泵吸反循環(huán)鉆孔灌注樁施工工法

泵吸反循環(huán)鉆孔灌注樁施工工法1前言近年來，盡管我國在橋梁建立方面取得了不少成績(jī)，在深海樁基施工上取得了進(jìn)步，但深海樁基在不同程度上還存在不少問題，對(duì)成樁穩(wěn)定性構(gòu)成極大難題。深海樁基施工是保證跨海大橋順利建成的關(guān)鍵，它為橋梁上部構(gòu)造施工奠定了良好的根底；做好深水樁基工程，是保證跨海大橋正常運(yùn)營的重要前提。我們根據(jù)實(shí)際施工對(duì)深海樁基泵吸反循環(huán)施工工法及操作要點(diǎn)進(jìn)展整理總結(jié)，并編制成海上樁基泵吸反循環(huán)施工工法。2工法特點(diǎn)本工法將傳統(tǒng)的正循環(huán)工藝優(yōu)化成泵吸反循環(huán)工藝，通過砂石泵的抽吸作用,在鉆桿腔形成負(fù)壓,在孔液柱和大氣壓的作用下,孔壁與環(huán)狀空間的沖洗液流向孔底,將鉆頭切削下來的鉆渣帶進(jìn)鉆桿腔,再經(jīng)過砂石泵排至地面沉淀池;沉淀鉆渣后,沖洗液流向孔,形成反循環(huán)。本工法鉆孔效率高，清空時(shí)間短，成孔后孔底沉渣少，成樁穩(wěn)定性高，對(duì)環(huán)境污染少等特點(diǎn)。3適用圍本工法適用于具有海洋潮汐影響、常年風(fēng)浪較大、地質(zhì)為砂土及粉質(zhì)黏土、工期要求緊的大直徑深水灌注樁的跨海橋梁樁基施工中。4工藝原理本工法是通過砂石泵的抽吸作用,在鉆桿腔形成負(fù)壓,在孔液柱和大氣壓的作用下,孔壁與環(huán)狀空間的沖洗液流向孔底,將鉆頭切削下來的鉆渣帶進(jìn)鉆桿腔,再經(jīng)過砂石泵排至地面沉淀池。沉淀鉆渣后,沖洗液流向孔,形成反循環(huán)，成孔后經(jīng)過一次清孔及二次清孔，最終完成樁基施工。5施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1施工工藝流程樁位放樣樁位放樣護(hù)筒加工及埋設(shè)制作護(hù)筒護(hù)筒加工及埋設(shè)制作護(hù)筒制備泥漿樁位復(fù)測(cè)鉆機(jī)就位制備泥漿樁位復(fù)測(cè)鉆機(jī)就位泥漿循環(huán)、凈化鉆進(jìn)、成孔泥漿循環(huán)、凈化鉆進(jìn)、成孔第一次清孔原材料檢驗(yàn)第一次清孔原材料檢驗(yàn)成孔驗(yàn)收、下鋼筋籠制作鋼筋籠成孔驗(yàn)收、下鋼筋籠制作鋼筋籠導(dǎo)管打壓試驗(yàn)下導(dǎo)管導(dǎo)管打壓試驗(yàn)下導(dǎo)管第二次清孔第二次清孔測(cè)混凝土面高度商品混凝土測(cè)混凝土面高度商品混凝土圖1海上樁基泵吸反循環(huán)施工工藝流程框圖5.2操作要點(diǎn)5.2.1鋼護(hù)筒施工反循環(huán)鉆機(jī)就位前，先進(jìn)展鋼護(hù)筒施工。鋼護(hù)筒采用鋼板卷制，根據(jù)鉆孔樁直徑大小和水位深度選用比鉆孔樁直徑大300mm，壁厚12mm。為了保證鋼護(hù)筒的埋設(shè)符合要求必須設(shè)置導(dǎo)向架，保證鋼護(hù)筒的垂直度。鋼護(hù)筒深度確實(shí)定根據(jù)(人民交通的?橋涵?)中的計(jì)算公式求得。計(jì)算公式如下：L=[(h+H)γω－Hγo]÷(γd－γω)式中：L--護(hù)筒埋置深度〔m〕H--施工水位至河床外表深度〔m〕h--護(hù)筒水頭，即護(hù)筒水位與施工水位之差〔m〕γω--護(hù)筒泥漿容重(KN/m3)γo--水的容重(KN/m3)γd--護(hù)筒外河床土的飽和容重(KN/m3)其中γd=〔△+e〕γo/〔1+e〕在γd式中：△--土粒的相對(duì)密度，砂土平均取2.65，粘性土取平均取2.70，e--飽和土的孔隙比，砂土為0.33~1.0,粘性土為0.7~0.43，軟土為1~2.3。