主桥墩钻孔桩施工方案

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主桥墩钻孔桩施工方案

XX大桥主桥22#~25#墩钻孔桩施工方案

常德市XX大桥主桥起止里程桩号K1+233.99~K1+762.51,全长528.5m。其中23#、24#墩为主塔墩,共有钻孔桩38根。按梅花型群桩布置,桩径为2.2m。22#、25#墩为主塔辅墩,共有钻孔桩16根。以排桩型布置,桩径为2.2m。23#、24#、25#号墩钻孔桩施工均采用搭设水上钻孔平台施工。

钻孔桩桩位基本布置图:

22#墩:孔深0~1.2m密实,为卵石混少量泥砂组成,为卵石场填土;孔深1.2~2.7m为褐黄色,硬塑,含少量碎砾石;孔深2.7~4.9m为黑褐色,可塑,含少量瓦砾。孔深4.9~6.7m灰褐色,可塑~硬塑,质纯;孔深6.7~14.2m黄褐色,硬塑,质纯;14.2~17.8m粉土,稍密。粉砂,松散。17.8~26.2m密实,卵石粒径以2~5cm为主,大者达8cm,充填约40%砂砾;孔深26.2~39.5m灰褐色,密实,卵石粒径以3~6cm为主,充填约45%砂砾。孔深39.5~46.6m杂色,密实,夹约20%卵石,卵石粒径以2~4cm为主。孔深46.6~57.00m,密实~半胶结,夹约18%卵石,卵石粒径以2~5cm为主,含砂砾约30%,含少量泥;孔深57~60.4m杂色,密实~半胶结,夹约18%卵石,卵石粒径以2~4cm为主。

23#墩:孔深0~8m卵石,中密~密实,卵石呈次圆状,成份以砂岩、硅质岩、花岗岩、石英为主,卵石粒径以2~15cm为主,加少量漂石,充填约20%砂砾,不含泥质。8~10.5m中密,卵石粒径以2~4cm为主,夹少量粒径8~12cm卵石,充填约35%砂砾,稍含泥质;孔深10.5~19.6,中密~密实,卵石粒径以2~8cm为主,夹少量粒径10~15cm卵石,偶夹漂石,充填约20%砂砾。孔深19.6~29.9m,半胶结,卵石粒径以2~4cm为主,充填约35%砂砾,泥质含量较高。19.6~29.9m,半胶结,夹约30%卵石,卵石粒径以2~5cm为主,其中32.6~34.6m为可塑状粉质黏土;其余位置充填约20%中细砂,稍含泥质。34.6~41.5m中密,充填约30%砂砾,稍含泥质;孔深41.5~43.8m半胶结,充填约35%砂砾,泥质含量高,岩芯呈团块状。孔深43.8~45.6m圆砾半胶结,砾石磨圆度较好,粒径0.2~2cm,成份以砂岩、硅质岩、花岗岩、石英为主,夹约30%卵石,卵石粒径以2~4cm为主,充填约35%中细砂,泥质含量较高。粉质黏土孔深45.6~52.5m硬塑;52.5~54.5m中密~密实,夹约10%卵石,卵石粒径以2~3cm为主,充填约30%中细砂,稍含泥质。54.5~56.6m半胶结状,夹约15%卵石,卵石粒径以2~3cm为主,充填约25%中细砂,你知含量较高,岩芯能成团。56.6~56.8m为全风化岩,岩芯呈硬塑土柱状;孔深56.8~58.4m为强风化岩,岩质较软,岩体破碎,岩芯呈碎石、碎块状,易击碎;孔深58.4~60.9m岩体破碎,岩芯呈碎块状DB11/T 1628-2019标准下载,其余位置岩体较完整,岩芯呈4~25cm长柱状。

24#墩:0~7.4m卵石中密~密实,卵石呈次圆状,成份以砂岩、硅质岩、石英为主,卵石粒径以2~15cm为主,夹少量漂石,充填约30%砂砾。7.4~12m杂色,中密~密实,卵石粒径以2~8cm为主,夹杂少量漂石,充填约30%细砂及圆砾,稍含泥;孔深12.0~18.9m灰绿色,中密~密实,卵石粒径以2~8㎝为主,夹少量漂石,充填约35%砂砾,灰绿色泥质含量较高。

