洛陽黃河公路大橋鉆孔灌注樁施工工藝
2009-09-28
洛陽黃河公路大橋鉆孔灌注樁施工工藝
------卵石層中φ1.4米沖擊造孔
目錄
第一章 總則
第二章 開鉆前準備工作
第三章 鉆孔
第四章 清孔
第五章 鋼筋籠制作及安放
第六章 水下混凝土填充
第七章 事故的防止及處理
第八章 技術安全
第一章 總則
第1條 洛陽黃河公路大橋全橋為67孔50米予應力鋼筋混凝土梁，除兩岸橋臺采用沉井基礎處，其余66個橋墩均采用鉆孔灌注樁基礎，鉆孔灌注樁工作量大，在卵石層中鉆孔深達30余米。經(jīng)過一年多的施工實踐，使我們初步挖掘了一些沖擊鉆孔的規(guī)律性，但還不能說完全占有施工的主動權。
第2條 根據(jù)地質(zhì)鉆探資料，鉆孔灌注樁基礎處在第四紀石英巖、石英砂巖的卵石層中，自河床面以下6至8米（個別為10米）為細砂、粉砂層，以下則為緊密卵石層粒徑有達40至50厘米，有些鉆孔夾層厚1米以內(nèi)的砂層或卵石近代膠結層，在施工過程中應根據(jù)水文及地質(zhì)變化情況，采取相應措施，保證鉆孔的順利進展。
第3條 一根鉆孔灌注樁的工藝過程可以分為下述五個階段，每個階段的技術作業(yè)要點是：
第1階段 護筒下沉一一要求位置正直，護筒不漏不破。
第2階段 刃腳下造壁處理一一使護筒底部與卵石層緊密結合，具有穩(wěn)固的過渡孔壁；鉆進中保持孔內(nèi)水頭，防止坍孔，這是順利鉆進的關鍵措施之一。
第3階段 卵石層中沖擊造孔一一正確掌握清碴、投土、沖擊鉆進的作業(yè)循環(huán)。及時更換鉆具，勤檢查，勤探孔，防止人身和質(zhì)量事故。
第4階段 終孔清孔一一保證孔底標高符合設計要求，調(diào)好孔內(nèi)泥漿，盡量減少沉淀，并快速下好鋼筋籠，做好填充水下混凝土的準備工作。
第5階段 鉆孔中填充水下混凝土一一充分準備，統(tǒng)一指揮，保證灌注水下混凝土質(zhì)量，不出斷樁事故。
第二章 開鉆前準備工作
第4條 開鉆前應規(guī)劃和布置場地，測放樁位和水平標點，安裝墩位平臺、鉆架、卷揚機及起吊設備，備好出碴、修鉆等設備。做好施工組織安全和技術交底以及思想政治工作，指定專人負責記錄。
第5條 護筒制作及下沉
⑴外徑1.86m，內(nèi)徑1.7m鋼筋混凝土護筒按設計制作，每節(jié)高2m（或2.5m），經(jīng)檢驗合格后，才能送往工地。檢查標準：上口（或下口）直徑誤差不得超過10mm，頂面水平高差不大于15mm，混凝土須達到設計強度，筒身應外光內(nèi)實，保證不漏水。
⑵下沉方法：可用空氣吸泥機吸泥加壓重，反拉等方法幫助下沉到進入卵石層0.5m左右（吸泥管上劃尺寸，以吸出多量卵石時吸泥機頭標高作為卵石土層面標高）。在水位有變化、受沖刷的河床中，護筒兩刃應下沉到進入卵石層1.5至2m，并須進行圍護，預防水流沖刷后護筒內(nèi)加高的柱壓力使刃腳發(fā)生滲漏，不能保持孔內(nèi)水平，而造成漏沙坍孔的嚴重事故。
⑶吸泥下沉注意事項：吸泥管要吊放正中，防止偏吸；開風時防止機頭反擊撞破護筒吸泥過程中及時補水，保持水位高出外面水位1.5m以上，避免翻砂。當出現(xiàn)翻砂時，須注意河床凹陷范圍，防止危及平臺基樁。
