旋挖钻机施工工艺.docx
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旋挖钻机施工工艺
一、编制依据
1、《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041—2000)
2、《公路工程质量检验评定标准》(JTJ071—98)
3、《公路工程施工安全技术规程》(JTJ076—95)
4、《武汉天河机场第二公路通道两阶段施工图设计》
二、工程概况:
1、工程概况
本合同段属东西湖区、府河、黄陂区辖区范围内,路线起于武汉东西湖区金银大道北侧的工薪小区附近,起点桩号K2+771,终点桩号左幅K5+381,右幅K5+366,本合同段经堤角村、跨东西湖大堤、府河河道、西湖垸大堤,接汤仁海湖大桥起点,总里程2.610公里(以左幅贯通计)。
主要工程为府河特大桥
本桥梁钻孔桩共计420根,桩长为40m~75m,均按摩擦桩设计,其中φ1.8m桩280根,φ2.0m桩140根。
主桥28#~34#墩部分跨越东西湖大堤及府河河道,共有钻孔桩108根,均为φ1.8m桩,最长桩长为75米;28#、29#墩处于鱼塘中,可填土筑岛形成陆地后施工,主桥30#~34#墩跨越府河,需搭设钻孔平台进行水上作业。
2、地质情况
项目区域(府河特大桥)主体于第四系冲湖积平原地貌区,地形起伏不大,较为平缓,地势开阔,高差在10m以内;起点桥台位于城区,终点桥台位于第四系冲湖积平原地带,植被发育,相对高差0-8m,大桥跨越湖泊、鱼塘及农田。
1、第四系覆盖层
按其成因类型可分为人工土(Qhme)及冲、湖积(Qhal+1):
(1)人工土类(Qhme)
素填土(Qhme):
层厚0.5-3m,黄褐色,主要由粘性土组成,含少量植物根系及碎砖块,桥址区均有分布。
(2)冲、湖积(Qhal+1/QPal)
②-1粘土、粉质粘土(Qhal+1):
褐黄色、褐红色,含铁锰质结核及灰白色高岭土团块,桥址区均有分布。
②-2淤泥质粘土(Qhal+1):
层厚2.0-4.3m,灰色,夹少量壳壳及腐质物,桥址区零星分布。
②-3沙层(Qpal):
主要为粉砂、中砂、细沙。
层厚2.1-21m,褐黄色,灰色,主要成分为石英。
长石及云母。
桥址区大部有分布。
②-4圆砾、角砾(Qpal):
浅黄色、浅红色,含粘土,细沙。
桥址区零星分布。
②-5卵石(Qpal):
杂色,含量为65﹪,粒径为2-5cm,粗砂及粘土填充。
桥址区零星分布。
2、基岩
③-1全风化砂质泥岩(K1-2):
层厚6.0m,灰绿色,泥状结构,岩石风化成散体状,桥址区中部有分布。
③-2强风化砂岩(K1-2):
层厚2.0-22.5,褐红色,灰红色,细粒结构-粗粒结构,岩石破碎,多呈碎块状,桥址区均有分布。
③-3中风化砂岩、泥岩(K1-2):
揭露层厚3.5-8.0m,灰色,细粒结构,岩石较破碎,呈块状,局部为短柱状,属软质岩石,桥址区均有分布。
局部为砾岩,页岩。
三、钻孔前的准备工作。
(一)、填土筑岛
1、填土筑岛时将塘内淤泥清除,抛填粘土回填,筑岛形成施工场地,安装钻机。
(二)、埋置或插打钢护筒
钢护筒制作要求不易变形、不漏水、装卸方便。
钢护筒内径比桩径大0.2~0.4m。
旱地、筑岛处钢护筒采用挖坑埋设法,钢护筒底部和四周分层夯填密实的粘土。
(三)、制备泥浆
开挖泥浆池,选用优质粘土造浆,储浆池、沉淀池和沉碴筒的大小要满足施工的需要。
泥浆循环通过孔口排入泥浆池内,污泥及沉渣及时用泥浆车运往指定排污处,以免污染环境。
泥浆池里的钻碴和多余的泥浆,应及时运至指定地点,不得乱堆乱弃。
表1—泥浆性能控制指标表
钻孔方法
地层情况
泥浆性能指标
相对
密度
粘度(s)
含砂率(%)
胶体率(%)
失水率(ml/30min)
泥皮厚
静切力(Pa)
酸碱度PH
正循环
一般地层
1.05~1.20
16~22
≤4
≥96
≤25
≤2
1~2.5
8~10
