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钻孔灌注桩的施工工艺及施工要点第一节钻孔灌注桩施工流程钻孔灌注桩施工工序包括场地准备、桩位放样、埋设护筒、钻孔、清孔、吊放钢筋笼、灌注混凝土等,施工工艺流程如图3-1所示钻孔灌注桩施工是一项质量要求高,须在一个短时间内连续完成多道工序的地下隐蔽工程,施工必须要认真按照施工工艺流程进展图3-1钻孔灌注桩工艺流程图第二节施工准备
3.
2.1放桩放桩是指将设计好的桩中心点位的坐标用相关仪器投放到施工场地中放桩流程为核对坐标一架设仪器一输入坐标一放点[1)核对坐标此过程往往被众多测量人员所忽略,图纸中给定的坐标可能会是错误的,因此在实地放桩前需要进展坐标核算,核对坐标可用Execel表格[2)架设仪器将全站仪位于控制点位处,固定两支架,伸缩第三只架使圆水准器泡偏向的方向与固定两只架中的一个处于同一直线上,然后固定支架再调节和气泡在一直线上的支架一般情况只要精平后再对中精平就可以了,棱镜立于另一控制点位处作为后视[3)输入坐标将要测放桩号的点位坐标输入到全站仪中,全站仪就可以计算出控制点位与测放点位的距离与角度⑷放点调整全站仪使镜头方向指向测放点位的方向,误差在2”左右以内,将棱镜立于测放点位附近,不断调整棱镜的位置,是全站仪对准棱镜头,然后通过全站仪测距后给定的移动距离移动棱镜,直到全站仪经过测算后给定的移动距离Imm左右以内为止,再将木桩或钢桩钉在棱镜架设处并喷漆,此时一个桩的桩位即投放完成
3.
2.2人工挖探坑施工厂区内地下管线复杂,为保证管线安全及施工正常进展,在钻孔桩施工前需进展人工挖探坑探明管线准确位置,并加以保护前方可施工钻孔桩探坑深度不小于
2.0m(挖到原状土〕,如果
2.0m以下仍然为回填土,不能确定管线位置的,必须继续挖,直到原状土或确定管线位置为止为保证施工安全必须浇注混凝土护壁,探坑开挖至1m后必须开场施做混凝土护壁,严防土质疏松导致孔口坍塌
3.
2.3符桩符桩的过程大致与放桩一样,略有不同的是桩位标识是安放在人工挖探坑后的盖板上,以便钻机中心对准标识准确下钻符桩也是施工准备中的一个重要环节,不可无视
3.
2.4护筒埋设护筒采用钢护筒,根据不同的钻孔径用4mm钢板制成内径比钻孔直径大
0.1m〜
0.2m的钢护筒,护筒埋设一般要高出地下水位
1.0m〜
2.0m,并高出施工地面至少
0.3m,护筒在黏土层中不宜小于
1.0m;砂土中不宜小于
1.5m,其高度尚应满足孔内泥浆面高度的要求,如果采用旋挖钻机开挖护筒埋设深度不应小于
2.5m并且要求稳固、不漏水钢护筒顶端留有宽
0.4m、高
0.2m的出浆口,桩位经测设确定后,先挖探坑,确认没有管线后进展护筒埋设,护筒外围用粘土填筑夯护筒采用钻机压入,位置应准确,其中心线与桩中心线对齐,允许偏差不大于20mm,并应保证护筒的垂直度,倾斜率不大于L%L为护筒的全长严
3.
2.5泥浆制备
一、泥浆制备技术要求使用的泥浆用泥浆用优质膨润土制作泥浆技术指标见表3-1所示表3-1泥浆技术指标表名称新制泥浆循环再生泥浆废弃泥浆X程
11.06-
1.
101.10-
1.25N
1.25比重g/cm32粘度S18〜2825〜30303失水量ml/30min W20〈30304泥皮厚度mm W3或555含砂量%《4556PH值8〜101111制备好的泥浆还应到达以下要求1及时采集泥浆样品,测定性能指标对新制备泥浆要进展第一次测试,使用前进展一次测试,钻孔过程中再测试一次,钻孔完毕后在泥浆面下1米及孔底以上
0.5米处各取泥浆样品进展测试泥浆回收、处理后各测试一次〔2〕储存泥浆每8小时搅拌一次,每次搅拌泥浆或测试必须进展记录〔3〕新鲜泥浆制作好搁置24小时后,经测试各项指标合格方可正式使用回收泥浆必须经过振动筛处理,性能指标到达要求前方可循环利用4〕施工中经常测定泥浆比重、粘度、含砂率和胶体率
二、泥浆循环系统环泥浆循环系统由泥浆池、沉淀池、泥浆输出管、泥浆回收管、制浆机、活动振动筛、除渣设备等组成,并应设有排水排废浆等设施,循环系统如图3-2图3-2泥浆循环系统图
3.
