桥梁钻孔灌注桩及承台施工方案与技术措施.pdf
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1、桥梁钻孔灌注桩及承台施工方案与技术措施 3.1 施工总体部署 本工程施工部署的基本原则为:把握重点、发挥优势、各个击破、平行施工 1)把握重点(1)确保业主招标文件的总体和阶段性的工期和质量要求,考虑本工程涉及交叉施工和相邻标段的施工计划组织,应根据业主对施工总体进度的计划安排,合理安排本标段的施工计划。(2)确保主线施工,确保节点工程施工。(3)确保施工过程中现况交通干线的交通畅行。(4)确保施工现场现况各种管线的安全与正常运行。2)发挥优势(1)作为我单位重点工程,充分发挥我单位的人才、设备、物质、资金各方面的优势。(2)充分发挥我单位善于突击作业及综合作战能力强的优势。3)各个击破 设立
2、现场项目经理部,由我单位具有多年桥梁施工经验的路桥高级工程师担任项目经理,配备具有多年桥梁施工经验的项目副经理及项目总工程师,并精心挑选处在路桥施工第一线的强有力的技术人员组成青年突击队,配合项目经理共同来完成施工任务。项目经理部下设道路作业队,桥梁作业队及附属工程作业队。各作业队根据工程进度需要,由项目经理部统一指挥,各自独立安排施工。达到各个击破的目的。4)平行施工 根据业主招标文件对工期要求的实际情况,分流水段平行施工,尽量缩短工期。5)施工段划分及施工力量部署(1)划分施工段考虑的主要因素:根据施工的主线的安排,分别划分施工段落,分别安排专业作业队伍,并按照以上两个层次制订网络计划。本
3、工程现浇预应力砼箱梁施工为制约工期的关键部分,所以必须突出桥梁现浇部分的施工安排。现浇箱梁工作提前安排,确保混凝土强度达到设计要求。(2)施工段落划分 施工力量部署 本工程设桥梁专业作业队3 个,钢结构作业队 1 个,桩基施工作业队 3 个,下部结构施工队 3 个,沥青路面作业队 1 个。沥青路面工程作业队:负责全部桥面沥青砼的施工。3.2 施工准备 为了保证工程能够在尽可能短的时间内正式开工,我单位在投标的同时,从思想上做好充分的准备工作,使人员、设备、机具、材料资金和技术等方面整装待发,当我方接到业主的中标通知后,能够马上组织进场,并立即开展各项工作,在业主和监理工程师的指导下举行必要的开
4、工仪式后,掀起大干的高潮。1)人员准备 按照投标所确定的项目经理部主要组成人员,建立健全组织机构。在投标期间,本项目主要组成人员已安排就位,正在其他项目部工作的人员已经安排进行交接工作,各桥梁及路基专业劳务队伍已经优化选择完毕,在接到中标通知后可立即进入施工现场,进行前期准备工作,少数人员可随施工机械同时进入施工现场,做好前期准备工作,保证工程按期顺利开工。2)机械准备 我单位拟在本工程中投入的机械设备在投标期间已经安排就绪,前期工程施工机具及器材在接到中标通知书后可以马上开到工地施工现场,保证工程能按时开工并立即进入实战状态。随着工序的进展,我们将陆续及时的调运所需机械,确保满足工程施工进度
5、的需要。主要机械设备进场计划见 附表一 拟投入本项目的主要施工设备表 3)材料准备 在投标期间,我们已对各种材料供应方做了充分的了解,部分主要材料已与有关供应方草签了供应协议,在接到中标通知书后,我们将根据总体施工进度计划的要求提出详细的材料供应计划,并能从材料供应方提前得到满足施工进度要求的材料供应,从而保证工程项目连续施工和满足项目施工工期的要求。4)技术准备(1)在投标期间,组织本项目部的有关技术人员熟悉招标文件及设计图纸,并根据要求做好编制详细的施工组织设计和施工进度计划及分部分项工程施工方案的技术准备工作,从而保证该项目能在业主规定的开工日期正式开工。(2)准备齐全与本工程相关的标准
