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超长、超大直径钻孔灌注桩施工工法(最终)
篇一:深水倾斜岩面大直径超长钻孔桩施工工法
超长、超大直径钻孔灌注桩施工工法
一、前言
钻孔灌注桩是桥梁建设上常用的一种深基础形式。近年来我国桥梁事业发展迅速,新建桥梁的跨径越来越大、结构越来越复杂,钻孔灌注桩的长度也就越来越长、直径也就越来越大。
中港第二航务工程局承建的苏通大桥C1标主4号墩由131根钻孔灌注桩组成,桩长均为120m,桩径2.5~2.85m,为目前世界上最大的桥梁群桩基础。为了促进该施工方法在我国类似桥梁工程项目中推广使用,根据苏通大桥施工经验与实践,特编制该工法。该工法内容主要包括钻孔平台搭设、钻孔桩成孔工艺(钻机选型、泥浆的选用配置、成孔参数的选择)以及成桩工艺(水下砼的配制及浇注工艺),其中钻孔平台搭设工艺曾获2004年武汉市职工创新一等奖。 二、工法特点
1、采用结构护筒直接作为钻孔平台的承重结构。 2、采用了振动锤以及移动式导向架打设钢护筒。
3、钻孔处多为粉沙、细沙、中粗沙及沙砾层等易坍孔地层,施工选用了大功率钻机成孔、优质PHP护壁泥浆。
4、钢筋笼采用镦粗直螺纹接头,并于后场同槽预制,采用大型浮吊大节段吊装。 5、桩基采用桩底后压浆技术。 三、使用范围
适用于采用钻孔灌注桩(地质以砂层为主)为基础的特大桥桩基施工。 四、工艺原理
钻孔桩施工工法主要分两部分:其一主要说明钻孔平台的搭设工法,其二介绍钻孔灌注桩的成孔、成桩以及桩底后压浆工艺。
五、施工工艺 (一)、工艺流程
1、传统钢管桩施工平台搭设工艺流程
图5.1 传统钢管桩施工平台搭设工艺流程
2、采用钢护筒作为承重结构的钻孔平台搭设工艺流程
图5.2 采用钢护筒作为承重结构的钻孔平台搭设工艺流程
3、钻孔灌注桩施工工艺流程
图5.3 钻孔桩施工流程图
4、桩底后压浆流程
图5.4 桩底后压浆施工流程图
(二)、施工要点
1、传统钢管桩施工平台搭设施工要点 ① 钢管桩施工
a、钢管桩制作、运输
钢管桩均按设计规格拼装成整桩,按沉放顺序分批加工制作,出厂检验合格后,用驳船运输至施工现场。
b、钢管桩沉设
钢管桩沉设定位采用测量定位。
确定沉桩顺序:根据各工程的施工特点确定沉桩顺序。 打桩船抛锚定位:按照沉桩顺序进行打桩船的抛锚定位。
钢管桩施沉前根据桩位图计算每一根桩中心的平面坐标。直桩直接确定其桩中心坐标,斜桩通过确定一个断面标高后,再计算该标高处钢管桩的桩中心坐标。
钢管桩平面位置及垂直度调整完成后,先自由落桩,再开始压锤,依靠钢管桩及打桩锤的重量将其压入土层,测量复测桩位和倾斜度,偏差满足设计要求后,开始锤击。
钢管桩的最终桩尖标高由入土深度控制。成桩由标高控制,以贯入度作为校核。
② 平台搭设
a、平联施工
平联钢管采用哈佛板连接。在前场施工中,首先将下好料的一端与钢管桩按设计位置对好位并调平平联焊接,然后用哈佛板将另一端与钢管桩焊接。
b、平台上部结构搭设
逐一安装主承重梁、分配梁,铺设面板,安装栏杆,挂设安全网。 ③、钢护筒施工深水倾斜岩面大直径超长钻孔桩施工工法。
a、导向架设计与制作
根据水深、流速条件确定导向架设计高度及刚度。本工程采用11.5m高的点接触式导向架,平台以下5.5m、平台以上6.0m。导向架平面呈“开口式”,平台上下两层导向架之
图5.5 导向架结构示意图(单位:mm)
b、钢护筒起吊、就位、施沉
