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跨江大桥φ20m钻孔灌注桩施工技术解读

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东南西北人 发表于 2014-7-15 22:56:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
1概述

本合同段设计采用钻孔灌注桩基础,其中主桥各墩(PN1、PN2、PS1、PS2)位于江中,桩基础采用16根直径为Ф2000mm的钻孔灌注桩,桩底标高-98.5,哑铃形布置,共计64根。施工时搭设支栈桥至墩位,搭设钻孔钢平台和40t龙门吊、安装反循环钻机进行桩基施工。总体施工工艺见5.1-12

184134hbme2siefpsge7vk.jpg


5.1-12钻孔灌注桩施工工艺流程

2钻孔平台施工

对于水上墩台(PS1/PS2/PN1/PN2),考虑减少水流、潮汐等对施工的影响以及保证钻孔灌注桩质量,采用搭设钻孔平台的方案,变水上施工为陆上施工。

184205imrgkvw9tsxzpo1g.jpg

5.1-13钻孔平台总体布置图

钢管桩主要用来承受钻孔平台所传递的荷载,根据对该区域水文,地质情况以及平台承载力分析,特别是强涌潮的施工特点,经计算,钻机平台拟采用φ800×8mm钢管桩作为平台基础, 钢管桩打入河床下25m。为增大钢管桩底部刚度,在其底部加设1250px高圆环型加劲箍,采用8mm厚A3钢板卷制。钢管桩采用50t履带吊在栈桥上吊振动锤直接进行振动下沉,为避免流速过大对下沉钢管桩造成影响,选择在小潮期,流速不大的情况下进行施沉。

钢管桩上部采用φ600钢管联成整体,桩顶用双层I56工字钢作为分配梁搭设平台,作为钻机施工平台及护筒下沉的定位导向架。I56分配梁顶面设I25分配梁,最后在顶面铺设面板作为钻机操作平台。面板由I12.6分配梁和δ=8mm厚的钢板组成,采用后场加工,前场直接吊装就位的方案。平台四周搭设φ45mm脚手管作为平台护拦,脚手管底部与平台焊接。

为提高护筒下沉的定位导向精度,以及增加钻机平台的自身刚度。在平均低潮位+3.65m以上,即+4.00m的标高位置用I36型钢将钢管桩纵横联成整体,作为护筒下沉的下层导向架。并在上下层平联之间用I25工字钢做为斜撑进行连接。

钢管桩制作要求:卷制钢管桩的钢板,必须符合设计及规范要求,管节拼装应在专门台架上进行,管节对口应保持在同一轴线上进行。管节管径差,椭圆度及桩成品的外形尺寸须满足规范要求。钢管桩焊缝质量须满足要求。

1842453oovji6ikj0hekgv.jpg

钢管桩沉桩偏差:

桩位平面位置:±250px

桩 顶 标 高:±250px

桩 身 垂直度:1%

每排钢管桩下沉到位后即进行桩身之间连接,以增大桩的横向稳定性。施沉钢管桩时须在流速不大情况下施沉,避免高潮或流速过大情况下进行施沉。

钻孔钢平台结构如图5.1-16 图5.1-17图5.1-18图5.1-19所示。

184405cza6sqxo52xtvtgd.jpg

184328tg4xp1ngskwgjzuz.jpg

本合同段主墩钻孔平台钢管桩振动锤选用DZ90,振动锤性能见5.1-1所示。采用履带吊配合振动锤振动下沉钢管桩,钢管桩根据吊机性能分节段吊装施工。

5.1-1 DZ90振动锤性能参数表

电动机功率(kW)

静偏心力矩(NM)

转速(转/min)

激振力(kN)

机重(kg)

90

403

1100

0~546

6500

空载振幅(mm)

允许拔桩力 (kN)

0~6.6

254



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 楼主| 东南西北人 发表于 2014-7-15 22:57:17 | 显示全部楼层
3钢护筒施工

(1)护筒加工

本合同段主墩钻孔桩采用内径φ2300mm钢护筒,护筒壁厚δ=14mm。护筒入土深度根据设计桩位的地质情况,要求穿过粉砂层,进入粘土层2~3m,护筒顶标高为+9.40m(钻孔平台顶)。

钢护筒主要用来确定桩位及施钻时进行导向和隔断江水保持孔内水头以及不漏浆要求,护筒必须有足够的入土深度,根据《桥涵施工规范》及地质情况分析,钢护筒底口沉入淤泥质亚粘土2--3m,护筒长度为根据每个墩位地质情况初步选定为25.0m。每个墩的护筒长度见表5.1-2