6、图集、施工技术规范、规程、标准等各种有关的技术书籍。(3)设工地试验室,配备各种与施工有关的检测仪器、仪表等检测设备,配备理论知识与实验经验丰富的人员,执行实验工作,接受监理工程师监督。(4)做好施工相关的各种外加剂、特殊材料的订货准备及有关人员的技术培训工作。根据施工资源计划要求,提前落实建筑材料、构配件施工机械设备的加工或定货工作。(5)做好新技术、新设备、新材料、新工艺等四新成果的引用安排及科研计划安排工作。(6)做好施工测量坐标点及水准点的引入。按照施工总平面布置图的要求,做好工程施工轴线控制网的测量定位及复核工作。(7)在遵守国家及郑州市有关质量技术标准的前提下,建立健全质保体系、编
7、制工程项目的创优计划。(8)认真贯彻 ISO9002 质量管理体系标准,执行我公司质量体系程序文件,编制本工程的质量计划。5)生产准备(1)临时用水,用电 本工程临时供水及生活用水计划使用市政自来水,接驳点与业主协商而定,用100 焊管埋入地下,连接方式为焊接,并外缠玻璃布涂刷热沥青作保护。其中办公区、木工房应单独设消火栓头,拟建工程边应设一个消火栓甩头采用70焊管。管线敷设完毕应进行水压试验,消防管水压不得小于 1.2Mpa,其它不小于 0.6Mpa。现场临时供电按工业与民用供电系统设计规范和施工现场临时用电安全技术规范设计并组织施工。根据临时用电负荷变化大的特点,本工程选用一台 500KV
8、A 的变压器并考虑到意外停电因素影响,现场配置两台 120KW 及两台75KW 发电机组,以保证生产生活的正常进行。(2)临时道路、排水、围挡 按施工平面布置图设置临时道路。工程项目的顺利进行,在很大程度上取决于合理的施工平面布置,保持各设备的布局及施工现场道路的畅通将是至关重要的。加强总平面管理首先要建立总平面管理责任制;其次严格实施平面和道路交通管理,各种作业场地、机具、材料都按划定的区域和地点操作或堆放,车辆进出场路线也按规划图的布置,避免管理混乱。按平面布置图的要求设置工地临时排水系统,首先规划施工现场排水区域使雨水有组织汇流至就近沉淀池内,经过多级沉淀后,流至市政雨水管网。泵车冲洗用
9、水经过二级沉淀池后,排放至市政污水管网。工地厕所为水冲式,在厕所外设化粪池,根据情况定期进行清掏。本工程围挡均采用定型、钢制、可周转使用的彩钢围墙板,高度宽度18001800。(3)生产性暂设工程安排 做好钢筋堆放及加工场模板堆放场现场试验室等区域的场地硬化工作,同时作好大型机械设备的基础施工和安装并及时调试,以便为下一步顺利施工创造条件。3.3 钻孔灌注桩施工 根据招标文件显示的地质情况及我公司对当地地质情况的了解,该施工区域以粉土及粉质粘土为主,桥梁设计采用的是钻孔灌注摩擦桩,桩径 1200mm1500mm,计划采用旋挖钻机进行钻孔灌注桩的施工。靠近河道或施工场地比较大的桥梁钻孔桩基础可以
10、采用回旋钻机成孔。旋挖钻成孔施工法,又称钻斗施工法。成孔原理是在一个可闭合开启的钻斗的底部及侧边,镶焊切削刀锯,在伸缩钻杆旋转驱动下,旋转切削挖掘土层,同时使切削挖掘下来的土渣进入钻斗内,钻头装满后提出孔外卸土,如此循环形成桩孔。旋挖钻机成孔施工具有低噪音、低振动、扭矩大、成孔速度快、无泥浆循环等优点;缺点是在粘性较大的粘性、淤泥土层中施工,回转阻力大,钻进效率低,容易糊钻。适用于填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、砂土层以及短螺旋不易钻进的含有部分卵石、碎石的地层。1)旋挖钻机施工钻孔灌注桩 (1)旋挖钻机不同与常规钻机的特点 编号 区别 旋挖钻机 回旋钻机 1 成孔工艺不同 用筒式钻头成孔,将