對(duì)于護(hù)筒穿過幾種不一樣的土質(zhì)是，護(hù)筒外河床土的飽和容重取平均值，即γd=〔ΣγidLi/ΣLi〕。式中γd---幾種不同土的平均飽和容重(KN/m3)γid---每種不同土的飽和容重(KN/m3)Li---每種不同土的層厚(m)圖2鋼護(hù)筒加工及施打5.2.2泥漿制備安裝海上泥漿循環(huán)池，該工程位置由于海邊工程的地質(zhì)特殊性，根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告顯示，該地區(qū)粘土層位于第5層，深度較深，且以上土層無粘土，所以開孔前需從場(chǎng)外運(yùn)輸粘土做鉆孔泥漿護(hù)壁材料。本工程海上樁基受潮汐作用影響顯著，工程初期鉆進(jìn)過程中屢次出現(xiàn)漏漿跑漿的情況，由于海水的作用，泥漿指標(biāo)不穩(wěn)定，因此，本工程針對(duì)海水造漿進(jìn)展專題研究，選用膨潤土、CMC、PHP、純堿、海水專用造漿劑等配制優(yōu)質(zhì)泥漿，該泥漿具有浮懸鉆渣、冷卻鉆頭、潤滑鉆具，增大靜水壓力，并在孔壁形成泥皮，隔斷孔外滲流，防止坍孔的作用。圖3開孔前泥漿調(diào)試圖4海水造漿材料5.2.3鉆孔施工鉆機(jī)就位后，復(fù)測(cè)校正，鉆頭對(duì)準(zhǔn)鉆孔中心，同時(shí)使鉆機(jī)底座水平。開鉆時(shí)低檔位慢速鉆進(jìn)，以保證樁位準(zhǔn)確性，在砂土層中應(yīng)慢速、稠泥漿鉆進(jìn),通過鉆壓、轉(zhuǎn)速、泥漿指標(biāo)等參數(shù)的調(diào)節(jié)來控制鉆進(jìn)成孔速度，防止孔斜、縮徑、塌孔等現(xiàn)象的產(chǎn)生。(1)開鉆時(shí)慢速鉆進(jìn)，待鉆頭全部進(jìn)入地層后，加速鉆進(jìn)。(2)鉆進(jìn)過程中，采用縱橫十字線控制樁位，鉆機(jī)工每班、測(cè)量組隔天校正樁位、垂直度，確保樁的樁位、垂直度滿足規(guī)、驗(yàn)標(biāo)要求。(3)鉆完完成用檢孔器檢孔，檢孔器高度為6m，直徑為1.5m。(4)檢驗(yàn)樁孔：鉆孔到設(shè)計(jì)深度后，采用檢孔器對(duì)鉆孔深度、直徑及孔的傾斜度進(jìn)展檢測(cè)，成孔孔徑不小于設(shè)計(jì)直徑。孔深采用水準(zhǔn)儀定護(hù)筒標(biāo)高，測(cè)繩及鋼尺量測(cè)孔深?？椎膬A斜度通過鉆頭在孔口位置及孔底位置量測(cè)砣繩偏移值計(jì)算出孔的傾斜度。當(dāng)鉆孔深度到達(dá)設(shè)計(jì)要求，用外徑等于樁的設(shè)計(jì)直徑，高度為孔徑的4倍的鋼筋籠檢孔器吊入鉆孔進(jìn)展深度、直徑及孔的傾斜度檢測(cè)，對(duì)全長進(jìn)展檢查，并報(bào)請(qǐng)監(jiān)理工程師復(fù)查。圖5鉆孔施工5.2.4第一次清孔第一次清孔的目的是將泥漿中的鉆渣及孔底大局部的沉渣去除，防止在下鋼筋籠的及導(dǎo)管的過程中，鉆渣大量下沉?！?〕根據(jù)地質(zhì)情況采用正循環(huán)清孔方式〔2〕清孔時(shí)考前須知：清孔標(biāo)準(zhǔn)符合設(shè)計(jì)及規(guī)要求，即：孔排出或抽出的泥漿手摸無2～3mm顆粒，泥漿比重不大于1.08~1.10，含砂率小于2%，粘度17～20pa·s；澆筑水下混凝土前孔底沉渣厚度不大于規(guī)要求。嚴(yán)禁采用加深鉆孔深度方法代替清孔。5.2.5鋼筋籠〔1〕鋼筋籠一次加工成型。鋼筋籠加工時(shí)，下料要準(zhǔn)確，嚴(yán)格控制鋼筋的尺寸，主筋采用焊接或直螺紋套筒連接，并確保焊縫的長度和質(zhì)量。主筋間距、箍筋間距要嚴(yán)格控制在規(guī)允許的誤差以。樁基需進(jìn)展超聲波監(jiān)測(cè)，需按照要求在鋼筋籠預(yù)埋聲測(cè)管，聲測(cè)管固定在鋼筋籠側(cè)，吊裝時(shí)在鋼筋籠設(shè)置支撐鋼筋防止鋼筋骨架變形，防止聲測(cè)管被破壞。