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大桥旋转法钻孔灌注桩基础施工

   2004-12-03 未知 0
大桥旋转法钻孔灌注桩基础施工


摘要:钻孔灌注桩基础在公路桥梁工程中应用比较广泛,它的施工工艺及技术发展也比较成熟。其优点:承载力大、稳定性好、沉降量小、冲刷的河床和不稳定的河道对它的影响小、受施工水位或地下水位高低的影响较小。
关键词:灌注桩施工
0、概述
海南东线高速公路(扩建)工程陵水至三亚段K281+954处藤桥东河大桥,长247m、宽8.5m,基础为钻孔灌注桩,其中7#墩桩径1.5m,桩长35.74m,桩基所处位置的地质情况如图1所示。
旋转法钻孔灌注桩基础的施工程序如下:
测量放线桩位——埋设护筒——钻机准确就位——钻孔——第一次清孔——质量检查——吊放钢筋笼——吊放导管——第二次清孔——灌注水下砼
1、施工前准备工作
1.1测量放线
开工前,我们首先对大桥的中线、水准点进行检查复核和补充,并按照满足精度要求放出7#墩的四处位置,围堰筑岛高出正常水位0.6m,(因施工日期为4月份,而海南6-10月份为台风降水集中期,故不予考虑)再定出桩位,距有桩2.0m范围内均需满填以满足有足够宽度的填土保护护筒不受水的浸渗。
1.2埋设护筒
桩位测量放样后,进行护筒的埋设。以桩心为中心挖土,埋设直径为1.8m、高为2.5m钢护筒,钢护筒中心要与桩中心在同一垂线上,就位、整平。护筒四周用粘土回填,夯实,以防翻砂和漏浆,排浆洞口对准泥浆沉泥池方向。
1.3安装钻架和钻机
用枕木设置工作平台,保证其足够的稳定性和平整度,使操作时不发生位移和摇晃。检测其纵、横向误差在5cm以内,钻杆垂直度偏差为0.02%,满足规范要求。
1.4造泥浆
泥浆的作用主要是护壁和浮渣。泥浆比重小,易出现塌孔,护壁效果差;泥浆比重大,影响进尺和漏浆再利用速度。本工程7#墩桩基地质是圆砾粗砂、中砂、砾砂,强风化花岗岩和闪长岩,在砂层钻孔所采用泥浆比重为1.22,强风化岩石层更换金刚石钻头,泥浆比重为1.35,为防止因泥浆比重大而“糊钻”,掺外加剂FCL(分散剂)0.1%,改善泥浆性能,增加钻进速度。
2、钻孔
钻孔时主要应控制好二个基本参数:钻压和转速
2.1钻压
钻头是在钻压和回转扭矩作用下切削和破碎岩土而获得进尺。为此钻进时需有一定的钻压,钻压太小,钻进速度慢;钻压太大,钻具磨耗严重。因此应根据桩位地质情况,钻杆直径、桩径、钻头形式、钻头刀具数目、钻具强度等因素综合考虑,合理确定钻压。
2.2转速
钻杆转速要考虑满足碎岩土的扭矩需要,又要考虑钻具的磨耗及孔壁稳定等情况。钻具强度一定时,钻头直径越大,转速应越慢。
开钻时,先使钻头降至距孔口5cm左右启动泥浆泵,待泥浆循环几分钟后,再启动钻机慢度回转,同时慢慢降下钻头,孔口位置先慢转,孔口稳定后逐渐增加转速正常钻进。钻后,转速的控制对成孔及后期水下砼浇筑有其重要的影响,进尺速度过快,孔壁难以形成一定厚度的泥浆护壁层,易形成塌孔等事故的发生;进尺速度过慢,可能形成扩孔,影响整个分项工程施工速度,亦不可取。因而在7#墩桩基钻孔中,针对地质具体情况,钻孔时,细砂层、粗砂层、砾砂层、岩石层进尺速度递减,以确保桩成孔质量,为工程后期顺利施工提供条件。成孔长度以钻杆总长度为准(钻头部分除外),勿以软绳测之。
钻至设计标高后,便开始清孔,此时将钻头提离孔底30cm左右空转,然后根据泥浆比重情况,泵入相对密度和含砂率较小的泥浆或清水,直到孔内的泥浆比重达到1.05~1.2之间,含砂率小于4%。
3、钢筋笼制作及吊装
我们根据吊装设备能力分节制作钢筋笼。分节制作时,钢筋接头应错开布置。钢筋笼骨架上端应设置四根吊环上穿钢管,定位于钻机平台上,以保证有足够长度的钢筋嵌入系梁中,满足设计要求。
钢筋笼骨架侧边设置“π筋”控制保护层厚度的部件。
4、灌注水下砼
目前我们基本上是采用直升导管法灌注水下砼,即将导管居中插入到离孔底0.3~0.4m。导管上口接漏斗,在接口设隔水栓,隔绝砼与导管内水的接触,在漏斗中存备足够数量的砼后,放开隔水栓,存备的砼连同隔水栓向孔底落,将导管内的水全部压出,并使管下口埋在孔内砼中不小于1m,为了检验此数,我们根据现场进行漏斗的体积验证试验。
