引桥钻孔桩施工方案.pdf
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1、第一章:工程概况:1、概述:桥梁设计等级:四车道高速公路特大桥。设计行车速度:100km/h。桥面宽度:桥面标准宽度 26m,中间设 2.0m宽中央分隔带,具体布置如下:0.5m(护栏)+11.5m(行车道)+2m(中央分隔带)+11.5m(行车道)+0.5m(护栏),全宽 26m。桥面纵坡:3%。桥面横坡:非缓和曲线段 2%。荷载标准:A.车辆荷载等级:汽超20 级、挂120B.设计风速:桥位区常年主导风向 NE 方向,距地面 1.0m高度处 100年一遇 10 分钟平均最大风速为 23.65m/s,计入地形系数后设计基准风速为 33.58m/s。C.地震烈度:桥区地震基本烈度 6 度,按
2、7 度设防。平面线型:南岸漫滩引桥位于缓和曲线段,其余位于直线段,上部构造箱梁用折线拟合曲线。桥面铺装:桥面铺装下层为 5cm厚 30 号防水混凝土。工程结构型式:南引桥及引道起始桩号:K21+158.5K22+308.16,其中:桥长 810.5m、引道长 339.16m。南岸漫滩引桥 A.孔径布置:南岸漫滩引桥共计一联,孔径布置:8 51m。B.下部结构:主墩 YR1YR7桥墩墩身采用钢筋混凝土花瓶式实体墩,单排桩基础,每座墩台 2 根直径 2m 的钻孔灌注桩(摩擦桩设计)。南岸跨堤引桥 A.孔径布置:46.25m+70m+46.25m。B.下部结构:主墩 YR9、YR10桥墩墩身采用钢筋
3、混凝土花瓶式实体墩,基础采用群桩基础,4 根直径 2m 的钻孔灌注桩基础。过渡墩 YR8、YR11桥墩墩身采用钢筋混凝土花瓶式实体墩、单排桩基础,每座墩台 2根直径 2m 的钻孔灌注桩(摩擦桩设计)。南岸堤外引桥 A.孔径布置:南岸堤外引桥共计一联、孔径布置:6 40m。B.下部结构:主墩 YR11YR16桥墩墩身采用钢筋混凝土花瓶式实体墩,单排桩基础,每座墩台 2 根直径 2m 的钻孔灌注桩(摩擦桩设计)。YR17为桥台,桩基采用 1.5m钻孔灌注桩。2、南引桥钻孔桩参数表 本标段钻孔桩桩径分为两种类型:1500mm、2000mm,各联桥钻孔桩数量、桩径及桩长统计如下:位 置 桥墩编号 桩径
4、(m)桩长(m)数量(根)南漫滩引桥 YR1、YR2、YR3、YR6、YR7 YR4、YR5 2.0 62 各 4 63 各 4 南岸跨堤引桥 YR8 58 4 YR9 66 8 YR10 70 8 YR11 62 4 南岸堤外引桥 YR12、YR13、YR14、YR15、YR16 62 各 4 YR17 1.5 60 8 3、工程地质水文情况:、桥轴线地质情况:本施工区域上部覆盖层为厚 9.026.0m的粉质轻亚粘土夹细砂,由北向南厚度递减。桥位基岩主要为松散的粉细砂岩夹细砂岩、粘土质粉沙岩等,部分桩下段处在砂卵石中约 6.021.0m不等,施工时着重考虑泥浆护壁防坍塌和防止沉淀的施工措施。
5、根据长江委三峡勘测研究院清江地质大队钻孔取芯结果,引桥轴线部位由南向北地质资料概括为:墩位:YR1、YR2 墩位地面高程:11.96m 参考地质资料:覆盖层厚度 53.66m,其中:亚粘土夹细砂厚 21.95m,沙砾石厚 9.71m,砂卵石厚 0.75m。基岩为紫红色中厚层含粉砂质粘土岩团块的粉细砂岩夹疏松细砂岩,粉细砂岩及粘土质粉砂岩,厚 46.70m 终孔。墩位:YR3、YR2 墩位地面高程:11.96m 参考地质资料:本孔覆盖层厚度 54.23m,其中:上部厚 16.30m 为粉质轻亚粘土,中部厚 31.68m 为细砂,底部厚 6.25m 为砂卵石。基岩为紫红色中厚层含粉砂质粘土岩团块的
