公路大直徑樁柱施工方案

公路大直徑樁柱施工方案系指樁徑大于250cm，大直徑樁柱按其施工方法的不同可分為鉆孔灌注樁柱，鉆埋空心樁柱和挖空心樁柱三類。施工平臺(tái)平臺(tái)構(gòu)造：鋼管樁工作平臺(tái)由鋼管樁與縱橫梁組成，鋼管樁可用成品管或用6mm-10mm鋼板卷制而成，采用振動(dòng)下沉法安裝到位。直徑0.5-1.2m不等?？v梁常使用六四軍用桁架、萬能桿件桁架、貝雷桁架，使用時(shí)要注意設(shè)計(jì)鋼管的跨徑最好為節(jié)距的倍數(shù)，以提高支點(diǎn)的剪力。平臺(tái)構(gòu)造如圖形3-4-1。鋼管樁施工：鋼管的成品有熱軋無縫鋼管，有縫焊接管和螺旋焊接鋼管三種，為便于長(zhǎng)期周轉(zhuǎn)使用，施工時(shí)多采用成品管，鋼管分節(jié)，節(jié)的長(zhǎng)度一般為4-6m，節(jié)與節(jié)之間的鋼法蘭圈用電焊連接，以增加連接剛度。鋼管樁的底節(jié)刃腳處要貼焊鋼板圈，離刃腳一定高度h要設(shè)內(nèi)橫隔板來提高垂直承載力，以便較容易外拔。鋼管樁常用震（拔）兩用的震動(dòng)錘，其技術(shù)規(guī)格如表3-4-1。雙頻率震動(dòng)錘震動(dòng)力項(xiàng)目400KN600KN電動(dòng)功率（千瓦）5588外形長(zhǎng)(cm)90112寬(cm)9088高(cm)160197重量（KN）4050啟動(dòng)功率（千瓦）120180拔振動(dòng)（KN）150250鋼管樁施打在軟弱地層時(shí)宜用高頻激震，深層或終振階段宜使用低頻激振，每次震動(dòng)時(shí)間根據(jù)土質(zhì)情況及震動(dòng)機(jī)能力大小來定，一般不超過10-15分鐘，震動(dòng)時(shí)間過多對(duì)震動(dòng)機(jī)的零部件易于磨損。鋼管樁沉入施工的極限承載可參考下表：表3-4-2項(xiàng)目土壤樁周有限摩阻力τ樁尖極限承載力σK靜止震動(dòng)靜止震動(dòng)粘性土IL≥115-308-1510006001＞IL≥0.6530-4515-2216009000.65＞IL≥0.3550-7025-35220013000.35＞IL70-8535-4030001800粉砂中密35-5020-3025002200密實(shí)50-6530-4050004500細(xì)砂中密50-6530-4030002700密實(shí)65-8040-5055005000粗砂中密70-9055-7035003100密實(shí)90-10570-8560005400礫石中密80-11065-9040003600密實(shí)120-180100-140700063003）鋼管樁施工工序定位旋測(cè)：在浮吊工作船進(jìn)入墩位前，先經(jīng)過測(cè)量將樁位用浮標(biāo)形式定位，待定位船拋錨就位后，選用平臺(tái)鋼管樁中一根作定位樁，先行震入，以后再以此根做定位的標(biāo)準(zhǔn)。施打順序以浮吊移動(dòng)方便為準(zhǔn)，浮吊大致分為三類：汽車（履帶）浮吊，桅桿浮吊，龍門浮吊，其中汽車浮吊是在鋼駁船上裝設(shè)汽車（履帶）吊，考慮到震動(dòng)錘的沖擊力較大，為穩(wěn)定起見，常將船尾（頭）對(duì)準(zhǔn)鋼管樁，鋼管樁安裝了震動(dòng)錘后，頂部用4根風(fēng)纜固定，纜風(fēng)繩可設(shè)在工作船上或已施打的鋼管樁上，纜風(fēng)的作用是控制鋼管樁的豎向傾斜，鋼管樁震沉到工作平臺(tái)高程后停止，再接長(zhǎng)，依次施工直到設(shè)計(jì)位置，一個(gè)平臺(tái)的鋼管樁要集中施打，才能發(fā)揮效率。