11、斗齿切削下来的土直接装进筒式容器内,然后由钻杆提出。用梳齿钻头、滚刀钻头等将土切削,通过循环泥浆带出孔口。2 就位方式不同 履带式行走体系移动方便,就位仅需几分钟,钻机整体置于履带上进行钻孔作业。通过吊车或人工简易方法就位,对原地面要求高,辅助工作时间长 3 施工需求能源不同 由自带的柴油发动机输出动力来完成钻机的行走移动和钻进工作 依靠现场提供大功率电源来完成钻孔工作,4 钻进工效不同 钻杆为液压伸缩式,与钻头相连,可快速下钻和提钻,使钻进速度快,效益高。钻杆间通过栓接或销接,每钻进到一定深度,就必须人工加一节钻杆,速度慢、效益低。5 自身稳定性的可调程度不同 自身稳定性通过底盘伸缩式履带调
12、整,机体垂直度,钻杆垂直度,成孔垂直度通过电子监测元件控制,操作手可直接读取,操作起来简易方便 自身稳定性和垂直度依靠垫在钻机下面的方木和楔块通过人工来调整,成孔垂直度只有在成孔后可测设。6 使用的泥浆不同 由澎润土、烧碱、纤维素根据不同地质按一定比例组成化学泥浆,泥皮薄,护壁作用好,并可重复利用,环境污染小。造浆材料一般为桩体自身土质,遇到砂性土加些粘土或澎润土即可。(2)旋挖钻机的适用范围 从对地层的适宜性来讲,既适用于粘性土,也适用于砂性土,还适用于强度不高的风化岩。从钻孔的方式来讲,既可以湿钻,也可以干钻。从钻孔桩的类型来讲,既可以钻直孔,也可以钻斜孔,最大桩径可达2.5m,最深桩长可
13、达 100m。从施工空间来讲,不需要提供较大的工作面即可作业,这是其他钻孔灌注桩所无法比拟的。缺点是对于流塑状态的粘性土和松散的砂性土,则必须解决泥浆问题,并慎重选用。旋挖钻成孔施工的主要配套机械设备 序号 设备名称 型 号 数 量 用 途 1 旋挖钻机 德国 bg25 8 台 钻孔 2 装载机 zlm40e 2 台 铲运弃渣 3 吊 车 16t 3 台 下钢筋笼,导管,砼灌注 4 泥浆车 8M3 10 台 泥浆外运 5 运渣车 20M3 6 台 钻渣外运 6 电焊机 30kw 12 台 焊接钢筋笼 7 砂石泵 6ps 3 台 清孔 8 泥浆泵 3pnl 12 台 成孔排污 9 震动筛 4 台
14、 化学泥浆的净化,重复利用 10 发电机 75kw 2 台 备用电源 11 全站仪 1 套 测量放线 12 水准仪 4 套 测量放线(3)旋挖钻的施工工艺 工艺原理 旋挖钻机将整体自重置于可自动行走的履带式底盘上,以自带柴油发动机输出动力来提供施工现场所需要的大功率电源,利用筒式钻斗底部的斗齿,在液压油缸的加压下钻进,切削土体,并压入容器内,然后由钻杆提出筒式钻头,至孔口后快速回转倒土。护壁泥浆采用优质膨润土、烧碱、纤维素等根据地质情况按一定比例配置而成,并随着旋挖钻进用泥浆泵持续注入孔内,起到静压护壁作用,以保证水头压力,如此反复循环完成成孔作业。成孔达到设计深度和质量要求后,安装钢筋笼和导
15、管,灌注水下混凝土。工艺框图如图所示:旋挖钻施工工艺流程图 桩位放样 埋设护筒 钻进作业 钻机就位 制备泥浆 清孔 连续补充泥浆 钢筋笼制作 安装隔水栓 导管试拼检验 灌注水下混凝土 安装导管 下钢筋笼 桩孔验收 二次清孔 由流程图可知,旋挖钻孔灌注桩的特别之处在于制备泥浆和补充泥浆,在钻孔过程中,要制备符合性能指标的泥浆,同时要及时补充泥浆,以确保孔内水头压力,防止塌孔。(4)旋挖钻施工操作要点 桩位的测量放样 采用全站仪坐标法来进行桩的中心位置放样,放样后四周设护桩并复测,误差控制在5mm以内。桩位用10mm、长度35-40cm钢筋打入地面30cm(四周填以水泥砂浆或混凝土来保护)作为桩的