易坍地层
1.20~1.45
19~28
≤4
≥96
≤15
≤2
3~5
8~10
反循环
一般地层
1.02~1.06
16~20
≤4
≥96
≤20
≤3
1~2.5
8~10
易坍地层
1.06~1.10
18~28
≤4
≥96
≤20
≤3
1~2.5
8~10
卵石土
1.10~1.15
20~35
≤4
≥95
≤20
≤3
1~2.5
8~10
(四)、桩位测量
测量桥位,放出桩位中心,准确测量各桩位的中心和护筒顶高程,并在护筒上做好标记。
陆上施工时要在平整好的场地上做出桩位标记,用长木桩或砼桩定位。
(五)、钻具和钻机就位
1、钻具选择
根据墩位处地质条件和施工要求,钻机要有大通径反循环钻具系统,循环排水量大,携带钻渣能力强,钻进效率高,能有效地提高钻孔桩的施工进度与成孔质量,因此选用旋挖钻SR250R。
2、泥浆循环系统
采用3PN泥浆泵进行泥浆循环和净化。
3、其他辅助设备
采用25t汽车吊机1、装载机1台,混凝土辆6台用于钻孔、下放钢筋笼及混凝土浇筑。
四、钻孔灌注桩施工方法及施工工艺流程
1、旋挖钻孔桩施工原理:
主要是其成孔工艺与其它桩基不同,旋挖钻机的钻进工艺:
旋挖钻机采用静态泥浆护壁钻斗取土的工艺(当然也有干土直接取土工艺,视工地现场地层条件而定),是一种无冲洗介质循环的钻进方法,但钻进时为保护孔壁稳定,孔内要注满优质泥浆(稳定液)。
旋挖钻机工作时能原地作整体回转运动。
旋挖钻机钻孔取土时,依靠钻杆和钻头自重切入土层,斜向斗齿在钻斗回转时切下土块向斗内推进而完成钻取土;遇硬土时,自重力不足以使斗齿切入土层,此时可通过加压油缸对钻杆加压,强行将斗齿切入土中,完成钻孔取土。
钻斗内装满土后,由起重机快速提升钻杆及钻斗至地面,拉动钻斗上的开关即打开底门,钻斗内的土依靠自重作用自动排出。
钻杆向下放关好斗门,再回转到孔内进行下一斗的挖掘。
旋挖钻机行走机动、灵活,终孔后能快速的移位或至下一桩位施工。
钢筋笼加工制作、吊放,后压浆工艺同其它桩基施工。
2、钻孔桩施工工艺流程
钻孔桩施工工艺流程图
五、钻孔桩施工方法
(一)场地整平、基础处理
钻机进场后,根据墩位处的地基情况进行钻机施工场地平整。
钻孔平台还应能满足承载混凝土运输车辆的能力。
避免钻机施钻过程中发生不均匀沉降和水平位移,而导致桩孔倾斜和偏移。
(二)桩位测放
根据现有测量控制网进行桩基中心点测放,钻机就位前对每个桩位进行放样,放样完成后在每个桩位处对角设置护桩,以保证桩基开挖后,可以依据护桩找到桩位中心,并将桩位中心引至护筒内壁上,确保钻进过程中桩位对中。
每个桩位应在不同控制点复核两次,确保桩基中心点的准确。
(三)埋设护筒
1、钢护筒采用δ=10mm钢板制作,其内径大于设计桩径0.2m。
测放桩位时要注意对位准确。
2、为避免护筒在起吊运输过程中变形,需在适当位置用钢管焊成十字形内支撑,待吊装竖直后切除。
3、护筒的埋深,以能有效地保证护筒在整个钻孔桩施工中的稳定为标准,埋深2~3m为宜,尽可能将护筒埋置在较坚硬密实的粘土层中至少0.5m;护筒顶高于水位1.5~2m,高出地面0.3m。
4、钢护筒埋置时要求竖直,且定位准确,其顶面位置偏差不大于5cm,倾斜度不大于1%。
(四)钻机移位定位
旋挖钻机自行履带移位,在旋挖钻机行进到桩位处时,将钻杆调整竖直就位并锁定,调好钻杆的垂直度,为确保钻头轴线与桩位中轴线重合,采取用全站仪进行对中观测和竖直度校正。
(五)护壁泥浆的拌制
1、护壁泥浆要用优质泥浆,保持桩孔不坍、不缩,尤其对较厚的填土及淤泥质土采用优质泥浆。
2、在钻进时,由于旋挖钻机为静态泥浆无循环钻进,且成孔速度快,护壁泥皮薄,据地质勘查资料知本场区存在较厚的软塑性粘土层和粉砂地层,易造成缩孔和塌孔的事故,因而钻进时对泥浆性能要求较高。
为了满足施工要求,在制作泥浆时,应注意以下几点:
(1)膨润土必须充分水化搅拌,保证浆体均匀一致。
造浆后应静置24小时之后方可使用,保证膨润土的充分水化,泥浆各项指标符合要求。
