目 录
一、工程简介
二、施工方法及施工组织 三、钻孔灌注桩施工程序流程框图 四、钻填施工操作技术要点 五、问题及其处理
一、工程简介
武汉市江汉三桥系武汉市拟建的跨截止汉江的又一座重要桥梁。选扯晴川桥位。汉口岸位于汉正街集家嘴地段,汉阳岸座落于高公街南岸嘴处。桥梁全长2148.0m,主跨结构为净跨280.0m钢管混凝土下承式系直无铰拱桥,其距度居国内同类桥梁首位。两岸拱脚基础为8φ2.4m钻孔灌注桩,计16根桩共924.0延米。基桩长度:汉阳岸为 51.5m~56.0m共436.0延米。汉口岸为60.6~66.0m,共504.0延米。桩基设计按行列布置,纵向桩距8.0m(中一中),横向桩距6.0m(中一中),4根桩为一组,成对称结构(详见桩基平面布置示意图)。
基桩设计按柱桩考虑,桩身混凝土标号为水下25号混凝土。设计单桩承载力为
27000KN,允许最大水平作用力为300KN。
桥址处主要地质条件为:汉阳岸主墩地面处标高为25.8m(黄海高程,下同),自上而下岩土层次为:杂填土,淤泥质粘土,亚粘土混亚砂土,亚砂土与亚粘土互层,粉细砂、细中砂、亚粘土混粉细砂,含粉砂泥岩,弱风化粉砂泥岩。基岩持力层为弱风化粉砂泥岩。在标高+25.0~+17.0m之间,有大小不等的铁矿渣、混凝土块。汉口岸主墩地面处标高为+19.0m,处丰而下岩土层次为:杂填土、亚砂土与亚粘土互层,粉细砂、细中砂、亚粘土混粉细砂,细中砂混砾卵石,以下至-46.18m处为强风化与弱风化相间的含粉砂泥岩。在标高+19.0~+9.0m之间有大块片石、混凝土块、条石等防汛抛填物。详细地质情况请见“江汉三
桥钻孔桩地质剖面图”。
根据实际地质情况及现场具体条件,钻孔施工采用正循环旋转钻机施钻,泥浆护壁。施工从一九九八年三月三日开始,至一九九九年元月十日结束,历时约九个月,其间经受了九八年特大洪水影响。汉口岸桩基施工,按预定目标,实现了洪水到来之前完成施工的计划。钻孔桩施工主要技术要素汇总如下:
江汉三桥主桥φ2.4m钻孔灌注桩技术要素汇总表
标 高 桩号 地面 25.8 25.8 25.8 25.8 25.8 25.8 25.8 25.8 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 21.5 桩顶 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 21.0 21.0 21.0 21.0 21.0 21.0 21.0 21.0 桩尖 -31.0 -31.0 -26.5 -26.5 -31.0 -31.0 -29.5 -29.5 -45.0 -45.0 -39.0 -39.0 -45.0 -45.0 -39.0 -39.0 桩长(m) 56.0 56.0 51.5 51.5 56.0 56.0 .5 .5 66.0 66.0 60.0 60.0 66.0 66.0 60.0 60.0 开始 9-28 10-29 11-18 11-10 5-16 5-26 11-4 10-25 3-12 4-11 4-22 3-3 3-7 5-7 4-27 3-6 钻 孔 时 间 历终孔 天 10-22 24 11-22 25 11-28 11 11-24 15 11-3 28 10-20 34 11-17 14 11-8 14 5-2 51 5-19 39 5-11 21 4-13 42 4-15 40 5-25 19 5-30 34 4-19 44 净钻h 320 243 170 175 185 