5.1-2 主引桥墩钻孔桩钢护筒长度明细表

墩位
护筒
PS1
PS2
PN1
PN2
PN3
PN4
PN5
PN6
直径(cm)
230
230
230
230
210
210
210
210
壁厚(mm)
14
14
14
14
12
12
12
12
长度(m)
25
25
25
25
25
25
7
7

钢护筒分二节制作,第一节长度为15m,第二节长度为10--12m。为保证陆上运输时护筒不变形,护筒两端利用脚手管焊接“米”字撑加固。护筒下沉时现场连接头采用单面”V”坡口焊,并在焊缝四周均匀布设4块20×625px的加劲板。接头必须不漏水,不漏浆,焊缝无开裂,震动下沉后护筒底口不变形,卷口。

钢护筒椭圆度、管端倾斜度,相邻管节管径差,轴线纵向弯曲矢高须满足规范要求。

精度要求:

钢护筒椭圆度≤10mm

相邻管节管径差≤3mm

轴线纵向弯曲≤10mm

横、竖向焊缝满焊hf≥8mm

护筒直径误差10mm

(2)护筒定位、下沉

钢护筒施工采用定位架固定,振动锤施沉的工艺。利用钻孔平台钢管桩及加工的定位导向架,根据测量的护筒放样桩位,采用50t履带吊将首节钢护筒吊入定位架,测量观测准确定位并固定牢固,然后对接下一节护筒,使其竖直着床,吊安振动锤于护筒顶,夹住桩顶,振动下沉钢护筒。为提高护筒下沉的定位导向精度,以及增加钻机平台的自身刚度,在+4.00m的标高位置用I36型钢将钢管桩纵横联成整体,作为护筒下沉的下层导向架,并在上下层平联之间用I25工字钢做为斜撑进行连接,如图5.1-20所示。

本合同段主墩护筒振动锤选用DZ150, 振动锤性能见表5.1-3所示。护筒下沉用两台经纬仪控制平面位置和垂直度,一台水准仪控制标高。钢护筒的下沉精度要求:平面位置偏差<±50mm,倾斜度<0.5%。

5.1-3 DZ150振动锤性能参数表

电动机功率(kW)
静偏心力矩(NM)
转速(转/min)
激振力(kN)
机重(kg)
150
813
0~1000
0~1025
13000
空载振幅mm
允许拔桩力 kN
0~8.5
450

184446xohwopcgtowuoz8w.jpg



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 楼主| 东南西北人 发表于 2014-7-15 22:58:36 | 显示全部楼层
4钻孔施工

(1)钻孔机械(设备)选型

本合同段水中墩桩基深度较大,且桩尖进入岩层,拟投入10台反循环钻机进行钻孔施工,所有桩基均采用GF200及KPG3000反循环钻机进行钻孔施工。各种钻机性能如下5.1-4所示。

5.1-4 钻机性能参数表

钻机  型号
钻杆外径(mm)
最大成孔直径(m)
成孔深度(m)
最大扭距(KN.m)
主机功率(KW)
排碴方式
提升能力(t)
总重
(t)
KPG-3000
351
3.0
130
200
220
气举反循环
120
主机55+
钻具50
GF-220
219
2.0
120
43
55
气举反循环
30
主机20+
钻具20

(2)成孔

本合同段主墩钻孔灌注桩钻孔施工采用高性能优质泥浆护壁、气举反循环钻进的施工工艺进行。

每台钻机配置一台泥浆净化器。泥浆经泥浆净化器,使直径在0.074mm以上的土颗粒筛分到储渣筒内,处理后的泥浆通过钢护筒之间的连通管流入钻孔孔内。钻渣转运至运渣车,运至环保部门指定地点抛弃。

护壁泥浆选用高性能PHP油田泥浆。泥浆全称聚丙烯酰胺不分散低固相泥浆(简称PHP)。它配制在泥浆里能使钻碴处于不分散的絮凝状态易于清除去,从而保持泥浆的不分散低固相,低比重,低粘度的性能。

当钻深达到设计标高,地质情况与设计桩尖地质层相符合时,经监理批准后,将钻头提离孔底30-1250px连续清孔4-8小时,泥浆的坚硬颗粒数量小于5%(按体积比),才能拆钻杆、移钻机,进行成桩作业。当钻深达到设计标高,但孔底岩层与设计桩尖岩层不符合时,应及时向监理、设计及业主汇报,并根据设计意见进行处理。

成孔后对孔的质量进行检测:桩的偏差要求不大于250px,孔径不小于设计尺寸,倾斜度不大于1%,孔底沉渣厚度不大于125px。孔径及倾斜度用检孔仪检测。检验合格后进行成桩施工。

钻孔技术要求及注意事项

1)开动钻机前,首先检查钻机钻盘是否水平,钻架是否移位,吊钩中心,转盘中心及孔位中心必须在同一铅垂线上,检查润滑系统是否正常,停钻时,先提起钻头,再停盘,最后停止送风及送浆。