(2)泥浆絮凝或沉淀过多时,泥浆必须用空压机送风反复搅动,符合要求后才可送入孔内使用,否则势必会造成孔内沉渣过多或其它孔内事故。
(3)为了保证安全连续正常施工确保成孔速度、成孔质量及灌注成桩质量,开孔前泥浆总量应达到设计方量的1.5倍左右方可开钻,钻进时及时足量补充孔内泥浆,防止孔内泥浆落差太大(即泥浆液面深度低于护筒进浆口30cm以下)而造成孔壁坍塌。
尤其不允许浆面落到护筒底以下。
钻机因故停钻时(如机械故障、修理钻具等),及时向孔内补充泥浆,保持泥浆高度,以保证孔内安全。
比重
粘度(S)
含砂量(%)
1.05~1.20
16~22
≤4
(4)施工中做好现场泥浆配置、排污、更换工作,设专人进行泥浆管理,保持泥浆比重在1.05~1.20之间。
随时跟踪、检查循环池内泥浆比重、粘度,确保钻进需要。
泥浆指标如表:
(六)钻孔
1、开钻时慢速钻进,待导向部位或钻头全部进入地层后,加速钻进。
对于加夹层(粉砂层)钻进时,需要调整泥浆比重到1.2左右,并且采取慢速钻进的方法进行施工。
2、旋挖机钻进过程中,钻杆要保持垂直状态,严格控制垂直度在规范允许范围之内。
5、钻机钻进过程中应采用减压钻进,即钻机的主吊钩始终要承受的钻压不超过钻具重力之和(扣除浮力)的80%。
6、安排专人定时检查孔内泥浆水头高度,发现不足并及时足量补充。
钻孔内泥浆水头高度应不低于护筒排浆孔下30cm,并高于地下水位2米。
7、合理控制起钻和下钻时速度,避免激动压力和抽吸力对孔壁的影响。
8、在提钻头除土或因故停钻时,应保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和粘度。
处理孔内事故因故停钻,必须将钻头提出孔外。
对于地质状况发生大的变化,旋挖钻机不能钻进时,及时更换小钻头试钻,如果还是不能继续钻进,需要换旋转钻机或冲击钻时,立即派人24小时内调用钻机进场,确保孔壁不坍塌,或发生其他以外情况。
(七)成孔检测及清孔
1、钻孔达到设计标高后,对孔深、孔径进行检查,符合规范要求后方可清孔,准备下钢筋笼。
孔深采用测绳进行测量,测绳必须经常进行校正、修订,以保证测量准确。
孔径采取下探孔器的方法进行检查,探孔器直径为钢筋笼直径+0.1m,探孔器的长度为设计直径的4~6倍。
成孔深度和孔径不小于设计值,泥浆比重、含砂率及粘度由试验人员在现场进行测定,泥浆比重为1.05~1.20g/cm3以内,含砂率小于4%,粘度为16~22s,以上均符合要求后,并经监理工程师验收合格后,才允许钻机移位,并准备清孔、下钢筋笼。
2、清孔可采用抽浆方法,在清孔排渣时,必须保证孔内水头高度,防止塌孔。
清孔后孔底沉渣厚度不大于100mm,合格后在孔底提出泥浆式样进行性能指标试验,试验结果必须符合相关技术标准要求。
钻孔桩成桩检测标准
序号
项目
允许偏差
1
孔径
不小于设计孔径
2
孔深
不小于设计孔深
3
孔位中心偏差
不大于50mm
4
倾斜度
不大于1%
5
灌注混凝土前孔底沉渣厚度
不大于设计要求
(八)钢筋笼制作及下放
(1)、钢筋的品种和质量、焊条的牌号和性能、钢筋的加工要符合《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2004)及设计要求进行。
(2)、钢筋表面洁净,使用前将表面油渍、漆皮、鳞锈等清除干净,钢筋平直,无局部弯折。
(3)、钢筋的下料长度按实际桩长来确定分段制作的长度,钢筋笼在钢筋车间分节制作,用平板车运到墩位处安装。
钢筋笼在制造时要保证骨架不变形,接头相互错开,使钢筋骨架同一截面处接头数量不超过钢筋总数量的50%,相邻两接头截面的距离为1.0米。
(4)、按照设计图纸的规定,先制定相应的加劲筋,然后按规定的根数布置主筋,每隔2m设一道的加劲筋,排列好后将主筋按规定间
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