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旋挖桩施工方案
测量放线
、基点、线交接
在现场准备工作期间,应会同业主及有关人员一道共同核对建筑总平面图、导线点、定位基准点、水准基点及高程,并逐项交接,接受导线点后应会同监理单位、建设单位共同复核、闭合。
、现场控制网测设
在施工准备阶段,由测量工程师根据总平面图和基准点坐标,布置施工现场控制网,并绘制本桩基工程现场轴线控制图或桩位控制图,同时还应绘制测量定位成果图。
施工现场控制网应能覆盖整个标段,并要与相邻标段控制网进行闭合测量,临时基准点应设在不受施工影响的固定构筑物上或变形、沉降稳定的场地上,并妥善保护。
、桩位测量放线
根据现场设置的工程控制网点,测放各桩位的中心坐标及开挖位置,经复核无误后,做出明显标识,并做好交底的记录。要求平面测量全部用坐标控制。
根据施工图标注的桩位中心坐标与至少两个已知导线点之间的相对位置,用全站仪测定每个基础桩
。
。已知导线点2
。基础桩中心点
已知导线点1
Y
X
的中心点,具体测量过程
如下图:
测量人员确定好各个桩位
后,质检人员立刻对测量
成果进行服测,并认真填
写测量成果表报项目总工审
核,确定无误后报监理单位验收。
、测量成果及精度要求
旋挖钻进成孔工艺:旋挖成孔首先是通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土,并直接将其装入钻斗内,然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土,这样循环往复,不断地取土卸土,直至钻至设计深度。对粘结性好的岩土层,可采用干式或清水钻进工艺,无需泥浆护壁。而对于松散易坍塌地层,或有地下水分布,孔壁不稳定,必须采用静态泥浆护壁钻进工艺,向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁。
清水施工在成孔过程中不需泥浆护壁,而是钻斗在慢速旋挖过程中自造的泥浆对孔壁起到一定稳定作用,在旋挖钻进过程中,钻斗往返于孔底与地表之间,所形成的孔壁比较粗糙。旋挖钻孔灌注桩的桩土之间的咬合作用较强,能较好地反映出混凝土桩体与黄土及粉质粘土之间的相互作用
效应。
根据设计要求合理布置施工场地,先平整场地、清除杂物、换除软土、夯打密实。在进行场地整平后,组织有资格的测量放样人员,将所有桩位放出,钉好十字保护桩,做好测量复核,并记录放样数据备案;规划行车路线时,使便道与钻孔位置保持一定的距离;以免影响孔壁稳定;施工场地为旱地而且在施工期间地下水位在原地面以下时,将场地平整夯实,清除杂物;场地位于浅水时,采用筑岛后在顶面安置钻机,;钻机底盘不宜直接置于不坚实的填土上,以免产生不均匀沉陷;本工程是在已硬化的道路上施工,场地平整坚硬,无需考虑其它处理措施,钻机的安置应考虑钻孔施工中孔口出土清运的方便。
桩位放样,按“从整体到局部的原则”进行桩基的位置放样,进行钻孔的标高放样时,应及时对放样的标高进行复核。采用全站仪准确放样各桩点的位置,使其误差在规范要求内。
护筒起着固定桩孔位置,保护孔口地面不坍塌,引导钻头方向,隔离地面水并保持井孔内水位(泥浆),要高出地下水位或施工水位一定高度,产生对井壁的静水压力,有稳定井壁、防止坍孔的作用。护筒的埋设工作是旋挖钻机钻孔桩施工的重要准备工作,护筒平面位置与垂直度准确与否、护筒周围与护筒底脚是否紧密不透水,对于成孔、成桩的质量都有重大的影响。保证钢护筒顶面位置偏差不大于5cm,埋设中保证钢护筒斜度不大于1%。
钢护筒埋设工作是旋挖钻机施工的开端,钢护筒平面位置与垂直度应准确,钢护筒周围和护筒底脚应紧密,不透水。
埋设钢护筒时应通过定位的控制桩放样,把钻机钻孔的位置标于孔底。再把钢护筒吊放进孔内,找出钢护筒的圆心位置,用十字线在钢护筒顶部或底部,然后移动钢护筒,使钢护筒中心与钻机钻孔中心位置重合。同时用水平尺或垂球检查,使钢护
