水中桩基施工专项施工方案

一、工程概况（1）、杨北互通立交基本情况滨海新区新北路拓宽改造工程第二标段杨北公路立交位于塘沽区界内。杨北公路互通立交为杨北公路主线桥梁上跨新北路和津山线铁路的部分互通式立交，本次规划要求利用既有桥梁，在既有桥梁北侧平行于既有桥梁新修建一座桥，并预留匝道口。杨北互通立交总体布置为1跨x18米预应力板梁、22跨x20米预应力板梁、1跨x22米预应力板梁、2跨x25米预应力板梁、2跨x27米现浇箱梁、1跨x25米现浇箱梁，桥跨总长611.471米。基础均为钻孔灌注桩。（2）、桩基工程杨北互通立交钻孔灌注桩共计130根。按地域分水中桩7颗，分别为10-4、11-3、11-4、12-1、12-2、12-3、12-4、；其余为陆上桩，计123颗。桩基均为C35防腐混凝土。（3）、质量目标确保一类桩达到80%以上,二类桩少于20%,杜绝出现三类以下桩。质量管理，遵循全面质量管理的基本观点和方法，开展全员、全过程、全方位的“三全”质量管理活动和全面创优活动。按照GB/T19000——ISO9000的要求建立质量管理体系，并在体系的运行过程中不断完善。质量控制，将事前控制、事中控制和事后控制的“三阶段控制“紧密结合起来。事前控制重点把握技术交底、混凝土标准试验；事中控制重点把握工序质量，严格实行工程“三检”制即自检、互检和工序交接检；事后控制重点重点把握交工验收和资料整理、工程总结。二、施工工艺1、本工程桩基既有水中桩又有陆地桩，必须根据不同桩基特点，采取不同的施工工艺，以求达到施工进展快、质量优、效果好的目的。为此，水中D120桩基采用搭设临时施工平台作业，以GW-20型回旋钻机钻进、气举反循环清碴施工；施工作业，以GPS250型回旋钻机为主。如下图水中桩施工工艺流程：图表1水中桩基施工工艺流程图框2、施工要求（1）、测量放线利用平面控制网中控制点由全站仪定出桩基中心线位置，然后平行于桥位中心线的前后方向和横向两侧设置牢固控制桩。钢护筒下放后检查平面位置和倾斜度，倾斜度测定可采用定长测定上下点标高，计算出实测垂直度。将高程测定到埋设的钢护筒上，并及时检查桩头平面和标高偏差。（2）、填筑桩基施工平台本工程10-4、11-3、11-4、12-1、12-2、12-3、12-4桩位于北塘排污明渠水中，渠上口宽18.9米，下口宽13.4米，平均水深1.8米，水流平缓，桩位中心距水位线最大距离3.2米，最小距离0.4米；桩位中心距坡顶最大距离5.7米，最小距离2.2米，故本工程拟采用筑岛围堰方法施工。（3）、水中桩基护筒设置钢护筒制作作施工动员测量放样填筑水中平台台施打钢护筒钻机就位钻进设泥浆系统第一次清孔孔测定泥浆终孔确认安装导管下放钢筋笼测定泥浆第二次清孔钻机移位灌注水下砼钢筋笼制作导管水密性试验水上平台填筑后即可施打钢护筒。D120桩基护筒采用δ=10mm厚钢板卷制，其直径比桩径大200mm；（4）、护筒制作护筒采用A3钢板卷制，在制作棚用卷板机卷成筒后，在焊接平台上焊接。为加强钢护筒的整体刚度，钢护筒的焊接接头处均在外加设钢带，护筒脚处加设钢带作刃脚，钢护筒加工要标准垂直度每米不超过1cm，椭圆度不大于2cm，焊接采用坡口双面焊，所有焊缝连接应保证不漏水。钢护筒在制作场分节（每节长3-8m）制作好后，运至桩位处，根据实际使用情况，现场焊接接长。护筒的连接处要求筒内无突出物，应耐拉、压，不漏水。必要时，在护筒底部、顶部以及焊接处加设钢板箍，以增强护筒的密封性、抗滑性和刚度。（5）、水中钢护筒的埋置钢护筒须振动下沉。由平面控制网点在平台上精确定出桩位中心线,人工挖深度1米的坑以便于定位，挖好后，安设导向架，导向架的内径应较护筒外径大5-8cm，用吊机吊起已拼接好的钢护筒，通过导向架缓缓下放，护筒依靠自重停止下沉后，即用挖掘机向下按压，并按需要焊接接长护筒，直至护筒脚埋深达到设计标高，护筒顶面高出平地面30cm以上，为保证桩基础质量，桩基护筒须穿过淤泥层。钢护筒埋设时，经过量测并通过人工内侧取土纠偏。