2.6混凝土配合比及灌注机具
一、混凝土的配合比因混凝土是在水下灌注,因此混凝土应该具有良好的和易性和流动性,且易于在导管中流动,又不易于离析,因此需要对混凝土的粗细骨料和外加剂严格要求对混凝土的材料要求如下水泥采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,强度等级不宜低于
32.5级,用量不低于3370Kg/m,水泥的初凝时间不早于
2.5h细骨料应选用级配合理,质地坚硬,颗粒干净的天然中粗砂、粗骨料宜选用坚硬卵砾石或碎石,骨料最大粒径不应大于导管内径的1/6至1/8和钢筋最小净距的1/4,同口寸不应大于40mni外加剂为改善混凝土的和易性和缓凝,水下混凝土掺入减水剂、混凝剂、早强剂等外加剂
二、主要机具设备主要机具设备向水下输送混凝土用的导管;导管进料用的漏斗;隔水胆与混凝土挡板;输送混凝土用的搅拌车等各设备主要参数如下导管内径为20cm,分段制成,导管间通过导管端部的螺丝口导管套筒连接导管每节长度
2.5m,最上部的三节导管从上到下依次为
0.5m、
1.0m、
1.5m漏斗为5mm厚的钢板制成,容积大于In隔水胆采用篮球内球胆,直径为20cm,即同导管内径,混凝土挡板采用3mHi厚圆形钢板,略大于漏斗下口第三节主要施工过程和施工要点
3.
3.1钻孔施工
一、钻机就位钻孔选用德国产的低噪音、无污染、高效率、特备适合坚硬岩层宝峨BG25c钻机成孔,该钻机采用全断面取芯钻机工艺,即采用特别的“筒式〃钻具,将一次性全部抓入筒中,成孔速度可达10-15m/ho钻机就位前应先检查钻机底座和顶端是否平衡,检测作业区承载力是否满足钻机施工要求,保证在钻进过程中不产生位移和沉陷;钻机就位后对应钻杆中心和垂直度进展复测,其偏差不应大于2cm对钻杆垂直度的复测是一项必不可少的工作,垂直度的校核可用全站仪进展
二、钻进成孔采用“跳二打一〃施工步骤,即每隔2根桩进展钻孔施工,这样做可以防止因孔间距过小而造成的踏孔现象,同时也可以防止大范围移动机械造成工时延后钻进前应先测算出设计孔深,设计孔深的计算步骤如下首先用水准仪测出护筒顶标高,护筒顶的测量方法为将水准仪立于将要测量的护筒附近位置处,架稳调平,塔尺立于高程控制点处,调整水准仪镜头竖直中心线⑸,读取并记录水平中心线所指示的读数后视读数,然后将塔尺立在护筒边沿上,和前述方法一样读取读数〔前视读数,那么护筒顶标高二控制点高程一前视读数3T下面计算设计桩底标高设计桩底标高二设计桩顶标高一设计桩长[3-2计算设计孔深设计孔深二护筒顶标高一设计桩底标高[3-3以二号承台的桩孔为例,其设计桩顶标高为
41.242m,设计桩长为
23.25m,带入公式[3-2得设计桩底标高=
41.242m-
23.25m=
17.992m经测量该桩的护筒顶标高为
43.721m,带入公式得设计孔深二
43.721-
17.992m=
25.729m钻进工艺及要求为11〕旋挖钻机钻孔时,先在钢护筒内注入泥浆,开场慢速钻进,使护筒刃脚处有坚硬的泥皮护壁,钻进深度超过护筒下2nl后,即可按正常速度钻进泥浆经沉淀池沉淀后回收循环利用钻进要随时监测泥浆比重及泥浆中含砂情况,记录钻进中的有关参数及地质情况,以核对地质资料2钻进到达要求孔深停钻时,仍要维持泥浆正常循环,直到钻渣含量小于4%为止起钻时应注意操作轻稳,防止拖刮孔壁,并向孔内补充适量的泥浆,稳定孔内水头高度〔3〕为保证孔深要求,防止超欠挖,当钻机在钻孔过程中仪器显示已到达设计标高时,需要在用测绳复制钻进过程中还应随时注意控制仪表,以控制钻杆垂直度[4钻进过程中,每进尺2〜3m,应检查钻孔直径和竖直度,检查工具可用圆钢筋笼外径D等于设计桩径,高度3〜5m〕吊入孔内,使钢筋笼中心与钻孔中心重合,如上下各处均无挂阻,那么说明钻孔直径和竖直度符合要求5钻进时如孔内出现踏孔、涌砂等异常情况应立即将钻具提离孔底,保持泥浆高度,吸除坍落物和涌砂;同时向孔内输送性能符合要求的泥浆,保持水头压力以抑制继续涌砂和坍孔
3.