〔2〕樁孔清完后，用25T吊車采用兩點(diǎn)起吊，防止鋼筋籠在吊裝時(shí)發(fā)生變形。鋼筋籠入孔時(shí)，為防止其變形，要用方木加固，然后用吊車慢慢吊起，慢慢放入孔中，不得左右旋轉(zhuǎn)碰撞孔壁。下籠時(shí)如遇阻礙應(yīng)停頓籠體下放，查明原因，及時(shí)處理，嚴(yán)禁高起猛落，強(qiáng)行下放?！?〕鋼筋籠入孔后應(yīng)由測(cè)量技術(shù)人員對(duì)鋼筋籠的位置、高程進(jìn)展復(fù)檢。〔4〕鋼筋骨架的制作和吊放的允許偏差為：主筋間距±20mm；箍筋間距±10mm；骨架外徑±5mm；骨架傾斜度0.5%；骨架保護(hù)層厚度±10mm；骨架中心平面位置20mm；骨架頂端高程±20mm。5.2.6下導(dǎo)管〔1〕導(dǎo)管使用前必須進(jìn)展水密承壓、抗拉試驗(yàn)，并對(duì)導(dǎo)管進(jìn)展編號(hào)、丈量，且在導(dǎo)管上標(biāo)志清楚，下放導(dǎo)管時(shí)必須按編號(hào)依次下放?！?〕導(dǎo)管底口距離孔底應(yīng)有30～40cm距離?！?〕導(dǎo)管應(yīng)置于鉆孔中心下放，防止鉤掛鋼筋籠。5.2.7.第二次清孔導(dǎo)管下好，在灌注混凝土之前，應(yīng)繼續(xù)利用導(dǎo)管進(jìn)展清孔，防止泥漿再次沉淀，持續(xù)到混凝土灌注，保證泥漿指標(biāo)及孔底沉淀層厚度符合設(shè)計(jì)及規(guī)要求。5.2.8.灌注水下混凝土〔1〕在灌注水下混凝土之前：應(yīng)再次檢查孔泥漿性能指標(biāo)和孔底的沉淀厚度，符合要求前方可灌注水下混凝土；〔2〕混凝土拌和物運(yùn)至灌注現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)對(duì)其和易性和坍落度進(jìn)展檢驗(yàn)，其坍落度為180～220mm，如不符合要求應(yīng)進(jìn)展二次拌和，仍不符合要求的不得使用?！?〕灌注之前須再檢查一次孔深，并與成孔時(shí)的實(shí)際孔深比擬，確定沉渣厚度，合格前方可灌注混凝土。該分項(xiàng)工程混凝土采用場(chǎng)外預(yù)拌C35水下商混凝土，塌落度為18cm—22cm。混凝土由混凝土運(yùn)輸車運(yùn)輸，采用鉆架進(jìn)展灌注，來回提降導(dǎo)管進(jìn)展混凝土振搗。首批灌注混凝土的數(shù)量應(yīng)滿足導(dǎo)管首次埋置深度〔≥1.0m〕和填充導(dǎo)管底部的需要，所需混凝土數(shù)量按下面的公式計(jì)算：式中：V——灌注首批混凝土所需要數(shù)量〔m3〕；D——樁孔直徑〔m〕；H1——樁孔底至導(dǎo)管底端間距，一般為0.4m；H2——導(dǎo)管初次埋置深度〔m〕；d——導(dǎo)管徑；h1——樁孔混凝土到達(dá)埋置深度H2時(shí)，導(dǎo)管混凝土柱平衡導(dǎo)管外〔或泥漿〕壓力所需要的高度〔m〕，即h1=Hwγw/γcγc——混凝土拌和物的重度〔取24kN/m3〕；γw——井孔水或泥漿的重度〔kN/m3〕Hw——井孔水或泥漿的深度〔m〕〔4〕灌注中常測(cè)混凝土面深度，控制導(dǎo)管的埋置深度在2～6m，撤除導(dǎo)管應(yīng)及時(shí)迅速。當(dāng)導(dǎo)管混凝土不滿時(shí)應(yīng)徐徐灌注，嚴(yán)禁在導(dǎo)管形成高壓氣囊?！?〕灌注必須連續(xù)進(jìn)展，中間不得停滯時(shí)間過長防止斷樁?！?〕為防止鋼筋骨架上浮，當(dāng)灌注在混凝土頂面距鋼筋骨架底部1m左右時(shí)，應(yīng)降低混凝土的灌注速度，當(dāng)混凝土拌和物上升到骨架底口4m以上時(shí)，提升導(dǎo)管，使導(dǎo)管底口高于骨架底部2m以上，即可恢復(fù)正常灌注速度?！?