圆砾:砾石磨圆度较好,粒径约0.2~2.0㎝,成份主要为砂岩、硅质岩、石英为主,其中:孔深18.9~29.6m灰绿色,半胶结状,夹约35%卵石,卵石粒径以2~4㎝为主,充填约20%中细砂,灰绿色泥质含量高;孔深29.6~29.9m为粉细砂夹层,灰褐色,夹约20%砾石;孔深29.9~38.4m灰黄色,中密~半胶结状,夹约40%卵石,卵石粒径以2~6㎝为主,填充约15%中细砂;其中29.9~31.6m含泥多,半胶结状,31.6~33.0m为粉细砂夹层,夹约25%卵、砾石,含泥质多,33.0~38.4m密实,稍含泥质;孔深38.4~40.4m灰黑。灰黄色,密实,夹约10%

灰黄色,中密~密实,夹约35%卵石,卵石粒径以2~4㎝为主,充填约25%中细砂,稍含泥;孔深46.6~52.8m灰褐色,半胶结,夹约10%卵石,卵石粒径以2~6㎝为主,充填约30%灰褐色细砂,泥质含量高。泥质粉砂岩:泥质结构,中厚层状,其中:孔深52.8~53.5m强风化,岩质软,岩芯层柱状,易折断,其中52.8~53.0m灰绿色,53.0~53.5m紫红色;孔深53.5~75.2m中风化,紫红色,岩质较硬,局部含砾,砾石粒径约0.2~0.4㎝,其中53.5~53.7m、55.7~55.9m、62.1~62.4m、71.2~72.3m、73.2~75.0m岩体较破碎,岩芯呈碎块、短柱状,其余位置岩体较完整,岩芯一般呈6~80㎝长的柱体。

25号墩:卵石:杂色,中密,卵石呈次圆状,成份主要为砂岩、硅质岩、石英等,卵石粒径以2~10㎝为主,夹少量漂石,充填约40%砂砾。圆砾:中密~半胶结,砾石磨圆度较好,粒径约0.2~2.0㎝,成份主要为砂岩、硅质岩、石英等,其中:孔深7.4~22.0m灰绿色,中密,夹约35%卵石,卵石粒径以2~6㎝为主,充填约20%中细砂,稍含泥质;其中9.0~15.0m卵石粒径以2~3㎝为主;孔深22.0~26.1m灰黄色,中密,夹约20%卵石,卵石粒径以2~3㎝为主,充填约35%灰黄色中粗砂,稍含泥质;孔深26.1~41.0m灰黄、灰白色,半胶结,夹约40%卵石,卵石粒径以2~4㎝为主,充填约15%中细砂,泥质含量较高;孔深41.0~49.20m灰白、灰黄色,半胶结,夹约30%卵石,卵石粒径以2~3㎝为主,充填约30%中粗砂,灰白、灰黄色泥质含量较高,其中43.1~43.3m夹灰白色黏性土;孔深49.2~50.0m灰褐色,半胶结,夹约40%卵石,卵石粒径以2~4㎝为主,充填约25%中细砂,灰褐色泥质含量较高。

三、钻孔平台设计及施工

23、24、25号墩钻孔桩施工均采用搭设水上钻孔平台施工。23、24、25号平台为钢平台结构,主要由支撑钢管桩、桩间支撑、主梁、次梁、次梁平联等组成,平台顶标高为+36m。主墩平台施工计划工期为2010年5月10日至2010年8月9日。

主墩钻孔平台采取与栈桥平接整体设计方案。桩基采用Ф830×12的钢管,设计桩长25m。桩顶设置2H588a,平台上布设钻机、泥浆制备处理设施、压缩空气供应设施,同时布设供电系统。23#、24#墩平台尺寸为25m×49.5m,25#墩平台尺寸为19.3m×31m。

钢护筒不参与平台受力,根据钢护筒埋深计算公式计算同时考虑河床地质条件,钢护筒埋深约15m,深入砂层,护筒长度取27m,分为两节沉放,单根护筒总重约20t,采用ICE66c型型液压振动锤沉放;

