施工方法总体说明
钻孔桩采用循环钻机和旋挖钻机成孔,导管法灌注水下混凝土。钢筋笼在现场钢筋加工场制作。混凝土采用拌合站集中拌合,混凝土输送车直接送至孔口,泵车进行灌注。为防止坍孔,施工中严格控制护筒埋深,泥浆比重和孔内水头,钻孔、清孔、验孔合格后迅速灌注水下混凝土。混凝土灌注连续进行,严禁中途停止,灌注过程中注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况,及时测量孔内混凝土面高度,正确指挥导管的提升和拆除。混凝土浇注期间,配备水泵以及吸泥机、高压射水管等设备,以保持孔内水头和及时处理浇注故障。
施工工艺见“钻孔灌注桩施工工艺框图”。
一、循环钻机钻孔灌注桩施工工艺
一、钻孔桩准备工作:
1、场地平整:认真清除地表植被、杂物、积水、更换淤泥,夯填密实,在桩位位置铺设一层碎石,保证钻机放置平稳。
2、桩位测量:测量队用仪器准确测量桩位的中心和地面标高,设置长木桩标示。
3、制作护筒:护筒采用5mm厚钢板卷制,内径1.4m(桩径1.2m),内径1.7m(桩径1.5m),内径2.0m(桩径1.8m),每节高2.0m。
4、泥浆池储备:采用挖掘机挖设,泥浆池选择在两桥墩中间,泥浆池的尺寸8m×8m×3m。在施工完泥浆晒干后,把泥浆池回填,恢复原始地貌。
5、钻机安装就位:将钻机设备运进施工现场,钻机就位前,对主要机具及配套设备进行检查、维修。钻机坐在桩位旁预先安放好的枕木上,吊装设施,安装平台导向架。安装后的底座和顶端应平稳,在钻进过程中不应产生位移或沉陷,否则应及时处理。钻机的起吊滑轮线、钻头的桩孔中心三者应在同一条垂线上,其偏差不得大于1cm。
二、钻孔:
1、泥浆制备:开钻前,选择和备足塑性指数大于25、小于0.005mm的颗粒含量大于5%的造浆粘土(适量掺入烧碱或水泥可提高泥浆质量),钻孔过程中其比重控制在1.2左右,保证筒内泥浆顶面标高始终高于外部地面0.3m左右。
2、泥浆的性能指标
比重:选用NB-1型泥浆比重计测量,控制在1.2左右。泥浆的比重越大,护壁越稳,悬浮钻碴的能力越大。但对钻头运动的阻力加大,钻进速度降低,因而应该选取合理的泥浆比重。
粘度:用1006型泥浆粘度计测定。粘度大,携带钻碴的能力强,钻碴不易离析沉淀,但大钻头泥浆不易被钻头上下搅动,根据此处的地质情况可用25秒。
含砂率:用NA-1型泥浆含砂量测定器测量。砂率大,钻孔设备磨耗大,且易埋钻。含砂率越小越好,此处循环泥浆不得大于4%。
PH值:用试纸比测,要求泥浆的PH值大于6.5。
3、埋设护筒:护筒可采用挖坑埋设法,位置偏差不大于5cm ,倾斜度不大于1%,护筒底部和四周所填粘质土必须分层夯实。护筒顶高出地面0.3米,长度为 2m,以提高孔内水头压力以利钻孔护壁 ,同时也可起固定桩位、导向钻头、隔离地下水的作用。护筒连接处要求筒内无突出物,应耐拉、压、不漏水。
4、钻孔:钻孔前应对钻孔的各项准备工作进行检查,如有问题,立即整改。钻进的过程是清碴、投土、冲击的循环作业过程。钻孔作业必须连续进行,因特殊情况停钻时,孔口应加护盖,严禁钻头留在孔内。孔内的水位和泥浆相对密度和粘度。开始钻进时,可不清碴,进尺需适当控制。孔深达护筒下3~4m后,转入正常钻进速度,应根据“勤松绳,少量松”的原则逐渐放松吊绳,并应勤清渣,一般0.5~1.0m清一次。钻孔时,应按设计资料绘制的地质剖面图,选用适当的钻机和泥浆。钻孔作业应分班连续进行,填写的钻孔施工记录,交接班时应交待钻进情况记下一班应注意事项。应经常对钻孔进行监测和试验,不合要求时,应随时改正。应经常注意地层变化,在地层变化处均应捞取渣样,判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。
