水下混凝土灌注桩施工方案

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水下混凝土灌注桩施工方案

水下混凝土灌注桩施工方案(试桩)

明确桥梁桩基旋挖钻施工作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准,指导、规范桩基作业施工。

7、《国家高速公路连霍线(G30)西安~宝鸡改扩建工程虢镇东~潘家湾段两阶段施工图设计》

试桩地点、目的及主要内容

2.1掌握成孔工艺:钻机类型、型号、钻头型式某省台缙高速公路台州至仙居段建设项目土建工程S1合同段施工组织设计,以及在不同地质层中的钻进速度和钻进时的泥浆各种参数,成孔后的清孔方法和清孔时间。

2.2掌握下钢筋笼合理方式和控制钢筋笼位置、标高的合理方法。

2.3检验试验室混凝土的配合比、坍落度等各项指标的可靠性和实用性。

2.4为灌注桩施工提供混凝土灌注等施工参数。

2.5确定施工组织及管理体系、人员及指挥方式。

2.6确定适宜的现场施工的机械、人员数量及混凝土运输车辆数量。

2.7检验施工组织和施工工艺的合理性与适应性,修正施工方案,完善施工组织,指导灌注桩施工。

本次试桩按照钻孔桩的工程要求,进行施工。包括:场地整平、测量放样、埋设护筒、桩位复测、泥浆池开挖、泥浆拌制、钻孔、成孔检查、钢筋笼的制作及吊装、导管安装、混凝土的拌和、运输、试验、混凝土的灌注、凿桩头、桩基检测等所有灌注桩施工程序。

通过钻孔灌注桩试桩施工,进行成桩工艺试验,以复核地质资料以及设备、工艺,确定混凝土配合比、坍落度、搅拌时间、拔管速度、每延米混凝土用量等各项工艺参数。

钻孔施工工艺流程图(见附表)

钻孔场地应清除杂物、换除软土、平整压实,场地位于陡坡时应挖成平坡,平台必须坚固稳定,能承受施工作业时所有静、活荷载,同时还应考虑施工设备能安全进、出场。

根据设计单位移交的测量控制点,布设施工测量控制网,依据施工测量控制网进行施工放样。

首先放出墩位中心线,再放各桩位中心线,并设置护桩,护桩设置在稳定的基础上。

钻孔前在孔口设置坚固、不漏水的钢护筒。钢护筒内径大于钻头直径20(旋挖)cm,护筒应选用δ=8~10mm的钢板,一般高度为每节2m,护筒顶面高出施工水位或地下水位2m,还必须满足孔内泥浆面的高度要求,在旱地或筑岛时必须高出施工地面20~30cm。埋设护筒时,护筒四周回填黏土并分层夯实。

护筒埋设完毕后,应对护筒中心位置及倾斜度进行复测,护筒顶面中心与设计桩位中心偏差不得大于5cm,倾斜度不得大于1%。

在两墩之间设置泥浆池,供临近两墩孔桩施工循环使用;弃渣外运于指定弃渣点,以减少对周围环境的污染。

在砂类土、粉质黏土夹层中钻孔,采用膨润土泥浆护壁;在黏性土中钻孔,塑性指数大于15,浮渣能力满足施工要求时,将利用孔内原土造浆护壁。

泥浆性能指标应符合下列规定:

泥浆比重:旋挖钻机泥浆比重为1.05~1.15。

黏度:一般地层16~22s,松散易坍地层19~28s;含砂率:新制泥浆不大于4%;胶体率:不小于95%;PH值:大于6.5。

为提高泥浆黏度和胶体率,可在泥浆中掺入适量的碳酸钠、烧碱等,其掺量须经试验确定。造浆后要试验检验泥浆的全部性能指标,钻孔过程中随时检验泥浆比重和含砂率,并填写泥浆试验记录表。

5.1开钻前申请报验,经监理工程师对钻头直径、钻机对中及水平检查验收合格后方可开钻。

5.2开孔的孔位必须准确,开始钻进时不易大冲程,使初成孔壁竖直、圆顺、坚实;在护筒底脚处也必须短冲程钻进,使护筒底有很好的泥浆护壁。

5.3钻孔时,经常观测泥浆面标高,保持孔内泥浆压力,孔内水位须高于护筒底脚0.5m以上或地下水位以上1.5~2.0m。在钻进中取渣和停钻后,及时向孔内补水或泥浆,保持孔内水头高度和泥浆比重及粘度。