用起重船吊起钢护筒,使钢护筒垂直,选择在平潮或流速较小时将钢护筒缓慢下滑,直至入泥稳定, 待钢护筒下沉稳定后才能脱钩。 2、采用钢护筒作为承重结构的钻孔平台搭设施工要点
潮汐影响下深水大直径超长钻孔桩施工技术
篇二:深水倾斜岩面大直径超长钻孔桩施工工法
潮汐影响下深水大直径超长钻孔桩施工技术
【摘要】介绍潮汐影响下深水大直径超长钻孔桩的施工工艺和施工要点,并就内外部水压变化大、地质情况复杂等情况下,出现塌孔、穿孔漏浆、卡锤等问题进行原因分析和提出解决方法。
【关键词】潮汐深水 大直径超长钻孔桩内外水压 塌孔 穿孔漏浆 施工
1工程概况
七都大桥跨瓯江主航道采用五跨预应力变截面连续箱梁结构,主墩基础(21#~24#)共计52根钻孔灌注桩,直径Ф2000mm,桩长为84m~115m,单个主墩承台桩基13根,总长5037.5 m; 20#、25#及26#墩为直径1800mm钻孔桩,有效桩长78.7m~83.9m,每墩8根桩,共24根,总长1957.6 m。主墩20#边墩离岸586m,需要搭设施工辅助栈桥和平台,栈桥全长596m,宽4m;主墩施工平台长44m,宽20m;主墩钢护筒直径Ф2300mm,壁厚12mm,顶高程+5.5m,底高程-25m,河床面高程-12m,总长度30.5m,钢护筒入土深度13m,主墩基础一般构造图见下图1:
图1: 主墩桩基础一般构造图
2水文地质情况深水倾斜岩面大直径超长钻孔桩施工工法。
2.1水文
七都河段属瓯江口过渡段(入海口),经受径流和潮流的双重作用,潮型指数为0.23,潮汐性质属规则的半日潮。工程场区为强潮地区,平均潮差4.54m,最大潮差6.8m。历年最高潮差7.38m,最低潮位-2.26m。
2.2气象
温州为我国东南沿海台风的主要登陆点之一,台风、雷暴天气活动频繁,每年5~11月份为台风影响期,其中7~9月份为台风盛行期,年平均出现次数4次,有严重影响的或在本地区登陆的,瞬时最大风力达12级以上,瞬时风速可达40m/s,定时最大风速达25m/s。
2.3地质条件
大桥桥址区地质情况复杂,地基土在勘察深度范围内依次可划分为10个工程地层:填土、粘土、淤泥、含淤泥中细砂、中粗砂、粘土、卵石、圆砾混粘性土、卵石;场地内地下水主要为赋存于陆域浅部砂层中的孔隙潜水和下部卵石层中的孔隙承压水二类,地下水具承压性,承压水头低于潜水位。
大直径桩基冲击钻孔施工工法
篇三:深水倾斜岩面大直径超长钻孔桩施工工法
大直径桩基冲击钻孔桩施工工法(定稿)
1 前言
近年来,随着桥梁向大跨、轻型、高强、整体方向发展,桥梁基础尤其是钻孔灌注桩基础施工技术出现了日新月异的变化。钻孔灌注桩作为桥梁基础,因其经济性和施工相对容易的特点成为桥梁基础特别是桥梁深水基础的主要形式。目前,钻孔桩基础正逐渐向深孔、大直径方向发展,尤其是在大跨径、深水地区对冲击钻孔灌注桩的施工提出了新的攻关课题。
成都市双流县黄龙溪廊桥桩基均采用冲击钻成孔。桩底均臵于中风化砂质泥岩层中,按嵌岩桩进行设计。桩基采用钻孔灌注桩进行施工,桩底清孔情况按良好控制,桩端沉渣厚度按不超过5cm控制,桩顶处离原始地面最大落差达10m,地质条件复杂,穿越了淤泥层、厚卵石层和各类风化岩层,钻孔桩施工难度很大,故将本施工技术总结形成工法,为以后大直径冲击钻孔桩施工提供宝贵的技术资料和经验借鉴。
2 工法特点
2.1该工法所需工作面小,便于进行施工管理和控制,设备简单,移动方便,机械故障少,故成本较低,可有效缩短工期。