1艘125t浮吊、1艘50t浮吊

平台南北侧按系泊2艘300t级驳船设计,靠船力取10t。

23#、24#平台断面图

钻孔平台主要工程数量表

单位重(kg/m)(kg/m2)

23#、24#平台(单个)

花架(900*1500)

贝雷纵向接长插销(孔径48,L=200)

花架横向连接螺栓(M24*110)

下横梁双H588(横桥向)

花架(900*1500)

贝雷纵向接长插销(孔径48,L=200)

花架横向连接螺栓(M24*110)

钢管桩下沉用125t浮吊吊车配合DZ150振桩锤施打钢管桩。利用导向支架精确打入钻孔平台基础钢管桩,测量确定桩位与桩的垂直度满足要求后,开动振桩锤下沉一气呵成,中途不可有较长时间的停顿,以免桩周土扰动恢复造成沉桩困难。主墩平台钢管桩的施工顺序如下图:

4.2沉桩施工要点及注意事项

沉桩开始时,可依靠桩的自重下沉,然后吊装振桩锤和夹具与桩顶连接牢固,开动振动锤使桩下沉。施工过程中采用设计桩长与贯入度法进行双控。

每根桩的下沉一气呵成,不可中途间歇时间过长,以免桩周的土恢复,继续下沉困难。每次振动持续时间过短,则土的结构未被破坏,过长则振动锤部件易遭破坏。振动的持续时间长短应根据不同机械和不同土质通过试验决定,一般不宜超过10min~15min,现场打桩时,以最后十击每击的贯入深度不超过5mm进行控制。

打桩船利用棱镜全站仪进行定位,然后通过调整锚定系统,将打桩船船桩架精确定位在桩位上。为确保沉桩质量,钢管桩沉入施工应选择在流速较小期下放钢管桩。插桩初入土时依靠自重下沉,及时检查位置。如在桩沉入初期(1m~2m)发生较大倾斜,及时修正或拔出重打。

4.3平台上部结构的安装

钢管桩沉放完成后,开始钢管桩平联施工,平联采用φ426×6mm钢管,钢管桩与平联之间的连接通过单端接头焊接连接,具体施工方法如下:由于钢管桩在沉放过程中与设计施工图存在偏差,平联与钢管桩之间的下料弧度不太容易控制,每根平联在其中一端设置一个接头

主横梁是由双拼H588a型钢构成。施工方法如下:双工横梁落入钢管桩46cm,外露10cm,安装双H型钢横梁时,要确保横梁落在钢管的中心附近,以保证钢管桩轴心受压。施工时注意焊接连接板及加劲板。

主横梁安装完毕,贝雷片距离钢护筒仅23cm。在工字钢上测量放样定出贝雷梁位置,贝雷片正下方的横梁设置肋板。每片贝雷片都布置支撑架。为吊装方便,贝雷梁在后场拼装成15米一段,用125t浮吊安装就位。全部贝雷梁安装就位后,平台的主横梁及贝雷片安装时要注意不得进入桩基钢护筒范围内。

护筒最小埋置深度确保在最低河床冲刷线以下1~2m,钻孔施工期间护筒底口不出现反穿孔;最小埋置深度计算如下:

式中L:护筒埋置深度;

h:护筒内外水头差为:2m

ro:护筒内泥浆比重:12kN/m3

rw:水的比重:10kN/m3

rd:护筒外河床土层饱和容重(kN/m3)

rd=(△+e)/(1+e)×r

△:土层的相对密度,取平均值27kN/m3

e:饱和土的孔隙比,覆盖层中大部分为卵石和粉细砂,取e=0.8,rd=(2.7+0.8)/(1+0.8)×10=23.33kN/m3。

钢护筒尺寸:钢护筒直径为2.5m,采用厚14mm的钢板制作,钢护筒顶、为了防止钢护筒沉放过程中出现变形底口设40cm加强箍。单根钢护筒重约18.93t,钢护筒分两节下沉,第一节长度14m,第二节长度8m。