平臺(tái)施工見圖3-4-3，為提高大型高級(jí)鉆機(jī)功效，在施工組織設(shè)計(jì)中至少要安排多套平臺(tái)與鋼管樁。樁頭處理：按平臺(tái)設(shè)計(jì)標(biāo)高將樁頭割平，在端部相當(dāng)于鋼管1個(gè)直徑D的深度內(nèi)，焊一塊水平隔板做底模板，再在端部焊頂蓋板（20mm厚）在其中心留ф20mm孔來澆封頭砼，藉以保證接頭部位的平穩(wěn)。當(dāng)平臺(tái)鋼管樁出水較高或流速較大時(shí)，鋼管樁頂要設(shè)橫梁，設(shè)剪力撐，形成框架，然后在橫梁上安裝縱桁梁，在縱桁梁節(jié)間支點(diǎn)上安置工字鋼橫梁，并用抱箍固定，在橫梁上鋪設(shè)木（竹）跳板，在此平臺(tái)架設(shè)工作基本完成。鋼護(hù)筒就位施工前的準(zhǔn)備工作護(hù)筒制作及運(yùn)輸?shù)蕉瘴簧渌?，吸泥機(jī)就位振動(dòng)沉樁錘，錘座就位吊裝機(jī)械，電源就位操作平臺(tái)完成（或定位船就位）導(dǎo)向架（或?qū)蚓颍┚臀粡?fù)測(cè)完成。接長(zhǎng)護(hù)筒將底節(jié)護(hù)筒裝入導(dǎo)向架內(nèi)，并用手拉葫蘆調(diào)整中線位置，用夾具固定在平臺(tái)上，再在其上吊放第二節(jié)，鋼護(hù)筒頂?shù)撞扛骱赣幸坏浪交貏欧ㄌm圈采用電焊連接方式接長(zhǎng)。二節(jié)完成后再放第三節(jié)，直至護(hù)筒長(zhǎng)度大于水深后，再用吊車將護(hù)筒下沉到河床表面。護(hù)筒放置在河床面上，上端用手拉葫蘆固定在平臺(tái)上，下端用鋼絲繩在前方錨碇上牽引固定，防止水流沖偏。護(hù)筒頂節(jié)和震動(dòng)錘座牢固地連成一體（檢接加焊接），在錘座底部接4根風(fēng)纜，用以調(diào)整護(hù)筒傾斜。震動(dòng)下沉采用電動(dòng)震動(dòng)錘下沉護(hù)筒，當(dāng)護(hù)筒頂距工作面0.8m左右時(shí)，停止振沉，解除錘座與頂節(jié)護(hù)筒連系，按同樣步驟再接長(zhǎng)護(hù)筒。每錘擊下沉1m左右都要進(jìn)行護(hù)筒垂直度的檢校，如護(hù)筒傾斜應(yīng)停振，采用調(diào)整風(fēng)纜方式糾正。施工中發(fā)現(xiàn)護(hù)筒有漏水孔洞，應(yīng)采用鋼板和環(huán)氧樹脂封閉。護(hù)筒先樁錘自重下沉，待取得足夠的穩(wěn)定性后，再行振動(dòng)下沉，避免在偏載作用下，形成嚴(yán)重傾斜偏位。當(dāng)采用高壓射水配合空氣吸泥機(jī)吸泥振沉施工時(shí)，嚴(yán)防不對(duì)稱射水，造成刃腳單邊受力傾斜，應(yīng)在護(hù)筒內(nèi)土體全斷面對(duì)稱均勻沖淘，保留護(hù)筒內(nèi)土體表面距刃腳下口50-100cm時(shí)再行振沉。當(dāng)護(hù)筒下沉未能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，可采取以下幾種辦法：護(hù)腳：在護(hù)筒外拋尼龍袋裝砂礫或片石護(hù)筒底，以減少水流所產(chǎn)生的局部沖刷，此種方法常用在軟弱土層上。