⑷用壓重、反拉幫助護筒下沉時，要對稱加載，以免引起傾斜，要隨吸泥及時加載下沉，避免大量翻砂。
⑸護筒下沉完畢，四周應及時回填。表面填粘土一層并加夯實，防止積水滲入。
⑹護筒接高要求順直，當下節(jié)位置平正時才能對接施焊。焊縫應不漏水。
⑺護筒頂面中心與設計樁位偏差，在順橋方向及橫橋方向上均不得超過50mm，同時其斜度不得大于1%。下沉完畢，應進行測量，做好竣工記錄。
第6條 護壁泥漿。沖擊式鉆進，在孔中投入散碎粘土，利用鉆頭沖擊造漿。選擇造漿粘土的指標：調(diào)成比重為1.30純泥漿時，其膠體率不小于90%（當料源有困難時，允許在85%以上），泥漿粘度為18至22秒，粘土中不含未風化的大結塊。鉆進時，孔中泥漿比重不宜小于1.30至1.35，在卵石層中可適當加大泥漿稠度（比重宜為1.4至1.6）以增強懸浮鉆碴能力。
第7條 鉆機（卷揚機、鉆具）及鉆架應安放在穩(wěn)固的基礎上，確保在施鉆過程中不發(fā)生位移和下沉，以免出現(xiàn)斜孔彎孔等事故。安放鉆架起吊鉆頭對護筒頂面中心位置誤差不應大于20mm，鉆進中定期校核，有變動時，應重新調(diào)整。
第三章 鉆 孔
第8條 護筒刃腳以下的護壁處理，要仔細施工，從刃腳到以下2m左右，泥漿造壁要反復沖砸堅實，保證在鉆進整個過程中不坍不漏，可按下述步驟進行：
⑴吸泥達到刃腳時，先投粘土1.2至1.5m3，鉆深至刃腳以下0.5m；
⑵回填粘土塊和小片石（粒徑不大于0.15m）按1:1混合，填到刃腳以上0.1至0.2m，頂面應拋平；
⑶用鉆頭小沖程反復沖砸，鉆進到護筒刃腳以下0.8m；
⑷再次回填粘土與小片石的混合物約0.9m至1.0m，頂面應拋平，以防鉆頭打壞筒壁；
⑹一般按上述方法，逐步加深，反復沖砸2至3次，必要時，填土、石沖砸宜多重復幾次。
第9條 在灘地上的鉆孔，如果充分了解地質(zhì)鉆探資料，并且護筒下沉時翻砂量不大，刃腳不空的情況下，可以采取“濃泥漿、低沖程、不投片石、一次沖砸”的護壁處理，可按下述步驟進行：
⑴護筒內(nèi)投散碎粘土2至3m3，泡發(fā)松散，粘土上層可略墊一層片石，避免吸鉆；
⑵用低沖程1至1.5m沖砸拌漿，邊沖邊加粘土，使泥漿濃度盡快變稠，達到比重在1.5至1.6左右；
⑶發(fā)現(xiàn)泥漿過稠，鉆進緩慢時，進行清碴換漿；
⑷鉆深到刃腳以下1m左右，清碴，投粘土1.0至1.5 m3重復沖砸拌漿；
⑸在刃腳以下2.0至2.5m后，才改用較高沖程，正常鉆進；
⑹發(fā)現(xiàn)失水現(xiàn)象，護筒內(nèi)水位緩慢下降，應補水和加投粘土。
第10條 十字型鉆頭沖擊造孔。
整個鉆進過程中，孔內(nèi)應經(jīng)常保持有穩(wěn)定性良好、稠度適當?shù)淖o壁泥漿，在正常情況下，一般按鉆進累計1m1.5 m3左右，并隨時補水，保持孔內(nèi)水位高出地下水位（或河中水位）1.5至2.0m，使孔內(nèi)有穩(wěn)定的超壓，以防坍孔。
⑴鉆具----鉆頭的刃口直徑應嚴格保持在1330至1360mm范圍以內(nèi)，3.5噸以上鉆頭限為1340至1370mm。弧刃部分不能有突出的臺階形，鉆頭直徑磨耗小于規(guī)定限度時，應即用耐磨焊條補焊，鉆頭上應焊有φ32mm鋼筋環(huán)4個，并用φ28短鋼絲繩圍繞2至3道以備掉鉆后容易打撈。
