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冲钻孔灌注桩
2025-09-30 22:50:29 责编:小OO
文档

冲钻孔灌注桩施工技术要点
    摘录时间:2009-4-10 16:35:26   安阳市万通机械有限公司     120

    根据桩位河流水深关系。为了不因大面积筑岛对河流段面产生影响。我们计划采用围堰和搭设钢平台方法施工,在2#墩、3#墩、4#敦之间用2.5m宽的钢便桥连接,便于施工人员往来和运送小型材料及灌注砼铺设泵管用。

    土石围堰:4#~12#场地为浅水,采用围堰筑岛。

    围堰筑岛的施工顺序:围堰施工从上游开始进行,围堰外侧用土袋堆码1-1.5m高,然后进行填土。填土原则为沿河堤向河中间逐步推进,将填筑料倒在露出水面的堰头上,顺坡送入水中,以免离析造成渗漏,每层填筑高度不超过2m,初步填土完成后用pc200勾机压打木桩,木桩打入深度根据河床地质情况确定,保证围堰稳定,在围堰周边填片石,防水流冲刷,二次进行土袋堆码至堰顶,堆码时上下左右错开,堆码整齐,再进行围堰填土至设计标高。填土时中间部分填砂砾石及粘土,为防止河水浸入堰堤而造成围堰坍塌,土袋内2m范围用优质黄泥加砂砾石夯实。围堰工作平台宽12m,长度为25m。

    4.3 钢平台和钢栈桥施工

    桩基础施工期间正好为枯水季节,钢栈桥及钢平台顶面标高为:施工水位+1.5m,钢栈桥钢管桩采用Φ30cm钢管,振动沉桩时根据实际情况确定打入深度,横桥向设两排,纵向用I25b工字钢做主梁,横向用I20b工字钢做次梁,间距0.8m,栈桥只做安装泵管和运送小型机具、材料用,栈桥面上铺设5cm厚的木板做面板,将木板与横向次梁绑捆牢固。

    钢平台采用Φ50cm钢管(壁厚8mm)桩间距为5-6m,横桥向布设两排钢管桩,总共设计14根钢管桩。单桩入土深度6-8m,振动沉桩时根据实际情况确定打入深度,上部固定在平台梁上。顺桥向用I28b工字钢作为分配横梁,横桥向用I30b工字钢作主梁。I28b工字钢间距为80cm,沿顺桥向布置,其上铺设8cm厚木板做面板,木板与I28b工字钢绑捆牢固。钢管桩之间用角钢交叉斜拉焊牢。

   钢管桩沉放前先计算出每条钢管桩的坐标等有关数据,并汇总成表供观测沉桩使用,沉放时用全站仪观测定位。

    钢管桩沉放使用60kw振动锤配液压夹夹住钢桩,起吊设备采用30t浮吊,使振动锤中心和桩中心轴应尽量保持在同一直线上,开始振动沉桩机振动下沉钢管桩到位。钢管桩逐排沉放,一排桩沉放完成后再移船至另一侧。

    4.4 埋设护筒

    护筒内径宜比桩径大200mm~400mm,护简中心竖直线应与桩中心线重合,旱地、筑岛处护筒可采用挖坑埋设法,护筒底部和四周所填粘质土必须分层夯实;水域护筒设置,应严格注意平面位置、竖向倾斜和两节护筒的连接质量均需要符合要求。沉入时可采用压重、振动、锤击并辅以筒内除土的方法。护筒埋置深度应根据设计要求或桩位的水文地质情况确定,一般情况埋置深度为2~4m,特殊情况应加以保证钻孔和灌注砼的顺利进行。护筒连接处要求筒内无突出物,应耐拉、压,不漏水。

    4.4.1桩基钢护筒

    桩基钢护筒采用厚度10mm的钢板卷制而成,为加强护筒的整体钢度,在焊接接头焊缝处加设厚10mm宽20cm的钢带,护筒底脚处加设厚14mm宽30cm的钢带作为刃脚。钢护筒按实际长度分节加工,焊接采用坡口双面焊,所有焊接必须连续,以保证不漏水。钢护筒在加工厂进行分节制作,由驳船运至主钻孔平台,现场焊接接长。钢护筒采用60kw振动锤振动下沉,护筒入河床面下不小于4m,钢护筒顶标高比平台高30cm。

    钢护筒下沉步骤如下:

    在平台桩位处焊设护筒下沉定位架安装第一节护筒于导向架内并与导向架下口临时焊连,使护筒固定吊起第二护筒对准第一节护筒,校正后将两节护筒连接处焊牢并加强割除第一节护筒与导向架焊接处;浮吊下放第一、二节护筒;如此反复直至护筒至所需的深度。

