2.5米直径钻孔桩施工技术
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.钻孔灌注桩施工技术及质量控制措施.本文着重介绍了钻孔灌注桩在各类土木工程中广泛应用,具有抗震性好、承载力大、施工噪音小、可以解决特殊地基沉载力等诸多优点。
目前在国内地基基础工程领域中钻孔灌注桩基础已占领了重要地位,但灌注桩地下施工不可估计因素多,施工工艺比较繁琐,工程质量较难控制;桩基施工既有机械操作,又有钢筋加工、混凝土拌制和灌注等多种工作,工序种类繁多,影响因素多,水下混凝土施工要求严格,稍有不慎,就可能浮现孔底沉泥、缩颈、夹渣、断桩等质量事故,因此,施工中从测量放样开始,每道工序、每一个环节都必须严格监管。
要确保钻孔灌注桩施工质量,首先要有一套完善的施工技术和措施来保证,编制详细且符合施工现场实际,具有针对性的施工组织设计;其次是有一支丰富经验和过硬技术的施工管理团队,加强过程质量验收和控制,采取有效措施,严把施工质量。
由于钻孔灌注桩施工的隐蔽性和不可预见性,施工工艺复杂,质量较难控制,文章以中国杭州人寿大厦桩基工程为实例,结合钻孔灌注桩采用的正、反循环施工工艺和技术措施特点,详细分析和论述了施工工艺技术及质量控制要点。
1、钻孔灌注桩2、施工工艺3、技术措施4、质量控制一、前言 (1)二、正、反循环回转钻进施工工艺 (4)(一)正循环回转钻进施工工艺技术措施 (2)(二)反循环回转钻进施工工艺 (5)三、水下砼灌注施工工艺措施 (9)(一)钢筋笼制作 (9)(二)水下砼灌注 (9)四、钻孔灌注桩施工质量控制措施 (12)(一)桩位定位 (12)(二)成孔 (12)(三)钢筋笼 (13)(四)混凝土灌注 (13)五、钻孔灌注桩质量通病、主要原因分析和预防及处理办法 (14)(一) 桩基偏位 (14)(二) 缩径 (14)(三)坍孔 (14)(四)钢筋笼上浮 (15)(五)孔斜 (15)(六)断桩 (15)(七) 孔底沉渣过厚 (16)(八)桩身混凝土离析 (17)(九) 堵管、埋管 (17)六、结论 (18)致谢 (19)参考文献 (20)现在钻孔灌注桩在工程被普便使用,特殊是在高层建造的基础施工中,因其在同等地质条件下,可通过加大桩端的接触面,大幅提高桩的承载力,相应地可大幅减少工作量,降低工程成本而被逐步推广应用。
钻孔桩施工方案1.编制依据依照十号线项管处下发的施工资料图及项管处、第六总监办、城建设计研究院和①共同设计交底记录,及地下铁道施工及验收规范。
2.工程概述及工程特点2.1工程概述熊猫环岛站位于北辰路和北土城路的交叉路口(熊猫环岛)地下,为奥运支线(规划远期地铁8号线的一部分)和10号线的换乘车站,呈“丁”字换乘形式。
车站共设7个风道和6个出入口,除4号、5号出入口位于道路下方的部分采纳暗挖法施工外,其余均采纳明挖法施工。
车站主体基坑分为二期:一期基坑范畴要紧包括奥运支线站及换乘节点;二期基坑范畴要紧包括换乘节点东西两侧的10号线部分。
基坑围护结构为钻孔灌注桩+桩间网喷砼支护。
钻孔灌注桩奥运支线车站主体基坑围护桩直径φ1000mm,差不多间距1400mm,合计数量为267根;十号车站主体基坑为二期工程,围护桩直径φ800mm,差不多间距1400mm,合计数量为246根。
采纳“跳三挖一”施工步骤,旋挖钻机成孔工艺。
2.2工程地质及水文特点2.2.1工程地质概述工程所处地层分布分述如下依照岩土工程勘查报告,本段线路位于永定河冲积扇的北部边缘,地势起伏不大,沿线要紧为绿地、平房等,地势西高东低,地面标高为45.57~47.7。
