旋挖机钻孔施工专项.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流旋挖机钻孔施工专项.精品文档.陆上旋挖钻孔灌注桩专项施工方案1、适用范围本专项施工方案适用于凤台淮河公路二桥陆上钻孔灌注桩,采用旋挖钻施工部分桩基础工程。2、编制依据及原则2.1、编制依据1、国家、交通部和当地政府的有关政策、法规和条例、规定;2、交通部现行设计规范、施工规范、验收标准,公路桥涵施工技术规范(JTG/T F502011)、公路工程质量检验评定标准(JTG F80/1-2004)及现行各种公路试验规范;3、凤台淮河公路二桥工程施工承包合同、两阶段施工图设计文件、招投标文件、投标施工组织设计;4、施工现场详细的调查资料。5、我单位
2、历年来修建特大桥的施工经验;6、现行交通施工、材料、机具设备等定额,我单位拥有的满足本工程需要的施工装备;7、历年来总结形成的科技成果、工法以及类似工程施工经验和管理水平。8、SD28液压多功能钻机使用说明书。9、凤台淮河公路二桥详细工程地质勘察报告2.2、编制原则1、严格执行施工验收规范、操作规程,严格管理、科学组织,保证分项工程质量达优。 2、加强生产管理,提高机械化施工水平和劳动生产率。 3、合理安排施工计划,用统筹方法组织平衡流水作业和立体交叉作业,不断加快工程进度。 4、落实季节性施工措施,确保在有效工作日内连续均衡施工。 5、因地制宜,尽量利用当地资源,减少物资运输量,节约能源。
3、6、精心进行现场布置,节约施工用地,充分利用永久征地,组织文明施工,搞好环境保护。 7、实行项目施工,提高施工生产水平,一切从实际出发,做好人力、物力的综合平衡,组织均衡生产。8、安全生产,确保人员和国家财产不受损失。3、工程概况项目位于安徽省凤台县,是S102跨越淮河的重要控制性工程,同时也是S102改造工程中的一个重要部分,对加强凤台县淮河两岸联系、开发淮河南岸、促进两岸均衡发展具有重要作用。路线起点位于谢郢村西侧南湖大道与乡道085的交口处,接正在建设中的城市道路南湖大道,向南在县粮二库西侧转向东南,跨省道S102、淮河、在魏家台孜南侧转南,终点位于李冲回族医院接省道S102,桥梁全长4
4、447m(起点桩号K0+507.5,终点桩号K4+947.5)。3.1、地形、地貌桥位区地貌单元属淮河冲积平原,微地貌单元属淮河漫滩及一级阶地。河漫滩由第四系全新统堆积而成,地形平坦开阔,地面标高1923m,由于河道泛滥,漫滩上分布有人工河堤,标高28m左右。一级阶地分布于桥梁起始段,由第四系上更新统堆积而成,地形较平坦,地面标高2425m,阶地前缘与漫滩呈34m陡坎。3.2、工程地质、水文地质条件根据勘察资料显示,在钻探所达深度范围内,场地地层可分为第四纪地层和前第四纪地层。第四纪地层为冲积成因,可分为全新统和上更新统。其中第层第层属第四系全新统(Q4al),第(11)第(13)层属上更新统
5、(Q3al)。前第四纪地层为青白口系九顶山组(Z1jd)灰岩、寒武系下统馒头组(1m)灰岩和砂岩,各层由上自下依次为:填筑土、软土、粉土、细沙、粉质粘土、中粗砂、粘土、全风化灰岩、强风化灰岩、弱风化灰岩以及中风化灰岩。此次勘察查明,F2断层与桥梁在K0+850附近相交,全新世以来无活动。桥位区无活动断层经过,区域稳定性好。本次勘察见有一层孔隙型潜水及承压水,地下水位埋深07.3m。地下水PH值6.9、地表水PH值7.5。地表水和地下水对混凝土结构为微腐蚀性;地表水对钢筋混凝土结构中的钢筋为微腐蚀性,地下水钢筋混凝土结构中的钢筋为弱腐蚀性。3.3、桥型结构采用2330+(37.5+60+37.5