    钢护筒埋设首先在每个平台上,精确放出护筒位置,利用平台上的纵横工字钢安设护筒沉放导向架,导向架比护筒外径大5cm,由浮吊吊起护筒通过导向架缓慢下放直到其刃脚自然下沉到河床面为止。在校正护筒垂直度(小于0.5%)和护筒平面位置偏差(小于3cm)后,采用60kw振动锤振动下沉,并按需要焊接接长护筒,在现场要采取有效措施保证钢护筒的轴线顺直度,振动锤振动下沉直至护筒底部达到设计标高。当护筒沉入土或砂卵石中一定深度后,要及时撤除护筒导向架,以免影响护筒下沉,钢护筒沉放必须全过程测量,保证护筒偏差和倾斜度在允许范围内。

    4.5、成孔前准备

    4.5.1设备配置:考虑工期要求并综合考虑不能长时间占用航道,我们计划进4台套桩机同时施工,并配一条泥浆船。

    4.5.2泥浆循环系统:

    泥浆制作选用优质膨润土,严格按技术规范要求制作,泥浆主要性能指标:比重1.20~1.35,粘度20~25s,含砂率小于6%,胶体率大于95%,失水量小于30ml/min,PH值7~9。

    泥浆的循环系统主要包括:制浆池、泥浆池、沉淀池和循环槽等。采用抽浆泵通过主浆管和软管向各孔桩供浆,同时修建泥浆的排浆系统,由主排浆沟、支排浆沟和泥浆沉淀池组成,沉淀池内的泥浆采用泥浆净化机净化后,由泥浆泵抽回泥浆池,以便再次利用。

    施工过程中泥浆循环(水中墩)采用泥浆船(围堰墩)采用泥浆池(沉淀池储备池),以保证泥浆的储备及便于外运多余泥浆,泥浆循环采用正循环。为保护环境严禁把泥浆及废渣直接排入河道,应由运泥浆船或运泥车运往指定的弃土区(K6+950右侧)排放。

    4.6 成孔施工

    4.6.1造浆正式冲孔前,往要施工的护筒内投放优质黄泥,换出原孔内多余清水,用低冲程将黄泥冲搅成泥浆,冲击钻进过程中,要根据不同的土质情况制备不同浓度的泥浆,使泥浆既起到护壁及清渣的作用,又不至于太浓而影响钻进速度。

    4.6.2冲孔:桩机就位后,进行桩位校核,保证就位准确,造浆完毕后,底中冲程冲孔至护筒脚下后,致用中冲程正常冲孔,当冲至岩层面后,确认岩面被冲平后,可改用中高冲程冲孔,整个成孔过程中分班连续作业,专人负责做好记录并观察孔内泥浆面和孔外水位情况,发现异常马上采取措施,成孔泥浆比重控制在1.25~1.35,粘度控制20~25s。桩孔中的泥浆指标应严格控制,好的泥浆不但有利于保证孔壁稳定,而且有利于悬浮起岩渣从而加快施工进度,在成孔过程中应定期每班检测桩孔中的各项泥浆指标。施工过程中,如果发现实际地质情况与设计提供的资料不符,则马上通知监理工程师会同设计部门协商解决。

    4.6.3清孔:孔深达到设计标高后,清孔时采用换浆清孔法,在孔底注入优质泥浆,以保证孔底干净,对孔径、孔深、垂直度和孔底嵌岩情况进行全面检查合格后,当孔底基本无沉渣,泥浆沟只排出稀浆而无废渣时,即可停止清孔,移机准备下放钢筋笼。

    4.6.4成孔的检测:

    A、在终孔后应进行孔位、孔深检测

    B、孔径、垂直度可采用长度为4~6倍孔径的钢筋检孔器吊入孔内检测。

    4.7 钢筋笼的制安

    4.7.1钢筋笼在岸上分节进行制作,采用加劲筋成型法,每节长度9~12米,制作时加劲筋点焊在主筋内侧,校正好加劲筋与主筋的垂直度,然后点焊牢固,布好螺旋筋并点焊于主筋上,按设计在主筋上沿圆周方向每4米均匀分布焊接4个保护层耳环。焊接加工要确保主筋在搭接区断面内接头不大于50%,焊接采用单面焊,焊缝长度不小于10倍钢筋直径。