地层层序自上而下依次为:(1)人工填土层粉土填土①层:褐色~黄褐色,稍密~中密,稍湿~湿,含砖渣、灰渣,水泥块、树根等,局部为粉质粘土填土;该层总厚度为0.3~6.4m,层底标高为39.50~50.95m。
(2)第四纪全新世冲洪积层粉土③层:褐黄色,中密~密实,稍湿~湿,Es为6.5~18.4MPa,属高压缩性~低压缩性土,含云母、氧化铁、姜石,局部夹粉质粘土、粉砂透镜体;粉质粘土③1层:褐黄色,硬塑为主局部软塑,Es为4.0~12.9MPa,属中高压缩性~中压缩性土,含云母、氧化铁、姜石、螺壳碎片,局部夹粉土透镜体;该层最大厚度为10.2m,层底标高为36.66~43.85m。
粉质粘土④层:褐黄色~浅灰色,硬塑为主局部软塑,Es为5.4~11.8MPa,属中压缩性~中低压缩性土,含云母、氧化铁、有机质、姜石、螺壳;粘土④1层:褐黄色,密实,专门湿,Es为8.1~19.0MPa,属中压缩性~低压缩性土,含云母、氧化铁、姜石,螺壳;粘土④2层:褐黄色,密实,专门湿,Es为5.0~13.3MPa,属中高压缩性~低压缩性土,含云母、氧化铁、有机质、姜石,局部夹粉质粘土薄层或透镜体;本层最大厚度为9.9m,层底标高为28.80~41.97m。
钻孔灌注桩示例说明一、综述以下是本人对一般钻孔灌注桩的施工经验总结,内容包括图片、表格、动画以及文字性阐述!望广大施工朋友互相学习总结!示例采用2007年的一座简支梁桥,桥梁共有7跨,其中2座桥台,6座桥墩,桥台结构采用重力式扩大基础,桥墩采用柱式结构,基础为钻孔灌注桩!每个桥墩有9根钻孔灌注桩,总计54根,孔径1.2米!设计桩尖标高—33米,桩顶标高2.5米,设计桩长35。
5米。
下图为示意图!二、工序说明1、钻孔机的安装与定位安装钻孔机的基础如果不稳定,施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响,因此要求安装地基稳固。
对地层较软和有坡度的地基,可用推土机推平,在垫上钢板或枕木加固。
为防止桩位不准,施工中很重要的是定好中心位置和正确的安装钻孔机,对有钻塔的钻孔机,先利用钻机的动力与附近的地笼配合,将钻杆移动大致定位,再用千斤顶将机架顶起,准确定位,使起重滑轮、钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在一垂线上,以保证钻机的垂直度。
钻机位置的偏差不大于2cm。
对准桩位后,用枕木垫平钻机横梁,并在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。
2、埋设护筒钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。
当钻孔较深时,在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象.钻孔内若能保持壁地下水位高的水头,增加孔内静水压力,能为孔壁、防止坍孔。
护筒除起到这个作用外,同时好有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。
制作护筒的材料有木、钢、钢筋混凝土三种。
护筒要求坚固耐用,不漏水,其内径应比钻孔直径大(旋转钻约大20cm,潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm),每节长度约2~3m。
一般常用钢护筒。