400 187 163 2 257 288 269 323 213 313 312 钻孔 效率m.h 0.18 0.23 0.30 0.29 0.30 0.14 0.29 0.33 0.26 0.26 0.21 0.22 0.20 0.31 0.19 0.19 混凝土量(m3) 设计 253.3 253.3 233.0 233.0 253.3 253.3 246.3 246.6 298.7 298.7 271.5 271.5 298.7 298.7 271.5 271.5 实际 280.3 286.1 271.6 269.8 281.3 310.1 273.4 278.5 398.6 358.2 329.9 316.0 330.5 348.0 332.9 356.7 扩孔率(%) 4.2 4.6 6.9 6.6 5.0 9.6 4.4 5.5 33.5 20.0 25.2 21.7 9.4 20.2 22.7 31.4 钢筋笼 重量长度 (吨) 38.0 8.78 38.0 8.78 38.0 8.65 38.0 8.65 38.0 8.78 38.0 8.78 38.0 8.73 38.0 8.73 36.0 8.28 36.0 8.28 36.0 8.09 36.0 8.09 36.0 8.28 36.0 8.28 36.0 8.09 36.0 8.09 备 注 1.高程为黄海高程; 2.钻孔效率以净钻时间计; 3.钻孔历时时间中含冲孔时间; 4.N5、N6孔钻孔时曾因洪水影响停钻; 5.N5孔灌注水下混凝土时出现故障,后于98年12月17日开始冲孔,99年元月14日终孔,历时29天; 6.扩孔率为面积扩孔率。 汉阳岸 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
二、施工方法与施工组织
1、钻机与钻具选择:针对本桥桩基孔径大、钻孔深、钻孔施工难度大的特点,我们对局、处所拥有的可供选择的钻机从地质情况、钻机的性能与适用性、现场施工条件及经济性等主要方面进行了综合比较,比较情况详见下表:
钻机选择主要要素比较表
钻机类型 BRM一4型旋转钻机泥浆要素 正循环施钻 比较适用,但砂类土层钻地质情况 进时须防止坍孔 配套设备少,需大型吊机钻机性能与适配合,机况不十分理想,用性 有现成钻机,安装简单 场地能满足施工,但很紧现场施工条件 凑;供电可保证;泥浆供应及补水容易满足要求 岩层中钻进慢,综合费用经济性 较高 KP一3000型旋转钻机空气反循环施钻 厚层砂类土层钻孔易塌孔 冲击钻机 砂类土层中冲孔易坍孔,泥岩中不适用冲孔 配套设备多,需大型吊机配合,配套设备少,有现成钻机,无现成钻机,安装较繁琐 安装操作均较简单 施工场地难于满足钻孔所需,电力供应能力明显不足,泥浆供应及补水难于满足要求 钻孔效率高,但费用昂贵 占用场地较小,用电量较小,泥浆供应及施工补水易于保证,但取碴麻烦 岩层中冲孔效率高,综合费用相对较低
经过综合比选,我们认为采用BRM一4型旋转钻机较为适宜,钻孔实践也证明了这一点。依据地质覆盖层主要为粘性土与砂类土及岩层为粉砂泥岩的地质条件,钻具配备选用了八翼笼式钻头(刮刀钻头)和滚刀牙轮钻头(菠萝钻头)两种。
2、施工方法:表层填土(素填土及杂填土)上部3~8m范围内采用人工开挖并灌筑混凝土护圈,护圈壁厚30.0cm,并放置环向和竖向钢筋,以确保钻孔施工时孔口的稳定。其后,安放冲击钻机进行冲孔,汉口岸冲孔约10~20m,以通过大块片石、混凝土块及条石等防汛抛填物层;汉阳岩冲孔约5m,以穿过铁矿渣层(如若孔口开挖已突过此层,可不必冲孔)。冲孔完毕后,安装BRM一4型旋转钻机,利用八翼笼式钻头(刮刀钻头)或滚刀牙