    4.7.2钢筋笼吊装

    加工好的钢筋笼安装时采用两点起吊,以防止骨架变形,钢筋笼竖直后,检查其竖直度,进入孔口时扶正缓慢下放,严禁摆动碰撞孔壁。钢筋笼边下放边拆除内撑。钢筋笼连接采用单面焊,焊接长度10d的搭接,并且保证各节钢筋笼在同一竖直轴线上,钢筋笼下到设计标高后,定位于孔中心,将主筋或其延伸钢筋焊在护筒上,以防骨架在浇注混凝土时上浮及移位。浇注混凝土前在检测管内灌满水,上口用塞子塞住。钢筋笼下放完成后,马上下放导管进行二次清孔,并做好水下混凝土灌注工作。

    4.8 水下混凝土灌注

    桩基混凝土采用商品混凝土(选用河源市白岭头高强混凝土)送至浇注点直接灌注。有关材料详见附件。

    4.8.1灌注前应进行二次清孔,宜采用优质泥浆换浆法清孔或采用气举法清孔,气举法清孔宜用20m3/h的较大功率的空压机,用一上端密封的管插入一空压管和出浆管,插至离孔底20cm,外侧伸入进浆孔。采用此法清孔时应及时往孔内补水,当二次清孔的泥浆性能指标(比重1.05~1.10、砂率<2%、粘度17~20s)和沉渣厚度达到设计及规范要求,并经监理工程师检查合格后,尽快进行水下混凝土灌注。

    桩基混凝土采用内径Φ250mm的钢性导管,在第一次使用前和使用一定时间后均按规范对其进行水密性和承压实验、检查、防止胶垫老化。以保证导管接头良好,不漏气。

    4.8.2砼配合比的基本要求

    考虑到水下砼浇注的各种因素,在进行配合比设计时要满足以下要求:

    坍落度:18~22cm,坍落度降至15cm的最小时间:3h

    砼初凝时间:≥8小时,最大粗骨料直径:30mm

    4.8.3导管:

    导管选用壁厚5mm,直径25cm的无缝钢管,导管分节加工,每节长度以2-4m,还需加工两节1m和0.5m长作高度调节,导管在开始浇注砼前离开孔底面25~40cm左右。

    4.8.4砼浇注

    当二次清孔的沉渣厚度及泥浆指标达到设计和规范要求,并经监理工程师检查合格后,即可进行水下砼灌注。开始浇注混凝土要满足首批砼需要量要求,保证首批砼灌注后导管埋深1.0m以上。首批砼需要量:V≥πD2/4(Hl+ H2)+ πd2h1/4

    式中:V-灌注首批混凝土所需数量(m3);

    D-桩孔直径(m);

    H1-桩孔底至导管底端间距,一般为0.4m;

    H2-导管初次埋置深度(m);

    d-导管内径(m);

    h1-桩孔内混凝土达到埋深度H2 时,导管内混凝土柱平衡导管外(或泥浆)压力所需的高度(m)。

    首批砼用顶塞法浇注,应计算漏斗和吊斗的容量,第一批进入孔底的混凝土的数量能将导管底部埋入混凝土中不小于1.0m。应在漏斗底口处设置可靠的隔水设施,如阀门或与桩身混凝土标号相同的混凝土球,禁止使用沙袋。在任何情况下,导管埋深不得小于2m或不大于6m。确信符合要求后即可正常灌注,砼浇注过程技术要求及注意事项:

    A、灌注开始后,应紧凑连续进行,并注意观察管内砼下降和孔内水位升降情况,及时测量孔内砼面高度,正确指挥导管的提升和拆除。导管在砼内埋深控制在2m~6m左右,并及时做好水下砼灌注记录。

    B、砼浇注面上升到钢筋骨架下端时,为防止钢筋骨架被砼顶托上升,浇注速度适当放缓,而当砼进入钢筋骨架4~5m以后,适当提升导管,减少导管在钢筋骨架下的埋置保度。

    C、在砼灌注过程中,后续砼要沿导管壁徐徐灌入,以免在导管内形成高压气囊。另外,为保证桩基础砼的密实,要定时抽插振动导管,达到振捣效果,并将导管来回抽动导管及时拆除。

    D、为确保桩顶质量,砼浇注标度应比桩顶标高高出80cm,在浇注完成后挖除多余砼,但应留出30cm左右在桩基础达到强度后用风镐凿除至设计标高。

    E、在灌注过程中,应将孔内溢出的水或泥浆引流至适当地点处理,不得随意排放,污染环境及河流。灌注达到一定高度时,需要泥浆泵冲除干净桩顶泥炭浆,保证桩头密实度及桩身直径。