16、中心点,然后在桩位周围做上标记,既便于寻找又可防止机械移位时破坏桩点。埋设护筒 护筒的作用为固定桩位,引导钻头方向,隔离地面水流入孔内,保证孔内水位高出地下水位或施工水位,增加水头高度,保护孔壁不坍塌,确保成孔质量。a、护筒的要求 护筒选用整体式钢制护筒,壁厚58mm,高度3m,内径180cm。为了增加护筒的刚度,防止周转使用中的变形,在护筒的上口和中部的外侧各焊一道加劲肋。由于整个钻孔桩处于黄河高漫滩区,地下水位较高,故在施工前先用水平仪测出原地面标高、地下水位的高度,在埋设护筒时,护筒的顶端均高出地下水位2.0m以上,以增加孔内水头压力。b、护筒的埋设 在埋设护筒前,首先对场地进行平整,垫
17、高、清除杂物。施工中,护筒的埋设采用旋挖钻机静压法来完成。首先正确就位钻机,使其机体垂直度、钻杆垂直度和桩位钢筋条三线合一,然后在钻杆顶部带好筒式钻头,在钻头的端部临时连接一扩孔器,使成孔直径可达 165cm,深度略小于护筒的埋深,然后用吊车吊起护筒并正确就位,用旋挖钻杆将其垂直压入土体中,从钻头连接扩孔杆至钻进挖深到安放好护筒仅需15分钟。护筒埋设后再将桩位中心通过四个控制护桩引回,使护筒中心与桩位中心重合,并在护筒上用红油漆标识护桩方向线位置。经确认护筒平面位置的偏差不大于50mm,倾斜度的偏差不大于1%,则将其四周用粘土填实,准备下一道工序的施工。钻孔 a、钻机就位 旋挖钻机底盘为伸缩式
18、自动整平装置,并在操作室内有仪表准确显示电子读数,当钻头对准桩位中心十字线时,各项数据即可锁定,勿需再作调整。钻机就位后钻头中心和桩中心应对正准确,误差控制在 2cm内。b、调制泥浆:泥浆调制的好坏是钻孔桩施工是否顺利的一个关键性指标,经过反复实验,本大桥用泥浆采用优质膨润土、烧碱、纤维素制成,其各组成成分性能和用量如下:膨润土:主要成分为蒙脱石,分钙土和钠土,使用时加入纯碱改造成钠土用于配浆。他具有相对密度低、失水量少、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、造浆能力大等优点。烧碱(Na2CO3):调整泥浆的ph值,使其保证在810的偏碱性范围内,以保证水化膜的厚度,提高泥浆的胶体率(
19、稳定率)和稳定性,降低失水量,同时避免了因ph值过小而引起钻头锈蚀和粘土颗粒难于分解而降低粘度,也避免了ph值过大而引起粘土颗粒凝聚力减弱而造成裂解使孔壁坍塌。纤维素(cmc):增加泥浆粘性,使土层表面形成薄膜而防护孔壁剥落并有降低失水量的作用。钻孔中化学泥浆性能指标和用量如下 膨润土 纯碱 占用土量 纤维素 占用土量 水 m3 相对密度 粘度pa.s 酸碱性ph 胶体率(%)砂率 (%)1t 5kg 0.5 kg 13 1.08-120 19-23 8-10 95 6-8 c、泥浆循环系统的布置 根据现场实际情况,在每排墩身中间场地设置一个造浆池和泥浆净化、循环系统,以满足造浆需要。d、钻进
20、 当钻机就位准确,泥浆制备合格后即开始钻进,钻进时每回次进尺控制在60cm左右,刚开始要放慢旋挖速度,并注意放斗要稳,提斗要慢,特别是在孔口58m段旋挖过程中要注意通过控制盘来监控垂直度,如有偏差及时进行纠正,而且必须保证每挖一斗的同时及时向孔内注浆,使孔内水头保持一定高度,以增加压力,保证护壁的质量。同时,做好整个过程中的钻进记录,随时根据不同地质情况调整泥浆指标和旋挖速度。在钻孔过程中,根据不同的地质情况,主要用了以下四种钻头:挖土钻头、挖砂钻头、筒钻、螺旋钻头。挖土钻头:是最常用的钻头,在钻头底部有两扇仅可向斗内方向打开的合叶门。当钻进时,斗齿切削孔底土,经合叶门将土压入斗中,当回次进尺