3、泥浆制备钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成.具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具,增大静水压力,并在孔壁形成泥皮,隔断孔内外渗流,防止坍孔的作用。
调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆,应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度,泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握,泥浆太稀,排渣能力小、护壁效果差;泥浆太稠会削弱钻头冲击功能,降低钻进速度。
钻孔灌注桩施工方法一、工程概况:香港西铁CC212标段的钻孔灌注桩共计1344根,直径分别为0.205m、0.5m、0.6m、0.8m、1.0m、1.2m、1.5m、1.8m、2.0m、2.5m等10种,其中99根排桩(Ranking Piles)的直径为205mm;桩基嵌入岩石深度分别预计为2m,桩底为扩大钟体。
详细清单如下:二、主要机械配备:1.机械配备说明:机械配备时要充分考虑到施工场地及施工进度里程碑的要求,以及机械本身的施工能力。
考虑到本工程中直径为Φ1000、Φ1200、Φ1500的桩较多,这三种桩共计805根,深度多在40m以内;且在施工初期,TMN Station桩基(均为Φ1000和Φ1500两种类型)的施工为施工之重点,非常适合采用MT150这种钻机。
其他类型的桩则采用KPG-3000A钻机施工。
配备1台150T的履带吊主要负责KPG-3000A钻机的移动、就位及钢护筒拔出等,配备3台50T的履带吊主要负责钢筋笼的吊装及辅助钻机施工等。
配备1台冲抓钻机负责配合钻机钻孔施工,泥浆分离设备及泥浆泵负责钻机施工过程中泥浆的制作、供给等,变压器则将高压电源变为动力电源,专门配备1台400KVA发电机组作为备用电源。
现场建立一个由6台20m3/min空压机组成的空压机站供应各台钻机的压缩空气,使之实现反循环气举出碴。
每台钻机再配一台泥浆泵,给钻孔内补充泥浆。
配备150t和50t履带吊机各1台,以配合钻孔工作过程中的起重工作。
2.主要机械配备一览表:三、施工进度计划:四、场地布置说明:为保证钻孔桩施工的顺利进行,确保大型机械在施工场地内行走自如,配合施工生产和环保工作的需要,场地内需修建临时通道、泥浆池,布设泥浆和空气管路,架设临时动力线等设施,以满足业主对工程的要求。
钻机MT150为履带式,可自行;钻机KPG-3000A为轨道滑移式,本工地用150T 履带吊转移钻机。
为保证履带吊的行走,需修建6M宽、下铺0.5m厚片石、上铺0.2m 厚碎石与石屑的临时通道通往各桩孔;同时,为保证钻机自行行走,还需铺设临时道路及轨道通往各处。
冲击钻锥钻孔桩施工工法(doc 5页)冲击钻锥钻孔桩施工工法此工法适宜用于地层为亚粘土、砂、粉砂及含少量细砾地层,使用泥浆固壁冲击钻锥钻孔,直径为1.0-1.5m的钻孔桩。
操作程序1、施工场地清除杂物,整平夯实,排水方便,适宜人员操作,机械安装运转,水、电、路三通,达到施工条件需要。
2、测量放样:准确测量定出各钻孔桩中心位置。
3、埋设护筒:(1)钢护筒外型、尺寸符合设计要求,内径大于桩径30-40cm。
(2)挖护筒坑,下放护筒,使护筒平面位置中心与桩设计中心一致,中心偏差不得大于5cm,倾斜度偏差不大于1%。