〕需振動(dòng)導(dǎo)管以加快混凝土下落速度時(shí)，提升導(dǎo)管不可過猛且提升高度不可過大，防止拉斷導(dǎo)管或?qū)?dǎo)管口提出混凝土造成導(dǎo)管進(jìn)水而斷樁。〔8〕混凝土應(yīng)比設(shè)計(jì)標(biāo)高超灌0.8m，以保證樁頭混凝土質(zhì)量?！?〕混凝土灌注完成后應(yīng)及時(shí)拔出護(hù)筒，防止混凝土凝結(jié)護(hù)筒無法拔出。6材料與設(shè)備6.1投入的勞動(dòng)力表1主要?jiǎng)趧?dòng)力表工種人數(shù)備注鉆機(jī)工60要求持證上崗且熟悉該工藝、崗位的操作流程起重工18要求持證上崗且熟悉該工藝、崗位的操作流程電工3要求持證上崗修理工9熟悉該崗位的操作流程鋼筋工18其中電焊工要求持證上崗其他輔助工種106.2主要材料材料名稱規(guī)格單位數(shù)量執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)HRB400鋼筋Φ28t1855.7GB1499.2-2007/xg1-2009HRB400鋼筋Φ25t12.1GB1499.2-2007/xg1-2009HRB400鋼筋Φ22t20.0GB1499.2-2007/xg1-2009HRB400鋼筋Φ16t17.0GB1499.2-2007/xg1-2009HPB300鋼筋Φ10t232.5GB1499.1-2008/XG1-2012水下混凝土C35m327302.2GB/T14902-20126.3施工器材表2主要設(shè)備器材表序號(hào)機(jī)械設(shè)備型號(hào)數(shù)量用途1反循環(huán)鉆機(jī)CZ5020成孔2泥漿泵PNL20循環(huán)3混凝土罐車SY5261THB376泥漿外運(yùn)4混凝土罐車SY5261THB3710樁基混凝土運(yùn)輸5汽車吊QY50E3現(xiàn)場(chǎng)材料、設(shè)備吊運(yùn)6裝載機(jī)ZL50G3現(xiàn)場(chǎng)鉆渣裝載、物資搬運(yùn)7自卸汽車6鉆渣及建筑垃圾外運(yùn)8電焊機(jī)10鋼筋籠焊接9鋼筋調(diào)直機(jī)6鋼筋加工6.4施工水電6.4.1供電設(shè)施建立施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)電全部由變壓器接入，現(xiàn)場(chǎng)布置2臺(tái)300kw的大功率柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源6.4.2供水設(shè)施本工程用水采用當(dāng)?shù)刈詠硭?，水質(zhì)好，經(jīng)檢測(cè)合格，完全可滿足工程施工及生活需要。7質(zhì)量控制7.1材料質(zhì)量控制物資檢驗(yàn)、試驗(yàn)：本工程鋼筋、水泥、砂、石等材料由工程部試化驗(yàn)員填寫試驗(yàn)委托書，送試驗(yàn)部門進(jìn)展檢驗(yàn)和試驗(yàn)。物資檢驗(yàn)、試驗(yàn)程序如下：進(jìn)貨驗(yàn)收〔檢查出廠質(zhì)量證明文件和外觀檢查〕→見證取樣→委托→試驗(yàn)→報(bào)告→存檔。7.2監(jiān)控量測(cè)控制質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)〔?城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)?