冲击成孔桩专项施工方案

武汉四环线西段沌口互通立交桥主线桥（K87+983.85--K89+856.85）冲击成孔灌注桩专项方案1.工程概况沌口互通式立交桥位于东风大道与东荆河大道交叉口处，上下三层，由一条主线桥、八条匝道桥及两座人行天桥组成。主线桥桥长1873米，基础均采用钻孔灌注桩摩擦桩群桩基础。主线桥桩基共578根，桩长40~50m，桩径1.5m；本工程于长江流域，沿路湖塘较多，地表水丰富。沿线地质主要为淤泥质粉质粘土、粉质粘土、碎石土、强风化砾岩及中风化砾岩。工程所在地武汉市属暖温带亚湿润大陆性季风气候。四季分明，夏热多雨。年平均气温16.6℃，1月最低平均均气温3.5℃，7月最高平均气温28.9℃。年平均降雨量1270mm。7、8、9月长江水位较高。2.编制依据1）、武汉市四环线西线初步设计文件；2）、现行相关规范标准；3）、国家及湖北省有关工程建设的法律法规；4）、现场调查的有关情况；5）、本单位人员、机械设备、技术能力等资源情况及类似工程施工经验。3.施工方法3.1工艺流程施工工艺流程见图3-1-2-图3-1冲击成孔灌注桩施工工艺流程图3.2施工准备1）、钻机就位前，先平整场地，铺好枕木并用水平尺校正，保证钻机平稳、-3-牢固。2）、在桩位埋设6~8mm厚钢板护筒，钢护筒埋设采用人工埋设法施工。护筒使用6~8mm厚钢板制作，钢护筒埋设深度1.0～1.5m，其顶端高出地面至少0.3m，高出地下水位2.0m以上。护筒直径比桩直径大10cm-20cm。旱地护筒采用挖埋法，护筒周围用粘土夯实，要求稳固，以利导向钻头，保持水头，防止坍孔。所有护筒平面位置的偏差不得大于2cm，护筒倾斜度的偏差不得大于1%。护筒应严格测控定位，误差不得迭加。护筒埋设要求准确竖直，护筒顶面中心和护筒底面中心位置与设计偏差小于3cm，护筒竖向的倾斜度不得大于1%。3）、用全站仪测设桩位并放出十字护桩，记录桩心的距离，以方便随时检查桩位。4）、储备粘土，检查导管的密封性，准备泥浆池、沉淀池并做好泥浆排放措施，防止污染环境。泥浆池尺寸初定为3×3m，深度2m，并设置在两侧,具体尺寸根据造浆方法和孔径确定；目前大部分桩基位在已建好的城市道路上，对于桩基周围有绿化带时，泥浆池可在原有道路绿化带上挖池，桩基施工完毕后清走池内泥浆，使用种植土回填泥浆池；如桩基周围无绿化带，不能在现有的路面开挖时，采用铁皮箱或者在现有地面上堆码土袋，内侧放置2-3层塑料薄膜，以防泥浆外漏，尺寸为3×4m，高度为1米，并及时清走沉淀池中的沉淀物和多余的泥浆，确保泥浆不外冒。当使用土袋堆码时应特别注意土袋的稳定性，下口宽度不得小于1.5米。5）、用于护壁的粘土，其性能指标需符合规范要求。施工时,将粘土碎块投入钻孔内利用钻头在钻进中逐渐成浆。为保证泥浆的供应质量，施工时设置制浆池、贮浆池及沉淀池。泥浆传送采用泥浆槽和泥浆泵。在钻孔作业中随时检验泥浆比重、粘稠度、含砂率、胶体率等，及时调整，确保护壁良好，钻进顺利，一般情况下泥浆指标保持在相对密度1.20～1.40,粘度保持在19-28Pa.s,含砂率≤4%，胶体率≥95%，并及时填写泥浆试验记录。泥浆循环使用，废弃泥浆沉淀后妥善处理。-4-3.3成孔钻机就位后，调平机座，量测检查钻头中心与护筒中心是否在一条铅垂线上，与孔位中心的偏差不得大于2cm。钻孔过程中须注意检查钻头、钻架等部位连接是否牢固、运转是否良好。钻孔应注意以下要点：1）、钻孔灌注桩位置要求正确，首选引用导线点设立桥桩控制点，用全站仪放样。保护桩定位稳固准确。2）、在钻进过程中每1~2m要检查一次成孔的垂直度情况。如发现偏斜应立即停止钻进，采取措施进行纠偏。对于变层处和易于发生偏斜的部位，应采用低锤轻击、间断冲击的办法穿过，以保持孔形良好。3）、在冲击钻进阶段应注意始终保持泥浆面标高高过护筒底口0.5m以上，以免水位升降波动造成对护筒底口处的冲刷，同时孔内泥浆面标高应大于地下水位1m以上。