2、钢护筒的制作及运输

钢护筒在专业的钢结构加工厂制作,采取在内部设加强支撑的措施防止护筒在制作、运输和起吊的过程中变形。钢护筒加工制作的质量要求如下:

a、满足设计文件要求;

b、焊缝外观要求:焊缝金属紧密,焊道均匀,焊缝金属与母材过渡平顺,不得有任何裂缝,未熔合、未焊透等缺陷;

d、钢护筒的制作、拼装质量及外形允许偏差应符合《钢结构工程质量验收规范》、《公路工程质量检验评定标准》、《公路桥涵施工技术规范》及《港口工程桩基规范》的有关规定。

e、钢护筒制作应采取合理的焊接工艺,防止焊接变形,加工完成后应在钢护筒内口焊接“米”字形内撑,防止吊装及运输过程中变形。

钢护筒采取加工成整根或要求得分节长度船运至施工现场。

为了保证钢护筒在水流作用下精确定位,钢护筒沉放采取双层定位架进行施工,分别与平台钢、钢管桩平联钢管焊接固定。定位架采用H588×200型钢制成,为“井”字型结构定位架的中心即为桩基的中心;定位架按钢护筒尺寸半径方向外放40mm;定位架采取履带吊安装,定位架结构图见下图

在钻孔作业平台贝雷架安装就位并固定好后,测量在贝雷架上放出定位架的安装线,按照安装线安装定位架,进行支点位置处的找平,通过螺栓将定位架与贝雷架固定,在定位架安装好后,即可进行钢护筒的沉放工作,具体的施工工艺如下:

①履带吊整根起吊钢护筒,钢护筒起吊、就位,用125吨浮吊起吊钢护筒,钢护筒采用三点起吊,一个吊点在钢护筒顶面,另两个吊点分别在护筒上、下端0.207L的位置。浮吊两个钩水平吊起钢护筒,水平吊起后,一钩起一钩落,逐渐使钢护筒垂直,

②起吊钢护筒超过定位架顶面高度,旋转大臂将钢护筒对准定位架龙口,让护筒进入定位架内,下落大钩,直到护筒底口接近水面。

③测量调整钢护筒的平面位置及垂直度,使平面位置偏差≤±100mm,倾斜度≤1/100,并将护筒与定位架间用木楔塞紧,履带吊落钩,钢护筒沿导向架下至河底并入土,履带吊脱钩。

④起吊安振动锤至钢护筒顶口,并再次校正钢护筒及振动锤的位置。

⑤起动振动锤,振护筒下沉至规定标高。

⑥吊走振动锤,及时将钢护筒与周边梁系连接起来。

⑦重复以上工序进行所有钢护筒的沉放。

3.2钢护筒下沉精度要求

平面中心位置:≤100mm;倾斜度:≤1%。

2.1钻机选型及主要参数

冲击钻机的主要性能参数表

最大输出扭矩(KN·m)

外形尺寸(长×宽×高)

6.8m×2.8m×3.3m

配备钻杆(外径×壁厚)

回旋钻机的主要性能参数表

最大输出扭矩(KN·m)

外形尺寸(长×宽×高)

8.7m×3.6m×13.4m

配备钻杆(外径×壁厚)

23~24#主墩平台上均可以满足70t履带吊行走,主桥投入2台70t履带吊主要完成下放钢筋笼、砼浇注、零星材料、机具的吊装和移动钻机等起重作业,同时配备一台125t浮吊,供主墩平台使用,以完成重量较大机具如钻机等的吊装作业。

22、23号墩供电采用北岸2台630KVA变压器供电,架空电缆过来。24、25#墩通过南岸630KVA变压器供电,每个平台上布置配电箱。每台钻机配备一台空压机供气。

下图为24#墩平台钻机布置图(具体布置见后附详图)

为使钻机在平台上施工布局合理24#墩可根据以下施工顺序排列:

第1轮:8#—10#—12#(2台冲击1台回旋)

第2轮:8#—10#—12#(3台回旋)

第3轮:2#—7#—6#(2台冲击1台回旋)

第4轮:4#—15#—2#—7#—6#(2台冲击3台回旋)

第5轮:1#—17#—14#—4#—19#(2台冲击3台回旋)