6、)+30+240+30+440+340+(97+176+97)10540+30+340+30(37.5+60+37.5)+4630+2530m结构形式,主桥为(97+176+97)m三跨连续刚构桥,跨堤引桥为(37.5+60+37.5)m三跨变截面连续梁桥,堤内漫滩引桥为40m预应力砼T梁,堤外引桥为30m预应力砼T梁,墩台基础均为钻孔灌注桩基础。3.3、主要工程量全桥桩基共计756根,其中250cm 96根、180cm 636根、桥台120cm 24根,主桥桩基及引桥24#、25#、26#、27#墩桩基为水上钻孔灌注桩,采用冲击钻机施工,其余墩台桩基250cm 32根、180cm 612根、
7、桥台120cm 24根、合计668根采用冲击钻机施工。3.4、计划使用旋挖机钻孔主要工程由于本工程桩基工作量较大,需要设备较多,计划对南岸堤内靠岸部分1.8m桩基采用旋挖机施工,其余均采用传统冲击方式成孔。4、旋挖机钻孔主要优势随着高速公路的迅速发展,钻孔灌注桩运用在公路桥梁基础工程中日益增加,在大中桥梁中的运用显得愈来愈重要,同时也促进了桥梁钻孔灌注桩施工技术的快速发展。近几年来,旋挖钻机是钻孔灌注桩施工中一种较先进的施工方法,该施工方法主要特点是施工效率高,适用于工期要求紧的工程,特别是工程量大的项目。旋挖钻机施工方法具有施工质量可靠、成孔速度快、成孔效率高、适应性强、环保的优点。由于旋挖
8、钻机所形成的孔壁较粗糙,增加了桩侧摩阻力,克服了回旋钻机桩侧摩阻力低,以及孔底沉渣多,泥浆管理差的缺点。尽管旋挖钻机投资较高,但适应性强,最终的经济效益综合指标还是远大于冲击钻机。本桥桩基施工中想部分利用旋挖机施工,充分发挥该机高效的作用,同时使现场技术人员掌握了新技术,加快了施工进度,确保了工程质量。4.1、设备特点本工程计划投入旋挖钻机1台(上海金泰SD28型),配备泥浆泵,25T汽车吊1台等设备。用于桩基施工的旋挖钻机是上海金泰SD28型,具体参数如下:钻塔有效高度(mm):22870主机重量(不含钻具)(t):73主卷扬机单绳拉力(kN):250钢丝绳直径(mm):30最大提升速度(m
9、/min):65加压卷扬机加压力(kN):250起拔力(kN):250钢丝绳直径(mm):24最大提升速度(m/min):50副卷扬机单绳拉力(kN):75钢丝绳直径(mm):18最大提升速度(m/min):45钻孔直径(带套管)(mm) :1800钻孔直径(不带套管 )(mm):2400动力头型号:KDK280回转扭矩(kN.m):286回转速度(r/min):6-30甩土速度(r/min)选装动力头最大提升高度(mm):12200回转中心到钻孔中心距离(mm):3680-4100回转中心到主机尾部距离(mm):4125钻孔中心到钻桅外侧距离(mm):1250动力头行程(mm):10000钻