轮钻头(菠萝钻头)正循环施钻。钻孔至设计标高后,采用换浆法(钻机换浆和空气吸泥机换浆并用)进行清孔。清孔达要求后,采用垂直导管法进行桩身水下混凝土填充。
3、施工组织:江汉三桥地处武汉市闹市区,系典型城市桥梁。钻孔桩施工除技术难度大外,尚存在场地过于狭窄(请见场地置图)干扰大及工期紧的特点。汉口岸施工场地位
汉阳岸场地布置图
于大兴闸口,汉阳岸施工场地则处于高公街居民房屋合围之中,因施工场地太小,致泥浆池容积亦偏小,对钻孔施工泥浆指标的控制及循环带来了一定影响。两岸进场道路都很繁忙,塞车现象十分严重。钻孔桩桩身水下混凝土填充采用商品混凝土难于满足施工需要,为此,特于两岸设混凝土工厂,配2台500L拌事机。砂、石及水泥等大宗材料主要靠水路运输,于现场起坡上岸。两岸均配置KH一180吨履带吊机及汽车吊机各1台,履带吊机负责钻机安装、拆除、移位、装配重及灌注混凝土等各项作业的吊装。
两岸桩基施工的工期均较紧,汉口岸桩基钻填,务须抢在九八年洪水到来之前完成,否则会危及总工期。汉阳岸桩基钻填,施工工期是主桥工程的控制项目,网络关键线路。为了保工期,汉阳岸桩基施工针对拆迁严重滞后的状况,采取了拆出一块地,开钻一根桩,见缝插针,力争工期的办法。钻机布设安排4台BRM一4型旋转钻机,配刮刀钻头6个,菠萝钻头2个,冲击钻机1台,配六瓣式钻头2个。汉口岸桩基钻填从九八年三月三日开钻,至五月三十日结束,较好地实现了预期目标;汉阳岸桩基施工从九八年五月十六日开钻,于十一月二十八日结束,尚能满足计划总工期的要求。
三、钻孔灌注施工程序流程图(见下图) 四、钻孔桩钻填施工各步实施要点 1、场地平整
1-1、汉口岸场地需将拱脚墩位处汉江边滩专用地填平,由标高+19.0m填至+21.5左右,填方约8000.0m3。汉阳岸则应将房屋拆迁后的瓦砾废墟清理干净,将拱脚墩位处地面平整
至标高约+25.80m。
1-2、汉口岸场地推填时,应注意孔口周边土体压实,必要时宜采取措施进行局部加固,以保证钻机摆好后孔口稳定。汉阳岸场地平整时,需探明桩周有否浅层软地基并进行孔口周边加固,以确保钻孔施工顺利进行。
1-3、平整后的场地应道路畅通,排水顺畅,无积水;物品堆码整齐,及时运走杂物,保持地面整洁。
2、孔口开挖及混凝土护圈灌筑
2-1、根据桥梁控制网测放两岸拱脚基础钻孔桩桩位及护桩,并作好标记。桩位测放误差<5mm。
2-2、根据具体地质情况及施工条件,混凝土护圈宜高出地面约30cm,壁厚30cm,内径 2.7m,混凝土标号为30号,设环向竖向钢筋。圈身混凝土应密实,严密不漏浆。
2-3、顶节护圈拆模后,应及时进行竣工测量,其顶口位置偏差<5.0cm,垂直度<5‰;并在孔口周边上作好测量标记,以方便钻孔施工时对桩位的检查。护圈一次灌筑高度宜为
0.5~1.0m,相邻两节护圈应对接垂直平齐,无错台;并注意保证接头处截面强度。
2-4、混凝土护圈替代钢护筒,有着直径大,表层土体自稳性差及钻机荷重大等不利因素。因此,不仅应保证其身身质量、钻孔施工中还需妥为保护,严防钻头碰撞损伤及重物压伤等。
3、冲击钻孔
3-1、孔口开挖完毕及混凝土护圈灌筑后并经养护到允许强度,即可摆放冲击钻机准备冲孔。钻机摆放应平稳牢固,以免冲孔时晃动和移位。钻头中心应对准桩位中心,其误差≯5.0cm。
