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鐵路客運專線旋挖鉆灌注樁作業指導書

08-22 12:09:20  瀏覽次數:607次  欄目:鐵路工程
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旋挖鉆灌注樁作業指導書

 

1、目的

明確橋梁樁基旋挖鉆灌注樁作業的工藝流程、操作要點和相應的工藝標準,指導、規范樁基作業施工。

2、編制依據

《客運專線鐵路橋涵工程施工質量驗收暫行標準》

《客運專線鐵路橋涵工程施工技術指南》

《施工圖設計文件》

3、適用范圍

適用于各種土質層和砂類土、碎(卵)石土或中等硬度以下基巖的橋墩樁基施工。施工前應根據不同的地質采用不等的鉆頭。目前國內常用的德國產BG系列和意大利的R系列旋挖鉆機。

4、施工方法及工藝要求 


旋挖鉆鉆孔樁施工工藝框圖

 

4.1、施工準備

鉆孔場地應根據地形、地質、水文資料和樁頂標高等情況結合施工技術的要求,須作準備工作如下:

首先確定鉆孔樁位:按照基線控制網及橋墩設計坐標,用全站儀精確放出樁位。

鉆孔場地在旱地且施工期間地下水位在原地面以下大于1m者,應平整場地,清除雜物,更換軟土,夯填密實。鉆機座不宜直接置于不堅實的填土上,以免產生不均勻沉陷。修通旱地位置便道,為施工機具、材料運送提供便利。

鉆孔場地在陡坡時,應挖成平坡。如有困難,可用排架或枕木搭設工作平臺。

鉆孔場地在淺水時,宜采用筑島法。島頂面通常高出施工水位0.75~1.0m。筑島面積按鉆孔方法、設備大小等決定。

4.2、泥漿制備

在砂類土、碎(卵)石土或黏土夾層中鉆孔,采用膨潤土泥漿護壁。在黏性土中鉆孔,當塑性指數大于15,可利用孔內原土造漿護壁。

鉆孔施工時隨著孔深的增加向孔內及時、連續地補漿,維持護筒內應有的水頭,防止孔壁坍塌。

樁孔砼灌注時,孔內溢出的泥漿引流至泥漿池內,利用于下一基樁鉆孔護壁中。

4.3、埋設護筒

鉆孔前設置堅固、不漏水的孔口護筒。護筒內徑大于鉆頭直徑,使用旋轉鉆機鉆孔比鉆頭大約20cm,護筒頂面高出施工水位或地下水位2m,埋設鋼護筒,護筒內徑比樁徑大20cm,還需滿足孔內泥漿面的高度要求,在旱地或筑島時還高出施工地面0.2-0.3m。護筒埋置深度符合下列規定:

岸灘上,黏性土不小于1m,砂類土不小于2m。當表層土松軟時,將護筒埋置到較堅硬密實的土層中至少0.5m。岸灘上埋設護筒,在護筒四周回填黏土并分層夯實;護筒頂面中心與設計樁位偏差不大于5cm,傾斜度不大于1%。

水中用錘擊、加壓、振動等方法下沉護筒。護筒埋入河床面以下1m;水中平臺上按最高施工水位、流速、沖刷及地質條件等因素確定埋深,必要時打入不透水層。

在水中平臺上下沉護筒,由導向設備控制護筒位置。

護筒頂面中心與設計樁位偏差不得大于5cm,傾斜度不得大于1%。

4.4、 鉆機就位及鉆孔

4.4.1、鉆機就位前,應對鉆孔各項準備工作進行檢查。鉆機安裝后的底座和頂端應平穩,在鉆進中不應產生位移或沉陷。就位完畢,施工隊對鉆機就位自檢。

4.4.2、鉆孔前,按施工設計所提供的地質、水文資料繪制地質剖面圖,掛在鉆臺上。針對不同地質層選用不同的鉆頭、鉆進壓力、鉆進速度及適當的泥漿比重。                

4.4.3、鉆孔作業應分班連續進行,填寫鉆孔施工記錄,交接班時應交待鉆進情況及下一班應注意事項。應經常對鉆孔泥漿及鉆機對位進行檢測,不符合要求時,應及時改正。應經常注意地層變化,在地層變化處應撈取樣渣保存。

