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水中大直径钻孔桩施工工艺

【摘要】本文就博瑞沿江桥水中钻孔灌注桩的施工方法进行了探讨实施,并在实际的施工过程中取得了良好的效果,对工程技术人员有一定的参考价值。

       【关键词】水中钻孔灌注桩施工
 
       目前,大部分桥梁基础或者是房建基础均采用钻孔灌注桩形式,并且向大直径方向发展,桩基的检测手段参与超声波无破损检测,所以保证桩基施工的质量尤为重要。
 
       1工程概况
       金丽温高速公路三期工程20合同项目部施工的温溪沿江桥位于青田县温溪镇瓯江温溪段。设计为钻孔桩基础,双柱式墩,肋式桥台,上部结构为35m后张法预应力箱梁,结构受力形式位为先简支后连续。设计为分离式,左线桥长973.5m(K190+055~K191+028.5),右线桥长983.5m(K190+055~K191+038.5),左右线共有钻孔灌注桩112根,直径2000mm,全部位于瓯江中。钻孔桩100%采用超声波进行检测。
       瓯江出口为东海,由于受潮汐影响,一般高潮水位标高为4.0左右,一般低潮水位为-1.0m左右,落差高达5m左右。
       地形情况:本合同段的桥梁沿温溪镇瓯江而行,跨越330国道后接温溪隧道。河床起伏较大,局部冲刷明显。
       地质情况:河床覆盖层为2~10m的圆砾,其下方为淤泥、卵石、风化凝灰岩。地下水丰富,含有流砂层。由于采砂船的影响,地层松散不稳定。
       由于本桥桩基设计为大直径钻孔灌注桩,并且全部位于水中,受涨落潮的影响,所以桩基的施工作为本桥的施工重点和难点进行控制。经过工程技术人员的探讨和实践,本桥的桩基施工采用如下施工工艺,并取得良好的效果,仅超声波检测全部为Ⅰ类桩。
 