（注）為了保持有一定的擴孔率，鉆頭直徑與鉆進速度有關。當鉆進速度較快時，采用φ1340至1370mm（3.5至3.8噸鉆頭）。在一個鉆孔鉆進中，不可時時改變鉆頭直徑的檢查標準，以免造成卡鉆。
鋼絲繩的破斷拉力不得小于30噸（φ24至28mmD型6×37+1麻心）長度應保證鉆頭下到孔底后，卷揚機滾筒上仍有4至6圈（并加備用6圈），繩尾應錨固在滾筒上。
轉(zhuǎn)向滑輪、起重滑輪宜有滾珠軸承，輪徑不小于繩徑18至20倍。
⑵沖程一一起落鉆頭應平衡，以防沖撞護筒及孔壁，嚴防“打空錘”，發(fā)生掉鉆事故。見下表：
使用范圍
沖程
目 的
1
在護筒中及深到護筒刃腳下3m以內(nèi)
小沖程1.0~1.5m
防止鉆頭傾斜打壞護筒及孔壁，并造成堅實孔壁
2
在砂層及含砂成分較大的卵石層中
中小沖程1~2m并加大泥漿稠度
反復沖砸，做成堅實孔壁，防止坍孔
3
停鉆后再次開鉆時
由小沖程逐漸過渡到正常沖程
避免卡鉆
4
正常鉆進
4~5m
取得較大的沖擊能和大的沖擊頻率
5
接近卵石膠結層及通過膠結層時
中等沖程2~3m
增加護孔率，防止卡鉆
6
拋石回填重鉆時
中等沖程2~3m
修園孔徑擴大孔徑
7
最大沖程
不得超過6m
防止卡鉆、吸鉆沖壞孔壁、孔形不園等
⑶清碴、投土一一正常鉆進中，每3至4個班或進尺達2m清碴一次，每班開始，應測孔深并了解和掌握孔內(nèi)情況，當泥漿內(nèi)含砂量增大或鉆進速度顯著減慢時，也應取碴。
用取碴桶清碴，使?jié){內(nèi)含碴顯著減少，無粗顆粒，比重降到1.2至1.25為止，清碴時必須同時補水或回漿，保持孔中水位。
清碴后測孔深一次，并進行檢孔后投土（按累計進尺每1m投1.5m3），然后開鉆，投土次序可如下：①在4小時內(nèi)投放1.5至2.0 m3，使泥漿比重較快增加到適于正常鉆進；②以后各班隨鉆進陸續(xù)投土。
清碴、投土數(shù)量均應在班報表中詳細記錄。
⑷檢孔一一檢孔器外徑1.4m，長6m，用φ25mm園鋼制成，鉆進中應經(jīng)常檢孔，接近及通過卵石膠結層應加強檢孔，更換鉆頭前，一定要檢孔，應將檢孔器檢到孔底才允許放入新鉆頭，禁止用加重的檢孔器沖擊強插等方式檢孔。
如發(fā)現(xiàn)彎孔、斜孔或孔徑過小，應立即停鉆，拋石回填到卡住檢孔器的標高以上0.5至1.0m處，重鉆。不準用鉆頭修孔以防卡鉆事故。（一般拋填用粒徑不大于200mm片石，如多次拋填重鉆無效時，可改拋粒徑不小于150mm大卵石）。
⑸每班應檢查卷揚機、鉆具及起吊設備，對大繩和鎢金套鋼絲繩的磨耗情況，要做到心中有數(shù)，及時更換。特別注意檢查鉆頭上方20cm處及大繩和鎢金套連接處，上下滑車轉(zhuǎn)向處及上滾筒處的鋼繩磨損情況，發(fā)現(xiàn)壓扁、死彎、亂股情況嚴重者，應立即更換，便 換標準：6×37+1鋼絲繩，每米斷絲20絲，6×19+1鋼絲繩，每米斷絲10絲。
連接鉆頭的鎢金套（即錨環(huán)）短鋼絲繩，應特別注意，退出鉆頭外面檢查斷絲情況，發(fā)現(xiàn)斷絲數(shù)超過10絲立即更換。
大繩與短繩有兩種連接方式：①搭接；用8個鋼繩卡子交錯夾緊，第一個卡子的座版應安在長繩這一方，其余交錯安裝。②扣接；大繩和短繩繩頭做成套圈，應各安裝一個“梨形環(huán)”用不小于φ42mm的卸環(huán)連接，兩個繩頭套圈用4至5個鋼繩卡子夾緊，卡子的座版應安在長股的一方。
