书城工业技术宁夏高速公路施工标准化管理指南.桥梁
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第5章 桥梁基础(1)

3.1钻孔灌注桩

3.1.1一般规定

在严格按本指南第一章“总则”中1.3节“基本要求”的规定做好相应各项工作的前提下,应做好以下工作:

1.完成有关钻孔灌注桩专项的施工技术文件、施工技术方案和安全技术方案编制,并经审核批准。

2.施工技术人员与工人应全部到位,并进行技术交底,明确质量、安全、工期、环保等要求。钢筋、水泥、砂、碎石、泥浆、外加剂等材料均应到场,并通过检验。

3.完成施工放样,且经过检验,精度应满足规范要求。

4.泥浆循环系统已完成,拌制的泥浆经检验,符合规范要求。

5.按照设计资料提供的地质剖面图,选用合适的钻机,钻机就位前,应对施工场地与钻机工作平台进行平整和加固,并对钻机的安装、就位及水电供应等各项准备工作进行检查。

6.钢筋笼加工机具、班组应到位,并完成现场钢筋笼制作技术交底,采用镦粗直螺纹钢筋接头的应配备滚丝机和镦粗机。

7.沿桥走向设置一条施工便道,要考虑大型机械通行和至少16t吊车的停放及使用,每个墩位设一工作平台,必须满足钻机就位和吊放钢筋笼的平面要求及混凝土运送要求。

3.1.2材料要求

对泥浆的主要要求:

1.泥浆的相对密度应根据钻进方法、土层情况适当控制,一般不超过1.1,冲击钻孔一般不超过1.15,尤其要控制清孔后的泥浆指标。泥浆的具体性能指标参照《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)(以下简称《技术规范》)中的表8.7.3的相关要求。

2.泥浆用水必须使用不纯物含量少的水,没有饮用水时,应进行水质检查。

3.在护筒底下复杂覆盖层进行大直径钻孔桩施工时,选用的泥浆应根据地质情况、钻机性能、施工经验等确定,宜参照钻井采用的泥浆或添加剂。

3.1.3施工工序

1.在钻孔灌注桩施工前,施工单位应编制施工工序流程图,作为各工序施工操作、保证施工进度的依据,并悬挂在现场。

2.当桥梁两端处在软基预压(如加载+塑料排水板等处理措施)段时,靠近预压段落的桩基不可先行施工,应待预压沉降观测稳定后(宜采取反压措施)再进行桩基施工。

3.1.4施工要点

1.护筒设置

(1)施工场地或工作平台的选择和设置,应充分考虑施工期间当地的洪水情况,护筒顶宜高于地面30cm或浅水区域平台应汛期影响的水域,护筒顶应高出施工期最高水位1.5~2.0m,并应在施工期间采取稳定孔内水头的措施,当桩孔内有承压水时,护筒顶应高于稳定后的承压水位2.0m以上。

(2)护筒的埋置深度在旱地或筑岛处宜为2~4m,在水中或特殊情况下应根据设计要求或桩位的水文、地质情况经计算确定。对有冲刷影响的河床,护筒宜沉入施工期局部冲刷线以下1.0~1.5m,且宜采取防止河床在施工期过度冲刷的防护措施。

(3)陆上钻孔桩可直接放样桩中心,依据桩中心在四周施放护桩。需搭设水上平台的钻孔桩应先对护筒导向架进行精确放样,导向架内径一般较护筒外径长5cm。护筒埋设后应核对其位置,护筒位置偏差不得大于5cm,倾斜度不得大于1%。

(4)钢护筒在普通作业场合及中小孔径的条件下,一般使用不小于8mm厚的钢板制作。在深水、复杂地质及大孔径等条件下,应用厚度不小于12mm的钢板卷制。另外,可在护筒上下端和接头外侧焊加劲肋,以增加其刚度。护筒顶部应设置护筒盖。

(5)当护筒长度小于6m时,有钻杆的正反循环钻护筒内径必须大于桩径20cm。无钻杆导向的正反潜水电钻和冲抓、冲击锥护筒内径必须大于桩径30cm。深水且无钻杆导向的护筒内径必须比桩径大40cm。

2.泥浆的循环和净化处理

(1)深水处泥浆循环和净化方法:在岸上设黏土库、泥浆池,制造或沉淀净化泥浆,配备泥浆船,用于储存、循环、沉淀泥浆。

(2)旱地泥浆循环和净化方法:制浆池和沉淀池大小视制浆能力、方法及钻孔所需流量而定,及时清理池中沉淀,运至弃土场摊铺、晾晒、碾压。

3.钻机种类及适用范围,如表3-1所示。

4.钻孔施工(以常见的几种钻机成孔方法为例来说明)(1)正循环回转法①首先将钻机调平并对准钻孔,装上转盘,要求转盘中心同钻架上的起吊滑轮在同一铅垂线上,钻杆位置偏差不得大于2cm。在钻进过程中,要经常检查转盘,如倾斜或产生位移,应及时纠正。