5、清孔:钻孔达到要求深度后,采用泥浆泵、掏渣工具及时进行清孔,同时要保持孔内水头高度,避免塌孔。不得用加深孔深来代替清孔。桩孔在吊入钢筋骨架后,灌注水下混凝土前,应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉渣厚度,如超过规定,应进行两次清孔,孔底沉渣厚度不大于0.15D(D为桩基直径),泥浆比重控制在1.03~1.1之间,符合要求后方可灌注水下混凝土。
6、成孔检测:钻进深度达到设计要求时,对孔深、孔径、孔形、孔位、垂直度和沉渣层厚度等进行检查,确认满足设计要求后,再灌注水下混凝土。
三、钢筋笼制作和吊装就位:钢筋笼骨架应具有足够的刚度和稳定性。根据桩长可以作成2-3节,吊装时再电焊连接。焊接型式采用搭接单面焊,焊缝长度为钢筋直径的10倍。将定位钢筋焊接在骨架主筋的外侧,数量每4.0m 设4个,以控制保护层,加强筋每2.0m 设1个。钢筋笼用顶部的4根加长钢筋吊放在横向担在枕木的钢管上。钢筋骨架的制作和吊放的允许偏差为:主筋间距±20mm;箍筋、螺旋筋间距+0,-20mm;骨架直径±5mm;骨架底面高程±50mm。钢筋笼起吊要及时、快速、准确就位,至设计深度加以固定防止钢筋笼上浮。待混凝土灌注完毕并初凝后方可解除钢筋笼的固定设施。
四、导管的设立:导管采用快速接头导管,底节长3.8米,中间段每节2.65米并配备1米和0.5米的调节段。吊装前先试拼,连接牢固,封闭严密,并进行水密承压试验,上下成直线吊装,位于桩孔中央,并在混凝土灌注前进行升降试验,防止导管卡住,导管下口至孔底距离控制在30~50cm。
五、灌注混凝土:桩基采用C25砼,拌和站集中拌和,混凝土运输车运送。混凝土运至灌注地点时,应检查和易性和塌落度,混凝土塌落度18~22cm。首批灌注混凝土的数量应能满足导管埋入混凝土的深度≥1.0m和填充导管底部间隙的需要,数量不小于2立方米(桩径1.2m)、3立方米(桩径1.5m )、4立方米(桩径1.8m)。确认封底成功后,进行正常连续灌注。混凝土灌注过程中,导管埋深一般控制在2~6米。当孔内混凝土面接近钢筋骨架时,使导管保持稍大的埋深,并放慢灌注速度;当孔内混凝土面进入钢筋骨架一定深度后,适当提升导管,使钢筋骨架在混凝土中有一定的埋深,稳定钢筋笼。在灌注过程中,经常测探孔内混凝土面的位置,及时拆卸导管,调整导管埋深。在灌注过程中,应将孔内溢出的水和泥浆引流至泥浆池中,不得随意排放,污染环境及河流。为确保桩顶混凝土质量,混凝土灌注至桩顶设计标高以上1.0m。多余部分在进入下道工序前凿除,保证桩头砼无松散层。在灌注将近结束时,应核对混凝土的灌入数量。
六、钻孔事故的处理:
1、塌孔:孔口坍塌和孔内坍方两种情况。
孔口坍塌的处理:及时回填粘土或码砌粘土草袋加固护筒后继续钻孔;
孔內坍方的处理:加大泥浆比重继续钻进或回填后重钻。
2、缩孔:钻头上下反复扫孔,使之扩大。
3、漏浆:以棉絮堵塞护筒接缝,加粘土夯实护筒回填土,孔內倒入粘土,必要时掺入片石,以小冲程冲击或慢速旋转将其挤入孔壁加固,以减少渗漏。
4、流沙:增加泥浆比重,提高孔內水头,必要时投入粘土块,用钻头冲击将粘土挤入流沙层內,以加强护壁,堵住流沙。
5、糊钻:控制进尺,减少钻进速度,加快泥浆循环,严重时应提出钻头清理,降底泥浆稠度,减少冲程冲击,并在粘土上加填部分砂石以免吸钻。
6、钻孔偏斜:弯空不严时,可上下钻头反复扫孔纠正。偏斜严重时,应掺片石于粘土中回填并待其沉淀密实后重钻。
七、钻孔桩的质量控制:
1、钻孔过程中要经常检查钻机的水平、垂直度,当发现钻机不直、偏斜、孔径减小、井壁有探头石等,应提出补救错施,并经监理工程师同意后实施。
2、合理配制泥浆,防止塌孔。