6、粉细砂岩,细砂岩夹疏松细砂岩、及粘土质粉砂岩,厚46.19m终孔。墩位:YR5、YR6 墩位地面高程:11.96m 参考地质资料:覆盖层厚度 55.45m,其中:上部厚 26.18m 为粉质轻亚粘土夹细砂,中部厚 16.32m 为细砂,下部厚 17.25m 为砂砾石和砂卵石。基岩为紫红色含粉砂质粘土岩团块的粉细砂岩,细砂岩、砂砾岩夹疏松细砂岩、及粘土质粉砂岩,厚 44.70m 终孔。墩位:YR7 墩位地面高程:11.96m 参考地质资料:人工筑填黄色粉质轻亚粘土 3.39m;覆盖层厚度 51.71m,其中:上部厚 24.46m 为粉质轻亚粘土夹细砂,中下部厚 26.65m 为含砾细砂、沙砾石,
7、底部0.6m为砂卵石。基岩为紫红色厚中厚层含粉砂质粘土岩团块的粉细砂岩,细砂岩夹疏松细砂岩、及粘土质粉砂岩,底部为杂色砾石共厚 44.70m 终孔。墩位:YR9 墩位地面高程:11.96m 参考地质资料:开孔厚 2.10m 为人工堆积轻亚粘土 3.39m;覆盖层厚度 55.36m,其中:上部厚 16.87m 为轻亚粘土夹细砂,中部厚 27.05m 为中细砂,下部厚11.44m 为砂砾石及砂卵石层。基岩为紫红色含粉砂质粘土岩团块的粉细砂岩,细砂岩、砾岩夹粘土质粉砂岩及疏松细砂岩共厚 37.55m 终孔。墩位:YR10 墩位地面高程:11.96m 参考地质资料:人工筑填粉质轻亚粘土 2.20m;覆
8、盖层厚度 57.87m,其中:上部厚 13.47m 为浅黄色及瓦灰色粉质轻亚粘土,中部厚 31.70m 为细砂,下部厚12.64m 为砂卵石及含砾中细砂。基岩为紫红色中厚层含粉砂质粘土岩团块的粉细砂岩,疏松细砂岩、杂色砾岩共厚 40.20m 终孔。墩位:YR13、14 墩位地面高程:11.96m 参考地质资料:冲积层厚度 57.60m,其中:上部厚 8.8m 为黄色粉质轻亚粘土及粉质重亚粘土,中部厚 30.60m 为瓦灰色细砂,下部厚 10.89m 为砂卵石及砂砾石,底部厚 7.31m 为瓦灰色细砂。基岩为紫红色中厚层含粉砂质粘土岩团块的粉细砂岩,粉细砂岩夹疏松细砂岩共厚 42.46m 终孔。
9、墩位:YR17 墩位地面高程:11.96m 参考地质资料:人工筑填黄色粉质轻亚粘土 2.4m;覆盖层厚度 61.22m,其中:上部厚 10.10m 为粉质轻亚粘土,中上部厚 19.50m 为细砂夹粉质轻亚粘土,中下部厚 13.60m 为细砂,下部厚 18.02m 为含泥砂卵石。基岩为紫红色中厚层含粉细砂岩夹粘土质粉砂岩,共厚 37.50m 终孔。其余墩位附近无就近参考地质资料,施工期间可依据地质地层走向和整体变化情况得到相近的参考地质情况。在钻孔桩施工过程中应视具体的地质情况采取相应的钻进措施,不得盲目钻进,严格保证泥浆的各项指标,从而保证整个钻孔桩施工的顺利、安全施工。、桥址处水文特征 安庆