2.2冲击钻机成孔是利用冲锥的冲击作用挤压破碎岩土来实现钻进的,因此使用冲击钻机所成的孔更稳固,大大减小了坍孔现象的出现机率,也使在灌注混凝土前孔内泥浆能达到更加洁净的指标
2.3冲击钻机主要由机架、卷扬机、钢丝绳、钻锥构成。因此具有结构
简单、便于移动就位、操作简易、机械故障少和维修方便的特点,对施工场地也要求不高
2.4在冲击钻孔过程中,因泥浆有一定的比重和粘度,使用泥浆泵通过泥浆管不断向孔底输送较纯净的泥浆,使孔内泥浆带动孔壁未利用的岩渣和砂粒一起流出孔口,实现泥浆正循环出渣,或使用出渣筒间断出渣,从而使钻机正常钻进和保持一定的功效。
3 适用范围
冲击钻孔工法适宜各类土层、各类软岩层和次坚硬岩层,钻孔直径和深度随钻锥直径变化和钻机功率的变化而变化,孔径一般在60—300cm,孔深可达100m。粘土,砂类土,砾石,卵石漂石和较硬岩层的地层结构等大直径的桩孔。
4 工艺原理
冲击钻孔灌注桩是指采用冲击钻机成孔后就地灌注砼而形成的基础桩。冲击钻机是采用卷扬机带动钢丝绳提升钻锥(钻头),利用钻锥自由下落的动能产生冲击作用,挤压破碎岩土实现钻进的工程机械。冲击钻锥(钻头)一般是用整体铸钢做成的,钻刃为十字形,并采用高强度耐磨钢材做成底刃,钻头应有足够的重量。冲击钻成孔就是利用钻机不断地提锥、落锥反复冲击孔底,即采用适当的冲程和冲击频率,把地层中的泥砂、石块挤向四壁或打成碎渣,通过泥浆循环或掏渣筒掏渣实现出渣;重复上述过程,至钻进深度达要求深度而实现成孔的。深水倾斜岩面大直径超长钻孔桩施工工法。
5 施工工艺及操作要点
大直径冲击钻孔桩施工工
艺框图
5.1 施工工艺流程
5.2操作要点
5.2.1清理现场
施工准备阶段中记录完原地面标高后,就可清理施工现场的杂物,修筑接通便道,接通供电、供水、排水系统,平整处理钻机就位场地,达到适宜人员操作,便于机械就位和运转,满足施工要求。
5.2.2测量放样和定位
用全站仪定出桩基平面中心点,并及时埋设十字护桩;护桩用于埋设护筒、校核冲孔轴线,要求埋设稳固,其四周严禁堆放东西,严禁破坏。
5.2.3护筒埋设
护筒采用钢板围制而成钢护筒,直径大于设计桩径20—30cm。 护筒采用挖坑埋设法,护筒底部50cm以下和四周所填粘质土必须分层夯实。护筒中心竖直线应与桩中心线重合,除设计另有规定外,平面允许误差为50mm,竖直线倾斜不大于1%。
护筒高度宜高出地面0.3m或水面(地下水面)1.0~2.0m。护筒埋臵深度应根据设计要求或桩位的水文地质情况确定,一般情况埋臵深度宜为1.5~2.5m,特殊情况应加深以保证钻孔和灌注混凝土的顺利进行。
5.2.4钻机就位
钻机稳定的安装在埋好的护筒一侧,钻机的垫木不可压在护筒上,钻机前端(或机架的任何部位)一般须距护筒20cm以上。调整钻机,使钻机起吊钻锥的最前端滑轮槽中心点(直接起吊钻锥段钢丝绳的中心线)的铅垂线与桩孔中心点重合;稳定好钻机和钻机扒杆。根据设计配备适宜的钻锥和钻孔事故处理机具,接通水电。将钻锥放入护筒内,安装好钻锥。
5.2.5钻进
(1)泥浆采用粘土孔内冲击制浆。钻进前,向护筒内加适量水、粘土,使用小冲程造浆。造好泥浆后就可钻进。
(2)钻进的孔位必须准确。开钻时均应慢速钻进,随时检验钻机位
臵是否移动、孔位是否偏移,否则及时调整,待导向部位或钻头全部进入地层后,方可加速钻进。为了使导向段(护筒底部约2m深)稳固,造浆时可加入适量块石,或此段第一次成孔后用粘土和块石回填后再冲击成孔。
(3)钻进过程就是重复钻进、排渣、调整泥浆、调整孔位、修复钻锥(直径、焊接钻刃等)的过程。钻进过程中,直至砼灌注快结束时,必须保持、维持孔内的水头标高不低于护筒顶面下50cm左右。