(CJJ2-2008)〕質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)次工程允許偏差1樁身混凝土強(qiáng)度≥C352樁位偏差單排樁≤5cm群樁≤10cm3鉆孔傾斜度≤0.5%4孔深比設(shè)計(jì)深度超深不小于5cm5孔徑不小于設(shè)計(jì)孔徑6超聲波檢測(cè)合格7鉆芯取樣合格8沉淀層厚度≤20cm7.3工程檢驗(yàn)、試驗(yàn)本工程檢驗(yàn)和試驗(yàn)包括原材料試化驗(yàn)、隱蔽工程驗(yàn)收、檢驗(yàn)批驗(yàn)收、分項(xiàng)工程驗(yàn)收、分部工程驗(yàn)收、施工過程試驗(yàn)和竣工驗(yàn)收。8.平安生產(chǎn)保證措施施工生產(chǎn)都必須貫徹“平安第一，預(yù)防為主“的方針，搞好平安根底建立，強(qiáng)化生產(chǎn)管理，狠抓平安生產(chǎn)關(guān)鍵，全面提高企業(yè)整體素質(zhì)和平安工作質(zhì)量，以保證施工生產(chǎn)任務(wù)的完成。為增強(qiáng)全體員工平安意識(shí)，以保證樁基施工中的順利進(jìn)展，特制定平安措施：8.1、進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)必須戴好平安帽，施工過程中要集中注意力，并服從指揮，防止意外受傷。8.2、對(duì)鉆機(jī)周圍設(shè)置平安防護(hù)柵欄，非工作人員不得進(jìn)入鉆機(jī)區(qū)，在周圍應(yīng)設(shè)置明顯的警告標(biāo)志。8.3、搬運(yùn)物料時(shí)，應(yīng)注意前后左右保持平安距離，并注意交通情況。用手推車裝運(yùn)物料，應(yīng)注意平穩(wěn)，掌握重心，不得猛跑和撒把溜放。前后車距在平地不得少于2米，下坡不得少于10米。8.4、建立嚴(yán)格的交接班制度，每班檢查一次設(shè)備情況并詳細(xì)記錄，發(fā)現(xiàn)危象，及時(shí)處理。每次交接班時(shí)，認(rèn)真檢查機(jī)械設(shè)備〔泥漿泵、鉆機(jī)等〕、臨時(shí)用電設(shè)備等，要每天檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，嚴(yán)禁使用不合格設(shè)備或工具。8.5、鉆孔作業(yè)時(shí)必須有專人值班，隨時(shí)鉆進(jìn)情況，對(duì)鉆進(jìn)情況及時(shí)作好記錄，嚴(yán)禁脫崗。8.6、施工區(qū)域周圍設(shè)置明顯的警告標(biāo)志，非工作人員不得進(jìn)入施工作業(yè)區(qū)。在距井口周圍設(shè)置平安警示牌和彩繩，3m圍不得通行載重車輛。8.7、夜間施工要做好現(xiàn)場(chǎng)照明工作，對(duì)容易出現(xiàn)在平安問題的位置懸掛警示燈。8.8、工作人員不得超時(shí)工作，嚴(yán)禁酒后操作，以免發(fā)生事故。8.9、施工場(chǎng)的一切電源電線的安裝和撤除，由持證電工專管。臨時(shí)用電必須嚴(yán)格遵守平安用電規(guī)。8.10、對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)所有設(shè)備、設(shè)施、平安裝置，工具和勞保用品等經(jīng)常進(jìn)展檢查，確保完好和平安使用。8.11、特殊工種必須持證上崗。8.12、未盡事項(xiàng)，嚴(yán)格按照相關(guān)平安規(guī)執(zhí)行。9環(huán)境保護(hù)及文明施工9.1環(huán)境保護(hù)措施周邊環(huán)境保護(hù)、植被保護(hù)和水質(zhì)保護(hù)有極高的要求，防止水污染。在整個(gè)施工過程中，環(huán)境保護(hù)措施如下：9.1.施工環(huán)保、水保保證體系根據(jù)國家、地方政府有關(guān)的法律、法規(guī)，結(jié)合本工程的特點(diǎn)，在