10、桅倾斜度(向后/向前/左右)():15/5/4.5主机发动机:柴油发动机QSM11-C额定功率(kW) :263发动机最大转速(rpm):1900最大液压系统流量(L/min):2380 最大液压系统压力(bar):330底盘:可伸缩下底盘JT80履带板宽度(mm):800底盘长度(mm):5680底盘宽度(缩进)(mm):3300底盘宽度(伸出)(mm):4400牵引力(kN):500行走速度(km/h):1.8其最大扭矩286KN.m,最大旋挖速度6-30rpm,发动机功率263KW,最大钻孔(带套管)桩径180cm。适用于粘性土、粉质土、砂土等土层施工,该钻机通过钻斗的旋转、削土、提升、
11、卸土,反复循环而成孔,并具有功率大、钻孔速度快、移位方便、定位准确、工作效率高、噪音小、环保的特点。上海金泰SD28型旋挖钻机成孔优点(1)因该钻机操作由全液压系统控制,能保证桩基垂直度、孔位、孔深、沉淀厚度等各项指标全部达到施工规范要求。(2)该钻机适用不同地质情况,成孔效率高,约7h左右即可成孔,1天成孔2-3个,是该桥冲击钻机成孔的3-4倍,因此使用于工期要求紧的工程项目。(3)孔壁稳定性好,成孔后清孔彻底,施工进度快。(4)施工噪音低,不污染环境,使用于环境保护要求高的施工地区。是一种理想的施工工艺和机具。5、旋挖钻机施工程序该施工段地处淮河南岸,两边多为农田。钻孔时要求泥浆、废渣等及
12、时清运,不得流入淮河及周围农田,有任何污染。根据不同地质情况正确合理地运用施工方法是保证顺利进行旋挖钻进施工的关键,这对于旋挖钻机施工尤为重要。根据设计图纸资料,计划钻孔地段,地貌单元属冲积平原,地表为第四纪松散地质层,自上而下依次有亚粘土、中粗砂、粉细砂及土夹碎砾石。5.1、施工准备资料准备: (1)开工前根据凤台淮河公路二桥设计图纸提供的该工程的地质勘察报告及桥位处纵断面地质图、水文地质资料、桩基工程施工图,充分熟悉地质情况。 (2)施工现场环境和邻近区域内的地下管线(管道、电缆)、地下构筑物、地上电线特别是高压电线的影响。 (3)主要施工旋挖钻机械及其配套设备的技术性能资料,所需材料的检
13、验和配合比试验,对所需的材料必需作材料的物理性能试验,试验室根据所用的原材料作好混凝土的配合比试验。 (4)有效的桩基工程的施工组织设计或施工方案,有关载荷、施工工艺的试验参考资料。(5)经实地勘察,本拟施钻地段,基本没有地下管线的影响,地上线路也基本没有构成影响。5.2、工程地质情况研究做好全面的施工准备,施工前对工程的地质、水文情况进行研究是必需的。这对以后施工组织安排和效益预测等有相当帮助。 工程地质的可钻性一般要求分析:工程地质可钻性分为土壤可钻性分析及入岩可钻性分析两个方面. 土壤可钻性分析,包括地质硬度小于5Mpa以下的工程地质情况,其分析时应了解的相关参数一般为水文地质结构参数等
14、土性指标。此时土壤的可钻性主要表现为土壤颗粒脆性断裂可切削能力,所使用的斗齿必须是具有锋快楔入能力的线式刃口刀具。 入岩可钻性分析,应考虑岩石的成因和种类,岩石颗粒的大小和形状,岩石的构造及裂隙发育情况,胶结的性质及胶结形式等等。一般应了解岩石的压入硬度、研磨性、弹塑性三个方面的指标。此时,岩石的可钻性主要表现为岩石颗粒的可断裂破碎能力。岩石破碎的典型方式有两中:脆性剪切碎岩和动载冲击碎岩。 脆性剪切碎岩广泛使用于岩石裂隙发育充分的地质情况,其机理是在岩石颗粒边界处利用两向力即加压力和扭矩或多维应力共同作用产生搓移式剪切从而导致岩石破碎的一种准静载破岩方式。常用的碎岩工具应具有点式或圆球形切削