②初钻时,应先启动泥浆泵和转盘,使之空转一段时间,等泥浆输进钻孔中一定数量后,方可开始钻进。接、卸钻杆的动作要迅速,应尽快完成,避免因停钻时间过长而增加孔底沉淀,甚至引起塌孔。

③开始钻进时,进尺应适当控制,在护筒刃脚处,应低挡慢速钻进,使刃脚处有坚固的泥皮护壁。钻至刃脚下1m后,可按土质以正常速度钻进。

④在黏质土中钻进时,由于泥浆黏性大,钻锥所受阻力也大,易糊钻,故宜选用尖底钻锥、中等转速、大泵量、稀泥浆钻进。

⑤在砂类土或软土层钻进时,易塌孔,故宜选用平底钻锥、控制进尺、轻压、低挡慢速、大泵量、稠泥浆钻进。

⑥在低液限黏土或卵、砾石夹土层中钻进时,宜采用低挡慢速、优质泥浆、大泵量、表3-1钻机种类及适用范围编号钻孔机具适用范围土层孔径(cm)孔深(m)泥浆作用1长、短螺旋钻机地下水位以上的细粒土、砂砾土、极软岩长螺旋钻为30~80短螺旋钻为5026~70干作业不需泥浆

2机动推钻(钻斗机)

黏质土、砂土、砾石粒径小于10cm、含量少于30豫的碎石土60~16030~40护壁

3正循环回转钻机

黏质土、砂土、砾、卵石粒径小于10cm,含量少于30豫的碎石土80~20030~100悬浮钻渣和护壁4反循环回转钻机黏质土、砂土、砾、卵石粒径小于钻杆2/3,含量小于20豫的碎石土80~250泵吸约40气举100护壁5正循环潜水钻机淤泥、黏质土、砂土、砾、卵石粒径小于10cm,含量小于20豫的碎石土60~15050悬浮钻渣和护壁6反循环潜水钻机黏质土、砂土、砾、卵石粒径小于钻杆2/3,含量小于20豫的碎土、软岩60~150泵吸约40气举100护壁7全护筒冲抓和冲击钻机各类土层80~20030~40不需泥浆8冲抓锥淤泥、黏质土、砂土、砾石、卵石60~15020~40护壁9冲击实心锥各类土层80~20050浮悬钻渣和并护壁10冲击管锥黏质土、砂土、砾石、松散卵石60~15050浮悬钻渣和并护壁11旋挖钻机淤泥、细粒土、砂类土80~20030~80护壁12行星式钻机各类土层280~600-护壁两级钻进的办法钻进。

(2)反循环同转法

①接长钻杆时,法兰接头之间应垫3~5mm 厚的橡胶圈,拧紧螺栓,以防漏气、漏水;钻头距孔底约20~30cm,注入泥浆,启动钻机时,应慢速开始钻进。

②在硬土中钻进时,用一挡转速,自由进尺;在高液限黏土、含砂低液限黏土中钻进时,可用二、三挡转速,自由进尺;在砂类土或含少量卵石中钻进时,宜用一、二挡转速,并控制进尺;在进入岩层后,必要时应根据地质情况增加配重,增强钻头的稳定和钻进强度。

(3)冲击钻孔

①开钻时,应先在孔内灌注稠泥浆,如孔内有水,可直接投入黏土,在护筒底面用冲击锥以小冲程反复冲击造浆护壁,以免护筒底面塌孔。

②在开孔及整个钻进过程中,应始终保持孔内水位高出地下水位1.0~2.0m,并孔内水位应高于护筒底口0.5m,掏渣后应及时补水。

③在淤泥层和黏土层冲击时,钻头应采用中冲程(1.0~2.0m)冲击;在砂层冲击时,应添加小片石和黏土,采用小冲程(0.5~1.0m)反复冲击,以加强护壁;在漂石和硬岩层冲击时,应更换重锤小冲程(1.0~2.0m)冲击。在石质地层中冲击时,如果从孔上浮出石子钻渣粒径在5~8mm 之间,表明泥浆浓度合适;如果浮出的钻渣粒径小而少,则表明泥浆浓度不够,可从制浆池抽取合格泥浆进入循环。

④冲击钻进时,操作手要随进尺快慢及时放主钢丝绳,使钢丝绳在每次冲击过程中始终处于拉紧状态,既不能少放,也不能多放。放少了,钻头落不到孔底,打空锤,不仅无法获得进尺,反而可能造成钢丝绳中断、掉锤;放多了,钻头在落到孔底后会向孔壁倾斜,撞击孔壁,造成扩孔。