3、灌注桩身砼,备好发电机和备用拌和机,以防灌注过程中因停电或拌合机损坏而导致时间过长,发生断桩事故。
4、桩身砼的质量检验,按以下规定进行:
作砼检查试件至少3组;若怀疑桩基质量有问题,可采用钻取桩芯鉴定。
八、钻孔桩施工中应注意的事项:
1、孔內水位宜高于护筒底脚0.5m以上;在钻进中取渣时和停钻后,应及时向孔內补水,保持一定的水头高度。
2、采用小冲程开孔,使初成孔坚实、垂直、圆顺,能起导向作用,并防止塌孔。钻进深度超过钻头全高后,方可进行正常的钻孔,并在钻进时,应经常检查钻头转向装置,使钻头在钻进中能自由转动。
3、钻进时,起落钻头的速度应均匀,不得过猛,聚然变速,以免碰撞孔壁或套管。孔內出土,不得堆积在钻孔周围。
4、钻孔应一次成孔,不得中途停钻。钻孔达到设计深度时,应对孔位、孔径和孔形等进行检查,填写钻孔记录表。
二、旋挖钻机钻孔灌注桩施工工艺
一、场地准备
钻机进场前认真清除地表植被、杂物、积水、更换淤泥,夯填密实,在桩位位置铺设一层碎石,保证钻机停位水平、稳定,以免产生不均匀沉陷。
二、埋设护筒
护筒采用10mm厚钢板卷制,内径1.4m(桩径1.2m),内径1.7m(桩径1.5m),内径2.0m(桩径1.8m),每节高2.0m。埋设时护筒高出原地面30cm,要求钢护筒能耐拉、压、不漏水,灌注混凝土后立刻拆除。护筒埋设时要准确、稳定、护筒平面位置偏差不得大于50mm,护筒的倾偏差不得大于1%。
三、钻机就位
钻机为履带式可自行走设备,钻机走到桩位附近后将钻头对中孔位,人工依据桩位十字线,使钻头尖与十字线中心对中,调整桅杆的竖直度及钻机机身的水平。
四、钻孔方式
制备优质泥浆护壁,钻机通过钻杆提钻甩渣,挖出孔渣堆放在钻机周围,用装载机外运。
五、泥浆性能指标
制备泥浆的基本原料是优质膨土。其配制比例是水100%。膨润土6%—8%,5%碳酸钠(纯碱),0.3的纤维素,调制化学泥浆。泥浆相对密度:1.03—1.08;粘度(Pa.s):19—28;含砂率:无;胶体率≥96%;失水率(m1/30min):≤15:泥土厚(mm/30min):≤2;静切力(pa):3—5;酸碱率(PH):8~10。制浆前,应先把膨润土块尽量打碎,使其在搅拌中易于成浆,缩短搅拌时间,提高泥浆质量。
1、拌浆程序
开动拌浆机→加水→加纯碱→拌和一分钟→加膨润土→拌和→加纤维素→检查泥浆指标→指标合格→出浆.
2、注意事项:
膨润土要注意防雨防湿,存放和使用过程中不能混入杂物:要求选购好的粘土或膨润土(细度为200为宜);拌浆时要做到计算准、称量准、记录准、土袋倒净、拌浆机出净、工作台面干净;不要重载起动机器、不要无故加水、不要任意投料、不要缩短拌和时间;当泥浆指标不符合要求时即采取处理措施(及时补充新浆);
原始资料要求齐全、准确、清楚。
六、钻孔施工
首先进行钻头对中孔位,人工依据桩位十字线,使钻头尖与十字线中心对中,调整桅杆竖直度及钻机机身水平。在钻进过程,对于砂性土层及砂层,直接用旋挖筒钻进、取渣,遇到石层及卵砾层时,先用螺旋钻头将其搅拌,再用旋挖筒取渣。由于钻渣可直接用旋挖筒提取,所以仅用静态泥浆护壁,这样大大减少了泥浆用量,钻渣可用装载机车外运。旋挖钻机操作室中有深度显示仪,达到设计深度后,用测绳复测,这样可以控制孔深。另外旋挖筒取渣干净,如果控制好泥浆比例与粘度,在灌注混凝土前可将沉淀厚度控制在15cm以内。在钻进过程中若遇跑浆,可直接加膨润土于孔内,用旋挖机旋挖筒下入孔内跑浆位置反转不进尺,边加边搅直到不漏浆为止。
1、在砂土、软土等土层时,降低旋挖筒的提升速度;
2、钻进过程中,应随时注意地质情况变化,根据地质资料在地层变化处均应捞取渣样,判明后记入记录表中并与地质剖面图核对;
3、旋挖筒升降速度要均匀,不要过猛,以免碰撞孔壁,造成塌孔;