15、刃面。例如装有子弹头的短螺旋钻头,嵌岩筒钻等等都是较常用的有效工具。 动载冲击碎岩是利用冲击器的冲击功来加速岩石颗粒边界处裂隙的发育和增大岩石脆性从而实现断裂碎岩的一种方式。相对其它碎岩方式来说,具有单位体积比能耗小,破岩效率高的优势。常用的方式有振动锤、振动镐、冲击锤,落锤、牙轮钻头、爆破器、射流冲击器等。本工程拟采用旋挖钻施工段地质基本情况具体分析:从地表依次往下,以ZK-39地质钻孔为例:ZK-39(K3+612.5 右12.5m):地层编号 岩土名称 层底标高 分层厚度 基本容许承载力(kpa) 粉砂 18.76 2.0 70 粉土 9.46 9.3 140 细砂 -2.14 11.6
16、0 250 2-2 强风化砂岩 -8.24 2.5 800 3-1 中风化砂岩 -20.84 12.6 1200 综合上述一般可钻性分析可知,粉砂,粉土,细沙,强风化砂岩,对本机具有可钻性,但需要泥浆护壁(强风化砂岩层除外),防止沙土层坍塌孔。中风化砂岩对本机钻进有一定的难度,需要变换钻杆和钻头(或换用其他动能冲击碎岩方式)继续钻进,提高效率。本地段地质构造均与ZK-39相差不大,属第四纪地层,均可采用同样的施工方法,不再逐孔重复分析。 5.3、施工机械与设备 测量仪器(如全站仪、水准仪)、起重机、旋挖钻机、电焊机、泥浆泵等机械设备要求有出厂合格证,测量仪器要进行定期检定。中小型等机具的要求
17、(1)起重机:机体安装坚实平稳,各类离合器、制动器、钢丝绳、防护罩必须安全、可靠有效;操作手应持证上岗; (2)手持电动工具: 必须单独安装漏电保护器;防护罩安全有效;外壳必须有接地或接零;橡皮线不准破损。 (3)电焊机:有可靠的防雨措施;有良好的接地或接零保护;一、二次线接线处应有齐全的防护罩;二次线应使用线鼻子;配线不许乱搭、乱拉,焊把绝缘良好;焊工持证上岗。 (4)气瓶:各类气瓶有明显的色标和防震圈,不准在露天曝晒;乙炔气和氧气瓶距离应大于5m;乙炔气瓶在使用时必须装回火防止器;皮管应用夹头紧固;操作人员必须持证上岗。 (5)泥浆泵二台:3千瓦一台,也可选用潜水泵; 12.5千瓦一台。水
18、管与泥浆管根据现场所需购置,管径根据每台泵出水口配置。5.4、场地布置原则 根据要求合理布置施工场地,必须落实四通一平,即路、水、电和通信通;先平整场地、清除杂物、换除软土,工地现场的地面承受压力大于250KN/m2。在进行场地整平后,组织有资格的测量放样人员,将所有桩位放出,钉好十字保护桩,做好测量复核,并记录放样数据备案;规划行车路线时,使便道与钻孔位置保持一定的距离;以免影响孔壁稳定;施工场地为旱地而且在施工期间地下水位在原地面以下时,将场地平整夯实,清除杂物;钻机底盘不宜直接置于不坚实的填土上,以免产生不均匀沉陷;钻机的安置应考虑钻孔施工中孔口出土清运的方便。 1、桩位放样:在进行桩位
19、放样以前,测量人员应熟悉结构物的总体布置图和细部结构设计图,结合现场地形条件,确定合适的放样方法,进行桩基的位置放样,进行钻孔的标高放样时,应及时对放样的标高进行复核。复核全桥的桩位坐标,采用全站仪准确放样各桩点的位置,使其误差在规范要求内,并及时测放护桩。 2、钻机就位 钻机就位时,要事先检查钻机的性能状态是否良好。保证钻机工作正常。 保证桩位附近平整,把钻机开到桩位旁,螺旋钻头的尖端正对桩位标注点。 钻机停位回转中心距孔位在34.5m之间。在允许的情况下,变幅油缸尽可能将桅杆缩回,这样可以减小钻机自重和提升下降脉动压力对孔的影响。检查在回转半径是否有障碍物影响回转。 3、埋设钢护筒护筒采用