4）、为防止冲击振动使邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已灌注混凝土的凝固，应待邻孔混凝土浇筑完毕，并达到2.5MPa抗压强度后才能开钻，以免影响邻桩混凝土质量。5）、钻孔应连续进行，不得中断。6）、钻孔时必须及时填写钻孔记录，在土层变化处捞取渣样，判明土层，以便与地质剖面图相对，当发现与地质剖面图严重不符时，应及时向监理工程师、业主报告。并按监理工程师、业主指示处理，严禁擅自处理。3.4清孔和安放钢筋笼3.4.1清孔成孔后，应用测绳下挂0.5kg重铁碗测量检查孔深，核对无误后，进行清孔，可使用底部带活门的钢抽渣筒，反复掏渣，将孔底淤泥、沉渣清除干净。密度大的泥浆借水泵用清水置换，使密度控制在1.15~1.25之间。为防止清孔时坍孔，应保持钻孔内的水位高出地下水位或河流水位1.5~2.0m。在浇筑混凝土前，应用空压机风管对孔底进行扰动，以减少泥浆的沉淀物，孔底泥浆的沉淀厚度如为摩擦桩则小于30cm，支承桩严格按图纸要-5-求执行。3.4.2钢筋笼加工及安装钢筋笼加工时，25mm以上主筋采用机械连接，为保证钢筋笼保护层的厚度，每隔1米左右在主筋上焊一圈定位钢筋（4～5个），使钢筋笼与孔壁之间具有足够的间隙，确保成桩钢筋有足够的保护层厚度。吊装前用探孔器检查孔径，不合格的必须扩孔处理。本工程桩孔较深（40m~50m），钢筋笼采取分节吊装。节间采用机械连接。钢筋笼分节长度根据桩长、钢筋原材长度、所采用的吊车大小和拔秆长度并以减少接头部位和钢筋浪费和施工安全为原则确定，本工程钢筋笼长度宜采取节长12米，采用25t汽车吊。钢筋笼接头在在同一截面的接头面积不得大于钢筋总截面面积的50%，且相邻截面间距不小于35倍主筋直径。钢筋笼吊装完成后，最上一节口上要焊上吊筋，用以调节钢筋笼的上下位置。将吊筋固定在特设固定架上，防止砼灌注时，钢筋笼下沉或移动。因钢筋笼分多节吊装，钢筋骨架用吊车起吊，第一段放入孔内后用钢管或型钢临时搁支在护筒口的上方，再起吊另一段，依次对正位置连接，此类推逐段放入孔内至设计标高，最后将最上面一段的挂环挂在孔口，定位合格后临时与护筒口焊接牢固。钢筋骨架在下放过程中禁止碰撞孔壁。钢筋笼应牢固定位。拔钢护筒时，钢筋笼与钢护筒之间的临时焊接必须断开，防止钢护筒被拉变形，浇筑混凝土时，严密观察和测量钢筋笼位置，发现平移和上浮时及时处理。桩的钢筋骨架，应紧接在砼灌注前整体放入孔内，如砼不能紧接在钢筋骨架放入之后灌注，则钢筋骨架应从孔内移去，在钢筋骨架重新安放前，对孔的完整性、孔底松散物的出现重新检查。3.5桩砼浇筑在桩孔内放入钢筋笼后。应尽快不间断地连续浇筑混凝土。如彻底清理后4小时尚未开始浇筑混凝土，则孔底必须重新清理。3.5.1灌注水下混凝土（导管法）-6-砼料斗应提前清理干净，在砼罐车未达到现场之前，不能取消桩井内泥浆循环，当砼罐车到达现场，应立即取消泥浆循环，并立即安装好砼料斗，砼下料前应在导管顶口安装一个略小于导管内径的橡皮球（以防首批砼下降过程中被泥浆稀释，影响砼的质量），并用水充分湿润料斗。首批砼应满足导管埋深的要求。在中途灌注时砼不要对准导管口，而应顺着料斗壁而下。除非另有规定，水下混凝土粗集料应优先用砾石，其最大粒径不应大于导管内径的1／6～1／8和钢筋最小净距的1／4，同时不应大于40mm．导管应采用直径不小于250mm的钢管组成，各节具有带垫圈的联接法兰盘或扣环，管内壁光滑顺畅。（浇筑水下混凝土前，必须检查导管并作水压承压和接头抗拉等试验，保证导管不漏水。）水下混凝土浇筑要求连续进行，钻孔中的水位应保持稳定。浇筑混凝土的数量应作记录，应随时测量并记录导管埋置深度和混凝土的表面高度。3.5.2水下灌注混凝土的技术要求1）、首批混凝土灌注量应保证导管底口埋入混凝土中不小于1.0m，灌注过程中混凝土面应高于导管下口2.0m，每次拆除导管前，其下端被埋入深度不大于6.0m。为达到此目的，灌注砼所用的料斗容量必须大于2m³，拟使用4m³的料斗。以确保灌注连续，防止断桩。2）、随孔内混凝土的上升，需逐节快速拆除导管，时间不宜超过15分钟。