图4-1 钻孔桩工艺流程图
砼拌制 安装钢筋笼 安装导管 钻孔 清孔 预制钢筋笼 测量放线 钻孔平台施作 埋设钢护筒 钻机定位 制备泥浆 二次清孔 浇注水下砼 拆除钢护筒 泥浆及废渣处理
图4-2 钻孔灌注桩施工示意图
(1)钻机作业平台搭设
以甘谷驿东村延河大桥桩基为例施工方法如下:
甘谷驿东村延河大桥5#、6#墩位于水中,每个墩有1根?2.0m桩基,桩基上顺接1根?1.8m立柱;
平台搭设方法如下:
①通过放样在水中用长木桩定出具体墩台的桩基位置。围绕桩基定出四个点,具体点位如下图所示,每个点用吊车振动锤打入长12米的Φ430mm钢管桩,共4根钢管桩均入土9m,形成水上施工平台支撑点,钻孔平台平面示意图见图4-3。
钢管桩水流方向河岸钢护筒
图4-3 钢管桩钻孔作业平台平面示意图
②在各钢管桩支撑点上沿桥纵向设置2根28#工字钢作为施工平台的横梁,再在各钢管桩支撑点沿桥横向设置2根28#工字钢作为施工平台纵梁。28#工字钢纵梁在横梁的上面,焊接为整体形成水上施工平台的支撑架。
③采用长5.5米、直径Ф2200mm、厚度 1cm的钢护筒,分别在具体桩位用吊车振动锤打入,经试桩确定入土层深度为3米;在河岸上设置泥浆池,钻孔泥浆从护筒中抽至岸上泥浆池,循环直至终孔。
④水中桩基依次进行施工,每完成一根桩基的砼浇筑后用吊车振动锤拔
出钢护筒,拆除上面工字钢及分别用吊车振动锤拔出钢管桩。转入下个墩台搭设水上施工平台。
水中桩钢管桩平台的应力验算:
把整个钢管桩平台焊接成整体,不存在稳定性问题,只进行平台承载力计算,为保证钻机在整个施工过程中,水中平台有足够的承载力,根据容许承载力计算公式计算如下:
a.计算依据:《公路桥涵地基与基础设计规范》 b.按支撑桩计算:
φ430×10的钢管桩,入土深度按3m计。 单桩轴向允许承载力[P]计算公式为: [P]=0.5*(U∑aitili+aARa) 其中:桩截面周长U=πd=1.351m 桩底面面积A=πr2/4=0.145m2
对于钢管桩平台,根据地质资料,河床底以下10余米范围内为粘土,则可得:
震动影响系数a、ai均取0.7
支撑桩入土深度为3m,全部为粘土,即计算土层数i=1层,li=3m 桩周土的极限摩阻力取软塑亚粘土最小值ti=25kPa 桩尖土的极限承载力取最小值Ra=1000kPa 将所有数值代入公式,得: [P]=0.5*(U∑aitili+aARa)
=0.5*(1.351*0.7*25*3+0.7*0.145*1000)
=86.21KN 即单根桩能承受8.6T左右的承载力。
GPS-200钻机自重14T,再加上导管、钢筋笼、人员等重量按18T考虑,而每根钻孔桩周围4根钢管桩承受一台钻机,所以每根钢管桩承载18/4=4.5<8.6T,完全可以满足回旋钻机的施工要求。
承台及立柱施工前设置拉森钢板桩围堰进行凿桩头、桩基检测。 (2)钻机就位
钻机就位前,对钻孔各项准备工作进行检查。
钢护筒安装完毕,进行钻机就位。就位时要求保持机身平稳,钻杆中心与桩位中心重合,进行钻杆垂直度检验,然后再进行钻进施工。为便于计算桩长,先测定护筒顶标高。
(3)试钻
①由于地质情况不熟悉,为详细了解各层的地质情况,并在钻孔中采取相应的措施,第一根桩施工时作为试钻,在钻孔时慢速钻进,根据泥浆带出的沉渣,做好详细的记录,在钻孔结束时,绘制详细的地质覆盖图。
②钻孔时,根据试钻情况提供的地质覆盖情况,采用不同性能指标的泥浆进行钻进,防止出现坍孔或缩颈。
(4)泥浆护壁钻进
根据地质特点,钻机在成孔时,要把好三关:进尺关、泥浆比重关、垂直度关。
泥浆池:采用在场平面直接开挖泥浆池的方法进行施工。
进尺:不同的地层要求采用不同的进尺。根据施工工程地质、水文条件,施工中密切注意各土层的变化,及时调整施工进尺。
泥浆:泥浆用膨润土和添加剂人工进行调制,根据施工场地地质报告及
现场实际配备泥浆。灌注砼时的回收浆,先放入沉淀池中沉淀,测试其指标后,进行调整,达到表4-1《钻孔桩泥浆指标表》要求方可使用。
表4-1 钻孔桩泥浆指标表 检 测 项 目 粘 度 比 重 含砂率 单 位 S g/cm% 3 范 围 16~22 1.2~1.4 4~8 调整措施 加水和碳酸钠 加 水 加 水 灌注砼时的回收浆,用泵直接泵入沉淀池中,当泥浆循环使用达到废弃指标时,将泥浆泵入废浆池中,用排污车外运处理。
废弃指标为:粘度>30s、比重>1.4 g/cm3、含砂率>7%、 PH>12。 垂直度:钻机施工区域地基有相适应的承载力,保证钻机在钻进过程中稳定,使钻杆在钻进过程中不左右摇摆;施工中钻杆中心、钻头中心、护筒中心三者在同一铅垂线上,及时调整钻进垂直度,并用测锤及经纬仪在相互垂直的方向上进行检测,以保证钻进的垂直度。
(5)终孔及检验
钻孔达到设计深度,监理验收合格后立即进行清孔。
第一次清孔:清孔处理的目的是使孔底沉碴(虚土)厚度、泥浆液中含钻碴量和孔壁泥垢厚度符合质量要求和设计要求,为在泥浆中灌注砼创造良好的条件。
第二次清孔:在第一次清孔达到要求后,由于要安放钢筋笼及导管准备浇注水下砼,这段时间的间隙较长,孔底又会产生新碴,所以待安放钢筋笼及导管就绪后,再利用导管进行第二次清孔。清孔的方法是在导管顶部安设一个弯头和皮笼,用泵将泥浆压入导管内,再从孔底沿着导管外,置换沉碴。
清孔时保持孔内水位在地下水位1.5~2.0米以上,以防止钻孔的任何塌
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