       2施工工艺及技术措施
       2.1施工工序
       主要施工工序:平台施工埋设单护筒钻机就位钻孔
       成孔一清安装钢筋笼和导管二清浇注砼凿桩头
       2.2施工过程
       2.2.1平台施工
       根据本工程的特点,平台主要采用钢管桩平台和筑岛形式。如果采用钢管桩平台,必须经过受力检算(检算静、动荷载)方可施工。主要要求:
       1)钢管桩倾斜率在1%以内;
       2)平台高出最高潮水位至少1m。
       3)平台所铺方木要连接紧密,缝隙不得超过10cm。
       4)平台必须平整,各联接处要牢固,各钢管之间需用剪刀撑联接,增强整体性。
       5)平台的四周要设高1.2m左右的护拦,并留有踢角板。
       如果采用筑岛平台,筑岛的高度必须要高于最高潮水位1m以上,
       宽度要满足施工要求。
       2.2.2埋设单护筒
       若采用钢管桩平台,埋设护筒时必须采用双层导向架进行导向定位,大型振动锤振动下沉,要求护筒必须穿过淤泥层,如果一次无法下沉到位,采用二次跟进下沉。
       若采用筑岛平台,在埋设护筒前先用挖掘机将桩位开挖,然后埋设护筒,护筒的四周必须夯填密实(可在护筒四周打入钢管),保证在钻进过程中不要发生大的位移。
       主要要求:
       1)钢护筒直径采用220mm,壁厚10mm。
       2)护筒中心与桩中心重合,允许误差为50mm,竖直线倾斜不大于1%。
       3)护筒安装不变形。护筒长度不够时,分节接长,连接处要求筒内无突出物,并且要耐拉、压,不漏水。
       4)护筒高度要高出地面0.3m以上,高于最高施工水位1.5~2.0m,并采用稳定护筒内水头的措施。
       2.2.3钻机就位
       采用JK型冲击钻机进行冲孔,钻机性能良好,钻锤重量不得轻于5.5吨,钻锤直径不得小于设计桩径。钻机安装后的底座和顶端要平稳,在钻进中不得产生位移,在钻进过程中不得移位,钢丝绳于桩中心线要重合(允许误差2cm)。
       2.2.4钻进
       成孔质量是保证桩基质量的基本条件,在开钻前所有的准备工作要完善,要有完善的泥浆循环系统,经报检合格后,方可允许开钻。开钻时的孔位要准确。开孔前应先往护筒内多加些粘土,如地表土层疏松,还应加入一定数量的片石,然后注入泥浆或清水,借钻头的冲击把泥膏、片石挤向孔壁,以加固护筒脚。在开钻时,要慢速钻进,待导向部位或钻头全部进入地层后,方可加速钻进。在钻进的过程中必须要加强泥浆护壁,对于特殊的地质要采取针对性的处理措施:
       在砂、卵石地层中钻进时,应多加入粘土,增大泥浆比重。冲程可大些。
       在淤泥层中钻进时,适量投入片石,用小冲程将片石挤进孔壁加固,防止坍孔或缩孔。
       在通过漂石层或遇探头石时,应先回填片石、粘土,再用钻锤大、小冲程交替冲击,以将漂石冲碎成钻渣或挤进孔壁,在此过程中,应防止斜孔和坍孔。
       在钻进过程中,如发现泥浆面冒出大量细小气泡,进尺突然变慢,孔底标高回升等现象,说明是坍孔。首先应仔细分析,查明原因和位置,然后进行处理。轻者,可多投入粘土,加大泥浆比重,提高孔内水位,继续钻进;重者,须用粘土加片石回填至坍塌部位以上0.5m重钻。
       当遇有钻孔漏浆时,如护筒内水头不能保持,应增加护筒埋深,适当减少水头高度,或采取加稠泥浆,也可填入水泥、锯末、片石、碎卵石土,反复冲击,以增强护壁。
       主要要求:
       1)开孔时位置要准确,在整个钻孔过程中保证钢丝绳与桩位重合(要求每次交接班时对钢丝绳进行对中校核,误差2cm)。
       2)钻进作业要连续进行,钻孔记录要及时填写(正常钻进时时间间隔最多不超过4小时),还要随时控制泥浆稠度。要注意地层变化,在地层变化处均要捞取渣样(捞取渣样要求:地质变化处必须取样;正常钻进每2m取一次;对于嵌岩桩,接近微分化层时每0.5m取一次。嵌岩桩进入中分化层必须报检确认方可继续钻进。渣样提取后存放在小塑料袋中,并标明取渣时间、标高和渣样名称,以便查看),判明后记入记录表中并绘制地质柱状图。
       3)钻孔深度达到设计孔深后(对于摩檫桩,孔深不得小于设计孔深;对于嵌岩桩,孔深至少超深设计孔深5cm,并要嵌入岩层设计深度),采用检孔器(直径2m,要求箍筋在外,竖筋在内,长度大于8m)对孔深、孔位进行检查,要满足以下规范要求:孔位允许偏差50mm;孔径不小于设计值;倾斜度小于1%,符合要求后方可成孔。