4.4.4、鉆孔過程中應觀察主機所在地面和支腳支承地面處的變化情況,發現沉降現象及時停機處理。因故停機時間較長時,應將套管口保險鉤掛牢。

4.4.5、當鉆孔深度達到設計要求時,對孔深、孔徑、孔位和孔形等進行檢查,確認滿足設計要求后,立即填寫終孔檢查證,并經駐地監理工程師認可,方可進行孔底清理和灌注水下混凝土的準備工作。

4.5、清孔

詳見清孔方法詳見沖擊鉆孔樁方法             

4.6、鋼筋籠骨架的制作安裝

詳見挖孔樁籠制作、安裝

4.7、導管安裝

詳見沖擊鉆孔樁導管安裝

4.9、灌注水下混凝土

詳見沖擊鉆孔樁灌注水下混凝土

5、質量檢驗標準

詳見沖擊鉆孔樁質量檢驗標準。

6、鉆孔樁常見事故的預防及處理。

常見的鉆孔(包括清孔時)事故及處理方法分述如下:

6.1坍孔

各種鉆孔方法都可能發生坍孔事故,坍孔的特征是孔內水位突然下降,孔口冒細密的水泡,出渣量顯著增加而不見進尺,鉆機負荷顯著增加等。

6.1.1、坍孔原因

①、泥漿相對密度不夠及其它泥漿性能指標不符合要求,使孔壁未形成堅實泥皮。

②、由于出渣后未及時補充泥漿(或水),或河水、潮水上漲,或孔內出現承壓水,或鉆孔通過砂礫等強透水層,孔內水流失等而造成孔內水頭高度不夠。

③、護筒埋置太淺,下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸濕泡軟,或鉆機直接接觸在護筒上,由于振動使孔口坍塌,擴展成較大坍孔。

④、在松軟砂層中鉆進進尺太快。

⑤、提出鉆錐鉆進,回轉速度過快,空轉時間太長。

⑥、水頭太高,使孔壁滲漿或護筒底形成反穿孔。

⑦、清孔后泥漿相對密度、粘度等指標降低,用空氣吸泥機清孔泥漿吸走后未及時補漿(或水),使孔內水位低于地下水位。

⑧、清孔操作不當,供水管嘴直接沖刷孔壁、清孔時間過久或清孔停頓時間過長。

⑨、吊入鋼筋骨架時碰撞孔壁。

6.1.2、坍孔的預防和處理

①、在松散粉砂土或流砂中鉆進時,應控制進尺速度,選用較大相對密度、粘度、膠體率的泥漿或高質量泥漿。

②、發生孔口坍塌時,可立即拆除護筒并回填鉆孔,重新埋設護筒再鉆。

③、如發生孔內坍塌,判明坍塌位置,回填砂和粘質土(或砂礫和黃土)混合物到坍孔處以上1m-2m,如坍孔嚴重時應全部回填,待回填物沉積密實后再行鉆進。

④、清孔時應指定專人補漿(或水),保證孔內必要的水頭高度。供水管最好不要直接插入鉆孔中,應通過水槽或水池使水減速后流入鉆中,可免沖刷孔壁。應扶正吸泥機,防止觸動孔壁。不宜使用過大的風壓,不宜超過1.5-1.6倍鉆孔中水柱壓力。

