桩基础水下混凝土浇筑施工工法

桩基础水下混凝土浇筑施工工法1.前言当地基的弱土层较厚（一般指4米以上），建筑物的荷载较大，采用浅埋基础不能满足强度和变形限制要求，做人工地基又没有条件或不经济时，常常采用桩基础，钻孔灌注桩基因其造价低、节省等优点，被广泛采用。克西路高架桥由于其地质情况复杂，地下水量大，设计采用了水下灌注混凝土方法。现结合我们在此桩基础水下灌注混凝土的施工体会，谈几点粗浅的质量控制方法。2.工法特点2.1采用旋挖钻机可适用于多种地质，如粘土层、粉土层、填土层、淤泥层、沙土层、以及含有部分卵石，碎石以及角砾的地层。采高强度岩心钻头，还可嵌入岩层。旋挖钻机拥有自行底盘、尅自主转移机位，施工效率非常高。2.3选择不同的钻头附件，便可做到省时省工。2.4旋挖钻工作范围小，适合工作面狭窄地域施工。2.5设备先进自动化程度高，成孔质量好，进度就会加快。3.适用范围3.1作业面狭窄的地域。适用公路，铁路，桥梁及其他结构物的桩基施工。4.工艺原理4.1旋挖钻机的水下灌注混凝土工艺包括成孔和成桩两大过程。成孔采用旋挖钻机保护泥浆护壁，钻取中心渣土；成桩利用钻孔灌注漏斗采用快速卡口垂直导管提升法灌注桩身水下混凝土。5施工工艺流程及操作要点5.1测定桩位→埋设护筒→桩机就位→钻孔（设泥浆池制备泥浆、泥浆循环清渣）→清孔→灌筑水下混凝土→安放钢筋骨架附图：施工准备、平整场地施工方案审批测量放线、桩孔定位监理工程师验收埋设灌注桩钢护筒质量检验验收钢护筒制作钻机安装钻机就位钢筋笼制作下钢筋笼导管拼装下钢制导管制作混凝土试块灌注混凝土拆除钢护筒混凝土试块养生试压无损伤探测破桩头下一道工序泥浆制备钻机钻进、掏渣灌注桩位复测安装清孔设备清孔钢筋原材料实验成孔成孔验收5.2操作要点5.2.1旋挖钻机成孔施工方法1、施工准备（1）技术准备：按照施工设计图纸的要求，编制施工方案，准备施工机械设备。清除杂物，淤泥，平整桩基范围内的场地并压实（防止钻机过重倾斜造成孔位倾斜）。（2）施工放样：复测控制点及控制网和导线，测放墩位和桩基位置。（3）场地平整和施工便道：合理布置施工便道，与钻孔位置保持一定的距离，满足施工需要亦不影响孔壁稳定。（4）孔位探测：首先在孔位周边处挖2~3m深的检查坑，检查孔位地下是否有管线，光缆或其他物体，若有，及时通知监理工程师及设计代表确认，并协商解决办法，进行妥善处理。（5）检修调试机械设备：对钻孔机械、泥浆设备、护筒导管设备，商品混凝土是否能及时到达进行调试及考察。（6）技术交底：对参与施工的人员进行环境保护教育（泥浆的处理）及施工技术交底。（7）材料进场：各类钻孔桩施工的原材料按要求进场。（8）实验检验：完成原材料检验及混凝土配合比设计及实验等工作。2、场地平整如有水流冲刷的桩基础采用筑岛施工，位于沟槽（电缆等开挖移出）或陡坡地段的钻孔桩，采用半挖半填法平整场地进行施工，其余地段可直接进行场地平整施工。筑岛施工前清除地表淤泥，填料采用附近干土填料、利用挖掘机和自卸车配合进行，并进行夯实。3、护筒设置护筒采用钢制、钢护筒埋置深度以能隔开不稳定土层以及地表流水冲刷为主要原则。本标段大部分地段地下具有承压水，护筒埋深时要大于2m。钢护筒分节加工，顶部和底部作加强箍。每节护筒连接采用对接焊，护筒埋设前须对桩位周围埋设十字护桩，钢护筒埋设就位后，用护桩拉十字线，校正护桩误差。4、钻机就位克西路高架桥桩基多采用液压式旋挖钻，就位时与桩位不能超出最大倾角，且钻机平台处必需碾压密实防止忽然塌陷倾斜。将钻头中心与钻孔中心对准，并用机子坐标系统定位设置钻机垂直参数使钻杆垂直。5、旋挖钻机成孔钻机就位后，应先进行试钻。钻孔过程中，操作人员根据机中装载仪器观测孔洞垂直度、深度。当旋挖钻顺时针旋挖钻进时，钻屑进入筒体，装满一斗后，钻头逆时针旋转，底板封死之后，提升钻头到顶面卸出。开始钻进时采用低速钻进，以保证孔位不产生偏差；钻进护筒3m以下后可以采用高速钻进，钻进速度与土质有关。