21、完成提升钻头时,斗内的土在自重作用下将两扇门关紧,防止土掉入孔内。出孔口后,通过钻杆上压盘挤压钻头上弹簧螺杆,使合叶门打开到出斗中土。挖砂钻头:用于钻进砂性土地层,也可用于孔底清渣。整体结构与挖土钻头基本一样,只是在底部为双层,双层底可以相对旋转一个角度,实现进土口的打开与关闭。钻进时进土口为打开状态;进尺结束,钻头反向旋转一个角度,进土口关闭,钻头成完全密封状态,将土取出。这主要是基于砂性土无粘结力而设计。筒钻:整体结构与挖土钻头基本一样,只是底部没有封口。主要用于施工孔内的两层胶结岩层,该岩层整体性好,强度大,利用桶钻的剪压作用,破坏岩层的整体性,从而达到进尺的目的。与螺旋钻配合使用效果更
22、佳。螺旋钻头:依靠螺旋叶片之间的空间收集从孔底切削的土体,主要用于钻进胶结层,由小及大,循序渐进,达到破坏胶结层的整体性,从而达到进尺的目的。与桶钻配合使用效果更佳。另外,对于粘性土,特别适宜干法钻进。弃渣外运与钻进同步进行,每从孔内出几桶钻渣,就用装载机及时的外运至弃渣场,以减少现场施工干扰,减少弃渣对桩孔的压力,确保施工现场的文明和质量安全。e、清孔、检孔、成孔验收 清孔:根据钻孔桩桩底的设计标高和护筒顶标高,计算出钻孔深度,用测绳检测孔深,到位后进行清孔。清孔采用挖斗反复捞取沉渣,直到其厚度符合规范和设计要求,然后注入纯度较高的化学泥浆,置换出孔内的钻孔泥浆,保证清孔后的各项指标符合现场
23、实际地质情况的需要。检孔:主要检查孔径、孔的垂直度和孔深。用笼式检孔器检测。检孔器用22的钢筋加工制作,其外径等于设计桩径(150cm),长度为6m。检测时,将检孔器吊起,把测绳的零点系于检孔器的顶端,使检孔器的中心、孔的中心与起吊钢丝绳的中心处于同一铅垂线上,慢慢放入孔内,通过测绳的刻度加上检孔器6米的长度判断其下放位置。如上下畅通无阻直到孔底,表明钻孔桩成孔质量合格,如中途遇阻则表明在遇阻部位有缩径或孔倾斜现象,则需重新下钻头处理。2)回旋钻机施工钻孔灌注桩:(1)回旋钻机钻孔灌注桩施工流程 钻机就位钻孔成孔质量检测清孔安装钢筋笼安装水下混凝土导管二次清孔检查签证灌注桩桩身混凝土成桩质量检
24、测 钻孔桩施工工艺流程图 钻机就 位 钻 进 清 孔 测 量 孔 深、斜 度、孔 径 吊 放 钢 筋 笼 安 装 导 管 制 作 钢 筋 笼 运 至 孔 位 拔 除 护 筒 灌 注 水 下 砼 测 量 砼 面 高 度 输 送 砼 商 砼 平整场地 桩位 放 样 埋设护 筒 配 制 泥浆设 泥 浆 泵 开 挖 泥 浆 池、沉 淀 池 护 筒 制 作 二 次 清 孔 (2)施工准备 a、施工平台:场地无水时,清除现场杂物,将桩基位置整平夯实,埋设钢护筒后,钻机就位即可进行钻孔作业,护筒埋设深度应高出地面30cm。b、桩位测定:采用全站仪坐标法测定桩孔位置。依据设计图纸与技术规范的要求,结合施工实际
25、面向大里程方向从左向右进行桩位放样,并在其四周定出四棵不易受到破坏的护桩,以便进行护筒的准确定位。c、修建循环泥浆池,以供泥浆循环使用,同时修建蓄浆池,待完工后清除现场,以免多余泥浆溢出污染环境。d、护筒埋设 为固定桩位、导向钻头、隔离水、保护孔口及提高孔内水位、增加对孔壁的静压力以防坍塌,于钻孔前埋设护筒。护筒采用钢板制作,内径比设计桩径大20cm。护筒采用人工开挖埋、护筒中心线与桩中心线重合。护筒平面位置偏差不大于 5cm,倾斜度偏差不大于1%。护筒底部与土层相接处用粘土夯实,护筒外面与原土之间也要用粘土填满夯实,严防地表水顺该处渗入。沉入时采用锤击并辅以筒内除土的方法。护筒高度高出地面0
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