加強(qiáng)護(hù)壁：鉆機(jī)在護(hù)筒下口幾米范圍內(nèi)鉆孔時(shí)，要使用粘度大的濃泥漿，（可滲入10%水泥），而且鉆進(jìn)速度要慢，使泥漿滲入孔壁，形成一道化學(xué)膜護(hù)壁。降低水頭，采用油田泥漿：當(dāng)護(hù)筒埋置深度不足水深度一半時(shí)，護(hù)筒內(nèi)泥漿水頭不能采用2m高，應(yīng)取0.5-1.0m，因此鉆孔樁孔壁的穩(wěn)定性差，在整個(gè)鉆孔過程中都應(yīng)采用高效油田泥漿護(hù)壁。護(hù)筒按要求應(yīng)下沉到?jīng)_刷線以下，滿足設(shè)計(jì)與規(guī)范要求。大直徑樁用護(hù)筒施工常見事故處理事故事故原因處理意見護(hù)筒中心偏位與傾斜擴(kuò)展挖造成單測(cè)進(jìn)尺快。地質(zhì)層面硬度不均，軟的事一側(cè)進(jìn)尺快。地質(zhì)層面不平。護(hù)筒因過量單側(cè)超挖而傾斜。孤石支撐單側(cè)護(hù)筒造成振沉過程受力不勻而傾斜。靜壓過程不均衡，對(duì)稱加重。沉樁錘與護(hù)筒兩中心不在一直線上。加強(qiáng)施工管理，嚴(yán)格操作程序。加載均衡、對(duì)稱，吹吸掏挖統(tǒng)一。偏位或傾斜的護(hù)筒不宜強(qiáng)力糾偏以免護(hù)筒失圓。應(yīng)用射水排除另側(cè)土體，使護(hù)筒在重力作用下回位。用微爆法或取石工具，沖擊鉆將孤石擠入周圍土體等去掉障礙方法后，再糾偏。太大的偏斜，提出護(hù)筒，再回填砂石，粘土到偏位處以上一米左右，靜沉一段時(shí)間后重定位。護(hù)筒漏水泥漿水頭過高致反穿孔。鉆進(jìn)地層下伏粗卵石（或礫石層）加上泥漿性能差而漏漿。有承壓水或潮汐變化的鉆孔現(xiàn)象因水頭、泥漿維護(hù)不夠，坍塌孔（筒底）而漏漿。護(hù)筒連接位置或加工過程末封閉孔洞而漏漿。護(hù)筒下口末落入不透水層或不透水層厚度不夠，由于孔內(nèi)水頭和泥漿指標(biāo)控制失當(dāng)，造成倒灌或反穿孔。因床面受洪水或超常沖刷造成護(hù)筒部分埋入深度不夠。振動(dòng)或偏壓護(hù)筒造成坍孔?；靥钔?、雜填土因護(hù)筒未能穿過而漏漿?；靥钔?、雜填土最好全護(hù)筒穿過。適當(dāng)增加沉埋深度。調(diào)整水頭高度和泥漿參數(shù)。填充護(hù)筒孔洞，護(hù)筒底穿孔用外側(cè)草袋泥包填充至相應(yīng)標(biāo)高。護(hù)筒外填砂壓漿法穩(wěn)定覆蓋層，增強(qiáng)防滲能力。沖擊成孔施工時(shí)，開孔時(shí)回填粘土、片石慢慢造孔，進(jìn)行堵塞。護(hù)筒內(nèi)外水頭不穩(wěn)水位漲幅過大的河流或潮汐影響河流。不穩(wěn)定承壓水影響。連通管船閥自動(dòng)水頭穩(wěn)定系統(tǒng)。虹吸管自動(dòng)水頭穩(wěn)定系統(tǒng)。泥漿船。不穩(wěn)定的承壓水地層一般采用承壓水平平均高度過高的承壓水柱高度將采用增重劑調(diào)節(jié)內(nèi)水面到施工范圍或換用其他成孔方法。泥采系統(tǒng)泥漿的選擇原則泥漿類型的選擇是水文、地質(zhì)、樁柱結(jié)構(gòu)、鉆機(jī)性能、設(shè)備條件、材料條件和經(jīng)濟(jì)等因素綜合比較后確定的。