⑤在任何情况下,最大冲程不宜超过6.0m。为正确提升钻锥的冲程,应在钢丝绳上作长度标志。

⑥在深水或地质条件较差的相邻桩孔间应隔孔钻,不得同时钻进。

5.成孔与终孔

(1)钻孔过程中,应用碳素笔详细记录施工进展情况,包括时间、高程、档位、钻头、进尺情况等。

(2)每钻进2m(接近设计终孔高程时,应每0.5m)或在地层变化处,应在出渣口捞取钻渣样品,洗净后收进专用袋内保存,标明土类和高程,以供确定终孔高程。

(3)钻孔灌注桩在成孔过程中和终孔后,要对钻孔进行阶段性的成孔质量检查,用专用检孔器进行检验,有条件限制时可使用钢筋笼检孔器检验,检孔器外径不应小于桩孔直径,长度宜为外径的4~6倍。

6.清孔

清孔原则是采取二次清孔法,即成孔检查合格后立即进行第一次清孔,并清除护筒上的泥皮。钢筋笼下好浇注混凝土前,再次检查孔内泥浆的性能指标和沉淀层厚度,若超过规定值,必须进行二次清孔,符合要求后立即灌注混凝土。

7.钢筋笼加工及就位

(1)钢筋笼应在钢筋加工场或在设置水泥台座及顶棚的硬化场地上进行制作,制好后的钢筋骨架必须平整垫放,钢筋笼加工应采用模具标准化制作。

(2)钢筋笼应每隔1~2m设置临时十字加劲撑,以防变形。加强箍肋必须设在主筋的内侧,箍筋在主筋的外侧,与主筋每间隔1至2个进行点焊,中间进行绑扎。

(3)每节骨架均应有半成品标志牌,标明墩号、桩号、节号、质量状况。

(4)第一节钢筋笼放入孔内,取出临时十字加劲撑,在护筒顶用工字钢穿过加吊环钢筋挂住钢筋笼,并保证工字钢水平和钢筋笼垂直。吊放第二节钢筋笼与第一节对准后进行机械套管连接或焊接,然后再下放钢筋笼,如此循环。下放钢筋笼时,要缓慢均匀,根据下笼深度,随时调整钢筋笼人孔的垂直度,尽量避免其倾斜及摆动。

(5)钢筋笼保护层,必须满足设计图纸和规范的要求。钢筋笼保护层垫块推荐采用绑扎混凝土圆饼形垫块,混凝土垫块半径应大于保护层厚度,中心穿钢筋焊在主筋上,每隔2m左右设一道,每道沿圆周对称设置不小于4块。

(6)II级钢筋直径超过25mm以上的连接不宜采用焊接,应采用镦粗直螺纹钢筋接头机械连接,接头必须按照有关试验规范进行试验和验收。采用镦粗直螺纹钢筋接头时,应根据不同品牌的钢筋原材料直径负偏差来控制镦粗机压模内径、滚丝机滚丝轮直径和细微调整螺纹套筒的内径。

使用机械套管的镦粗直螺纹钢筋接头,应满足以下要求:

①螺纹套筒的长度应比《镦粗直螺纹钢筋接头》(JG171-2005)规定的最短长度长1cm,其两端应有塑料保护塞保护,出厂合格证应规范,内螺纹不得有缺牙、错牙、污染、生锈、机械损伤等严重现象。

②钢筋下料裁切时,应在砂轮切割机上切头0.5~10mm,以确保端部平整,不得有马蹄形、挠曲、缺角和与钢筋轴线不垂直的现象,确保钢筋端部顺直。

③机械套管连接时,必须使竖向主筋对号,再同步拧紧套管,使套管两端正处于上下主筋已标明的画线上,否则应重新调整,以确保钢筋连接质量。

④丝头应有塑料保护套,不得有污染、生锈、机械损伤现象。

⑤严格按中华人民共和国行业标准《镦粗直螺纹钢筋接头》(JG171-2005)规定的方法和要求,监理单位应确保接头性能检验、套筒检验和丝头检验的抽查验收频率、取样送检的接头数量和批次。

(7)钢筋笼下放到位后,要对其顶端定位,防止浇注混凝土时钢筋笼偏移、上浮。

8.水下混凝土灌注

钻孔桩水下混凝土灌注一般采用直升导管法。

(1)导管选用:导管直径按桩长、桩径和每小时需要通过的混凝土数量确定,可参照表3-2。导管的壁厚应满足强度和刚度的要求,确保混凝土安全灌注。

导管直径(糟皂)通过混凝土数量(皂猿/澡)桩径(皂)圆园园员园园援远耀员援圆圆缘园员苑员援园耀圆援圆猿园园圆缘员援缘耀猿援园猿缘园猿缘跃猿援园(2)导管在使用前和使用一段时期后,应对其规格、质量和拼接构造进行认真检查,并做拼接、过球、水密、承压、接头、抗拉等试验。

(3)导管埋深应严格按照规范要求执行。

(4)水下混凝土的强度、抗渗性能、坍落度等应符合设计和规范的要求。混凝土的生产能力应满足桩孔在规定时间内灌注完毕的要求。灌注时间不得长于首批混凝土初凝时间,对于灌注时间较长的桩,应对混凝土生产量和灌注时间进行调整。

(5)灌注前应检查拌和站、料场、灌注现场的准备情况,确定各项工作准备就绪后方可进行。