3.2清孔
一、清孔要求清孔应分二次进展第一次清孔在成孔完毕后立即进展,采用钻机的掏渣筒清孔;第二次在下放钢筋笼和灌注混凝土导管安装完毕后进展,采用泥浆循环置换法清孔清孔过程中观测孔底沉渣厚度,孔底沉渣厚度不大于100mm时即可停顿清孔,并保持孔内水头高度,防止坍孔事故
二、第一次清孔由于旋挖钻机采用筒式掏渣,应严格控制其钻进深度,严禁超深⑹清孔采用抽浆清孔法,即在终孔后停顿进尺,利用泥浆泵持续泵压5至15min,使孔底沉渣随泥浆基本排除,到达清孔要求为止,并同时掺入相比照重较小的泥浆〔含沙量小于4%,以保持稳定的水位
三、第二次清孔在安放钢筋笼及导管后,准备灌注水下混凝土前,由于这段时间间隙较长,孔底又会产生一局部沉渣,所以待安放钢筋笼及导管就绪后,利用泥浆循环,将孔内沉渣带出孔外
3.
3.3钢筋笼的制作和吊装
一、制作钢筋笼钢筋笼的成型采用加强箍筋成型法,其绑扎顺序大致是先主筋等间距布置好,待固定住架立筋后,再按设计的间距安设箍筋箍筋、架立筋与主筋之间的接点可用电弧焊接加强箍筋与全部主筋焊接并在下端焊加强箍筋一道,并将箍筋及架立筋预先结实地焊接到钢筋笼的端部上,这样当钢筋笼插到孔底时,可有效地防止架立筋插到桩端处的地基中钢筋笼主筋采用机械连接,接头的外漏丝扣不得超过一个完整扣,主筋连接在同一断面的接头率不大于50%o钢筋笼下端
0.2m范围内主筋稍后内侧弯曲呈倾斜状钢筋笼制作允许偏差见表3-217,O表3-2钢筋笼制作允许偏差序号工程允许偏差mm检验方法1主筋间距±10用尺量2箍筋间距±20用尺量3钢筋笼直径±10用尺量4钢筋笼整体长度±50用尺量续表3-25主筋弯曲度1%用尺量6主筋弯曲度1%用尺量为确保桩身混凝土保护层厚度,在主筋外侧安设混凝土保护层砂浆垫块,垫块制成圆饼状钢筋笼的制作过程中还有一个十分重要的环节就是吊筋的安装,安装吊筋的目的是为了固定钢筋笼,使其处在预先设定的平面上安装吊筋前需要计算吊筋的长度吊筋长度的计算方法如下?首先计算出桩顶至护筒顶距离由于设计桩顶标高为量,护筒顶标高可通过高程控制点测出,那么桩顶至护筒顶距离二护筒顶标高-设计桩顶标高[3-4护筒顶距离就可以很容易的计算出吊筋长度吊筋长度二桩顶至护筒顶距离-
0.9m+
0.lm+
0.15m3-5式3-5中
0.9m为笼顶端与设计桩顶的距离,
0.1m为吊筋上端吊环的高度,
0.15m为吊筋与主筋的搭接长度仍以二号承台的桩孔为例,其护筒顶标高为
43.721m,设计桩顶标高为
41.242m,代入公式3-4得桩顶至护筒顶距离二
43.721m-
41.242nl=
2.479m吊筋长度为吊筋长度=
2.479m-
0.9m+
0.lm+
0.15m=l.829m上述结果表示吊筋设计成这个长度就可以保证桩顶的位置满足设计高程此处还要提到的是测斜管的绑扎因为基坑就开挖要对桩体位移进展监测,所以需要在一些钢筋笼上绑扎测斜管测斜管应绑扎在钢筋笼的内侧,保持罐体在一条直线上,绑扎结实.
二、钢筋笼的吊装钢筋笼的吊装采用25t吊车吊放起吊时,须用双吊点,吊点位置要恰当,一般设在加强箍筋处吊点处应加焊采用大钩和小钩相互进展钢筋笼吊装,小钩吊下部、大钩吊上部在吊车小钩上挂一个滑轮,将钢丝绳穿过滑轮,钢丝绳两端采用U型卡环与钢筋笼加强箍筋连接结实,下部第一个吊点设置在下部第二个加强箍筋处,第二个吊点设置在向上
6.0m加强箍筋处钢筋笼上部对称设置两根钢丝绳,钢丝绳两端采用U型卡环与钢筋笼加强箍筋连接结实,第一个吊点设置在上部第二个加强箍筋处,第二个吊点设置在乡下
8.0m的加强箍筋处,每根钢丝绳上均有一个滑轮,将两个滑轮挂在扁担〔型钢制作上,扁担上部设置吊钩挂在吊车大钩上起吊时大、小钩同时受力,大钩向上吊起钢筋笼,小钩起到稳定钢筋笼的作用,同时防止钢筋笼弯曲变形,相互配合将钢筋笼慢慢吊直,同时安排专人扶稳钢筋笼的作用,同时防止钢筋笼在起吊过程中始终处于稳定状态下吊直后将钢筋笼对准孔位缓慢下放,不得摇晃碰撞孔壁或强行入孔⑻钢筋笼入孔后,要结实定位,保证钢筋笼的方向,并将钢管穿入吊环中,将钢筋笼吊住,保证笼顶标高符合标准要求,防止在灌注水下碎过程中下沉或上浮入孔定位标高应准备,允许误差为±5cm,并使其下部悬空;钢筋笼上口应和桩中心对中并固定,允许误差为±3cm
3.