10、水文站逐月水位平均值表(黄海高程:m)月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 最高 4.30 4.66 6.45 8.80 10.83 12.19 13.05 12.47 11.74 10.95 9.01 6.42 最低 3.18 3.10 3.95 5.61 8.15 9.61 11.01 10.74 10.10 8.78 6.24 3.99 平均 3.61 3.84 5.21 7.06 9.59 10.85 12.28 11.76 11.21 10.09 7.75 5.04 第二章 钻孔桩施工方法:1、钻孔桩施工工艺流程 2、施工便道及钻孔平台的搭设:钻机安装就位 孔位
11、复测 填土造浆 滚刀钻头钻进 终孔验收 清孔调浆 提钻移机 安放钢筋笼 下放导管 二次清孔验收 灌注混凝土 搅拌混凝土 导管拼接、试压 钢筋笼制作 废浆处理 开挖泥浆池 钻孔桩中心测量放线 运输车运输 埋设钢护筒 施工前期准备 铺设施工便道 刮刀钻头钻进 成孔质量检测 根据引桥施工现场桥轴线附近的地形地貌以及钻孔桩施工当中所用到的机械设备情况,经现场勘察后,必须率先铺设施工便道。施工便道应满足55T 履带吊车、25T 汽车吊以及各种运输设备的行走施工;松软地层必须经过抛填块石、碎石、码砌沙袋等特殊措施处理。根据情况,原汽渡的主干道(约 3.5m 宽)拓宽后可以部分利用,而在有水的墩位处需另外填
12、土筑岛,必须保证钢护筒的下放及履带吊车的行走施工。施工便道的铺设形式概述如下:(详见附图一所示共四页)。南岸漫滩引桥:此处施工段施工地质情况较差,其中 YR2、YR3、YR4、YR5、YR7桥墩均处于水塘当中,部分河段淤泥较厚(达 50cm),尤以 YR4、YR5、YR7墩位处水深较深。因此此段引桥施工便道需要大量的土方填筑。根据施工现场以及施工机械的约束情况,在水塘存水较少的墩位处将塘水抽干,其余采用直接填筑的方法,排除部分淤泥后,结合拓宽后的原轮渡码头主干道,分别用填筑土、碎石、袋装砂在墩位与主干道之间铺设施工便道,厚度0.81.5m。上部整平后在松软的地层加铺18mm钢板,以保证55T履
13、带吊的施工行走以及其他设备物资的运输。施工期间可根据情况适当降低地表存水水位,为后期施工创造有利条件。南岸跨堤引桥:此处施工段位于长江南大堤两侧,除 YR8桥墩位于水中可依照南漫滩引桥施工方法铺设施工便道外,主 YR9、YR10及 YR11桥墩地表地质情况较好,可根据地形情况,在不破坏大堤的前提下铺设施工便道缓坡至墩位处,填土整平后上面铺设沙袋 2 3 层,旁边挖设排水沟,从而保证雨雪天气的情况后道路无泥泞淤水现象出现,使得南跨堤引桥的钻孔桩施工顺利进行。主 YR8桥墩施工便道从主 YR9桥墩侧面铺设过去,从而减少施工工程量。南岸堤外引桥:此施工段的桥轴线穿过了当地居民区以及少量田地,施工区地
14、表情况相对较好。在施工区住房拆除并将其整平后,上面铺设 2030cm的碎石(特殊松软地段要特殊处理),钻机施工平台铺垫袋装砂,两侧挖设排水沟,保证施工机械设备正常施工。3、钢护筒制作及沉放:A.钢护筒的制作 钢护筒直径选择比设计桩径大 20cm,直径为 1700的护筒(1500桩)采用壁厚为 10mm的钢板卷制加工,直径为 2200mm的护筒(2000桩)采用壁厚为 12mm的钢板卷制加工。护筒顶口及底口的 30cm范围内增设一道钢板加劲箍。钢护筒的长度根据地质资料确定,以保证孔口不坍塌、不使地表水进入孔内,并保证钻孔内泥浆面高程和泥浆循环要求为原则。本标段钻孔均按陆上施工考虑,护筒长度 3.