下钻及提钻时、机械应动作轻缓、避免刮蹭护壁影响成孔质量。钻孔时安排专人做好钻孔记录。记录表见下：钻孔桩钻孔记录表合同号：墩（台）号：桩位编号地面标高（m）设计桩尖标高（m）护筒顶标高（m）护筒底标高（m）钻机类型及编号钻头类型及直径时间工作内容孔底标高(m)沉淀厚度(cm)孔斜度孔位偏差(mm)地质情况泥浆其他年月日起止共计钻杆长度起钻读数停钻读数本次进尺累计进尺前后左右比重粘度时分时分进出进出承包人：技术负责人：记录：复核：年月日监理工程师：监理员：泥浆多采用膨润土，以蒙脱石为主的含水粘土矿以及纤维素混合而制、在泥浆池中用搅浆机将泥浆搅拌好后、泵入孔内，旋挖钻均匀缓慢钻进、这样既钻进又起到泥浆护壁的作用、钻进时掌握好速度，随时注意观察孔内情况、及时补加泥浆和清水保持液面高度。泥浆制备应该注意两个方面：一是泥浆使用优质膨润土加烧碱，聚丙烯酰胺或纤维素等配置；二是补浆的速度、泥浆补充一般采用泵送方式，其速度以保证液面始终在护筒面以上为标准。钻孔前先用水准仪确定护筒标高，并以此作为基点，按设计要求的孔底标高计算出孔深，以米尺及钻机仪器确定最终孔深，孔深偏差不短于设计孔深，符合要求则进行混凝土灌注。在灌注水下混凝土前，用钻头将沉淀物清除，要求沉碴厚度不大于20cm。6、钻孔异常处理（1）坍孔处理钻孔过程中发生坍孔后，要查明原因进行分析处理，可采用加深埋护筒等措施后继续钻进，根据现场情况也可加大泥浆比重改善孔壁结构。钻头每次进入液面时，速度要非常缓慢，等钻头完全进入液面后，在匀速下到孔底。坍孔严重时，应回填重新钻孔。（2）埋钻或卡钻处理埋钻主要发生在进钻尺太多和突然发生坍塌；卡钻主要发生在钻进过程中自动打开或在卵石地层钻进时，护壁大量脱落。埋钻或卡钻发生后，在钻头周围出现了大量的泥浆，形成很大的侧阻力。因此处理方案应首先消除阻力，严禁强行提钻，否则有可能造成钻杆扭断。钻头受损等更严重的事故。埋钻后应先保证孔内有足够的泥浆，保持孔内压力，稳定孔壁防止坍塌，为事故处理奠定基础。7、终孔及清孔（1）终孔：当钻孔达到设计终孔标高后，请监理工程师检查，确定终孔。（2）清孔：清孔是钻孔灌注桩施工重要的一道工序，清孔质量的好坏直接影响水下灌注施工、桩身质量与承载力的大小。为了保证清孔质量，本工程主要采用分二次清孔。在钻进将至终孔深度时，减缓钻进速度，是土层颗粒充分水化分散，为清孔的顺利进行做好必要的前期准备。第一次清孔利用成孔结束时不提钻慢转清孔，调制性能好的泥浆替换孔内稠泥浆与钻屑，时间一般控制在30分钟左右。第二次清孔是在下好钢筋笼和导管前进行，利用快速清理泥浆后为有大量沉淀，及时放入骨架和导管进行混凝土灌注。8、钢筋笼的制作与安装钢筋笼采用在钢筋场加工及组装，运抵桩位处整体一次性吊放。或长度太长无法整体吊放采用上下对接的方法进行吊放。（1）钢筋笼制作：钢筋笼成型采用箍筋成型。在ø1.0m长度在20——35m之间的钻孔桩，在每个钢筋笼内安装3根ø57mm的声测钢管，作为最终桩基检测用。（2）钢筋笼焊接：采取遮蔽措施，避免雨雪大风天作业。钢筋接口采用单面焊接时焊接长度不小于10d；双面搭接焊时长度不小于5d。焊后热处理完毕，使其自然冷却，最后清除焊渣。（3）钢筋笼保护层：在钢筋笼上、中，下端每隔一定距离于同一横截面上对称设置四个钢筋“耳环”，确保钢筋笼与孔壁保持设计保护层距离。（4）钢筋笼安放：制作好的钢筋笼稳固放置在平整的地面上，防止变形。起吊钢筋笼采用扁担起吊法，起吊点设在钢筋笼箍筋与主筋连接处，且吊点对称并一次性起吊。钢筋笼设置4个起吊点，以保证钢筋笼在起吊时不变形、吊放钢筋笼入孔时应对准孔位，保持垂直，缓慢入孔，不得旋转摇摆，若遇到阻碍停止下放，查明原因进行处理，严禁猛落和强制下放。下放钢筋笼时要求有技术人员在场，现场测护筒顶标高，准确计算吊筋长度，以控制钢筋笼的桩顶标高及钢筋笼上浮等问题。9、二次清孔钢筋笼安放完毕，再次检查孔底沉淀情况。为了保证灌注桩质量要求，我们将按照桥规把沉碴厚度控制在不大于100mm。