2。
(2)粘度:一般地层18~24,松散易坍地层22~30s。 (3)含砂率:新制泥浆不大于4%。
(4)胶体率:不小于95%。 (5)PH值:应大于11.5。 5.2.4钻孔 (1)安装钻机
钻孔平台搭设好后,将钻机移至桩位,用钢枕作机座,使底座平稳,钻机底座用倒链滑车交叉对称拉紧,保证在钻进和运行中不产生位移和沉陷,钻架和钻杆要竖直,钻头、钻杆和钻径中心在一铅垂线上,其最大偏差不得大于50mm,以保证孔位正确,钻孔顺直。将钻机底盘调成水平状态并稳定,开机试钻。小心使钻头对准设计中心,盖上封口板,试转数圈,监控钻杆垂直度,使钻机顶部的起吊滑轮、转盘中心和桩孔中心三者在同一垂线上。钻架临时移开时,应作好标志,以确保复位后的准确位置,必要时应重新对位。钻机摆放位置要结合平台受力支承情况,合理布置,开钻顺序要统一安排,避免干扰。在碎石类土,岩层中宜采用十字型钻头,在黏性土、砂类土中宜用管型钻具。 (2)钻进
①柱桩采用冲击钻钻孔。钻孔时开孔进入护筒底口段,向护筒内倒入小片石夹黏土混合物(比值约1:1)用小冲程冲击,施工中应注意保持重锤导向作用,保证成孔垂直度。钻孔作业要连续,同样也应经常对钻孔泥浆抽检试验,不符合要求及时调整。其目的使护筒至粉砂层之间形成圆顺、坚实的过渡段,进入卵石层后加入大比重(γ=1.3)高质量泥浆和少量水泥。采用重锤导向冲击法钻孔,使卵石层形成坚硬的孔壁,防止塌孔现象,直至设计高程。
②冲击法造孔时,应采用小冲程开孔,使初成孔坚实、顺直、圆顺,能起到导向作用,并防止孔口坍塌。钻进深度超过钻头全高加冲程后,方可进行正常的冲击。坚硬漂、卵石层岩层应采用中、大冲程,松散地层应采用中、小冲程。
③冲击钻孔,为防止冲击振动使邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇筑混凝土的凝固,应待邻孔混凝土浇筑完毕,并达到2.5MPa抗压强度后方可开钻。
④钻进时应有备用钻头,轮替使用,钻头直径磨耗超过1.5cm时,应及时更换修补。
⑤在砂类土或软土层钻进时,易坍孔。宜选用平底钻锥、控制进尺、轻压、低挡慢速、大泵量、稠泥浆钻进。
⑥泥浆补充与净化:开始前应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。并应按泥浆检查规定,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。
⑦每钻进2m或地层变化处,应在泥浆槽中捞取钻渣样品,查明土质并记录,及时排除钻渣并置换泥浆,使钻锥经常钻进新鲜地层。同时注意土层的变化,在岩、土层变化处均应捞取渣样,判明土层并记入记录表中以便与地质剖面图核对。 (3)终孔
当钻孔达到设计标高孔位后,对孔深、孔径、孔位和孔形、倾斜度、孔底地质情况进行检查,然后填写终孔记录,并及时通知监理工程师到现场检查验收。合格后方准进入下一道工序。孔深、孔径、倾斜度等符合下列要求:孔深不小于设计孔深,并进入设计土层;孔径不小于设计孔径;倾斜度小于1%孔深。 (4)清孔
冲击钻一般采用抽渣法清孔,孔底沉渣厚度应满足设计要求,在设计无要求时,柱桩孔底沉渣厚度应不大于5cm,摩擦桩孔底沉渣厚度应不大于20cm。
5.2.5岩溶地区钻孔特殊情况处理
岩溶地区钻孔特殊情况处理详见《岩溶地区桩基施工作业指导书》。
6劳动组织
(1)劳动组织模式:采用架子队模式。 (2)工点实行三班作业制。施工人员应结合工前确定的施工方案、机械、人员组合、工期要求进行合理配置。
表6-1 每台钻机施工人员配备表
序号 1 2 3 4 5 6 岗 位 技术员 专兼职安全员 工班长 钻机操作兼施工记录人员 质检、测量及试验人员 机械工、普工 人数 1 1 1 3 3 6 备注 7材料要求
(1)护筒要求内部无突出物,不漏水;
(2)泥浆原料尽可能使用膨润土,使用粘土时应符合下列要求: ①自然风干后,用手不易掰开捏碎; ②干土破碎时,断面有坚硬的尖锐棱角; ③用刀切开时,切面光滑、颜色较深。
④水浸湿后有粘滑感,加水和成泥膏后,容易搓成1mm的细长泥条,用手指揉捻,感觉砂粒不多,浸水后能大量膨胀;
⑤胶体率不低于95%; ⑥含砂率不大于4%;
⑦制浆能力不低于2.5L/h。
(3)施工用水的水质应符合工程用水标准。 8设备机具配置
表8-1主要机具设备配备表(每根桩)
序号 1 2 3 4 5 6 7 设备名称 冲击钻 吊车 发电机 泥浆泵 导管及灌注平台 清水泵 修理设备 单位 台 台 台 台 套 台 套 数量 1 1 1 2 1 1 1 备注 9质量控制及检验 9.1质量控制