(3)护筒顶宜高出地下水位1.5m-2m,高出地面0.3m,旱地或者浅水处,粘性土不小于1.0-1.5m,沙性土应将护筒周围0.5-1.0m范围内挖除,回填粘性土,并夯实至护筒底0.5m以上。
(4)冰冻地区应埋入冻层下列0.5m。
4、安装钻机(1)钻机稳固地安装在钻孔的一侧,钻机支承垫木不得压在孔口钢护筒上。
(2)选择适宜地层的配套钻锥与钻孔事故处理的配套机具,接通水电供应,备好造泥浆粘土与泥浆池。
(3)调整钻机,使钻锥起吊滑轮缘,钻锥中心与桩孔中心三者在同一垂线上,稳固好钻机与扒杆揽风绳。
5、钻机钻进(1)开始钻孔时保持钻锥稳固,应使用小冲程,慢速,使初开孔坚实,坚直能起导向作用,避免碰撞护筒,钻锥在孔中能保持坚直稳固时,可适当加速钻进。
(2)钻进过程中,随时注意孔内水压差,以防止产生涌沙。
孔中泥浆随时进行检查,保持各项指标符合要求,不因泥浆过浓影响进度,过稀易于塌孔。
(3)钻进时及时填写钻孔施工记录,交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。
连续三班作业,根据钻进感受与快慢情况与取样分析判明地层变化。
(4)因故停钻时,孔口应护盖,严禁钻锥留在孔内,以防埋钻。
(5)在钻孔排渣、提钻、除土或者因故停钻时,应保持孔内有规定的水头与符合要求的泥浆密度、粘度以防坍孔。
6、检孔(1)钻进中应用检孔器检孔,检孔器用钢筋笼做成,其外径等于设计孔径,长度等于设计孔径的4-6倍,按要求检查钻进中与终孔的孔径。
2.5m直径钻孔灌注桩施工技术谢伟东[接要]:本文详细介绍了2.5m直径钻孔灌注桩成孔及灌注技术,成功克服了小钻机钻大孔径桩、复杂地质情况下泥浆护壁及砾石、铁板砂层成孔和泥浆无公害处理等施工技术难题,为类似施工提供借鉴之处。
[关键词]:2.5m直径钻孔灌注桩钻机改造成孔灌注技术1.工程概况哈双高速公路B2合同段的黎明站分离立交桥,位于哈尔滨市动力区朝阳乡东升村,跨越拉滨铁路黎明车站。
桥梁孔跨组合为:左幅2×40m+12×50m;右幅为2×40m+2×50m+3×40m+2×50m+2×40m+5×50m。
全桥共计54根钻孔灌注桩,桩基设计要求:直径2.5米,最大桩长32米,桩底位于中粗砂地层中,通长钢筋笼,孔底沉渣小于60cm。
但实际地质与设计不符,部分桩底位于砾石层中或铁板砂(软岩)层中。
2.钻孔灌注桩成孔及灌注施工2.1地层简述一层:0-0.5m 人工填土。
二层: 0.5-4.5m 亚粘土,黄色,湿硬型状态。
三层: 4.5-12.0m亚粘土,灰色,湿,可塑状态。
四层: 12.0-16.5m亚粘土,灰色,湿,可塑状态,含云母。
五层: 16.5-17.3m 亚粘土,灰色,稍湿,硬塑。
六层: 17.3-19.0m 亚粘土,黄色-灰色,稍湿,硬塑-坚硬,含氧化铁,下部夹薄细砂层。
七层:19.0-29.9m中砂,灰色,稍湿,密实-极密状态,成分主要为石英、长石及云母,含砾约10-15%,磨圆较好,分选性较好。
本层较为致密,具胶结(俗称铁板砂)。
2.2.施工主要难点(1)小钻机进行大直径钻孔桩施工(2)超厚粉细砂及中粗砂层的泥浆护壁(3)旋转钻机穿越砾石,铁板砂层(4)化学泥浆无公害处理由上可见,该桩基工程所面对的技术问题是范围广、难度高,为了解决这些问题,施工中从理论到实践首次采取了一些施工方法来解决这些问题。