20、钢护筒,采用厚度不小于8mm的钢板制作,顶部、中部和底部加焊8mm厚15cm高加强圈,护筒钢板接头焊接密实、饱满,不得漏浆。护筒内径比桩径大20cm,护筒埋置深度为4m;护筒中心与桩中心的平面位置偏差不大于5cm,倾斜度不大于1%,钢护筒顶高于施工地面0.3m。在准确放样的前提下埋设护筒,应符合埋设护筒的方法和要求,如果钻孔是在陆地上进行的,则一般采用挖坑法,比较简单易行。钢护筒埋设工作是旋挖钻机施工的开端,钢护筒平面位置与垂直度应准确,钢护筒周围和护筒底脚应紧密,不透水。 埋设钢护筒时应通过定位的控制桩放样,把钻机钻孔的位置标于孔底。再把钢护筒吊放进孔内,找出钢护筒的圆心位置,用十字线在钢护
21、筒顶部或底部,然后移动钢护筒,使钢护筒中心与钻机钻孔中心位置重合。同时用水平尺或垂球检查,使钢护筒垂直。此后即在钢护筒周围对称地、均匀地回填最佳含水量的粘土,要分层夯实,达到最佳密实度。以保证其垂直度及防止泥浆流失及位移、掉落,如果护筒底土层不是粘性土,应挖深或换土,在孔底回填夯实300-500mm厚度的粘土后,再安放护筒,以免护筒底口处渗漏塌方,夯填时要防止钢护筒偏斜。护筒上口应绑扎木方对称吊紧,防止下窜。在易缩径的淤泥质粘土和易垮孔的松散杂填土地层和沙层以及严重透水地层必须使用长护筒或全护筒护壁:利用动力头反正转搓动和加压油缸加压使护筒切入土中。操作方便,并能确保护筒埋置夯实性,缩短挖坑埋
22、置时间。5.5、泥浆制备旋挖钻机具有成孔优点为: (1)孔壁不会产生泥皮。因为成孔过程一直都受钻斗的刮擦; (2)在孔壁上形成较明显的螺旋线。这两点有助于增加桩的摩阻力,提高桩的质量。缺点: 因为不能形成泥皮,护壁性不好,容易缩径、垮孔。在钻孔灌注桩的施工过程中,为了防止坍孔,稳定孔内水位及便于挟带钻碴,采用澎润土制备成泥浆进行护壁。泥浆护壁是利用泥浆与地下水之间的压力差来控制水压力,以确保孔壁的稳定,所以泥浆的比重则起到保持这种压力差的关键作用。如果钻孔中的泥浆比重过小,泥浆护壁就容易失去了阻挡土体坍塌的作用;如果泥浆的比重过大,则容易使泥浆泵产生堵塞甚至使混凝土的置换产生困难,使成桩质量难
23、以得到保证。要充分发挥泥浆的作用,其指标的选取是非常重要的。泥浆具有良好的物理性能、流变性能和稳定性能。主要指标为密度、粘度、PH值、含砂量等。控制泥浆的粘土应选择粘粒含量大于50%,塑性指标大于20,含砂量小于5%,二氧化硅与三氧化二铝含量的比值为3-4倍的粘土为宜。泥浆稳定液的主要材料见下表。泥浆稳定液配合比:应按地基土的状况、钻机和工程条件来定。一般100L的水需加8kg的膨润土,对于粘性土层,膨润土可降低到34kg。由于情况各异,稳定液的性能指标和配合比,必须根据地层特性、造孔方法、泥浆用途而有所变化,见下表。钻斗钻成孔法稳定液的必要粘度参考值 泥浆制备也可在桥位附近选用优质粘土,或利
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