       2.2.5一清
       成孔后立即进行第一次清孔,在清孔排渣时,必须保持孔内水头,防止塌孔。由于造浆粘土含砂率高,建议采用泥浆旋流器进行清孔。
       2.2.6安装钢筋笼和导管
       钢筋笼的制作尺寸按照设计图纸进行,摩檫桩的钢筋笼长度按照设计图纸制作,嵌岩桩的钢筋笼长度按照实际孔深制作。由于钢筋笼较长,采用分段加工,钢筋笼经检查合格后方可允许安装,钢筋笼的接头采用单面搭接焊。
       主要要求:
       1)安装钢筋笼时含砂率不得大于10%,沉渣厚度不得大于20cm。
       2)在骨架外侧设置控制保护层厚度的垫块,其间距竖向为2m,横向圆周不得少于4处。
       3)焊接质量:焊接长度不小于10d,宽度不小于0.7d,厚度不小于0.3d,焊缝要饱满,焊渣清理干净,不得烧伤母材。同一截面的焊接接头数量不得超过接头总数的50%。焊条必须采用5字头。
       4)钢筋笼在吊装的过程中不变形。
       5)接头焊好经报检检查合格后方可入孔。
       6)焊工必须持证上岗。
       7)钢筋笼的定位:控制顶面高程采用吊筋焊接在护筒四周(吊筋长度=护筒顶标高-桩顶标高),控制平面位置采用将泥浆抽至系梁底进行定位,定位准确后焊接保护筋并割掉十字加强筋。
       8)声测管要求高出系梁底50cm,并注满清水,接头出密封不漏水。
       钢筋笼安装完毕后安装导管,导管事先必须要做水密试验,保证导管的水密性良好,在安装导管时注意:丝扣处要刷洗干净并涂抹黄油,检查垫圈完好后拧紧,保证不漏水。安装导管的过程中要记录号安装顺序和长度,作为灌桩拆管的依据。
       2.2.7二清
       导管安装完成后,即可利用导管进行二次清孔,在灌注砼前,泥浆的性能指标必须满足规范要求,即含砂率<2%,比重1.03~1.1,粘度17~20s。
       2.2.8灌注砼
       本桥桩基砼设计为C25。灌注砼采用强制式搅拌机生产,输送泵送料,加设储料斗集中下料。
       灌注砼前所有的准备工作必须完善,主要包括:人员、设备全部到位,首批砼满足规范要求(不小于6m3),由试验室开出施工配合比,具备应急措施,原材料数量足够并检验合格等。以上的准备工作完善和泥浆的性能指标以及沉渣厚度(摩檫桩为40cm,嵌岩桩为5cm)达到规范和设计要求后方可开盘。
       首批砼拌和物下落后,砼必须连续灌注。导管埋设控制在4~8m,拆除导管时必须先测孔深,与实灌数量进行对比,确认无误后,现场根据技术人员的要求进行拆除。灌注砼要作好原始记录。
       主要要求:
       1)首批灌注砼的数量要满足导管首次埋置深度和填充导管底部的需要。导管提离底面0.2~0.4m,埋深1m,首次灌注砼的数量不少于6m3。
       2)砼的坍落度控制在18~22cm之间。
       3)计量设备准确,严格按照施工配合比进行计量。
       4)在灌注砼的过程中,禁止随意上下拉动导管,拆除导管时,要慢慢提动导管,导管的接头处不得用水冲洗。
       5)整个桩的灌注要在砼的初凝时间前完成。
       6)为了保证桩头质量,超灌50~100cm。
       2.2.9凿桩头
       待砼灌注完成2小时后方可凿除桩头松散砼,凿到离系梁底5cm左右加水进行养护,待28天后进行声波检测。
 
       3质量措施
       1)测量必须采用工程部下发的导线点和水准点进行,在测量的过程中随时检查点位稳定情况,发现问题及时上报。在钻进的过程中,要随时复核桩位。
       2)投入本工程所有的原材料必须合格。
       3)计量设备必须经过标定,计量准确。
       4)严格按照试验室下达的配料单进行拌和,确保砼的质量。
       5)砼拌和物运至灌注地点时,要检查其均匀性和坍落度,如不符合要求,要进行第二次拌和,二次拌和后仍不符合要求时,不得使用。
       6)要配备发电机,随时可以启用,停电时要保持砼灌注的连续性。
       7)灌注砼时,要控制好导管的埋深,防止发生断桩。
       8)在灌注过程中,当导管内砼不满,含有空气时,后续砼灌注应徐徐灌入,以免在导管内形成高压气栓塞,导致导管漏水,造成砼出现夹层或离析。

 

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