在地層穩(wěn)完成護(hù)筒能沉入穩(wěn)定風(fēng)化基巖時(shí)，往往可以采用無泥漿的反循環(huán)清水鉆進(jìn)。在線水河灘和覆蓋層較薄，而護(hù)筒又難沉至基巖時(shí)，考慮穿過覆蓋層的孔壁安全，往往使用泥漿。當(dāng)施工水深，覆蓋層較厚，樁長(zhǎng)且護(hù)筒不能沉至穩(wěn)定風(fēng)化巖層的大直徑樁施工時(shí)，應(yīng)使用經(jīng)過設(shè)計(jì)、試驗(yàn)而特別配制的高質(zhì)量泥漿（油田泥漿）。2）油田泥漿指標(biāo)：造漿用材料膨潤土指以鑿脫石為主的粘土[AL2Si010（OH）2]，其特點(diǎn)是造漿率高，1噸膨潤土可造10-20m3泥漿，而1噸普通粘土，只能造1-4m3泥漿。增粘劑：不增大泥漿比重γ=1.10以內(nèi)，而增加泥粘度，提高泥漿護(hù)壁，攜渣，防止鉆渣沉淀能力，必須采用增粘劑，主要有PHP—聚丙烯酰胺（P.A.M）水解產(chǎn)物和CMC—即羧甲基纖維素，都具有有效提高粘度功能。分散劑：其作用是改善泥漿質(zhì)量和再利用。常用的有：堿類：純堿（Na2CO3）摻量為水重的0.1%-0.5%。復(fù)合磷酸鹽類：常用六甲基磷酸鈉（Na6P6O16）摻量為0.1%-0.5%.堵漏劑：當(dāng)孔壁出現(xiàn)泥漿漏尖時(shí)，在鉆孔泥漿中摻入鋸木屑（水量的1%-2%），水泥（17kg/m3），稻草末等堵漏劑。油田泥漿指標(biāo)對(duì)反循環(huán)鉆孔而言，泥漿性能應(yīng)遵循“三低一適當(dāng)”的原則。即低密度，低失水，低含砂率，適當(dāng)粘度。綜合一般鉆孔經(jīng)驗(yàn)，泥漿性能參數(shù)表如下：參數(shù)名稱單位新鮮泥漿鉆進(jìn)泥漿終孔前泥漿密度γG/cm31．01-1．05<1．10<1．05粘度TS22—2520—2222—23API失水BMl<15<20<18膠體率S%10098—10098—100含砂率π%<1<5<2酸堿度PH7—98—107—93）造漿方法：造漿時(shí)應(yīng)按成孔施工進(jìn)度要求，先提前準(zhǔn)備足夠的成漿材料，對(duì)聚丙烯酷胺應(yīng)提前24小時(shí)預(yù)先水化（水溫不大于600C），所得水解后濃度在1%左右，在造漿池中順序加入以下材料：即：（1/2水+1/2膨潤土+1/2處理劑）——>（2/3余水+1/2膨潤土）——>（1/2處理劑）——>（1/3余水）要求：泥漿材料逐次加入。4）鉆孔泥漿的施工管理根據(jù)孔位地質(zhì)的柱狀圖，確定在不同土層中鉆進(jìn)應(yīng)采用的泥漿性能指標(biāo)，并通過試驗(yàn)孔分析泥漿性能的適應(yīng)情況，確定泥漿使用方案做為施工依據(jù)。開鉆時(shí)新鮮泥漿入孔應(yīng)通過導(dǎo)管（或鉆桿）從孔底灌入，置換鉆孔上部清水。在進(jìn)入某一土層前，應(yīng)調(diào)整泥漿參數(shù)，使抽檢泥漿符合設(shè)計(jì)要求后，才允許繼續(xù)進(jìn)尺。切忌盲目進(jìn)尺，尤其在易坍塌易漏失地層更應(yīng)引起重視。每次泥漿性能的調(diào)整是根據(jù)取樣試驗(yàn)進(jìn)行，關(guān)鍵是確定處理劑的加入量，應(yīng)視試驗(yàn)結(jié)果和孔內(nèi)泥漿數(shù)量以及泥漿循環(huán)速度確定，可在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)均勻加完，切忌亂加。