3-2、先期冲孔与钻孔安排如下:两台冲击钻机、四台RBM一4型旋转钻机。先由两台冲击钻机冲孔,桩位可选在左半桥四根桩中对角线上的两根桩。汉口岸待冲孔穿过大块片石、混凝土块及条石等防汛抛填物层后(即标高+9.0m~-3.0m以下);汉阳岸冲孔穿过铁太渣层后将两台冲击钻机移至右半桥,选取对角线的两根桩予以冲孔。左半桥已冲孔完毕的两根桩则换上旋转钻机进行钻孔。依次可形成6台钻机同时或间歇施工的状态。
3-3、造浆及泥浆指标:钻机摆放好经检验合乎要求并通过试运转后,即可进行小冲程冲击造浆,冲程宜为1.5m~2.0m之间。造浆选用膨润土,两孔同时进行,边造浆边回收部分泥浆至泥浆池中,待造浆数量达到满足循环要求后(即池中存浆约100.0m3)造浆结束。造浆时,为提高泥浆中的胶体率和粘度,可在泥浆中加放适量的纯碱。泥浆指标:比重≯1.25,粘度16~22S,胶体率:≮95%,含砂率:≯4%,PH值:>6.5。
3-4、冲孔宜采用小冲程,冲程范围宜为1m~3m,以免发生掉钻、卡钻等不良事故;并注意向孔内投放小片石或粘土块。使冲击所形成的孔孔壁密实稳定、竖直、圆须,为后续钻孔施工创造优良条件。
3-5、冲孔时应采用勤松绳、少松绳的方法,严防打空锤。边冲孔边向孔内注入泥浆,使泥浆快速循环,将钻渣浮起并排出孔外,通过循环槽(即泥浆流动沟)将钻渣沉淀,泥浆则回收到泥浆池中。
3-6、冲孔时,应勤检查钻机、钻头、钨金套及钢丝绳等,使其处于良好工作状态,勤检查孔位及孔斜,勤测量泥浆指标;发现问题及时反应,以求正确处理。
3-7、冲孔时若出现斜孔,应及时回填并作好标高记录,再次冲孔接近该部位时,可投放适量片石,改用小冲程冲击,以通过该孔段。
3-8、冲孔应一鼓作气、一次完成,不得随意停机。
3-9、冲孔时,应备好打捞钩和打捞用钢丝绳,钻头上应设有保险千斤和保险绳。一旦发生掉钻事故,便可迅即打捞。N9桩冲孔时,曾发生钨金套千斤夹头松脱致钻头掉入孔中事故,及时用打捞钩打捞,很快将钻头捞起。
4、钻孔
4-1、冲孔完毕后,按预定程序进行钻孔。钻孔前,将钻机摆平并固定牢靠,避免钻机在钻进过程中过大晃动和移位。钻头或钻杆中心应与桩位中心吻合,其偏差≯5.0cm。
4-2、开钻前,各种记录及检查证表格应准备齐全:主管工程师应就钻机性能、施工程序、操作要领及各种记录与检查证的填写要求等进行一次深入的技术交底;使所用技术人员对钻孔灌注桩的施工程序、操作过程、技术要点、施工控制及地质水文特性等十分清楚;让所有参加施工的人员心中有数,实施时得心应手。
4-3、钻孔时,以职工操作为主,民工为辅。整个过程中均应有技术人员值班,操作工在场把关。钻孔测量及记录均应由技术人员完成,不得以民工代为进行。施工记录应全面详尽整洁,并注意妥为保存。
4-4、钻进时,起、落钻头的速度应均匀,严防钻头撞击孔壁。卷扬机钢丝绳松紧度要适中,以免水龙头晃动。
4-5、正常施钻时,应注意根据孔深、地质情况的不同合理选择钻具钻速与钻压,以保证正常钻孔和进尺为度。覆盖层地段钻进时,宜选用八翼笼式钻头(刮刀钻头)。岩层地段钻进时,如岩石强度属软质岩范围(饱和状态单轴极限抗压强度在30MP以内),也宜选用八翼笼式钻头(刮刀钻头);如岩石强度超出软质岩范围,则宜选用牙轮钻头(滚刀钻头)。钻压的确定:一般正常条件下,刮刀钻头约为26.0KN;滚刀牙轮钻头约为120KN,并宜使钻杆处于受拉和受扭状态。由于受吊具的,实际钻压远未达到。
4-6、砂类土层(汉阳岸约30.0m厚,汉口岸约34.5m厚)施钻时宜有大比重泥浆,慢转速,低钻压钻进,以防坍孔。施工时,实际泥浆比重在1.2~1.4之内,转速用9转/分或13转/分,钻压为钻杆和钻头自重,未加配重。