护筒就位经测量其坐标、倾斜度符合要求后再振动下沉。护筒下沉时，各接头须不漏水、不漏浆。振动下沉后无明显变形、卷口。焊缝无开裂现象，同时应测量其中心位置是否正确，护筒是否竖直，护筒中心与桩位中心偏差不得大于10cm（群桩）、5cm（单排桩）和竖直度（不大于1%）。（6）、钻孔成孔护筒埋设完毕后，即可动员钻机就位。就位前，应对钻孔各项准备工作进行检查。a、钻孔钻机安装后，底座和顶端应平稳，开孔孔位必须准确，在钻进中不应产生位移和沉陷，否则应及时处理。开钻时慢速钻进，待导向部位或钻头全部进入地层后，方可加速钻进。钻孔作业分班连续进行，及时、准确填写钻孔记录并作好换班的交接工作。钻孔时首先将钻头吊入设置好的护筒内，关好钻架底铁门，起动泥浆泵（正循环）或吸浆泵（反循环），稍吊起钻头，使钻头空钻待泥浆压进钻孔（正循环）或泥浆被吸出（反循环）后，放下钻锥开始钻进。在施工过程中采用减压钻进，孔底承受的钻压不超过钻具重力之和（扣除浮力）的80%。在钻排碴、提钻头除土或因故停钻时，应保持孔内有规定的水位和要求的泥浆相对密度、粘度。处理孔内事故或因故停钻，必须将钻头提出孔外，对孔口加盖防护。升降钻锥时应平稳，钻锥提出井口时应防止碰撞护筒、孔壁或钩挂护筒底部，装拆钻杆力求迅速。在钻进过程中为防止坍孔，采用PHP优质泥浆护壁；孔内泥浆始终高出孔外或地下水位1～1.5m，同时，谨防泥浆外掺；粘土库、制浆池、沉淀池根据现场情况布设，制造和沉淀净化泥浆；水中桩钻进时设置离心分离器净化泥浆；陆上桩基成孔钻碴设立数个沉淀池，利用重力使固相物沉淀，然后将其运走；水中桩基成孔钻碴通过泥浆分离器，将泥浆含水量降低到50%以下的湿土排方到护坡顶处平台运离现场，严禁污染河道。b、泥浆性能控制泥浆一般由水、粘土（或膨胀土）和添加剂按适当配合比制成，其性能指标如下：钻孔方法地层情况泥浆性能指标相对密度粘度（pa.s）含砂率（%）胶体率（%）失水率（ml/30min）泥皮厚（mm/30min静切力（pa）酸碱度（PH）正循环一般地层1.05~1.2016~228-4≥96≤25≤21~2.58~10易坍地层1.20~1.4519~288-4≥96≤15≤23~58~10反循环一般地层1.02~1.0616~20≤4≥95≤20≤31~2.58~10易坍地层1.06~1.1018~28≤4≥95≤20≤31~2.58~10卵石层1.10~1.1520~35≤4≥95≤20≤31~2.58~10c、终孔检查钻孔至设计标高后，采用自制检孔器对桩径、垂直度等进行检测，即用钢筋焊制成检测笼，检测笼外径为钻孔桩钢筋笼外径加10cm（不得大于钻头直径），长度为4~6倍钢筋笼外径。检测时，用钻机将检测笼吊入孔内下落，直到沉入孔底，测量并记录各项检测结果。孔的中心位置偏差50mm；孔径不小于设计桩径；孔深倾斜度小于1%；孔深不小于设计深度。如发现实际地层（厚度、类别）与勘察资料有严重出入时应及时通知监理工程师和设计单位。d、清孔钻孔钻到设计标高后，对孔位、孔深、孔径等进行检查，当其符合规范要求后进行清孔，严禁以超钻代替清孔。清孔拟采用换浆法和气举法。终孔后，停止进尺，提升钻锥离孔底钻渣面10cm～30cm空转，并保持泥浆正常循环，以大泵量泵入符合清孔后性能指标的新泥浆，维持正循环4h以上，直到清除孔底沉渣、减薄孔壁泥皮、泥浆性能指标符合要求为止。在吊入钢筋骨架后，灌注水下混凝土之前，应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度，如超过规定，应进行第二次清孔，待符合要求后方可灌注水下混凝土。在清孔排渣时，注意保持孔内水头，防止坍塌。e、钻孔成孔事项①钻（冲）机就位：在冲机底座采取可靠固定措施，防止冲机的移位，冲孔3-5m后，复测桩位，以后每冲孔4～5m复核一次。②钢丝绳起吊钻锥的机动推动钻钻进时，应适当放松起吊钻锥的钢丝绳，机动推钻（钻斗钻）的钻杆顶端不得降到扶钻平台下面。③正循环外钻机开孔时，应先启动泥浆泵和转盘，待泥浆进入钻孔一定数量后方可开始钻进，进尺应适当控制。