2)采用减压钻进以保证钻孔垂直度,在钻头上加以配重块。

3)钻机在钻进过程中,严格控制钻速。

4)钻机在不同地层钻进参数根据试桩钻机钻进参数作参考。

5)钻机钻出钢护筒后,钢护筒内承压水头高度保持在2m左右,保证孔壁稳定。

6)升降钻具应平稳,尤其是当钻头处于钢护筒底口位置时,必须防止钻头钩挂、撞击钢护筒;钻进过程中应保证孔口安全,孔内严禁掉入铁件(如扳手、螺栓等)物品,以保证钻孔施工正常顺利进行。。

7)根据不同土层的特点,在钻孔过程中及时调整护壁泥浆指标和钻进速度,孔内补充优质泥浆以保证泥浆指标符合要求,每工班泥浆检测不少于两次。

8)详细、真实、准确做好钻孔施工记录,精确测量钻具长度,注意地层的变化,在地层变化与地质报告提供的资料不相一致时或者其它异常情况,及时通知现场值班技术员。

9)钻机在砂乱石层钻进时,如果发现有漏浆现象,暂时停止钻进,继续泥浆循环,保证泥浆指标满足要求,根据漏浆严重程度分别采取增大孔内泥浆比重和粘度、加入锯末或水泥、抛填粘土等措施,及时进行处理。

10)钻机钻进到流塑~软塑状亚粘土层时,快速钻进成孔,但要注意控制进尺速度保证护壁情况良好,发现有缩孔现象通过反复扫孔等措施处理。

11)钻杆连接螺栓应拧紧上牢,认真检查密封圈,以防钻杆接头漏水、漏气,使反循环无法正常工作;认真、仔细检查下入孔内的钻具,保证其可靠性,避免掉钻事故的发生。

12)正常钻进施工过程中,为保证钻孔的垂直度,必须采用减压钻进,使加在孔底的钻压小于钻具总重(扣除泥浆浮力)的80%。

13)定时检测钻机底座的水平度(底座四角高差不得大于3mm)及钻架的垂直度,发现问题及时调整,以保证钻孔的垂直度。

(3)泥浆循环系统

泥浆制备拟采用机械搅拌,优质膨润土配浆,泥浆净化采用重力沉淀法,在护筒间焊U型槽,让泥浆净化采用重力沉淀法,利用钢管焊接护筒上,使护筒之间连通,让泥浆通过护筒进行循环,降低其含砂率。

泥浆操作注意事项:

1) 严格按操作工艺办事。

2) 合理选用泥浆配比和不同地层药剂的掺量。

3) 完善设施,防止泥浆流失及污染。

4) 定时测定泥浆指标。

5) 泥浆指标应严格控制在规定值内。



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 楼主| 东南西北人 发表于 2014-7-15 22:59:50 | 显示全部楼层
5钢筋笼施工

钢筋笼制作在钢筋加工车间制作,为保证钢筋笼加工成型保持直线。钢筋笼按每节9~12m进行分节制作,采用加工台座及挡板来进行钢筋笼加工。加劲箍内必须焊”三角”撑,以防在转运及吊放过程中变形。在螺旋箍筋上设置砼圆垫块作保护层。

184528jp16dgogbepzcfav.jpg

钢筋笼成型后,采用加长载重汽车自陆上进行运输,钢筋笼运送至桩位位置处后,由40t龙门吊车下放钢筋笼,钢筋之间连接采用冷挤压接头。为方便固定钢筋笼,延长主筋至护筒顶,将其焊接在护筒上,防止钢筋笼上浮或下坠。

钢筋骨架的制作和吊放的允许偏差为:主筋间距±10mm;箍筋间距±20mm;骨架外径±l0mm;骨架倾斜度±0.5%;骨架保护层厚度±20mm;骨架中心平面位置20mm;骨架顶端高程+20mm,骨架底面高程±50mm。

6混凝土施工

(1)砼拌合系统

桩基水下砼施工采用陆上拌合站搅制砼,由4台砼罐车运送于墩位附近,由砼拖泵输送砼至集料斗内。砼每小时生产能力为30m3。

(2)灌注水下砼机具设备

导管:选用螺丝接头导管,内径250mm,外径273mm。壁厚10mm,底节长度为9m,标准节段为2m、3m及1m,导管使用前进行1.5倍孔底水压的水密性试验,以保证砼浇注过程中不漏水、不爆管,导管固定采用放在护筒上搁置的导管定位支撑架上。导管定位支撑架由型钢制作而成。