筒坚直。此后即在钢护筒周围对称地、均匀地回填最佳含水量的粘土,要分层夯实,达到最佳密实度。以保证其垂直度及防止泥浆流失及位移、掉落,如果护筒底土层不是粘性土,应挖深或换土,在孔底回填夯实300-500mm厚度的粘土后,再安放护筒,以免护筒底口处渗漏塌方,护筒外侧夯填时要防止钢护筒偏斜。护筒上口应绑扎木方对称吊紧,防止下窜。
长度4m以内的钢护筒,采用厚4-6mm的钢板制作,长度大于4m的钢护筒,采用厚6-8mm钢板制作;钢护筒埋置较深时,采用多节钢护筒连接使用,连接形式采用焊接,焊接时保证接头圆顺,同时满足刚度、强度及防漏的要求;钢护筒的内径应大于钻头直径,具体尺寸按设计要求选用;钢护筒埋设深度应满足设计及有关规范要求。
机架的要求:应能承受钻具和其他辅助设备的重量,同时稳定性好,具有一定的刚度;机架的主要受力构件的断面尺寸,根据施工中出现的最大负荷计算决定,安全系数不宜低于3;钻具与桩位中心要对中,对中偏差不得大于2cm。
钻机就位时,要事先检查钻机的性能状态是否良好。保证钻机工作正常。
钻机成孔一般为清水施工工艺,无需泥浆护壁;若有地下水分布,且孔壁不稳定,可制作护壁泥浆或稳定液进行护壁。采用人工搅桨护壁,泥浆池可根据现场实际条件砌筑,此外自备多台用钢板焊制的40m3泥浆箱,在施工第一根桩时要慢速运转,掌握地层对钻机的影响情况,以确定在该地层条件下的钻进参数。在钻进过程中不可进尺太快,由于采取泥浆护壁,因此要给一定的护壁时间。在钻进过程中,一定要保持泥浆面不得低于护筒顶40cm。在提钻时,须及时向孔内补浆,以保证泥浆高度。在钻进过程中要经常检查钻斗尺寸可根据试钻情况决定其大小。施工过程中如发现地质情况与原钻探资料不符应立即通知设计监理等部门及时处理。
清水施工时,将钥匙开关打到电源档,旋挖钻机的显示器显示旋挖钻机标记画面,按任意键进入工作画面。先进行旋挖钻机的钻桅起立桅及调垂,即首先将旋挖钻机移到钻孔作业所在位置,旋挖钻机的显示器显示桅杆工作画面。从桅杆工作画面中可实时观察到桅杆的X轴、Y轴方向的偏移。操作旋挖钻机的电气手柄将桅杆从运输状态位置起升到工作状态位置,在此过程中,旋挖钻机的控制器通过采集电气手柄及倾角传感器信号,通过数字运算,输出信号驱动液压油缸的比例阀实现闭环起立桅控制。实现桅杆平稳同步起立桅。同时采集限位开关信号,对起立桅过程中钻桅左右倾斜角度进行保护。在钻孔作业之前需要对桅杆进行定位设置,一般情况下,做直孔作业,所以需要对桅杆进行调垂。调垂可分为手动调垂、自动调垂两种方式。在桅杆相对零位±5°范围内才可通过显示器上的自动调垂按钮进行自动调垂作业;而桅杆超出相对零位±5°范围时,只能通过显示器上的点动按钮或左操作箱上的电气手柄进行手动调垂工作。在调垂过程中,操作人员可通过显示器的桅杆工作界面实时监测桅杆的位置状态,使桅杆最终达到作业成孔的设定位置。在施工过程中,有时也需要斜孔作业。操作人员需要通过显示器上的自动定位按钮进行自设定零位,然后再进行相同的调垂操作。
清水施工钻孔时通过显示器按钮直接进入主工作界面,然后进行钻孔作业。钻孔时先将钻斗着地,通过显示器上的清零按钮进行清零操作,记录钻机钻头的原始位置,此时,显示器显示钻孔的当前位置的条形柱和数字,操作人员可通过显示器监测钻孔的实际工作位置、每次进尺位置及孔深位置,从而操作钻孔作业。在作业过程中,操作人员可通过主界面的三个虚拟仪表的分别显示动力头压力、加压压力、主卷压力,实时监测液压系统的工作状态。开孔时,以钻斗自重并加压作为钻进动力,一次进尺短条形柱显示当前钻头的钻孔深度,长条形柱动态显示钻头的运动位置,孔深的数字显示
此孔的总深度。当钻斗被挤压充满钻渣后,将其提出地表,操作回转操作手柄使机器转到土方车的位置,将钻渣装入土方车,完毕后,通过操作显示器上的自动回位对正按钮机器自动回到钻孔作业位置,或通过手动操作回转操作手柄使机器手动回到钻孔作业位置。此工作状态可通过显示器的主界面中的回位标识进行监视。开孔后,以钻头自重并加压作为钻进动力。当钻斗被挤压充满钻渣后,将其提出地表,装入土方车,同时观察监视并记录钻孔地质状况。