2.3钻机改造技术2.3.1.电机改造本工程使用的设备都为国产钻孔设备,一种为连云港生产的GM—20型钻机,一种为GPS—15型钻机,从型号可以看出此两种型号的钻机,均需要改进,并辅以相应的施工工艺才能进行2.5M钻孔桩施工。
改造钻机的原理为减少电机转速,增加扭距,以适应大直径钻孔桩施工需要。
从结果看并不比国外设备或国产大功率钻孔设备差,使用的主要钻孔设备见表1主要钻孔设备表12.3.2加工特制钻头加工锥形刮刀钻头4个,适用于亚粘土或人工填土以及砂层,加工一个楔齿滚刀钻头1个适用于卵石、砾石,加工一个球齿滚刀钻头1个,适用于岩石(铁板砂)层。
2.4钻机钻孔技术本钻孔桩工程采用反循环排渣钻进,泥浆池与钻孔桩位相连,循环送浆。
2.4.1穿过砾石、卵石层钻进技术(1)选用楔齿滚刀钻头;(2)调节钻头吸渣口的位置、高度及直径;(3)增大钻压,控制钻进速度;(4)增大排渣速度。
2.4.2入岩钻进技术(1)采用球齿滚刀钻头;(2)球齿滚刀布置要合理,避免重复破石率;(3)在钻机的工作能力下,尽可能加大有效钻压,宜控制在90%-95%左右,作用于钻头上的压力不少于400KN;(4)保持1.0m/s的线速度,就是说钻头转速为6r/min最理想;(5)采用少吃多餐的钻进技术,保持80mm/h左右的进尺速度;(6)增加泥浆流量,将岩石碎块及时排出孔外。
2.4.3保证钻孔垂直度的方法本桥部分钻孔桩19m以下的土层中的砂砾层密实一极密状态,成分主要为石英、长石及云母,含砾约10-15%,磨贺圆较好,分选性好,本层较为致密具胶结(俗称铁板砂),类似软岩性质且厚度不均一,造成钻孔时软硬不一,易使钻头向软弱的砂砾层方向顷斜,造成孔斜,给后续的钻进造成很大困难,且不能满足要求,施工中采取措施如下:(1)大配重,减压钻进,控制进尺速度(2)在钻头上方及钻杆中间分别安装稳定器2.5泥浆系统的管理技术本地区处于哈尔滨市郊区,桥位处为农田,马家沟河从9#墩及10#墩之间穿过,流向市区,对环保要求高。
同时由于地层中的粉细砂层较厚,对泥浆性能要求高,施工中以化学泥将护壁为主,采用泵送泥浆至桩位的循环系统来满足施工及环保要求。
2.5.1泥浆的配制先用膨润土+食用碱+CMC+水的配方所组成的化学泥浆.根据不同的地层,现场测试出相应的化学泥浆的配合比,按照不同的配合比在泥浆池中配制对应于不同的地层的泥浆。
根据施工经验,常用的泥浆配合比为每立方米泥浆用膨润土80kg,纯碱4kg,CMC 0.5kg,水1000kg。
经过多次试配,实际施工中所用的常用泥浆配合比见表2泥浆配合比表22.5.2泥浆的循环泥浆除循环与孔位通过地沟连接外,其余部分全部采用管道化运输,在直线段一般采用钢管,曲线段采用软管,泥浆循环系统见图12.5.3废泥浆的无公害处理(1)利用沉淀池(自然沉淀法)从排渣口出来的泥浆首先进入沉淀池,大部分砾石及铁板砂块将在这里沉淀下来,及时用挖掘机或机械抓斗清理出来,自然沉淀在施工中取得了较好的效果,使泥浆重复使用的次数增加很多,从而大大降低了废浆的产生。
(2)本工程中单桩在灌注水下砼时一次性排出的泥浆量很大,一般都达175m3。
灌注砼排出的能用的泥浆用泵排回泥浆沉淀池中,不能用的少数泥浆排到附近的沟池内,沉淀后把清水抽走,沉淀物挖走。
本桥54根钻孔桩水下砼灌注量 8千余方,施工中靠这些泥浆处理方法,现场向外没有运送一车废泥浆,取得了满意的效果。
2.6钻孔桩封底2.5m钻孔桩灌注水下砼时封底是关键,与我们平常施工的Φ1.5及Φ1.2钻孔桩有很大区别。
因为导管口距离孔底为20cm—40cm米时,要保证第一次埋管深度达到1米以上,第一次灌注砼量必须达到7m3以上。