    4.9 桩基检测

    灌注桩施工结束后28天,承包人应按JGJ94-94第9.1和9.2节的有关规定,对桩体进行以下项目的检验和检测,并应将检验和检测的成果报送监理人。

    (1)灌注水下混凝土每一根桩均应留取试件,每台班至少取一组样,每组3块,钻孔灌注桩应每根取三组样,每组3块。

    (2)现场灌注的水下混凝土应取样检测其坍落度。

    (3)为了确保桩基础施工质量,严格执行粤交监督【2005381号文,详见附件《广东省公路工程基础桩测工作实施意见》。

    (4)按监理人指示选用高应变法或静荷试验检测单桩竖向承载力,其允许承载力应符合施工图纸规定。

    (5)采用静载荷试验测定单桩承载力的桩数应不少于总桩数的1%,且不少于3根,工程总桩数在50根以内时,应不少于2根,若采用高应变动力法检测单桩承载力时,对工程地质条件、桩型、成桩机具和工艺相同的基桩,其检测桩数应不少于总桩数的2%,并不得少于5根。

    经检测合格后,即完成该分项的施工任务。

    钻孔灌注桩施工方法

    钻孔灌注桩的施工,因其所选护壁形成的不同,有泥浆护壁方式法和全套管施工法两种。

    1)泥浆护壁施工法

    冲击钻孔,冲抓钻孔和回转钻削成孔等均可采用泥浆护壁施工法。该施工法的过程是:平整场地泥浆制备埋设护筒铺设工作平台安装钻机并定位钻进成孔清孔并检查成孔质量下放钢筋笼灌注水下混凝土拔出护筒检查质量。施工顺序

    (1)施工准备

    施工准备包括:选择钻机、钻具、场地布置等。

    钻机是钻孔灌注桩施工的主要设备,可根据地质情况和各种钻孔机的应用条件来选择。

    (2)钻孔机的安装与定位

    安装钻孔机的基础如果不稳定,施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响,因此要求安装地基稳固。对地层较软和有坡度的地基,可用推土机推平,在垫上钢板或枕木加固。

    为防止桩位不准,施工中很重要的是定好中心位置和正确的安装钻孔机,对有钻塔的钻孔机,先利用钻机的动力与附近的地笼配合,将钻杆移动大致定位,再用千斤顶将机架顶起,准确定位,使起重滑轮、钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在一垂线上,以保证钻机的垂直度。钻机位置的偏差不大于2cm。对准桩位后,用枕木垫平钻机横梁,并在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。

    (3)埋设护筒

    钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。当钻孔较深时,在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象。钻孔内若能保持壁地下水位高的水头,增加孔内静水压力,能为孔壁、防止坍孔。护筒除起到这个作用外,同时好有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。

    制作护筒的材料有木、钢、钢筋混凝土三种。护筒要求坚固耐用,不漏水,其内径应比钻孔直径大(旋转钻约大20cm,潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm),每节长度约2~3m。一般常用钢护筒。

    (4)泥浆制备

    钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具,增大静水压力,并在孔壁形成泥皮,隔断孔内外渗流,防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆,应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度,泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握,泥浆太稀,排渣能力小、护壁效果差;泥浆太稠会削弱钻头冲击功能,降低钻进速度。

    (5)钻孔

    钻孔是一道关键工序,在施工中必须严格按照操作要求进行,才能保证成孔质量,首先要注意开孔质量,为此必须对好中线及垂直度,并压好护筒。在施工中要注意不断添加泥浆和抽渣(冲击式用),还要随时检查成孔是否有偏斜现象。采用冲击式或冲抓式钻机施工时,附近土层因受到震动而影响邻孔的稳固。所以钻好的孔应及时清孔,下放钢筋笼和灌注水下混凝土。钻孔的顺序也应实事先规划好,既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔,又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰。

    (6)清孔

    钻孔的深度、直径、位置和孔形直接关系到成装置量与桩身曲直。为此,除了钻孔过程中密切观测监督外,在钻孔达到设计要求深度后,应对孔深、孔位、孔形、孔径等进行检查。在终孔检查完全符合设计要求时,应立即进行孔底清理,避免隔时过长以致泥浆沉淀,引起钻孔坍塌。对于摩擦桩当孔壁容易坍塌时,要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于30cm;当孔壁不易坍塌时,不大于20cm。对于柱桩,要求在射水或射风前,沉渣厚度不大于5cm。清孔方法是使用的钻机不同而灵活应用。通常可采用正循环旋转钻机、反循环旋转机真空吸泥机以及抽渣筒等清孔。其中用吸泥机清孔,所需设备不多,操作方便,清孔也较彻底,但在不稳定土层中应慎重使用。其原理就是用压缩机产生的高压空气吹入吸泥机管道内将泥渣吹出。

    (7)灌注水下混凝土

    清完孔之后,就可将预制的钢筋笼垂直吊放到孔内,定位后要加以固定,然后用导管灌注混凝土,灌注时混凝土不要中断,否则易出现断桩现象。

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