④用泵吸式反循环钻进时，各处管线和钻杆应连接可靠，不漏气、不堵塞，钻锥应距孔底15-20cm。⑤用气举反循环钻进时，必须先换成正循环开孔或用泵吸式循环开孔，待钻杆能埋入护筒内泥浆中达5-6m后，才可压缩空气扬水排碴。⑥冲击钻开孔时，应采用低锤（小冲程）密击开孔，使初成孔坚实、垂直、圆顺，能起导向作用，并防止孔口坍塌，钻进深度超过钻锥全冲程后，方可施行正常冲击。如表土为松散土层时，应抛填小片石和粘土块，保证泥浆比重1.4～1.5，待成孔5m以上，各方面符合要求后，按不同土层情况冲进。在粘土层，加清水或低比重泥浆，冲程1-2m。⑦在砂层及砂夹石中冲程1-3m，抛入粘土块，控制泥浆比重1.3-1.5。⑧钻进过程如出现缩颈、斜孔、塌孔时，应立即回填碎石至成孔合格处0.5～1.0m以上，重新冲孔造壁，严禁用钻头修孔，以防卡钻。（7）、钢筋笼加工及安装a、钢筋笼骨架的绑扎、焊接成型要按照设计图和施工规范的要求在现场加工棚内完成，计划每节钢筋笼约16m左右（每根桩基钢筋笼分节吊装）。主筋采用搭接焊，双面搭接焊不小于5倍钢筋直径，单面搭接焊不小于10倍钢筋直径。街头互相错开布置，同一截面接头不超过主筋总数的一半（同一截面是指35倍钢筋直径范围内）。b、接长钢筋笼采用吊车，钻机，卷扬机配合的方法，当底节骨架下降到孔口上只有一个箍圈时，用钢管将骨架临时支撑于孔口，此时可将骨架缓慢下放，注意不要碰撞孔壁。钢筋笼就位后，用悬挂器固定在钻架上，防止钢筋笼上浮或下沉，灌注完毕再摘下。c、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±10mm；骨架倾斜度±0.5%；骨架保护层厚度±20mm；骨架平面中心位置20mm；骨架顶端高程±20mm；骨架底面高程±50mm。6、漏斗导管的制作和安装a、漏斗采用δ=3mm的钢板拼装焊接，边角处均用角钢加固，上口四周对称各焊两个吊环，出口为圆筒，其容量应能满足灌注水下混凝土首批储备量的需要。b、导管采用内径φ30cm、δ=6mm钢管，丝口连接，每节导管长度分别为1m、2m、4m三种，另有0.2-0.8m长的辅助导管。导管在使用前要进行试拼，试拼好后进行水密承压（按1.5倍孔底水压）作水密性试验和接头抗拉试验接口连接要牢固严密，不得夹有杂物，同时检查拼装的垂直情况，根据桩孔的总长，确定导管的拼装长度。c、施工时，预先把导管拼接好，然后用人工配合钻机起吊安装，并按顺序登记导管的编号及相应的长度。对准钻孔中心下放安置导管，防止挂在钢筋笼上。连接后导管的轴线偏斜不得超过其长度的0.1%，底管偏距不得超过20mm。在灌注混凝土之前进行升降试验，吊装时导管位于孔口中央，导管底悬空30-40cm。（8）、灌注水下砼a、砼灌注前放好隔水塞，上压盖板，导管安装时底部应高出孔底30～40cm。灌前须检查砼的和易性，塌落度控制在18～22厘米之间。b、初灌量应满足导管初次埋置深度不小于0.8米。c、隔离塞采用充气橡皮球胆，球胆必须完整无破损，充气成径不得小于导管内径。d、为提高灌注速度，灌注时要连续进行。灌注过程中要探测混凝土面上升高度，导管埋置深度以2～6米为宜，严禁将导管拔出混凝土面。要保证砼搅拌车数量（至少4辆）及运行状况良好，供应砼及时，如果特殊情况暂时中断灌注时，应保持较小的埋深。e、混凝土面接近钢筋笼底端时，适时拔拆导管，减小埋深，要放慢灌注速度，减少混凝土对钢筋笼的冲击力，以防止钢筋笼上拱。提升导管时避免挂碰钢筋笼。当砼面进入笼中1～2米，以防止灌注时笼上浮。f、混凝土灌注时要保持足够的流动性，灌注过程中，应测定每车砼塌落度，其塌落度宜控制在18～22厘米。水泥初凝时间不宜早于2.5小时，水泥的强度等级不宜低于42.5。g、控制砼的最后灌注量，使灌注高度比设计标高高出0.5～1.0米。最后灌注时导管不要急于拆卸，要尽量加大长度，增加砼压力，确保砼质量。灌注完毕后，清楚桩头浮渣，拆卸导管。待砼达到设计强度后，凿