2.6.1设计一个大的料斗,容积为4.5m3,此储料只在第一次灌注砼时使用,封底成功后,改成1.5m3的小储料斗,保证灌注提升方便。
2.6.2用2台6m3砼搅拌运输运送灌砼,第一次灌砼时,两台车装满料后就位,当打开大储料斗止水阀门开始灌注水下砼的同时,有一台搅拌运输车向储料斗里倾倒砼,速度应使储料斗基本处于满料状态。
当第一台车倾倒完毕时,第二台车紧接着倾倒,直至封底砼灌注完毕。
2.6.3两台运输车及储料的砼总量为16m3达到了良好的封底效果,封底完成后,移去大储料斗换上小储料斗可正常进行水下砼灌注,运输设备同样用2台砼搅拌运输车。
3.施工总结由于我局没有φ2.5m钻孔桩施工的成功经验,在没有投入更新、更好的设备情况下,完全依靠现有的设备,很好的完成黎明站分离立交桥2.5m钻孔桩施工任务,摸索出一些好的施工经验还是在今后施工中值得推广的。
3.1钻机的改造技术我们现有的 1.5m以上钻机经改造后均可用于2.5m钻孔桩施工,改造可从两方面入手,一是保留原钻机的钻架,更换大功率电机;二是降低原电机转速,增大钻机扭距。
具体采用哪种方法视地质情况及地质岩性而定。
由于本工程原设计地质基本为亚粘土、粉细砂及中粗砂层,较软弱,做采用了第二种方法。
但实际地质情况与设计不符,部分钻孔桩穿过了砾石层及铁板砂层(铁岩),通过降低原钻机转速来提高扭距的办法略显不足,钻进速度明显减慢,今后遇到此种地质应更换大功率电机。
3.2不同的泥浆性质对成桩质量的影响由于本工程的地表优质亚粘土比较厚,施工之初没有使用化学造浆法,开始钻进时控制进尺在孔的造浆。
孔内造浆对亚粘土层没有什么影响,护壁效果非常好。
但对粉细砂及中粗砂层效果就不是很好,虽然可以护住孔壁,但灌注水下砼时,由于骨料向上翻动,有时会破坏泥浆护壁,桩径四周5cm以内有卷砂现象,影响桩的质量。
采用化学泥浆后,对粉细砂及中粗砂层的护壁效果有了明显的改观,通过超声波检测,桩径四周不再有卷砂现象。
3.3导管直径的大小对孔底沉碴的影响2.5m钻孔灌注桩,钻孔及清渣完成后,从提钻头、搭设灌孔平台到下设、钢筋笼,再到下设导管及安装大储料斗,最快也需12小时左右,比小直径钻孔桩时间明显增加。
又由于桩内泥浆含砂率较高,沉淀速度快,到灌孔时,孔内沉渣厚度基本达到了0.8m左右,对于摩擦桩,虽然基本能满足规范要求,但我们还是希望沉渣厚度越小越好。
灌孔之初,我们现场有直径300mm及直径250mm两套导管,1#桥墩的4根钻孔桩分别用两套导管灌注的。
通过超声波检测,300mm导管灌注的水下砼的孔底沉渣在30cm左右,要明显小于用250mm导管灌注的50cm左右。
从砼冲击动力分析也不难理解,由于300mm导管灌注的砼流量大,冲击力强,能将孔底沉渣反上来。
为了提高钻孔桩的质量,我们又加工了一套350mm的导管,处理沉渣效果更加明显,沉渣厚度基本在10cm左右,甚至达到了零沉渣。
4.结束语4.1本工程经过东北林业大学实验中心超声波检验及应力波,完全满足设计及施工规范要求。
4.2本工程解决了复杂地层的护壁问题,做到了不坍孔、缩孔,砼冲盈系数不超标。
4.3本工程解决了小钻机进行大直径钻孔桩施工的成孔技术。
4.4本工程解决了回转钻机穿越砾石及铁板砂(软岩)层的成孔技术。
4.5本工程解决了泥浆无公害处理技术。
4.6为本桥创优质工程奠定了基础,哈双高速公路全线质量目标是“四省”质量争第一,全线创国优,本桥A类桩比例为92.6%,超过创国优要求的不少于85%的标准。
2.5m直径钻孔灌注桩施工技术中铁十三局一公司。