⑤、吊入鋼筋骨架時應對準鉆孔中心豎直插入,嚴防觸及孔壁。

6.2鉆孔偏斜

各種鉆孔方法可能發生鉆孔偏斜事故。

6.2.1、偏斜原因

①、鉆孔中遇有較大的孤石或探頭石

②、在有傾斜的軟硬地層交界處,巖面傾斜鉆進;或者粒徑大小懸殊的砂卵石層中鉆進,鉆頭受力不均。

③、擴孔較大處,鉆頭擺動偏向一方。

④、鉆機底座未安置水平或產生不均勻沉陷、位移。

⑤、鉆桿彎曲,接頭不正。

6.2.2、預防和處理

①、安裝鉆機時要使轉盤、底座水平,起重滑輪緣、固定鉆桿的卡孔和護筒中心三者應在一條豎直線上,并經常檢查校正。

②、由于主動鉆桿較長,轉動時上部擺動過大。必須在鉆架上增設導向架,控制桿上的提引水龍頭,使其沿導向架對中鉆進。

③、鉆桿接頭應逐個檢查,及時調正,當主動鉆桿彎曲時,要用千斤頂及時調直。

6.3掉鉆落物

鉆孔過程中可能發生掉鉆落物事故。

6.3.1、掉鉆落物原因

①、掉鉆落物原因

卡鉆時強提強扭,操作不當,使鉆桿或鋼絲繩超負荷或疲勞斷裂。

②、鉆桿接頭不良或滑絲。

③、電動機接線錯誤,鉆機反向旋轉,鉆桿松脫。

④、轉向環、轉向套等焊接處斷開。

⑤、操作不慎,落入扳手、撬棍等物。

6.3.2、預防措施

①、開鉆前應清除孔內落物,零星鐵件可用電磁鐵吸取,較大落物和鉆具也可用沖抓錐打撈,然后在護筒口加蓋。

②、經常檢查鉆具、鉆桿、鋼絲繩和聯結裝置。

6.3.3、處理方法

掉鉆后應及時摸清情況,若鉆錐被沉淀物或坍孔土石埋住應首先清孔,使打撈工具能接觸鉆桿和鉆錐。

6.4糊鉆和埋鉆

糊鉆和埋鉆常出現于正反循環回轉鉆進中,糊鉆的特征是在細粒土層中鉆進時進尺緩慢,甚至不進尺出現憋泵現象。

預防和處理辦法:對正反循環回轉鉆,可清除泥包,調節泥漿的相對密度和粘度,適當增大泵量和向孔內投入適量砂石解決泥包糊鉆,選用刮板齒小、出漿口大的鉆錐;嚴重糊鉆,應停鉆,清除鉆渣。對鉆桿內徑、鉆渣進出口和排渣設備的尺寸進行檢查計算。

6.5擴孔和縮孔

擴孔比較多見,一般表局部的孔徑過大。在地下水呈運動狀態、土質松散地層處或鉆錐擺動過大,易于出現擴孔,擴孔發生原因與坍孔相同,輕則為擴孔,重則為坍孔。若只孔內局部發生坍塌而擴孔,鉆孔仍能達到設計深度則不必處理,只是混凝土灌注量大大增加。若因擴孔后繼續坍塌影響鉆進,應按坍孔事故處理。

縮孔即孔徑的超常縮小,一般表現為鉆機鉆進時發生卡鉆、提不出鉆頭或者提外鳴叫的跡象。縮孔原因有兩種:一種是鉆錐焊補不及時,嚴重磨耗的鉆錐往往鉆出較設計樁徑稍小的孔;另一種是由于地層中有軟塑土(俗稱橡皮土),遇水膨脹后使孔徑縮小。各種鉆孔方法均可能發生縮孔。為防止縮孔,前者要及時修補磨損的鉆頭,后者要使用失水率小的優質泥漿護壁并須快轉慢進,并復鉆二三次;或者使用卷揚機吊住鉆錐上下、左右反復掃孔以擴大孔徑,直至使發生縮孔部位達到設計要求為止。對于有縮孔現象的孔位,鋼筋籠就位后須立即灌注,以免樁身縮徑或露筋.

6.6梅花孔(或十字孔)