應規(guī)定專人負責卷揚機加油及檢查工作，發(fā)現(xiàn)異常情況，應立即進行處理。
第11條 關于在一個橋墩同時兩孔開鉆的規(guī)定；
⑴第1、4號和第2、3號樁位，不得同時施鉆；
⑵一孔鉆進時，鄰孔不得下沉護筒。
（注）上游孔距3.7m的鉆孔為1號、4 號、下游為2號、3號。
第12條 終孔孔深應是鉆到預計標高以專用測鉈測出孔深4點的平均數(shù)。
第4章 清孔
第13條 終孔時清孔的作用在于：使沉淀層厚盡量減小；使孔底標高符合設計要求；并且在設計孔底標高處有足夠的混凝土斷面；盡可能提高孔底的承載力；同時也為了填充混凝土時保證質(zhì)量，不出故障。
清孔方法及清孔標準：
⑴比設計孔底標高超鉆0.5至1.0m。
⑵用取碴桶清碴到無粗顆粒，孔底泥漿比重為1.20至1.25并測孔深。
⑶投碳酸鈉干重150至160公斤（按孔中泥漿重1.5‰~2‰），用鉆頭攪拌均勻。
⑷一次投粘土1.5至2.0m3，用鉆頭小沖程反復沖砸拌漿到終孔時標高并略有鉆進，此時要求孔內(nèi)泥漿比重不大于1.35，并測孔深。
⑸終孔到灌注混凝土前，由值班技術人員，會同處、隊質(zhì)量檢查人員進行檢查，合格后填寫《鉆孔樁水下混凝土灌注前檢查證》（見附表）。
泥漿比重用活蓋取樣罐（內(nèi)徑132mm，高200mm，上口開直徑50mm孔，帶杯狀活蓋，重7公斤）吊到孔底提取帶碴泥漿，經(jīng)過1mm篩孔網(wǎng)過濾后，用1002型泥漿比重計在現(xiàn)場測出泥漿比重，實施時應注意到泥漿內(nèi)的含砂量影響比重值的變化頗大。因此，必須做到①臨近終孔標高前的一兩次清碴應力求徹底。②投土換漿應用低沖程攪拌，避免產(chǎn)生新的鉆碴。
應根據(jù)泥漿比重及清碴程度兩個指標來評鉆孔底質(zhì)量。
測量終孔標高專用測鉈為園錐形密封的鐵盒，高200mm，底140mm，內(nèi)配裝鐵砂，使整個重量為3.7至4.0公斤，懸掛于標準測深繩上（測鉈比重為3.5至4.0）。
測深及取樣都要緩慢下放，不宜上下猛烈沖放，影響測量的正確性。
第五章 安放鋼筋籠
第14條 鋼筋籠應根據(jù)設計圖紙，在平直臺位上分節(jié)制作、預拼，做好工地焊接標記，吊放時“對號入座”，滑架內(nèi)應裝有臨時支撐，保證剛度。經(jīng)質(zhì)量檢查合格，特別是鋼筋籠的直徑不得小于設計圖規(guī)定尺寸，才可吊裝。
所用鋼筋，應有產(chǎn)品合格證明文件，鋼筋的加工、工地焊接應按部頒《鐵路橋隧工程混凝土鋼筋混凝土及砌石工程施工技術規(guī)則》的有關規(guī)定辦理。
第15條 鋼筋籠吊入鉆孔時，動作要輕、慢、對準鉆孔中心線下放，嚴防沖刮孔壁。在下插過程中要觀察孔內(nèi)水位變化，若出現(xiàn)異狀，應立即停止下插，查明原因，如發(fā)現(xiàn)下插困難，應分析原因，進行處理，不得強行下插。鋼筋籠就位時，為保證有足夠保護層，應按設計圖規(guī)定標高，并使鋼筋籠位于鉆孔中心，然后妥善吊掛固定，防止在填充水下混凝土時頂托上升或掉落孔底。
第六章 水下混凝土填充