5.4钻孔时,起、落钻头速度要均匀,不得过猛或骤然变速,孔内出土不得堆积在钻孔周围。

5.5钻孔作业应连续进行,因故停钻时,必须将钻头提出孔外,孔口必须加护盖。钻孔过程中要经常检查并记录土层变化情况,并与地质剖面图核对。钻孔达到设计标高后,对孔位、孔径、孔深和孔形进行检验,并填写钻孔记录表,孔位偏差不得大于5cm。

5.6经常注意检查钻机位置,保持其位置正确和平台稳固。

5.7通常采用施工对角桩位的方法进行钻孔,在相邻灌注桩桩身砼未达到2.5Mpa前,不得在相邻孔位钻孔,防止影响桩体混凝土质量。

钻孔灌筑桩在成孔过程中及终孔后以及浇筑混凝土前,对钻孔进行阶段性的成孔质量检查。

孔径检测在桩孔成孔后,下入钢筋笼前进行。采用笼式探孔器检测,其外径等于钻孔桩的设计孔径,长度等于孔径4~6倍,详见下图。检测时,将检孔器吊起,孔的中心与起吊钢丝绳保持一致,慢慢放入孔内,上下通畅表明孔径符合设计要求。

说明:1、图中尺寸均以“m”计;2、D为桩径。

6.2孔深和孔底沉渣检测

孔深及沉碴采用标准测绳检测,测绳采用钢尺进行校核。在测绳的底部坠以测锤,测锤一般采用圆锥形,圆锥平面直径不小于10cm,质量不小于5kg。

孔的竖直度采用测锤法检测,将重量较大的测锤缓缓吊入孔底,然后缓慢移动测锤感觉测锤碰到孔壁,量取该位置时测绳到护筒的距离及测绳长度,根据测绳长度及测绳到护筒的距离算出垂直度;这样沿孔壁反复量测4~6个位置,然后将几个数值综合比较得出最终的孔身垂直度。

7.1采用反循环清孔方式

7.2清孔的最终标准:孔内排出或抽出的泥浆手摸无2~3mm颗粒,泥浆比重不大于1.1,含砂率小于2%,粘度17~20s;浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度柱桩不大于5cm、摩擦桩不大于20cm。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。

7.3在抽渣或吸泥时要及时向孔内加注清水或新鲜泥浆,保持孔内水位。

8.1钢筋原材料及半成品

8.1.1钢筋的表面应洁净,使用前将表面油渍、麟锈等清除干净;

8.1.2钢筋应平直,无局部弯折,下料前,必须先进行检查拉直,然后对号加工下料,并分类标示排放。成盘的钢筋和弯曲钢筋均应调直。

8.1.3钢筋接头采用搭接电弧焊时,两钢筋搭接端部应预弯,使两结合钢筋轴线一致;螺旋筋可采用绑扎接头。

8.1.4在同一根钢筋上应尽量减少接头。

8.1.5焊好的钢筋笼应平置,与地面之间加垫等高的混凝土垫块。

8.2钢筋笼的制作安装

现场制作钢筋笼时,主筋接头以双面搭接焊或套筒连接为主;钻孔桩孔口两节钢筋笼间连接时,为了压缩工序时间,采用单面搭接焊;主筋每一水平截面上接头数量不超过50%,两个接头的间距要求大于1000mm。主筋的焊接长度,双面焊不小于5d,单面焊不小于10d(d为主筋直径)。加强箍筋与主筋间的连接全部采用焊接。

在桩身主筋范围内每隔2米间距设置一道Ф16加强箍筋,增加钢筋笼整体刚度,在加强筋四周对称设置4个Ф16的定位耳筋,确保钢筋笼与孔壁的保护层厚度,定位钢筋尺寸见下图:

钢筋笼的制作在滚焊机专用台架上进行,钢筋的间距至少采用三个间距定性固定架(这三道加强箍筋要在环的内测,明确标识出每根主筋的准确位置)来进行固定,禁止人工手扶固定间距,保证主筋和箍筋的轴线、平顺度和间距符合设计和规范要求;焊制时用直角尺检查控制箍筋与主筋的垂直关系,首先在一根主筋上焊好全部加强箍筋,再转动钢筋笼照此方法逐步焊好其他主筋;然后吊起骨架套入螺旋筋,按照设计间距点焊、绑扎固定好螺旋筋。