地质情况记录按相关的表格记录;旋挖钻机钻进施工时及时填写《钻孔记录表》,主要填写内容为:工作项目,钻进深度,钻进速度,及孔底标高;《钻孔记录表》由专人负责填写,交接班时应有交接记录;根据旋挖钻机钻孔钻进速度的变化和土层取样认真做好地质情况记录,绘制孔桩地质剖面图,每处孔桩备有土层地质样品盒,在盒内标明各样品在孔桩所处的位置和取样时间;旋挖钻机孔桩地质剖面图与设计不符时及时报请监理现场确认,由设计单位确定是否进行变更设计;钻孔时要及时清运孔口出渣,避免妨碍钻孔施工、污染环境;钻孔达到预定钻孔深度后,提起钻杆,用测量孔深及虚土厚度(虚土厚度等于钻深与孔深的差值)。
成孔达到设计标高后,对孔深、孔径、孔壁、垂直度、泥浆比重、含砂量、沉渣厚度等进行检查,不合格时采取措施处理。成孔检查方法根据孔径的情况来定,可采用直接用测绳测深度、比重计测泥浆比重、测绳加重锤测沉渣厚度,可采用正循环泥浆或泵吸反循环抽浆的清孔方法,控制泥浆比重和沉渣厚度,清孔时还应合理控制泥浆的粘度与含砂率;经质量检查合格的桩孔,要及时灌注混凝土。
清孔是钻孔灌注桩施工保证成桩质量的重要一环,通过清孔确保桩孔的质量指标、孔底沉渣厚度、循环液中含钻渣量和孔壁泥垢等符合桩孔质量要求,常采用磨盘式捞渣钻头捞渣法,可一次或多次进行捞渣。清孔后孔底沉渣不得大于5cm,并将孔口处杂物清理干净方可进行下步工序。
采用正循环泥浆的清孔方法为:采用大泥浆泵泵入性能指标符合要求的新泥浆到孔底部,并维持正循环30min以上,直到清除孔底沉渣且使孔壁泥质、泥浆含砂量小于4%为止。工程桩孔因有较厚的松散易坍土层,清孔后不能立即终孔,而在孔内下入钢筋笼,安装好灌浆导管后施行二次清孔作业,以使砼灌注前孔底沉渣厚度符合要求,保证砼成柱质量。
在工地开工之前要进行大量膨润土采购,进行先期泥浆调制。在使用过程中,还要继续不断地进行泥浆制作。
一、泥浆原料粘质土的性能要求
一般可选取用塑性指数大于25,﹪的粘质土制浆,当采用性能较差的粘质土调制的泥浆其性能指标不符合要求时,可在泥浆中掺入碳酸钠(俗称碱粉或纯碱)、NaOH(氢氧化钠)或膨润土粉末,以提高泥浆性能指标。﹪—﹪。
二、泥浆膨润土的性能
膨润土分为钠质膨润土和钙质膨润土两种。前者质量较好,钻孔泥浆中用量很大,膨润土泥浆具有相对密度低、粘度低、含砂量少、失水量小、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆能力大特点。用量为8﹪,即8㎏的膨润土可掺100L的水,对粘质土地层用量可降低3﹪—5﹪,较差的膨润土用量为水的12﹪左右。
三、泥浆外加剂的掺量及作用
1、CMC(CarboxyMethylCelluose)全名羧甲基纤维素,可增加泥浆粘性,使土层表面形成薄膜而防护孔壁剥落并有降低失水量的作用,﹪—﹪。
2、FIC,又称铬铁木质素磺酸钠盐,为分散剂,可改善因混杂有土、砂粒、碎卵石及盐分等而变质的泥浆性能,可使上述钻渣等颗粒聚集而加速沉淀,改善护壁泥浆的性能指标,使其继续循环使用,﹪—﹪。
3、硝酸基腐殖碳酸钠(简称煤碱剂),其作用与FIC相似,它具有很强的吸附能力,在粘质土表面形成结构性溶剂水化膜,防止自由水渗透。降低失水量。使粘度增加,可使粘度不上升,具有部分稀释作用。煤碱剂与FIC这两种分散剂可任选取一种。
4、碳酸钠(Na2CO3)又称碱粉或纯碱,它的作用可使PH值增大到10,泥浆中PH值过小时,粘土颗粒难于分解,粘度降低失水量增加流动性性降低;小于7时,还会使钻具受到腐蚀,若PH值过大,则泥浆将渗透到孔壁的粘土中,使孔壁表面软化,粘土颗粒之间凝聚力减弱,造成裂解而使孔壁坍塌。PH值以8—10为宜,这时可增加水化膜厚度,提高浆的胶体率和稳定性而降低失水量。﹪—﹪。
5、PHP,即聚丙烯酰胺絮凝剂。它的作用是在泥浆循环中能清除劣质钻屑,保存造浆的膨润土粒;它具有低固相,低相对密度,低失水,低矿化,泥浆触变性能强的特点,﹪。
6、(BaSO4)—,,泥浆的稳定性降低其失水性,﹪—﹪的橡胶粉,掺入上述两种外加剂后,最适用于膨胀的粘质塑性土层和泥质页岩土层。
7、纸浆、干锯末、石棉等纤维物质,其掺入量为水量的1﹪—2﹪,作用是防止渗水并提高泥浆循环效果。
四、泥浆在各种地层的性能指标