15、0m。B.钢护筒的沉放 钢护筒采用挖孔法下沉定位。首先,利用全站仪在地面上放出桩位中心点,再由人工按圆弧线开挖至设计深度后,将基面整平压实,由吊车将钢护筒安放在挖孔内,用两台经纬仪利用前方交会法对钢护筒进行定位和调整垂直度,回填粘土并夯实后架设钻机。钢护筒的埋设精度按规范要求执行。4、钻机选型及主要参数 为满足钻孔桩直径及钻孔深度以及施工工期的要求,并根据施工场地地形情况,前期拟配备 6台 KP2000型钻机分别在 1#墩、9#墩、10#墩同时钻进,后期根据施工进度再增加 2 台钻机。按每台钻机每 10 天成桩 1 根计(其中包含非钻孔施工工期:下放钢筋笼、浇注水下混凝土、钻机的迁移及就位等)
16、,综合考虑各种施工干扰因素影响,总计 80 根钻孔桩,可在3 个月内完成。所选钻机主要技术指标如下表。KP2000型钻机性能表 最大成孔直径(cm)最大成孔深度(m)最大扭矩(KN m)转盘转速r/min 功率(KW)出碴方式 200300 100 43.8 10、30、43 45 气举或泵吸反循环 5、钻机成孔工艺及事故的预防与处理 泥浆循环系统及泥浆制备 A.泥浆循环系统 泥浆循环工艺:钢护筒泥浆池旋流器除砂返回钢护筒。沿桥轴线将泥浆池设在每个墩位的旁边(南岸漫滩引桥施工时,泥浆池同样设在桥轴线一侧,以不影响满堂支架搭设为宜),每个墩位 4 根钻孔桩共用两个泥浆池,一大一小。泥浆池大小尺寸
17、为 12m12m1.5m、6.0m6.0m2.0m。大泥浆池沉淀钻渣,小泥浆池过渡循环泥浆。泥浆池采用袋装土砌筑、挖掘机清理。钻进过程中要勤除渣,勤降砂,清理出的钻碴,利用自卸车运往业主指定地点弃碴。泥浆池与护筒之间通过泥浆沟连通,泥浆沟过水断面面积不小于 0.25m2(断面尺寸 5050cm)。废弃泥浆经处理后方可排放。施工完毕将泥浆池中的泥浆清除干净,并回填至原地面高程。泥浆池平面布置图见附图二所示。B.泥浆制备 成孔时为防止发生扩孔、塌孔、保持孔壁稳定,拟使用聚丙烯酰胺(高聚凝剂)泥浆,具体操作如下:原浆制作 在泥浆搅拌机的钢筒中加入清水,开动泥浆泵,然后按照膨润土:纯碱:水=1:0.0
18、4:10 的比例分别加入膨润土、纯碱,搅拌至全部溶解为止。水解聚丙烯酰 聚丙烯酰胺在使用前要水解,现场水解聚丙烯酰胺用常温法,提前 34 天。将聚丙烯酰胺、烧碱、水在搅拌筒中搅拌,直至聚丙烯酰胺全部分散于水中,放置一段时间后备用。制聚丙烯酰胺泥浆 在原浆中加入一定比例的水解后的聚丙烯酰胺,使二着充分混合即可。从达到良好的护壁效果和节约两方面考虑,每立方米原浆中加入水解后的聚丙烯酰胺 2030 公斤,实际聚丙烯酰胺用量根据现场实测的泥浆技术指标调整。聚丙烯酰胺泥浆具有良好的絮凝作用。因此,泥浆失水量小,泥皮致密,护壁效果好。泥浆参数 相对密度 粘度 静切力 含砂量 胶体率 失水率 PH 值 泥皮
19、厚(g/cm3)(s)(Pa)(%)(%)(ml/30min)(mm)1.051.20 1828 1.02.5 4 95 20 8 10 3 钻进作业 A、钻机就位 钻机就位前先将钻头、配重钻杆先吊放入护筒内,并用型钢吊在护筒上。钻机按测量事先在平台上放出的桩位线就位。钻机就位时底座要平稳、牢固,在钻进过程中钻机不得产生位移和沉陷。钻机顶部的起吊天轮中心、转盘中心、桩孔中心应在同一铅垂线上,其偏差不得大于 5mm,钻机四个支点高差5mm,从而保证成孔的孔位和垂直度。用钢尺量好钻头、配重钻杆、风包钻杆、标准钻杆等实际长度,作好记录,并用油漆在钻杆上做好标记。B、成孔方法 根据地质情况采用与钻孔直
20、径相匹配的刮刀钻头或滚刀钻头(在沙层中用刮刀钻头,在基岩中用滚刀钻头)钻进成孔。具体操作要点如下:a 上部亚粘土层钻进 在亚粘土层可采用刮刀钻头清水钻进成孔。当钻进至距离接近砂层时,往护筒内回填膨润土同时加入纯碱、水解后的聚丙烯酰胺进行造浆,并使泥浆性能指标达到相对密度 1.031.07,粘度 1822s,PH 值 810。然后小量减压慢转钻进,顺利进入沙土层。b 砂土层钻进 利用刮刀钻头大气量、中小钻压、中低钻速钻进,适当控制进尺。当钻进至含卵石砾砂层时,应适当加大钻压。钻进过程中应随时测定泥浆技术指标,泥浆粘度要相对提高到 2228s 并保证 PH 值,以确保孔壁稳定。c 粉细砂岩、细砂岩