3.4灌注混凝土灌注前应先测量混凝土的坍落度和泥浆比重,要求的坍落度为160mm〜220mm,泥浆比重为
1.1-
1.2,还应取混凝土做成试块,养护后按照国家标准进展强度测定灌注混凝土施工顺序安设导管一使隔水栓与导管内水面紧贴一灌注首批混凝土一连续灌注直至桩顶四,如图3-3图3-3浇注混凝土施工顺序图
一、灌注首批混凝土放下隔水胆,安平混凝土挡板后,灌入封底混凝土封底混凝土灌注到一定量后,用吊车小钩提起混凝土挡板,隔水胆被混凝土压入孔底,并从底部导管排出灌注首批混凝土时,导管底部距离宜为
0.3〜
0.5m,导管首次封入长度不小于
0.8川口°】混凝土的初灌量宜按下式计算n oJiVz.=-d2H+h+Q.5t+-df
0.5L-H-h3-6式中Vf—混凝土的初灌量n d一桩孔直径内一导管直径[m L一钻孔深度[in H一导管埋入混凝土的深度m h一导管下端距灌注前测得的孔底高度5t一灌注前孔底沉渣厚度〔小以二号承台的桩孔为例,取其导管埋入混凝土深度H为
0.8m,导管底部距灌注前测得的孔底高度h为
0.4nb钻孔直径
0.8m,导管直径2为
0.2m,经测得其钻孔深度L为
25.93m,灌注前孔底沉渣厚度为
0.03m,将上述数据代入公式4-6得混凝土初灌量为
二、导管埋深首批混凝土灌注后应连续不断灌注混凝土,实际上因为每个孔需要灌注的混凝土量大约为131,而每辆混凝土搅拌车的容量为7n3左右,因此每个孔需要灌注两车混凝土,这样就不可防止的出现灌注混凝土间歇现象⑴】在灌注过程中,应经常用测锤探测混凝土面的上升高度,并适时提升、逐级拆卸导管,保持导管的合理埋深应根据实际情况严格控制导管的最小埋深,以保证桩身混凝土的连续均匀,不使其可能裹入混凝土上面的浮浆皮和土块,防止出现断桩现象对导管的最大埋深,那么以能使管内混凝土顺畅流出,便于导管提升和减少灌注提管、拆管的辅助作业时间来确定探测次数不宜小于所用的导管节数,并应在每次提升导管前,探测一次管内外混凝土面的高差导管埋深如表3-3表3-3导管埋深值表导管内径桩孔直径初灌量埋深连续灌注埋深(m)桩顶部灌注埋深(mm)〔mm〕(m)正常灌注最小埋深(m)20060~
12001.2~
2.
03.0~
4.
01.5~
2.
00.8~
1.2230〜25580~
18001.0~
1.
52.5~
3.
51.5~
2.
01.0~
1.
230015000.8~
1.
22.0~
3.
01.2~
1.
51.0-
1.2
三、灌注过程本卷须知
①灌注混凝土必须连续进展,不得中断否那么先灌入的混凝土达成初凝,将阻止后灌入的混凝土从导管中留出,造成断桩
②在灌注过程中,当导管内混凝土不满含有空气时,后续混凝土宜通过导流槽流入漏斗及导管,所以不得将混凝土整斗倾入管内,以免在导管形成高压气囊,挤出管节间的橡胶垫圈,造成导管漏水
③在灌注将近完毕时,混凝土上升困难,可用吊钩上下提升导管,加大孔内混凝土高度,加快混凝土上升速度
④为防止提升导管时挂住钢筋笼,在导管提升时要人工施加外力使导管旋转,边旋转边提升
四、桩顶的灌注标高及桩顶处理桩顶的灌注标高应比设计标高增加
0.5m以便去除桩顶的浮浆沉渣,桩顶灌注完毕后应立即测量桩顶的实际标高,待桩顶混凝土强度到达设计强度的70%时,将高出设计标高的局部凿除。