若孔底沉碴厚度不满足这一要求时，利用吊车把钢筋笼吊起后进行二次清孔。完毕后迅速灌注防止再次出现大量沉碴。5.2.2水下混凝土灌注成桩施工1、灌注桩身混凝土利用钻孔灌注漏斗采用快速封口垂直提升导管法灌注桩身混凝土。（1）导管试拼：浇筑使用前，需在有实验条件的地方做试压实验，并且必须合格才能使用。在每节导管接口处刷油并必须加套垫圈。（2）导管下放：导管根据计算按总米数分节拼装，利用吊车吊放，导管位置居于正中且垂直，缓慢下放，导管底口离孔底0.3m一0.4m净空高度。（3）标高测量：根据导管每根长度记录总长及单节长度，防止导管埋深或脱离混凝土。（4）混凝土灌注：灌注前，须再次复测沉渣厚度，当没有问题是可进行灌注。首次灌注要注意漏斗中必须灌满混凝土，瞬间提起阀门借助混凝土重量排除导管中的水，这就是混凝土一次性“封底”。（5）导管埋深：导管初埋深不小于2.0m，此后按2.0m-6.0m控制，并由施工员用加工米尺测量埋入深度，并做好记录，每根桩应连续浇筑，不得中断。（6）混凝土灌注过程中控制坍落度损失，保证混凝土流动性尽快浇筑完毕，确保灌注顺利。（7）排浆：混凝土进入孔内出现溢浆，通过抽水泵回收至泥浆池循环利用。（8）成桩：混凝土灌注面高出桩顶设计高程0.5m-1.0m，使顶端施工部位浇筑到位起到保护作用，封桩完成。（9）施工员进行灌注记录，保证灌注记录的及时、真实。灌注记录表如下：记录：____________施工负责人：_____________2、桩检长度小于50m的ø1.0m钻孔桩利用在桩身内预埋的3根ø57mm声测管进行超声波检测，检测由专业的第三方检测机构进行。3、桩头处理采用人工配合风镐凿出。5.2.3监测技术与分析确保工程建设安全、质量的关键是对旋挖钻钻孔及水下混凝土灌注的全过程监测，及时测量各主要工序施工阶段的各种数据，并与分析计算值比较，及时反馈指导设计和施工。主要的监测内容参见表5.2.3。表5.2.3监测项目汇总表序号监测项目监测仪器监测时间监测目的1护筒标高水准仪、路合金塔尺护筒就位后计算控制钻孔深度及吊筋长度2成孔深度测绳每根桩成孔后复核钻孔深度及测量沉渣厚度3导管混凝土下埋置深度测绳混凝土灌注时随时测量防止脱桩断桩4混凝土顶面高度测绳混凝土灌注完成后测量是否达到设计桩顶高程5.3劳动力组织（见表5.3）表5.3劳动力组织情况表序号单项工程所需人数备注1管理人员12技术人员13旋挖钻成孔24钻孔灌注桩施工55钢筋加工7合计166.材料与设备本工法采用的机具设备见表6序号设备名称设备型号单位数量用途1旋挖钻机台9钻孔桩施工2漏斗及导管套9水下混凝土灌注3钢护筒个9钻孔桩施工4挖掘机台2清运废土5吊车台8钢筋笼吊装6泥浆泵个6泥浆循环7钢筋弯曲机台2钢筋加工8电焊机台4钢筋加工9钢筋切割机台2钢筋加工10泥浆池个4制备泥浆7.质量控制7.1工程质量控制标准（见表7.1.1）表7.1.1钻孔桩钻孔允许偏差表序号项目允许偏差1护筒顶面位置50mm倾斜度1％2孔位中心50mm3倾斜度1％钻孔桩钢筋骨架允许偏差见下表：表7.1.2钻孔桩成桩允许偏差序号项目允许偏差1钢筋骨架在承台底以下长度±100mm2钢筋骨架直径±20mm3主钢筋间距±0.5d4加强筋间距±20mm5箍筋间距或螺旋筋间距±20mm6钢筋骨架垂直度1％7.2质量保证措施7.2.1泥浆比重根据现场土质进行配比，保证泥浆能够起到护壁作用。7.2.2钻孔前每根桩都要专业人员测量护筒标高，并计算钻孔深度，防止出现断桩。7.2.3成孔后直至灌桩前随时测量孔深，查看孔深有无变化，防止成渣超量或坍孔。7.2.4成孔后仔细计算需要混凝土灌注量，防止因补灰时间过长引起的埋管或断桩事故。7.2.5保证第一次“封底”混凝土量足够且连续，确保首次混凝土能够封住底口。7.2.6下钢筋笼时要缓慢进行，防止刮碰孔壁，水下混凝土应一次灌注成桩。7.2.7水下混凝土灌注桩施工必须按隐蔽工程要求做好施工记录。8.安全措施8.1认真贯彻“安全第一，预防为主”的方