对于孔深较大的桩基,钢筋笼分节制作的节数及长度视钢筋笼总长而定。钢筋笼分节制作的长度不宜短于18米,尽可能减少钻孔桩孔口连接时的焊接工作量,减少终孔与水下混凝土灌注前的时间间隔。

为保证骨架不变形,按照一定间隔高度,在加强箍筋内部用钢筋焊临时三角支撑,在吊装就位入孔前再敲掉;钢筋笼骨架安装采用汽车吊,必须用两点吊:第一吊点设在骨架的下部,第二吊点设在骨架长度的中点到上部三分点之间。起吊时先提第一吊点,使骨架稍稍提起,再与第二吊点同时起吊,待骨架离开地面后,第一吊点停止起吊,继续提升第二吊点。随着第二吊点不断提升,慢慢放松第一吊点,直到骨架同地面垂直,停止起吊。检查骨架是否顺直。骨架入孔时应慢慢下放,入孔后不得左右旋转,严禁摆动碰撞孔壁,防止孔口坍塌。如遇阻碍时要求停止下放,查明原因进行处理,严禁猛提猛放和强制下放。下至最后一根加强筋截面时,将骨架用钢管临时支撑于护筒口,再起吊第二节骨架,使上下两节骨架位于同直线上进行焊接(单面搭接焊),为了减少工序衔接时间,应采用两台及以上的电焊机同时进行焊接作业,待全部接头焊好,并经现场监理确认质量合格后,就可以下沉入孔,直至所有骨架安装完毕。最后依据护筒标高和设计桩顶标高的高差关系,用直径大于16mm的4~6根竖向吊筋和水平箍筋将钢筋笼在孔口用钢管牢固定位,避免在混凝土灌注过程中发生浮笼现象。

声测管采用无缝钢管,尺寸及根数按设计要求布置;声测管贯穿于整个桩长,声测管加长时,采用套管丝扣连接,捆扎在钢筋笼的同一根主筋上,管口高出设计桩顶20cm,每个声测管高度保持一致。为确保混凝土灌注时管内不进污物,要求声测管在混凝土灌注前全部进行试水,管的顶口必须使用软木塞密封。

导管采用φ250~300钢管,每节2~3m,配1~2节1~1.5m的短管,底节采用4m的。钢管内壁光滑、园顺,内径一致,导管连接应牢固、封闭严密,吊装前先试拼,并做水密承压试验,导管试压压力为孔底静水压力的1.5倍。按自下而上顺序标示每节导管长度,上下成直线吊装,位于井孔中央,导管底距孔底应有250~400mm的空间。导管组装后轴线偏差,不超过钻孔深的0.5%并不大于10cm,。

9.2.浇注混凝土前二次清孔

浇筑水下混凝土前,检查沉渣厚度,如柱桩超出5cm、摩擦桩超过20cm,则利用导管进行二次清孔,采用换浆法:用1.1—1.25比重的纯泥浆迅速压进孔内,把孔内悬浮钻渣较重的泥浆换出。或喷射法清孔,在灌注砼前,对孔底进行高压射水或射风数分钟,使沉淀物飘浮后,立即灌注水下砼。

9.3.灌注水下混凝土

在浇筑水下混凝土前,填写《成孔检查记录表》和《钻孔检验批质量验收记录表》,在浇筑水下混凝土过程中,填写《水下混凝土浇筑记录》,均应专人按规定进行记录、整理。

桩基混凝土采用罐车运输配合导管灌注。灌注水下混凝土前,计算和控制首批封底混凝土数量,下落时有一定的冲击能量,并能保证导管埋入混凝土不小于1m。足够的冲击能量能够把桩底沉渣尽可能地冲开,是控制桩底沉渣,减少工后沉降的重要环节。

首批灌注砼的数量公式(例桩径D=1.4):

h1=Hwrw/rC=11*27/24=12.4m

Vr1.4=3.14*(1.4/2)2*(H1+1)+3.14*(0.3/2)2h1/4=3.14*(1.4/2)2*(0.4+1)+3.14*(0.3/2)2*12.4/4

对孔底沉淀层厚度应再次测定。如厚度符合设计要求,然后立即灌注首批砼。

灌注开始后,应紧凑连续地进行,严禁中途停工。在灌注过程中,应防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底,使泥浆内含有水泥而变稠凝结,致使测探不准确。灌注过程中,应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。