第16條 混凝土的配合比應能保證：①有足夠的強度；②拌合物從裝入吊斗到運送至工地倒入導管這一段時間內(nèi)應能保持足夠的流動度。（強度按設計300級配制，陷度18至22cm）。
第17條 灌注開盤前孔深應在設計孔底標高以下0.3m。測深應該使用終孔測深時同一個測鉈。灌注結束時，應根據(jù)設計樁頂標高（浮漿層除外），予加一定高度（一般比設計標高加高0.2至0.4m）在灌注承臺（座版）混凝土時予以鑿除。
第18條 水下混凝土灌注前應做好充分的準備工作。混凝土工廠及運輸、起吊、灌注機具設備要完好，保證能夠正常運轉(zhuǎn)，導管要配好，劃好尺度，并經(jīng)過7公斤/平方厘米的水壓試驗。如采用“砍球法”下灰，應作通過試驗。拆除的每節(jié)導管等應立刻沖洗。
施工前要進行思想動員和技術交底，做好冬、雨、夏季施工保護措施；明確崗位責任制。機電、混凝土工廠、試驗人員、操作工班、測量記錄人員、值班技術人員均應明確分工，統(tǒng)一指揮，準備工作完成，經(jīng)檢查后才能開盤。
第19條 灌注一經(jīng)開始，應一氣呵成，不得中途停頓，以免發(fā)生斷樁事故。
灌注中要嚴格掌握導管埋入深度。一般控制在2至3m，任何時候不得小于1m（應有兩人測量互相校核）。不允許發(fā)生導管漏水、灌水、涌水、重新砍球、掛起鋼筋籠或?qū)Ч鼙讳摻罨\掛住無法提升等事故，嚴防導管提出混凝土面或因機電故障停盤時間過長而構成斷樁事故。
灌注完畢后4小時，即將鋼筋籠的掛勾燒斷。
測量混凝土面的測鉈應為園錐形密封鐵盒，高180mm，底直徑130mm，內(nèi)配裝鐵砂，使整個重量為3.2至3.5公斤（假比重為4.5左右），每次灌注填充混凝土要專用此測鉈測量混凝土頂面高度。
第七章 事故的的防止及處理
第20條 統(tǒng)一思想，統(tǒng)一指揮，勤檢查（鉆具、機器、孔徑、孔深和孔內(nèi)外水位），記錄詳細正確，施工場地秩序良好，護筒下沉正直，刃腳下造壁處理牢固。孔內(nèi)水位經(jīng)常保持高于孔外水位1.5m，孔內(nèi)泥漿稠度適宜等，是不出事故的基本條件。鉆進到填充混凝土整個過程 ，全體工作人員應該緊密配合，“精心施工”，把好“三關”：掉鉆吸鉆卡鉆關，坍孔關、水封關。
第21條 掉鉆、吸鉆、卡鉆關
防止措施：及時檢查鉆具、鋼線繩、鉆頭直徑，超過磨損限度，堅決更換；每次取碴后必須檢孔；更換鉆頭時，必須檢孔到底；一次投土不可過多，投土后沖程要逐漸加大；經(jīng)常核對吊點位置，及時調(diào)整；臨時停鉆，必須吊出鉆頭；發(fā)現(xiàn)彎孔、縮孔，堅決拋石回填重鉆，不可用鉆頭沖擊擴孔，如遇吸鉆可拋少量片石，用低沖程鉆進。
事故處理：隨時準備好打撈用錨鉤；發(fā)生卡鉆后查明原因和情況，不可強提鉆頭，以致擴大事故的嚴重性。需要吸泥清碴時，應有防坍措施，如回漿等辦法，以防沉淀增加，造成“埋鉆”。打撈設備的強度應經(jīng)過檢算，并制定好打撈措施，確保安全。
第22條 坍孔關：
防止措施：慎重對待護筒刃腳以下的護壁處理工作；每班專人管理孔中水位，注意掌握孔外（河中、地下）水位變化；經(jīng)常測看泥漿稠度；起落鉆頭和取碴桶要平穩(wěn)，防止打破護筒，刮撞孔壁；護筒四周防止?jié)B水，河中護筒應加圍護；承碴或清孔時應隨時補水。