在施鉆過程中，應(yīng)每隔1——2小時(shí)，測(cè)量一次泥漿性能。終孔循環(huán)除砂后，從孔底灌入新鮮泥漿3—5m高，確保樁尖無沉淀。泥漿應(yīng)回收利用，經(jīng)檢測(cè)加入適量的堿和PHP等處理劑，使其符合設(shè)計(jì)后備用。4．成孔施工鉆樁就位打撈護(hù)筒內(nèi)掉落的雜物鐵件，以防開鉆故障。大直徑鉆頭往往要先吊置護(hù)筒，并用倒鏈臨時(shí)定位，鉆機(jī)就位后再連接鉆桿與鉆頭。護(hù)筒就位和造漿將泥漿注入孔內(nèi)并空鉆同時(shí)調(diào)節(jié)泥漿各項(xiàng)指標(biāo)。氣舉反循環(huán)鉆機(jī)開孔前先用正循環(huán)使其鉆頭吸渣孔上有6—7m以上的水柱。鉆進(jìn)表面覆蓋層進(jìn)尺過快，會(huì)造成孔壁不穩(wěn)，此段應(yīng)減壓鉆進(jìn)，（減壓率60——70%），全斷面一次成孔，進(jìn)入巖層后再行分次擴(kuò)孔。開鉆先送風(fēng)后轉(zhuǎn)動(dòng)一分鐘后再降鉆頭，不論是首鉆還是續(xù)鉆都應(yīng)減壓、低速，慢給進(jìn)。接長(zhǎng)鉆桿前，應(yīng)先提起鉆頭離孔底10cm，繼續(xù)排渣4—5分鐘，再將鉆具上提接長(zhǎng)鉆桿。鉆桿連接端面要涂防水油，放橡膠止水圈，螺栓要對(duì)稱平衡擰緊上牢。鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，以鉆桿長(zhǎng)度核實(shí)孔深及標(biāo)高，并提起鉆頭10cm，回轉(zhuǎn)繼續(xù)清孔一個(gè)臺(tái)班，檢驗(yàn)?zāi)酀{是否接近技術(shù)指標(biāo)，（比重1.05--1.08，粘度20--23秒，PH8—10，膠體率99--100%，含砂量應(yīng)小于4%）。檢驗(yàn)孔深標(biāo)高及泥漿指標(biāo)合格后，（監(jiān)理驗(yàn)收），再從鉆桿中反灌油田泥漿到孔底3—4m高，用以減少沉淀層厚度，保證巖面的清潔。清孔方法由于大直徑樁，樁底面積大，孔底軟墊層將嚴(yán)重影響工程質(zhì)量，因此在成孔的后期，要專門做第二次清底的工作，清底方法有三種：鉆機(jī)空轉(zhuǎn)清孔，繼續(xù)進(jìn)行泥漿的循環(huán)，使泥漿中的固相鉆渣外排，空轉(zhuǎn)時(shí)間不少于8小時(shí)，反復(fù)檢查泥漿是否達(dá)到要求。換漿懸浮法，將優(yōu)質(zhì)泥漿自鉆桿水籠頭中灌入孔底，換漿量至少應(yīng)有3—5m高。導(dǎo)管氣壓排漿：可以用Φ50mm鋼管做導(dǎo)管，在鋼筋籠中插入，送氣后導(dǎo)管內(nèi)形成氣漿混合，然后從導(dǎo)管中灌入3—4m高優(yōu)質(zhì)泥漿，即可形成隔離層防止淤沙下沉，接著澆注水下砼。成孔工藝流程5．變截面大直徑樁分級(jí)擴(kuò)孔施工無承臺(tái)：變截面大直徑鉆孔樁其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省材料，結(jié)構(gòu)受力明確，施工速度快，為解決施工中購置大直徑鉆機(jī)的高頻費(fèi)用，可采用D<250cm的鉆機(jī)進(jìn)行分次擴(kuò)孔施工，其施工方法是：某大橋設(shè)計(jì)樁徑選用Φ300/Φ250cm雙柱結(jié)構(gòu)，成孔系選用普通的GPS-15型鉆機(jī)（扭矩為1.8KM-m）采用二級(jí)刮刀擴(kuò)鉆成孔。