(4)一般情况,当钻机提起钻锥较费力或进尺减缓时需要排渣。一般采用泥浆正循环排渣或打渣筒排渣。若采用前者排渣,应在钻进前将泥浆循环系统设臵好,即排浆沟、泥浆池(含沉淀池)、泥浆泵、泥浆管应挖好和安装好;正常钻进过程中,当泥浆含砂率超限较大,就应循环出渣;若泥浆粘度偏小,可适量加入粘土造浆,此时粘土应先用水泡透泡软。出渣沟一般较平坦和有“三道弯”,沟里顺序放几张网眼由大到小的滤砂网,让渣尽量在沟内沉淀,并及时清理渣土。泥浆流入泥浆池,用泥浆泵送至孔底,使泥浆循环出渣;或将泥浆存入泥浆池。泥浆中渣土较少时,停止出渣,继续冲孔。
(5)钻孔作业应分班连续进行,填写钻孔施工记录,交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。经常检查钻机的底座和顶端应是否平稳。经常检查钢丝绳之直接起吊钻锥段的中心线在冲击和提起时是否铅垂,其是否与桩孔设计中心点重合或在容许的距离内;在钻进中不应产生沉陷;否则都必须及时处理和调整。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设计地质剖面图核对,出
大直径超深入岩扩孔钻孔灌注桩施工工法
篇四:深水倾斜岩面大直径超长钻孔桩施工工法
大直径超深入岩扩孔钻孔灌注桩施工工法
1、前言
本工法是在香港新机场北大屿山高速公路东涌站行人桥桩基工程施工实践的基础上编写而成,此成套施工技术获中国建筑工程总公司科技进步一等奖。本工法确定了以气举反循环泥浆护壁施工工艺成孔的原则和方法。
2、工法特点
2.1、采用永久性钢护筒:钢护筒直径大(直径2.7m),沉入深(深度达35m),壁薄(厚仅12mm,比施工规范薄1.5cm),沉入后垂直偏差要求不大于1/300。
2.2、护壁泥浆无公害处理:泥浆采用膨润土+纯碱+CMC,并用泥浆分离器对泥浆进行处理,再配以其它措施,使泥浆重复使用,现场消化处理。
2.3、超深硬质岩石分级钻进:由于工程桩的直径大,入岩深度深(达32m深),岩石强度高,部分钻机由于机械性能的限制,一次向全断面钻进十分困难,因而采用分级钻进技术。
2.4、遇大斜度(最大岩面坡度为73.2°)坚硬岩面的成孔:采用球齿合金钻头,并在钻头上部安装钻头稳定器,及时减压,慢速钻进,稳定压力、防止钻头跑偏,保证垂直度偏差不大于1/300。
2.5、钢筋采用完全绑扎成型,所有主筋没有焊点。
2.6、超大口径,超深钻孔硬质岩石中扩孔技术。
2.7、钻机的进尺速度控制以自动为主,钻机配备自动给进仪,钻机受人为的约束减少,大为提高钻进效率。同时,操作者只要注意到几个仪表数值的变化就能知
道钻机的钻进情况。
2.8、通过二次清孔能达到孔底无沉渣,大大提高了桩的容许承载力。
3、适用范围
本工法适用于穿过各种复杂土层,特别是穿过中风化,微风化岩层的大直径扩孔灌注桩的施工。
4、成孔桩原理
气举反循环排渣原理,空气压缩机通过钻杆的通气孔,从空气钻杆(或风包)把压缩空气送进钻杆内部,从而在钻杆内部形成比重较泥浆小的三项流,从钻杆排出孔外。排出过程中能捎带钻渣,从而达到钻进成孔的目的。气举反循环在20m以内由于风包没入率太小,排渣效率不高。在孔深20m以后效率越来越高。在50m以后超过泵吸反循环,而钻深超过80m时,如空压机压力小于0.8MPa,宜采用两个气室钻杆。
5、施工程序和操作要点
5.1、施工程序