浇注漏斗及集料斗:集料斗容积为10m3,采用δ6mmA3钢板及型钢制成,浇注漏斗容积为1m3。

(3)水下砼浇注

钢筋笼下放完毕后,采用履带吊下放Φ273水下导管,下放到位后,如孔底沉渣厚度超过设计要求,需进行二次清孔,使孔底沉渣厚度达到设计要求(低于250px)。

二次清孔采用空压机和导管进行清孔(清孔后泥浆指标须满足要求)清孔结束后,即进行浇注封底砼。

采用10m3砼料斗进行砼封底,封底后进行正常浇注,导管根据埋深进行提升。

首批砼用量根据规范要求计算,采用10m3作为首批砼方量。

首批封底砼采用拔球法,导管安放时将导管提高离孔底1000px左右,当首批砼10m3注满漏斗后即拉出球塞进行封底砼灌注,此时应严密注视砼下落速度,发现砼浇注慢或下不去时应采取相应措施处理。

正常灌注:首批砼浇注成功后,在导管埋深不小于2m情况下即转入正常灌注阶段。

导管提升及拆管:随着孔内砼升高,当导管埋深超过6m时应进行拆管,同时导管埋深也不得小于2m,在浇注过程中,应随时检测导管埋置深度以便准确掌握导管的工作状况。

(4)灌注水下砼应注意事项

1首批砼一定要够数量,以满足导管埋深要求,灌注后应及时测量导管埋置深度。

2砼导管使用前一定要做水密性试验,检查止水圈是否完好。

3在灌注过程中应随时掌握导管埋置深度。

4应确保砼的温度,含气量,坍落度等指标符合要求。

5提升、降落导管动作应慢。

6砼灌注中途不许停顿,灌注前应检修各种机械,排除故障隐患。



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 楼主| 东南西北人 发表于 2014-7-15 23:00:28 | 显示全部楼层
7后注浆施工

(1) 根据设计要求每根桩基均应采取桩端注浆加固,每桩设4根声测管,利用声测管向桩底实施后注浆施工。采用桩底后注浆法可以改善地层受力性能,提高基桩承载能力和基础的整体刚度。我局在苏通大桥桩基施工中已大量实施了桩基后注浆工艺的施工,有一套完整的施工工艺技术。

(2) 注浆管与超声波管结合,采用无缝钢管。施工时按设计图纸加工并按设计要求安装,桩端注浆管比钢筋笼长出200mm,管的顶部与伸入平台附近。注浆管道设丝口闷头封闭,下端口也需封闭。

(3) 注浆施工前必须进行注浆工艺试验,以确定注浆工艺流程、浆液配方、注浆压力等有关要素,并进行注浆后极限承载力对比试验。

(4) 根据设计要求,钻孔灌注桩水下混凝土浇筑后24~48小时内用压力水从注浆管中压入,以裂开橡胶套管,在正式压浆前保持注浆管内水注满。当钻孔灌注桩的水下混凝土龄期达到7~10天,开始对每根管道进行注浆,共循环二次。

8桩身质量检测

在钢筋笼上按设计要求布置声测管,对通航孔桥、非通航孔桥的每根桩基均进行超声波无破损法检测,对陆上段引桥的桩30%进行超声波无破损法检测,以测定桩身混凝土的均匀性和评估混凝土的质量;其余桩基均做小应变检测。另外,根据设计要求的比例或按监理工程师的指令,对部分桩进行钻孔取芯检测。




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hxp1007 发表于 2014-8-16 12:18:04 | 显示全部楼层
本帖最后由 三T上人 于 2016-7-22 11:20 编辑 <br /><br />

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y139743369 发表于 2014-8-28 19:42:29 | 显示全部楼层
本帖最后由 三T上人 于 2016-7-22 11:20 编辑 <br /><br />部分桩进行钻孔取芯检测

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大樹先生 发表于 2014-8-29 14:24:24 | 显示全部楼层
本帖最后由 三T上人 于 2016-7-22 11:20 编辑 <br /><br />

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神垂泪 发表于 2015-10-7 17:24:50 | 显示全部楼层
本帖最后由 三T上人 于 2016-7-22 11:20 编辑 <br /><br />

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zsc590 发表于 2015-10-8 16:37:13 | 显示全部楼层
本帖最后由 三T上人 于 2016-7-22 11:20 编辑 <br /><br />

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绿洲1 发表于 2015-10-19 15:08:12 | 显示全部楼层
本帖最后由 三T上人 于 2016-7-22 11:20 编辑 <br /><br />学习了,谢谢~

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xyzxyz 发表于 2017-9-27 09:20:03 | 显示全部楼层
顶你一下.  
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qq60933090 发表于 2017-9-29 08:43:09 | 显示全部楼层
学习了,谢谢
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wrl123 发表于 2017-10-17 10:05:15 | 显示全部楼层
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qq60933090 发表于 7 天前 | 显示全部楼层
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