第6轮:9#—5#—1#—17#—19#(2台冲击3台回旋)

第7轮:14#—18#—9#—5#—13#(2台冲击3台回旋)

第8轮:3#—16#—13#—14#—18#(2台冲击3台回旋)

第9轮:11#—3#—16#(1台冲击2台回旋)

第10轮:11#(1台回旋)

23#墩平台钻机布置图(具体布置见后附详图)

22#、25#墩平台钻机布置图

22#、25#墩钻机各摆设2台冲击钻,施工顺序为:

22#墩:1#钻机开钻顺序:5#-1#-2#-6#

2#钻机开钻顺序:7#-3#-4#-8#

25#墩:1#钻机开钻顺序:8#-4#-3#-7#

2#钻机开钻顺序:6#-2#-1#-5#

由于23#、24#、25#钻孔施工是在水上平台进行,所以泥浆循环设在各护筒中循环,具体做法是:按施工顺序将相关的护筒用Φ426mm钢管相连作为泥浆循环通道。一组6~7个护筒,每组的连接通道应在同一水平面上。

钻孔开始前通过制浆系统将待钻孔内(护筒内)灌满泥浆,钻孔施工时利用钻机反循环设备进行补充,保证钢护筒内钻机排出的泥浆和泥浆循环系统供应的泥浆保持平衡。钻机排出的泥浆中携带钻孔的钻渣,通过过滤筛分离。分离出来的钻渣用船舶运至指定位置存放。未能直接排放到船舶上的钻渣,堆放在平台的闲置位置。然后用装载机铲离施工平台。钻进过程中可根据地层来对泥浆性能进行调制。

泥浆净化器的主要性能参数表

经处理后泥浆含砂率(%)

该净化器的特点:泥浆经净化后,泥浆中的钻渣与泥浆完全分离,泥浆中的钻渣经净化后变为干燥的泥土或泥沙,基本不改变泥浆原来的性能,使泥浆可以循环利用。23#、24#主墩需投入泥浆净化器4台。

①冲击钻机就位:利用四根辅助桩将钻机就位,调平钻机后对中,使钻头中心与设计桩位中心偏差不大于2cm。钻机就位对中后,将钻机的底盘基础加固,防止在开钻过程中钻机移位。

②回旋钻机就位:冲击钻完成后,钻机按原冲击钻在平台上放出的桩位线就位。钻机就位时底座要平稳、牢固,在钻进过程中钻机不得产生位移。钻机转盘中心与桩孔中心应在同一铅垂线上,钻机四个支点需水平偏差不大于15mm。

a、钻孔先采用冲击钻钻进方法时,钻头直径不小于设计桩径。开孔阶段,采用低冲程冲击(约75cm),待整个钻头钻进护筒以下,全部均衡的进入地层后,再采用大冲程、高频次钻进。在钻进过程中保证护筒内的泥浆面始终保持内外平衡,确保孔壁的稳定。

b、在钻进开孔时可采用正、反循环间断工作,使用钻头冲击挤实护筒底部地层,以防止泥浆大量泄露造成孔壁失稳。如泥浆漏失严重,在调整泥浆性能满足钻进要求的同时可抛填粘土、锯末或水泥进行封堵。

c、为保证钻孔的垂直度,每2~4小时须测一次孔斜情况(可采用钢丝绳与桩心相对位置的偏移程度进行控制),如超过标准,必须及时调整,检验合格后方可继续向下钻进。

d、每正常钻进12小时后,提钻检查钻头、钻杆及钢丝绳,对钻头进行修补,保证钻头直径不小于设计桩径。钻头修补后下钻钻进,要缓慢下放钻头,钻头不能顺利下放时,采用小冲程冲击扫孔,时刻防止发生卡钻事故。钻头放至孔底,先采用小冲程钻进,当反循环正常循环后再利用大冲程正常钻进。冲程根据土层情况分别规定:一般在密实卵石或漂石之类的地层中宜采用冲程100cm,在通过松散砂砾类地层时宜采用中冲程(约75cm)。