常發生在以沖擊錐鉆進時,沖成的孔不圓,叫做梅花孔或十字孔。

6.6.1、形成原因

①、錐頂轉向裝置失靈,以致沖錐不轉動,總在一個方向上下沖擊。

②、泥漿相對密度和粘度過高,沖擊轉動阻力太大,鉆頭轉動困難。

③、操作時鋼絲繩太松或沖程太小,沖錐剛提起又落下,鉆頭轉動時間不充分或轉動很小,改換不了沖擊位置。

④、有非勻質地層,如漂卵石層、堆積層等易出現探頭石,造成局部孔壁凸進,成孔不圓。

6.6.2、預防辦法

①、應經常檢查轉向裝置的靈活性,及時修理或更換失靈的轉向裝置。

②、選用適當粘度和相對密度的泥漿,并適時掏渣。

③、用低沖程時,每沖擊一段換用高一些沖程沖擊,交替沖擊修整孔形。

④、出現梅花孔后,可用片、卵石混合粘土回填鉆孔,重新沖擊。

6.7卡錐

常發生在以沖擊錐鉆進時。

6.7.1、原因

①、鉆孔形成梅花形,沖錐被狹窄部位卡住。

②、未及時焊補沖錐,鉆孔直徑逐漸變小,而焊補后的沖錐大了,又用高沖程猛擊,極易發生卡錐。

③、伸入孔內不大的探頭石未被打碎,卡住錐腳或錐頂。

④、孔口掉下石塊或其它物件,卡住沖錐。

⑤、在粘土層中沖擊沖程太高,泥漿太稠,以致沖錐被吸住。

⑥、大繩松放太多,沖錐傾倒,頂住孔壁。

6.7.2、處理方法

①、當為梅花卡鉆時,若錐頭向下有活動余地,可使鉆頭向下并轉動直徑較大方向提起鉆頭。也可松一下鋼絲繩,使鉆錐轉動一個角度,有可能將鉆錐提出。

②、卡鉆不宜強提以防坍孔、埋鉆。宜用由下向上頂撞的辦法,輕打卡點的石頭,有時使鉆頭上下活動,也能脫離卡點或使掉入的石塊落下。

③、用較粗的鋼絲繩帶打撈鉤或打撈繩放進孔內,將沖錐勾往后,與大繩同時提動,或交替提動,并多次上下、左右擺動試探,有時能將沖錐提出。

④、在打撈過程中,要繼續攪拌泥漿,防止沉淀埋鉆。

⑤、用其它工具,如小沖錐、小掏渣筒等下到孔內沖擊,將卡錐的石塊擠進孔壁,或把沖錐碰活動脫離卡點后,再將沖錐提出。但要穩住大繩以免沖錐突然下落。

⑥、用壓縮空氣或高壓水管下入孔內,對準卡錐一側或吸錐處適當沖射一些時候,使卡點松動后強行提出。

⑦、使用專門加工的工具將頂住孔壁的鉆頭撥正。

⑧、用以上方法提升錐無效時,可試用水下爆破提錐法。將防水炸藥(小于1kg)放于孔內,沿錐的滑槽放到錐底,而后引爆,震松卡錐,再用卷揚機和鏈滑車同時提拉,一般是能提出的。