3）、灌注过程中，当导管混凝土不满，导管内会有空气，此时后续的混凝土应徐徐灌入漏斗和导管，不得将混凝土整斗自上而下灌注倾入管内，以免在管内形成高压气囊，挤出管节的橡胶密封垫。4）、混凝土上层存在一层浮浆需要凿除，为此桩身混凝土需超浇500-1000mm，桩身混凝土达到一定强度后，将桩顶标高以上部分凿除。5）、护筒需在砼强度等级大于5MPa后拆除。6）、浇筑混凝土应做好记录，记录浇筑混凝土用量及拔管长度。7）、当混凝土升到钢筋笼下端时，为防止钢筋笼被混凝土顶托上升，应采取以下措施：-7-a、在孔口固定钢筋笼上端。b、灌注混凝土的时间应尽量加快，以防止混凝土进入钢筋笼时其流动性过小。c、当孔内混凝土接近钢筋笼底时，应保持埋管深度并放慢灌注速度。d、当孔内混凝土面进入钢筋笼1-2m后，应适当提升导管减小导管埋置深度，增大钢筋笼在下层混凝土中的埋置深度。e、当混凝土灌注将要结束时，由于导管内混凝土高度减小，超压力降低，而导管内的泥浆及所含渣土的稠度和比重增大。如出现混凝土上升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，也可掏出部分沉淀物，使灌注快速进行。在最后一次拔管时，要缓慢提拔导管，以免孔内上部泥浆压入桩中。3.6截桩头灌注的桩项标高应预加一定的高度，以保证桩头质量，一般预加高度应比图纸高出不小于0．5～1．0m；预加高度可于基坑开挖后凿除，凿除时须防止损毁桩身，注意保持桩头伸入承台底面长度符合设计要求，桩头钢筋弯成喇叭状（约15°）。3.7桩检验1）、除非另有规定，承包人应在监理工程师在场的情况下，对每一完整的钻孔桩，采用声测法或经监理工程师同意的其它类似的无破损检测法对有无断桩或夹层等质量问题进行检验。2）、所有检测试验在监理工程师的指导下进行，当无破损检验确定桩身质量不符合图纸要求或施工中发生不正常现象对质量有怀疑时，应按监理工程师指定的桩进行部分桩长或全长的取芯检验，全长的取芯检验时，最少应超过桩底50cm。检验的方法报请经监理工程师的批准。4.可能出现的问题及解决方法冲击成孔灌注桩常遇问题及预防处理方法见表5-1-8-冲击钻成孔灌筑桩常遇问题及预防处理方法常遇问题产生原因预防措施及处理方法桩孔不圆，呈梅花形1．钻头的转向装置失灵，冲击时钻头未转动2．泥浆粘度过高，冲击转动阻力太大，钻头转动困难3．冲程太小，钻头转动时间不充分或转动很小经常检查转向装置的灵活性；调整泥浆的粘度和相对密度；用低冲程时，每冲击一段换用高一些的冲程冲击，交替冲击修整孔形钻孔偏斜1．冲击中遇探头石、漂石、大小不均，钻头受力不均2．基岩面产状较陡3．钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷4．土层软硬不均；孔径大，钻头小，冲击时钻头向一侧倾斜发现探头石后，应回填碎石或将钻机稍移向探头石一侧，用高冲程猛击探头石，破碎探头石后再钻进遇基岩时采用低冲程，并使钻头充分转动，加快冲击频率，进入基岩后采用高冲程钻进；若发现孔斜，应回填重钻；经常检查及时调整；进入软硬不均地层，采取低锤密击，保持孔底平整，穿过此层后再正常钻进；及时更换钻头冲击钻头被卡1．钻孔不圆，钻头被孔的狭窄部位卡住（叫下卡）；冲击钻头在孔内遇到大的探头（叫上卡）；石块落在钻头与孔壁之间2．未及时焊补钻头，钻孔直径逐渐变小，钻头入孔冲击被卡3．上部孔壁坍落物卡住钻头4．在粘土层中冲程太高，泥浆粘度过高，以致钻头被吸住5．放绳太多，冲击钻头倾倒顶住孔壁6．护筒底部出现卷口变形，钻头卡在护筒底，拉不出来若孔不圆，钻头向下有活动余地，可使钻头向下活动并转动至孔径较大方向提起钻头；使钻头向下活动，脱离卡点；使钻头上下活动，让石块落下及时修补冲击钻头；若孔径已变小，应严格控制钻头直径，并在孔径变小处反复冲刮孔壁，以增大孔径；用打捞钩或打捞活套助提；利用泥浆泵向孔内泵送性能优良的泥浆，清除坍落物，替换孔内粘度过高的泥浆；使用专门加工的工具将顶住孔壁的钻头拨正；将护筒吊起，割去卷口，再在筒底外围用φ12mm圆钢焊一圈包箍，重下护筒于原位孔壁塌坍1．冲击钻头或掏渣筒倾倒