漏斗体积图如下:
V1=1.3×1.3×1.5=2.54m3
V2=h/6×(F1+F2+4F0) 
  =0.6/6×(1.95+0.09+4×0.8×0.9)=0.5m3
漏斗体积:VK=V1+V2=3.04m3
规范中要求:V≥π×D2×HC/4+π×D2×h1/4
=1.52π×1.4/4+0.252π×36.6/4×1.1/2.4
=3.30m3
因:V>VK,故需加体积大于0.4m3的储料斗,而爬梯运料斗可容纳2盘料(250L)。体积大于0.4m3,这样首批砼的数量可以保证,海南气温较高,浇筑此桩大概需要3.5-4.5h,掺入适量的缓凝剂,保持砼的和易性及浇筑的连续性。随着砼不断通过漏斗、导管灌入钻孔,孔内初期灌注的砼及其上面的泥浆水被顶托上升,相应地不断提升导管,直至孔顶灌注完毕。
水下混凝土浇筑过程中,要定时检查导管的埋置深度,浇筑时砼面的理论升高值与实际上升值进行对比,严防因”护孔”而形成导管拨出砼面至桩身砼出现”断桩”或”夹渣”事故的发生,并将测量结果进行详细记录,以便为动测桩基量对其砼质量判断提供必要的依据。
水下砼浇筑必须连续进行,砼要有较好的性能,施工过程中要掌握每次向导管投料后都应“翻浆”,否则,应及时上下活动导管(50cm内),防止堵塞,同时检查砼的各项性能指标,调整砼的技术参数,改善砼的和易性,顺利浇筑到桩顶
灌注桩质量控制,主要于水下砼灌注的质量的好坏,砼除了具有一定的强度外,还要有较好的和易性、流动性和保水性,同时需有较长的初凝时间。由于砼是在水下灌注,影响砼质量的因素很多,主要是受水和泥沙的影响,再有施工中不允许振捣,砼的密实度和均匀性都比较差,强度远远低于陆地上浇筑的砼。为了保证其质量,首先应设计出性能优良的砼配合比,我们选用砼的水灰比为0.55,砂率48%,坍落度在18-20cm之间。其次施工时要经常取样检查砼的性能,及时调整配合比,并加强施工管理,保证施工顺利。
5、注意事项和事故处理
5.1 钻孔前
  (1)、注意测量的准确性,保证护筒埋置位置准确。
  (2)、护筒埋置时,其土质应密实不漏水和不漏浆。
  (3)、钻具安装时应检查其垂直度和稳定性,施工过程中也应经常检查。
5.2 钻孔时
  (1)、经常检查保证护筒内的水头高度和泥浆稠度。钻进过程中,应随时检查和记录土质情况,与设计土质对照,及时控制和调整钻进速度和泥浆稠度。
  (2)、钻孔要连续作业,中途不能停钻。相邻桩开钻需等邻孔砼达到一定强度后才开始。终孔后要对成孔进行全面检查。
  (3)、出现坍孔,应仔细分析查明原因和坍孔位置,然后采用小砾石夹粘土回填至坍孔位置,待回填土稳定后,采取加强泥浆稠度、加高水头和深埋护筒等措施,重新钻进。
(4)、钻孔偏斜、弯曲,应吊住钻锥在偏斜、弯曲处,反复扫孔,或回填至偏斜、弯曲处,重新钻进。
(5)、钻孔漏浆,此时可适当减小水头高度,加稠泥浆,慢速转进,用冲周法钻孔时,可加入碎卵石进行冲周,加密孔壁。
5.3 成孔后
成孔后,应抓紧进行清孔,吊装钢筋笼和安放导管,快速灌注水下砼。比时应注意如下几点:
  (1)、吊装钢筋笼时,应避免冲撞孔壁,影响孔壁稳定。
  (2)、钢筋笼吊装后,要再次检测孔内的泥浆比重、含沙率和孔底沉淀层厚度是否符合要求,否则应再次清孔。
  (3)、导管吊装前,管内壁应擦润滑油,管接口密实不漏水。漏口的容积应满足首次埋深。
  (4)砼拌和物,应按照设计配合比,砼的和易性、坍落度应符合要求。
  (5)、灌注砼时,应随时测量灌注标高和导管埋深,埋深不得小于1.5米。太深应及时拆管,否则导管很难拨出,就会造成断桩。灌注时,应经常提升、插进导管,防止砼塞管。
  
  
参考文献
1、交通部《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-89)人民交通出版社 1989年
2、交通部第一公路局《公路桥涵施工手册》人民交通出版社 1985年

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