在全部鉆進過程中，孔內(nèi)應保持有高出地下水位以上至少1.5m的穩(wěn)定泥漿。如發(fā)現(xiàn)有漏漿現(xiàn)象，應立即查明原因，迅速處理。應明確：“漏漿是坍孔的前兆”。
事故處理：輕微漏水，可在孔內(nèi)拋粘土碎石，沖砸造壁填補，或在孔外換填粘土圍護。如護筒打破嚴重，必須設法塞補、加固。護筒因坍孔有變位危險時，應加強導向扶持。嚴重坍孔或漏漿地段投土夾小片石反復沖砸，使坍孔處重新固壁。
第23條 水封關（水下填充鉆孔內(nèi)混凝土簡稱“水封”）。
防止措施：主要見第六章第16、第18、第19條。做好施工組織準備工作，嚴防過大的集料顆粒進入拌合機；灌注時試驗室應及時檢查混凝土拌合物流動度，不合要求的不得灌入導管，灌注前要保持泥漿的穩(wěn)定性；導管埋深及混凝土面標高，應有兩人測量校核；“砍球”后，下灰勿猛，防止拌合物雍塞在導管上口，發(fā)生“卡管”現(xiàn)象。
事故處理：導管提出混凝土面，極易構成斷樁質(zhì)量事故。對施工過程有疑問的高程，應進行鉆探檢查，待取出柱狀混凝土芯樣鑒定后，再確定處理措施。
第八章 技術安全
第24條 鉆孔時的平臺、吊架、鉆架等輔助結構，應有足夠的強度和穩(wěn)定性，施工過程中不得超載使用。主河槽中要經(jīng)常檢查棧橋和墩位平臺樁基狀況及附近沖刷深度，汛前應備齊防汛搶險材料；發(fā)現(xiàn)問題及時加固處理。
第25條 工班應建立崗位責任制，分工負責對所用起吊設備機具經(jīng)常檢查，定期加油，保證正常運轉(zhuǎn)。
⑴鎢金套繩頭應按規(guī)定要求制造，鋼絲繩長度3至4m，必要時每批抽查一根，作15噸拉力試驗。
⑵大繩與鎢金套鋼繩應為同直徑鋼絲繩，鋼絲繩卡子不應少于8個（間距按180至200mm）安裝時，先擰緊程度70%，然后在吊重狀態(tài)下再擰緊其余30%，使各卡子均勻受力。
第26條 護筒頂及平臺四周的鉆碴、粘土及雜物每班要清理干凈，所有腳手板梯子應完好平整固定，冬季要有防滑措施，鉆孔四周應設欄桿，未施鉆的護筒應加木蓋，墩位上應有防火、救生設備，夜間應有充分照明。進入現(xiàn)場人員一律戴安全帽，登高操作應帶安全帶。運送混凝土牽引車應有專人負責安全行車（由各隊自行擬定安全操作細則），牽引車運行速度不得超過10公里/小時。
第27條 使用雙滾筒卷揚機的前后滾筒進行檢孔，取碴或其他起吊工作時應指定信號員指揮操作。思想要集中，確認操作桿，剎車無誤，方能操作。當經(jīng)常僅用一根操縱桿時，另一根操縱桿應卸除或鎖定，以防誤搬操縱桿造成事故。
第28條 建立交接班制，班（組）長，值班技術員和記錄員應對口交接；將本班中發(fā)生的主要情況，質(zhì)量情況，事故苗頭，已采取或建議采取的措施填寫在“工程日志薄”或“交接班記錄薄”內(nèi)。“鉆孔班記錄表”“灌注水下混凝土前檢查證”“水下混凝土灌注記錄”，應填寫完整清楚，不得涂改丟失。特別是“鉆孔班記錄表”，其工作項目、時間起止、投土量、取碴量、鉆孔進尺、鉆頭重量和直徑等要認真逐項核實填寫，記錄員要簽名，工長和值班技術員復核，確認無誤后簽名。
各項施工原始資料，各隊應有專人整理、保存，作為竣工交接時的依據(jù)。