在灌注过程中,导管的埋置深度应控制在2~6m。同时应经常测探孔内混凝土面的位置,即时调整导管埋深。

导管提升时应保持轴线竖直和位置居中,逐步提升。如导管法兰卡挂钢筋骨架,可转动导管,使其脱开钢筋骨架后,再移到钻孔中心。

当导管提升到法兰接头露出孔口以上有一定高度,可视具体情况拆除1节或2节导管。此时,暂停灌注,先取走漏斗,重新系牢井口的导管,并挂上升降设备,然后松动导管的接头螺栓或快速接头,同时将起吊导管用的吊钩挂住待拆的导管上端的吊环,待螺栓全部拆除或快速接头拆除后,吊起待拆的导管,徐徐放在地上,然后将漏斗重新插入井口的导管内,校正好位置,继续灌注。

拆除导管动作要快,时间一般不宜超过15min。要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中。已拆下的管节要立即清洗干净,堆放整齐。循环使用导管4~8次后,应重新进行水密性试验。

在灌注过程中,当导管内混凝土含有空气时,后续混凝土要徐徐灌入,不可整斗地灌入漏斗和导管,以免在导管内形成高压气囊,挤出管节间的橡皮垫,而使导管漏水。

当混凝土面升到钢筋骨架下端时,为防钢筋骨架被混凝土顶托上升,可采取以下措施:①尽量缩短混凝土总的灌注时间,为防止顶层混凝土进入钢筋骨架时混凝土的流动性过小,建议使用缓凝剂增大其流动性;②当混凝土面接近和初进入钢筋骨架时,在导管底口距钢筋笼底口3m至1m之间时,应减慢灌注混凝土的速度,以减小混凝土从导管底口出来后向上的冲击力;③当孔内混凝土进入钢筋骨架4m~5m以后,适当提升导管,减小导管埋置长度,以增加骨架在导管口以下的埋置深度,从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。

为确保桩顶质量,在桩顶设计标高以上应超灌50cm,承台施工前将超灌段混凝土清除。

混凝土灌注到接近设计标高时,工地值班人员要计算还需要的混凝土数量(计算时应将导管内及混凝土输送泵内的混凝土数量估计在内),通知拌和站按需要数量拌制,切忌钻孔桩混凝土超灌过多,既造成材料浪费,又增加凿除桩头工作量。

钢护筒可在灌注结束后,混凝土初凝前拔出。当使用拼装式钢护筒时,要待混凝土强度达到5Mpa后方可拆除。

在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高减小,超压力降低,而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大,若出现混凝土顶升困难时,可在孔内加水稀释泥浆,并掏出部分沉淀土,使灌注工作顺利进行。在拔出最后一段长导管时,拔管速度要慢,以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。

在灌注混凝土时,每根桩应至少留取两组试件,试件应采用标准养护,强度测试后应填试验报告表。强度不合要求时,应及时提出报告,采取补救措施。

浇注须连续进行,中途停歇时间不超过30min。在整个浇注过程中,及时提升导管,控制导管的埋深。

水下混凝土浇筑过程中,发生导管漏水或拔出混凝土面、机械故障或其他原因,造成断桩事故,须重钻。

孔深及混凝土面深度采用标准测绳检测,测绳采用钢尺进行校核。在测绳的底部坠以测锤,测锤一般采用圆锥形,圆锥平面直径不小于10cm,质量不小于5kg。

钻孔桩施工中,产生大量废弃的泥浆,为了保护当地的环境,这些废弃的泥浆,经泥浆分离器处理后,运往指定的废弃泥浆的堆放场地,并做妥善处理。

施工人员(每台钻机配备人员)见下表

负责施工指挥,协调各工序间操作联系

全面负责施工中的安全质量

全面负责施工中的测量工作

采用的钢筋进场使用前必须经由试验室按规定频次进行检验JGJT320-2014标准下载,合格后方可使用;混凝土必须满足设计及施工要求。

表1钻孔桩钻孔允许偏差

1%桩长,且不大于500

符合设计规定GB50203-2011《砌体结构工程施工质量验收规范》,设计未规定时按施工规范要求

表2钻孔桩钢筋骨架允许偏差

钢筋骨架在承台底以下长度

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