冲击钻灌注桩施工要点主要为以下方面:
(1)护筒内径、倾斜度、埋置深度以及与原地面或水位线高差控制;
(2)泥浆原料选取;
(3)泥浆的性能指标控制;
(4)钻头、钻杆、护筒中心、桩中心在一条铅垂线上; (5)孔深、孔径、倾斜度的检查。 9.2质量检验
钻孔作业应分班连续进行,填写钻孔施工记录,交接班时应交待
钻进情况及下一班应注意事项。应经常对钻孔泥浆及钻机对位进行检测,不符合要求时,应及时改正。应经常注意地层变化,在地层变化处应捞取样渣保存。工班在作业时,按照下列标准进行质量控制;每道工序完成后,技术人员按照下列要求进行检验。
表9-1 桥梁钻孔桩检验标准
序质量控号 制项目 测量放1 样 质量标准和要求 桩位放样误差≤5mm 检验方法 全站仪测量 挂线、吊垂线、尺量 观察、挂线、吊垂球、尺量 观察、水准仪抄平、尺量 要求中心2 放护桩 引出十字护桩并保护好,偏差≤5mm 护筒严密不漏水,回填密实,埋深护筒埋满足施工要求,顶面位置≤50mm;3 设 倾斜度≤1%;孔内水位宜高于护筒底脚0.5m以上。 有防止钻机下沉和位移的措施,对钻机就4 中误差≤10mm;钻头直径满足成孔位 孔径要求 泥浆指标根据钻孔机具和地质条件确定。针对卵石层情况,新制泥泥浆指标测开钻、 浆比重指标控制在1.25~1.3为5 试、抽渣取样,钻进 宜,钻孔过程中做好钻孔记录,进尺量 入岩层或卵石层技术干部现场核实 检查钻孔记录、测绳量测终孔检孔深≥设计孔深、孔径≥设计桩与外钻杆总长6 查 径、倾斜度<1% 相校核、用等桩径检孔器全深检查 导管接头牢固,严密不漏水;控制7 下导管 导管长度和导管节数,导管下口距观察、尺量 孔底控制在50cm左右 泥浆指标≤1.15,含砂率≤2%,黏泥浆指标测试二次清8 度17~20s,孔深≥设计桩长;沉孔 渣厚度:柱桩≤5cm,摩擦桩≤20 cm 仪,测绳量测 10安全及环保要求 10.1安全要求
(1)钻架的滑轮要灵活,应采用滚珠轴承,滑轮直径不小于绳径的18倍,严禁使用轮缘已破损的滑轮。
(2)钢丝绳要勤检查,勤保养,断丝超过规定值的要及时更换,钢丝绳的卡子要经常检查,松动的卡子要及时补拧。
(3)启动前应检查并确认钻机各部件连接牢固,传动带的松紧度
适当,减速箱内油位符合规定。启动前,应将操纵杆放在空挡位置,启动后,应作空运转试验,检查仪表、温度、制动等各项工作正常,方可作业。
(4)起落钻头速度应均匀,不得突然加速,避免碰撞护筒和孔壁。 (5)施工中要注意:风、水、电安全可靠,井孔周围清洁整齐,有足够的照明,交通道路的脚手板、防滑栏杆等平顺、牢固。
(6)对工人应进行安全教育、操作规程教育,严防发生工程质量和人芽事故。
(7)钻机安装牢固,防止倾覆。钻机就位后,机身要用方木垫平、塞牢。桅杆顶端用钢丝绳对称拉紧。
(8)注意用电安全,施工用电要由专业人员进行操作,电线、配电箱的摆放安装要规范化,电线不能直接敷设到地面上,应采取架空措施。配电箱加锁。
(9)钻孔时,当机架出现摇晃、移动、偏移时,应立即停钻,经处理后,方可继续施钻。
(10)钻孔中,应注意观察有无漏浆现象,特别是岩溶地址,随时补充泥浆,保证孔内水位。冲击钻施工时,应对附近建筑物的安全检测。应在钻孔附近设置醒目标志和围栏,以防人员掉人孔内,未作业时孔口应覆盖。
(11)每工班检查钻头、主绳、主绳与钻头连接、提梁、绳卡等,及时处理问题。钢丝绳一个节距内断丝超过15%时必须更换。钢丝绳安全系数,缆风绳为3.5,吊索为8-10。
10.2环保要求
(1)施工现场设置明显的标识牌。泥浆池按照规定防护现场施工标识、安全警示牌齐全。
(2)施工现场要配置标准配电箱、箱底要设置三角铁支架(距地面高为1.2-1.3m),临时用电线路架设规范,严禁乱拉乱接。
(3)施工现场严格执行消防制度、措施和施工人员熟练掌握灭火器材。
(4)在钻孔施工中要充分发挥泥浆循环系统的作用,所有多余泥浆均经过泥浆净化器处理。
(5)钻渣和废浆及时外运至指定位置,以免施工产生的泥浆流入河中和公路、道路上,造成环境污染。不可回收泥浆运至指定地点,钻渣定期清理外运。
(6)在居民区附近生产施工时,应尽量把噪声较大的施工工序安排在白天进行,并严禁施工机械在居民区内鸣笛,减小施工中的噪声和振动,不扰民。
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