具體作法是先用400KN震動(dòng)錘打插Φ380cm鋼護(hù)筒入土過沖刷線做第一級(jí)，第二級(jí)為Φ300cm，施工分二次成孔，第一次用Φ300cm刮刀鉆頭，鉆孔深度為變截面端點(diǎn)。107國道某特大橋，主橋墩為Φ500cm/Φ350cm單排無承臺(tái)變截面樁，施工中外徑為550cm護(hù)筒采用8mm厚鋼板，以二個(gè)定型板寬為節(jié)高，節(jié)間用法蘭盤焊接加固，護(hù)筒刃腳加貼50cm高10mm厚鋼板焊箍，每節(jié)段護(hù)筒就位后用手拉葫蘆控制定位，以600KN—1600KN震動(dòng)錘及反復(fù)吹砂方法使刃腳落在沖刷面下3——4m。鉆機(jī)選用武漢產(chǎn)BDM-4型氣舉反循環(huán)鉆機(jī)，9m3/min柴油空壓機(jī)。成功方法為采用優(yōu)質(zhì)膨潤土配制PHP不分散低固相泥漿，Φ500cm段用導(dǎo)管高壓水泵用于吸泥吹沙輔助下沉成孔，Φ350段采用Φ280cm，Φ350cm牙輪鉆頭分級(jí)成孔，其主要工藝流程如表泵船設(shè)備材料電力到位泵船設(shè)備材料電力到位鉆機(jī)平臺(tái)架設(shè)準(zhǔn)備鋼護(hù)筒就位打進(jìn)架設(shè)鉆機(jī)準(zhǔn)備泥漿系統(tǒng)Φ50cm0鉆頭孔位制漿和鉆進(jìn)砂石層換Φ280cm鉆頭鉆進(jìn)嵌巖換Φ350cm鉆頭鉆進(jìn)擴(kuò)孔換漿清渣檢測(cè)鑒定成孔下鋼筋籠水下砼施工機(jī)械設(shè)備就位攪動(dòng)泥漿控制孔底沉淀厚度，監(jiān)理簽證壓水澆灌水下砼樁頭浮渣處理剪除鋼筋籠口懸掛鋼筋檢測(cè)成樁b.大直徑鉆孔樁水下砼施工水下砼配料選擇與普通鉆孔灌注樁相比，大直徑樁要求有更也的和易性、較小的泌水性，水下砼配料選擇應(yīng)注意：水泥：宜使用初凝時(shí)間較長(zhǎng)的水泥（>2.5h），并綜合考慮強(qiáng)度，水化熱，經(jīng)濟(jì)性，過高的水泥標(biāo)號(hào)限制了用量，降低了砼的工藝特性。粗骨料：包括卵石和碎石兩幣，施工宜盡量?jī)?yōu)先選用酸性石料，其順序是：石灰?guī)r，白云巖，花崗巖，玄武巖，砂巖，石英巖等等。碎石通常采用二級(jí)級(jí)配，即5—20mm，20—40mm，卵石可采用混合級(jí)配。細(xì)骨料：選用級(jí)配良好的中砂，含泥量<3%。砼外加劑：多采用緩凝劑，其作用在于降低水的表面能力，降低水化速度，延緩凝固時(shí)間，緩凝減水劑如下表序號(hào)比較項(xiàng)目普通型高效型1成分木質(zhì)素磺酸鈣，鈣化糖荼磺化物2標(biāo)準(zhǔn)摻量3作用機(jī)理表面活性，吸附水泥表面阻止水化進(jìn)行；由于本身親水性，使擴(kuò)散層水膜增厚，阻礙水化反應(yīng)。通過電質(zhì)與水泥之間離子交換，來控制擴(kuò)散層水膜厚度與水泥凝固時(shí)間的延緩。4延時(shí)（小時(shí)）5——66——105后期強(qiáng)度有所降低有所增長(zhǎng)使用時(shí)應(yīng)堅(jiān)持“提前配制，用前拌勻”制度，取量計(jì)量均要準(zhǔn)確。外摻材料：多用粉煤