e、钻进过程中需认真、详细填写施工记录。地层发生较大变化时应及时上报。

a、护筒内钻进阶段,钻头轻压、慢转、采用反吹法钻进。当反吹钻进至距护筒底口0.5m时,加入膨润土,外加剂,泥浆指标满足要求后方可钻出护筒。

b、当钻进至一定深度(满足气举反循环所需的沉没比)时,采用反循环清渣钻进。根据地层和钻进情况调整钻进参数,钻进过程中认真观察进尺和排渣情况。当泥浆中含渣量较多或排量减小时,应控制给进速度,钻头中等钻压、中低速钻进。钻进过程中应密切观测孔内泥浆面高度,孔内泥浆面应始终高于河水水位1.0~2.0m,当发现泥浆面降低时,应及时往孔内补充泥浆。

c、当钻进至护筒底口位置时,应谨慎操作,发现蹩车或钻进阻力较大时,应停钻分析原因,必要时提钻检查,以防止钻头钩挂护筒。

d、加接钻杆时,应先停止钻进,将钻具提离孔底8~10cm,维持泥浆循环以清除孔底沉渣并将管道内的钻渣携出排净,然后停空压机加接钻杆。

e、钻杆连接螺栓应拧紧上牢,认真检查密封圈,以防钻杆接头漏水漏气,降低钻进效率或使反循环无法正常工作。

f、钻孔过程应连续操作,不得中途长时间停止。如特殊原因确需停止时,应将孔内钻具提出孔外,调整好泥浆性能指标,并每隔一定时间循环孔内泥浆,以防钻孔坍塌事故的发生。

g、施工过程中必须详细、真实、准确地填写钻孔记录,钻进中发现异常情况及时上报处理。

一次清孔:清孔采用反循环抽浆法清孔。成孔后,提升钻头,距孔底10~20cm空转循环1小时,直至将钻孔内的悬浮钻渣和相对密度较大的泥浆换出,清孔时要保持孔内泥浆面高度。清孔后孔口、孔底沉淀土厚度不得超过规范及设计要求。经监理工程师检验合格后进行下道工序。

清孔后泥浆指标应符合下表中的要求

同吉工业屯通用B1厂房第二期工程厂房模板施工方案失水率(ml/30min)

钢筋笼集中在钢筋加工场绑扎成型,23#、24#钢筋笼可分8节×9m+1节6.25m组成。22#、25#钢筋笼分为4节×9m+1节8.75m组成。每套、每节钢筋笼必须配套制作。钢筋笼制作采用主筋支架成型和加强箍筋成型相结合的办法,且每道加强箍筋处临时增设互相交叉的十字型钢筋以增强整体刚度,十字型钢筋可以回收再利用。每条钢筋笼上配备标志牌,根据桩号分配清楚,对号下放。钢筋笼下放之前,必须对成孔进行下放检孔器检测。检孔器尺寸为:直径2.15m×长度8m。经检测合格后方可下放钢筋笼,钢筋笼运至孔口后分节下放,吊装采用工字钢做扁担,用枕木卡于孔口处后采用直螺纹套筒连接。钢筋笼采用125t浮吊进行吊放,吊放时要对准孔位,吊直扶稳,缓慢下放,严禁猛放,避免碰撞孔壁,若遇有阻碍时,要立即停止下放,及时查找原因,排除障碍后继续下放。

钢筋笼整体吊装到位后,根据钢筋笼的设计顶标高及护筒标高确定吊筋的长度,将钢筋笼固定于孔口处。吊筋材料选用Φ25圆钢制作。考虑到主墩钢筋笼单根最重18.6t,每根钢筋笼设4根吊筋。下放到孔口处时需水平,使吊筋均匀受力。

水上钢筋笼运输采取船舶转运,陆地钢筋笼运输采取带托架平车。运输过程中保证钢筋笼必须是固定状态,禁止笼子在转运过程滚入水中。运输中标志牌不得刮掉,便于校对检验。

在下放钢筋笼时先复测出桩位中心点剪力墙结构通用大型钢模板施工方案,然后利用4个辅助桩,计算出中心桩位到四个辅助点的距离。然后拉十字线对中,在钢筋笼四周安装定位筋下放。

钢筋笼制作与安装要求如下:

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