4、开钻前应调制足够数量的泥浆,钻进过程中若泥浆有损耗、漏失,以便及时补浆;
5、钻孔作业应分班连续进行,填写的钻孔施工记录,交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项;
6、钻孔时一气呵成,不得中途停顿。钻孔深度满足设计要求后,应对孔径、孔深进行检查,并填写钻孔记录表。
(1)孔位:钻孔中心与桩位设计中心,在桩顶处偏离不得大于50mm;
(2)孔径:不得小于设计桩径;
(3)倾斜度:不得大于1%;
(4)孔深:不小于设计规定。
七:第一次清孔:
由于旋挖钻机的钻渣可直接用旋挖筒提取,所以仅用静态泥浆护壁,这样大大减少了泥浆用量。通常在钻到设计标高后,用旋挖筒进行第一次清孔,把孔底的沉渣清理干净,厚度控制在10㎝之内,检验合格后方可下钢筋笼和导管。
八、吊放钢筋笼
(1)钢筋笼分段进行吊装,接头采用单面搭接焊,上下段保持顺直,在同一条轴线上;
(2)钢筋笼入孔时,动作要轻缓,对准孔中心,防止碰撞孔壁,造成塌孔将泥土杂物带入孔中;
(3)钢筋笼入孔后应校正轴线位置垂直度,勿使扭转变形,并应固牢定位,以免填充混凝土时发生掉笼或上浮。
九、导管的设立:导管采用快速接头导管,底节长3.8米,中间段每节2.65米并配备1米和0.5米的调节段。吊装前先试拼,连接牢固,封闭严密,并进行水密承压试验,上下成直线吊装,位于桩孔中央,并在混凝土灌注前进行升降试验,防止导管卡住,导管下口至孔底距离控制在30~50cm。
十、第二次清孔:钢筋笼和导管安装到位后,把泥浆泵从导管插入进行第二次清孔 ,时间控制在2小时左右,清孔后要求泥浆比重1.03-1.0,含沙率小于2%,粘度在17-20之间。检验合格后,方可安装料斗进行砼灌注
十一、灌注混凝土:桩基采用C25砼,拌和站集中拌和,混凝土运输车运送。混凝土运至灌注地点时,应检查和易性和塌落度,混凝土塌落度18~22cm。首批灌注混凝土的数量应能满足导管埋入混凝土的深度≥1.0m和填充导管底部间隙的需要,数量不小于2立方米(桩径1.2m)、3立方米(桩径1.5m )、4立方米(桩径1.8m)。确认封底成功后,进行正常连续灌注。混凝土灌注过程中,导管埋深一般控制在2~6米。当孔内混凝土面接近钢筋骨架时,使导管保持稍大的埋深,并放慢灌注速度;当孔内混凝土面进入钢筋骨架一定深度后,适当提升导管,使钢筋骨架在混凝土中有一定的埋深,稳定钢筋笼。在灌注过程中,经常测探孔内混凝土面的位置,及时拆卸导管,调整导管埋深。在灌注过程中,应将孔内溢出的水和泥浆引流至泥浆池中,不得随意排放,污染环境及河流。为确保桩顶混凝土质量,混凝土灌注至桩顶设计标高以上1.0m。多余部分在进入下道工序前凿除,保证桩头砼无松散层。在灌注将近结束时,应核对混凝土的灌入数量。
十二、钻孔事故的处理:
1、塌孔:孔口坍塌和孔内坍方两种情况。
孔口坍塌的处理:及时回填粘土或码砌粘土草袋加固护筒后继续钻孔;
孔內坍方的处理:加大泥浆比重继续钻进或回填后重钻。
2、缩孔:钻头上下反复扫孔,使之扩大。
3、流沙:增加泥浆比重,提高孔內水头,必要时投入粘土块,用钻头反转将粘土挤入流沙层內,以加强护壁,堵住流沙。
5、糊钻:控制进尺,减少钻进速度,加快泥浆循环,严重时应提出钻头清理,降底泥浆稠度,减少冲程冲击,并在粘土上加填部分砂石以免吸钻。
十三、钻孔桩施工中应注意的事项:
1、孔內水位宜高于护筒底脚0.5m以上;在钻进中取渣时和停钻后,应及时向孔內补水,保持一定的水头高度。
2、钻进时,起落钻头的速度应均匀,不得过猛,聚然变速,以免碰撞孔壁或套管。孔內出土,不得堆积在钻孔周围。
3、钻孔应一次成孔,不得中途停钻。钻孔达到设计深度时,应对孔位、孔径和孔形等进行检查,填写钻孔记录表。