6.8外桿折斷

常見于旋轉鉆機。

6.8.1、折斷原因

①、用水文地質或地質鉆探小孔徑鉆孔的鉆桿來作橋梁大孔徑鉆孔樁用,其強度、剛度太小,容易折斷。

②、鉆進中選用的轉速不當,使鉆桿所受的扭轉或彎曲等應力增大,因而折斷。

③、鉆桿使用過久,連接處有損傷或接頭磨損過甚。

④、地質堅硬,進尺太快,使鉆桿超負荷工作。

⑤、孔中出現異物,突然增加阻力而沒有及時停鉆。

6.8.2、預防和處理

①、不使用彎曲嚴重的鉆桿,要求各節鉆桿的連接和鉆桿與鉆頭的連接絲扣完好,以螺絲套連接的鉆桿接頭要有防止反轉松脫的固鎖設施。

②、鉆進過程中應控制進尺速度。遇到堅硬、復雜的地質,應認真仔細操作。

③、鉆進過程中要經常檢查鉆具各部分的磨損情況和接頭強度是否足夠。不合要求者,及時更換。

④、在鉆進中若遇異物,須以處理后再鉆進。

⑤、如已發生鉆桿折斷事故,可按前述打撈方法將掉落鉆桿打撈上來。并檢查原因,換用新或大鉆桿繼續鉆進。

6.9鉆孔漏漿

6.9.1、漏漿原因

①、在透水性強的砂礫或流砂中,特別是在有地下水流動的地層中鉆進時,稀泥漿向孔壁外漏失。

②、護筒埋置太淺,回填土夯實不夠,致使刃腳漏漿。

③、護筒制作不良,接縫不嚴密,造成漏漿。

④、水頭過高,水柱壓力過大,使孔壁滲漿。

6.9.2、處理辦法

①、凡屬于第一種情況的回轉鉆機應使用較粘稠或高質量的泥漿鉆孔。沖擊鉆機可加稠泥漿或回填粘土摻片石、卵石反復沖擊增強護壁。

②、屬于護筒漏漿的,應按前述有關護筒制作與埋設的規范規定辦理。如接縫處漏漿不嚴重,可由潛水工用棉、絮堵塞,封閉接縫。如漏水嚴重,應挖出護筒,修理完善后重新埋設。

7、鉆孔樁斷樁常見事故及處理

7.1首批混凝土封底失敗

7.1.1事故原因和預防措施

⑴導管底距離孔底大高或太低。

原因:由于計算錯誤,使導管下口距離孔底太高或太低。太高了使首批砼數量不夠,埋不了導管下口(1米以上)。太低了使首批砼下落困難,造成泥漿與混凝土混合。

預防措施:

準確測量每節導管的長度,并編號記錄,復核孔深及導管總長度。

也可將拼裝好的導管直接下到孔底,相互校核長度。

⑵首批砼數量不夠。

   原因:由于計算錯誤,造成首批砼數量不夠,埋管失敗。

預防措施:根據孔徑、導管直徑認真計算和復核首批砼數量。

⑶首批混凝土品質太差。

原因:首批砼和易性太差,翻漿困難。或坍落度太大,造成離析。

預防措施:搞好配合比設計,嚴格控制混凝土和易性。

⑷導管進漿。

   導管密封性差,在首批砼灌注后,由于外部泥漿壓力太大,滲入導管內,造成砼與泥漿混和。

7.1.2處理辦法

    首批混凝土封底失敗后,應撥出導管,提起鋼筋籠,立即清孔。

 

7.2供料和設備故障使灌注停工

7.2.1事故原因和預防措施

原因:由于設備故障,混凝土材料供應問題造成停工較長時間,使混凝土凝結而斷樁。

預防措施:施工前應做好過程能力鑒定,對于部分設備考慮備用;對于發生的事故應有應急預案。

7.2.2處理方法

⑴如斷樁距離地面較深,考慮提起鋼筋籠后重新成孔。

⑵如斷樁距離地面較淺,可采用接樁。

⑶如原孔無法利用,則回填后采取補樁的辦法。

7.3灌注過種中坍孔

7.3.1事故原因和預防措施

原因:由于清孔不當、泥漿過稀、下鋼筋籠時碰撞孔壁、致使在灌注過程中發生坍孔。

    預防措施:詳見第6.1.1節。

7.3.2處理辦法

⑴如坍孔并不嚴重,可繼續灌注,并適當加快進度。

⑵如無法繼續灌注,應及時回填重新成孔。

7.4導管撥空、掉管。

7.4.1事故原因和預防

⑴導管撥空

原因:由于測量和計算錯誤,致使灌注砼時導管撥空,對管內充滿泥漿;或導管埋深過少,泥漿涌入導管。

預防措施:應認真測量和復核孔深、導管長度;應對導管埋深適當取保守數值。

⑵掉管

   原因:導管接頭連接不符合要求;導管掛住鋼筋籠,強拉拉脫等。

預防措施:每次拆管后應仔細重新連接導管接頭;導管埋深較大時應及時拆管。

7.4.2處理辦法

⑴混凝土面距離地面較深時應重新成孔。

⑵混凝土面距離地面較淺可采取接樁辦法。

7.5灌注過程中混凝土上升困難、不翻漿。

7.5.1事故原因

⑴混凝土供料間隔時間太長,灌注停頓,混凝土流動性變小。

⑵混凝土和易性太差。

⑶導管埋深過大。

⑷在灌注將近結束時,由于導管內混凝土柱高減小,超壓力降低。

⑸導管外的泥漿及所含渣土稠度增加,相對密度增大。

7.5.2補救措施:

⑴提起導管,減少導管埋深。

⑵接長導管,提高導管內混凝土柱高。

⑶可在孔內加水稀釋泥漿,并掏出部分沉淀土。

7.6灌注高度不夠

7.6.1事故原因和預防

原因:測量不準確;樁頭預留量太少。

預防措施:可采用多種方法測量,確保準確;樁頭超灌預留量可適當加大。

7.6.2處理辦法

   挖開樁頭,重新接樁處理。

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