大口径钻孔灌注桩施工通常由:钢护筒制作及沉入,桩的成孔及扩孔,钢筋骨架制作及安装,二次清孔及灌注水下混凝土,泥浆的处理五个部分组成,根据其工艺特点制定以下工艺流程图:
5.2、操作要点
5.2.1、钢护筒制作及沉入
5.2.1.1、钢护筒制作及沉入,在工序安排上是将每组桩的护筒全部沉到位后,才开始架设钻机,钻进成孔。
5.2.1.2、钢板下料:同一块钢板的两条边长的长度差值不大于3mm,两条短边的差值不大于2mm,两条对角线差值不大于3.6mm。不同钢板下料时,各钢板的长边还必须采用同一尺寸,其长度误差不大于4mm。
5.2.1.3、钢板的一条长边和一条短边加工成45度坡口,便于成型的钢护筒焊接牢固。
5.2.1.4、裁过的钢板在卷板机上卷制成形。成型后的钢护筒用十字撑加固,防止变形。
5.2.1.5、几个小节钢护筒在地面平台上对接成一节长的钢护筒。
5.2.1.6、护筒加固:首节护筒的底部包焊高600mm,厚12mm的钢板箍,每节护筒的上端包焊200mm高的钢板箍,防止钢护筒在沉没过程中变形。
5.2.1.7、钢护筒起吊就位,割除十字撑。
5.2.1.8、安装钢护筒垂直度校正导向架,校正钢护筒垂直度,安放振动锤,振动下沉。下沉过程中钢护筒垂直度用十字方向两台经纬仪跟踪观测。沉到位后,垂直度用下图所示方法检测,每条护筒垂直精度按下表数值控制。
护筒垂直度检测法
5.2.1.9、起吊第二节护筒与第一节护筒竖向对接。
5.2.1.10、重复上述5.2.1.6、5.2.1.7、5.2.1.8条内容直到护筒到位。对于土质较密实的桩位,同一桩位上可先沉2~3节护筒(18~27米),然后在护筒内干作业抓土15m左右,再往护筒内注满水,最后对接第四节护筒沉到位。
5.2.2、成孔及护孔
5.2.2.1、抓斗在护筒内抓土,干作业抓土到护筒深度的三分之二左右,且一般不小于15m,由于采用气举反循环钻进成孔,钻具“风包”必须满足最小埋深的要求。抓土结束后往护筒内注水。
5.2.2.2、安放钻机用楔齿全断面钻头清水反循环钻至护筒底。
5.2.2.3、泥浆护壁气举反循环钻进成孔,泥浆循环见下图:
气举反循环泥浆循环图
5.2.2.4、为了防止钻杆产生过量的揉曲变形,钻孔过深时应在钻杆架上增加一个稳定器。
5.2.2.5、刚入岩时换上球齿合金钻头,同时在钻头上部安装钻头稳定器,由于岩土交接面一般有一定的倾角,所以应及时减压,慢速钻进,防止钻头跑偏。
5.2.2.6、钻头完全入岩后加大气压气量。转盘转速N=60V/πD;式中:V为钻头外边缘的线速度,D为桩径。在入岩钻进时一般V=0.5~1.5m/s,由上式可以推算出N=(9~29)D。对于香港工程实际操作中转速每分钟保持4~7转,转进效果最好。转速过快会造成岩渣的“二次破碎”反而影响钻进效率。
5.2.2.7、钻进过程中,如果岩石太硬,而钻机又由于机械性能的限制,无法提高配重,至使分配到每个球齿合金头上的转压太小,无法对岩面开成有效的破碎,此时可采用“分级钻进”法,即先换上小直径钻头,钻至孔底后再换上大直径钻头,直到钻出所有需要的桩孔来。
5.2.2.8、进尺速度的控制采取自动给进方式,提前给钻机配上自动给进仪,一旦调整好钻压,给进仪便可根据岩石的硬度自动调整进尺速度。
5.2.2.9、成孔到位后,将扩孔钻头连同配重一起下到孔底,使其四翼处于最大限度的张开状态后,进行扩孔。扩孔完毕后,保持泥浆循环,并继续让扩孔钻头空转,用20~30分钟,把孔底的大块岩渣清除干净。
5.2.3、钢筋骨架的制作及安装