21、、砾岩钻进 利用滚刀钻头大气量、中钻压、慢转钻进,控制进尺。由于此段岩芯较为松散,因此在钻进过程中必须加强对泥浆性能的控制。在岩层强度差异较大的情况下,钻进中容易出现斜孔。在钻进过程中应以防斜为重点,钻进时增加扫孔次数,以避免钻孔倾斜及孔壁掉块。同是严格控制泥浆性能指标,粘度控制在 1822s,比重控制在 1.061.15,PH 值 810。d 清孔换浆 钻至设计孔深,经监理工程师现场确认后,开始清孔。清孔时将钻头提离孔底 10cm,慢慢回转钻具以确保孔底钻渣全部 清除。清孔同时置换孔内泥浆,保证清孔后孔内泥浆各项技术指标达到要求。泥浆比重 1.051.10,粘度为1720,含砂率小於 4。严
22、禁使用超钻加深钻孔的方法代替清孔。清孔验收合格后提钻移开钻机,进入下一工序的施工。C、钻进时要注意以下问题:a.钻进过程中注意孔内补充泥浆,维持护筒内泥浆水头高度。一般在钻进过程中应保持泥浆面高度高于地下水位 1.02.0m。b.在粘性土层中钻进:在该土层中钻进时,采用中低转速、低钻压钻进,适当控制进尺及加强扫孔,以防孔壁发生缩径等现象。在钻进过程中注意排渣与进尺速度的匹配情况;在砂层中钻进:在该土层中钻进时,低转速轻压钻进,快速通过,避免在某一孔段反复抽吸造成扩孔。c.加接钻杆时,停止钻进后,将钻具提离孔底 1520cm,维持泥浆循环 10分钟以上,以清除孔底并将管道内的钻渣携出排净,然后停
23、泵加接钻杆。钻杆连接螺栓应拧紧上牢,认真检查密封圈,以防钻杆接头漏水漏气,使反循环无法正常工作。d.钻孔过程应连续操作,不得中途长时间停止。e.详细、真实、准确地填写钻孔原始记录,钻进中发现异常情况及时上报处理。钻孔时还要注意对地层加以观察与地质资料相比较,如实际地质资料与设计所用的地质资料不符,要及时报设计单位对桩基重新验算作相应的设计变更。f.清孔换浆 钻孔至设计深度后,开始清孔。清孔的同时置换孔内泥浆,保证清孔后泥浆的各项性能指标并将含沙率降低到 2 以下。当清孔符合要求之后即可提钻。提钻时升降钻具应平稳,尤其是当钻头处于护筒底口位置时,须防止钻头钩挂护筒底口。D、钻进过程中事故的预防与
24、处理 a、斜孔:、原因:地质原因:在倾斜岩层中,相邻两种岩层的硬度相差较大,当地层倾角小于 60 度时,则钻头在软层一边钻速快,在硬岩层一边钻速慢,从而在钻头底部形成钻速差,导致钻头倾斜垂直于硬岩层面方向钻进(即顶层进),而当岩层倾角大于 75 度时,钻头易趋向于硬岩层面(顺层溜)。设备因素:如大钩提吊中心、转盘中心、孔中心不在同一铅垂直线上,钻杆刚性差,钻进过程中钻机发生平面位移或不均匀沉降等。操作不当,钻进参数不合理。如:钻压过大;地层变化时钻压及转速掌握不当;钻压小进尺快或钻压大不进尺时,没有采取控制钻速减压钻进或提钻检查等。、预防措施:必须使钻进设备安装符合质量要求;根据准确的地质柱状
25、图选择钻进工艺;通过软硬不均地层时特别注意采用轻压慢转。将 2.0m 滚刀钻头加工平底式,加大配重(增加导向性)减压钻进。、扫孔纠斜:将扫孔纠斜钻头下到偏斜值超过规定的孔深部位的上部,慢速回转钻具,并上下反复串动钻具,下放钻具时,要严格控制钻头下放速度,借钻头重锤作用纠正孔斜。如以上方法效果不大,则在孔底灌入一定体积的混凝土,混凝土的强度应与周围岩层强度相近,混凝土面高于孔斜起始部位 1.02.0m。等到混凝土强度增长到预期强度后,重新钻进成孔。b、掉钻及孔内遗落铁件:、产生原因:由于孔斜或地层极度软硬不均造成剧烈跳钻及扫孔,致使钻杆螺栓或滚刀脱落。钻杆扭断。由于施工人员操作不当将施工工具遗落
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