4-7、钻孔过程中,注意加强泥浆循环,尽可能提高泥浆上升速度,以增大泥浆浮渣排渣的能力,提高进尺。砂类土层段泥浆指标远未满足要求,胶体率偏低。岩层地段钻进时,因基岩为强、弱风化泥岩,自造浆能力很强,加之受泥浆池容积的,泥浆指标与所要求的盯差甚远,比重达1.4左右,含砂率达8~10%。泥浆指标调整很是困难。
4-8、钻孔时,要勤观察、勤检查、勤测量、勤记录。观察钻进是否正常,一般来讲,钻速均匀、进尺正常、钻头或钻杆无跳动,电流无大的波动及无异常响动等,则可视为正常钻孔;否则为情况异常,应及时查明原因,报告和处理。钻进时,应经常检查钻架损伤、钻头磨损、钻杆联结螺栓及抟转变形情况,钻机工作性能、水龙头及泥浆泵等是处于完好状态;否则应及时排除故障和修理,确保钻机处于正常工作状态,增加有效钻孔时间,提高钻孔效率。经常测量孔位、孔斜、孔底标高与进尺及泥浆指标,并作好记录及时上报。钻孔时因设备陈旧,常常出现一些异常响动和钻架摆动与磨损,令人汗颜;拆开检查,却未发现其他问题;特别是呼声,似乎感觉到钻机很吃力,钻杆蹦跳;后来才弄清是机械老化所致。
4-9、钻进过程中,如遇沉船,沉积木排(筏)或大弧石特殊地层发生进尺困难时,应及时判明发现并上报主管工程师、总工程师。以便及时分清原因,定出措施。同时应及时向监理反映,并办理文字手续。汉口岸钻孔时即发现大量木屑随泥浆排出,锚链、
轴承套等铁件被钻头带出,经判断认为有沉船。
4-10、泥岩中钻进发生“糊钻”、“包钻”时,可采用空转、高档位旋转钻孔,降低泥浆比重,增大泥浆循环,简化钻头结构等手段加以克服或延缓钻头被包住、糊住。空转时应加强观察,严防钻杆扭断。实际操作阶段即发生N12桩空钻时钻杆扭段。
4-11、钻孔时应加强观测和检查,严防发生断钻杆和掉钻事故,万一发生事故,应及时组织打捞。以免延误时间增加打捞难度,打捞方法可采用绳套法、打捞钩、打捞环及打捞架辅助绳套法,潜水员下水栓千斤等。潜水员下水时应注意采取下小直径的钢护筒后再下潜水的保护措施。以策安全。
4-12、钻孔应连续进行,一气呵成,中途不得随意停顿。因故停钻,应注意补给泥浆,保持孔内水头;并及时查明原因,排除故障,恢复钻进。
4-13、钻孔时应按要求认真填写施工记录。施工完毕后应及时收回并妥为保存。 5、清孔
5-1、钻孔达到设计标高后应检查孔底地质是否与设计相符,合乎要求或经准许方可进行清孔,孔底标高的检查用测量绳(带测砣)丈量,同时用钢尺对测量绳的长度复核。清孔采用换浆法,空气吸泥机吸泥换浆为辅,泵入泥浆换浆为主,以出孔泥浆与放也泥浆相近为度。泵入泥浆清孔时,应采用较低的输入流速,以免造成孔内扰动过大而引起坍孔。清孔时,注意清除孔底钻渣,避免孔底沉渣超标。
5-2、成孔检查:钻孔经清孔完毕后,应由监理、主管工程师、质检工程师及值班技术员共同对成孔进行检查,认可后方可进行下阶段施工。检查内容:
项目 钻孔孔位 钻孔深度 孔深 孔底沉渣
孔深系指在清孔后检孔器能达到的高程,水封前应用带平板的测铊复查。
5-3、检孔器:系由钢筋焊接而成的笼式圆锥体。其高度为2.4m,直径φ2.36m。锥体形状同八翼笼式钻头的锥体对应相似。钻孔时,如发现孔位、孔形及孔斜异常或有怀疑时,亦应用检孔器进行检查。
5-4、用检孔器检孔时,检孔器应成垂直状态,平稳缓慢 下放到孔底进行检孔并轻轻绘慢提起到孔外。以免拢动过大或挂伤孔壁造成孔壁坍塌。。为检验钻孔质量,武汉市质检站对两岸钻孔各抽检一个孔,检查结果认为孔斜、孔位、孔深、孔壁光学完整及圆顺等要求均为优良。
6、钢筋笼安装
6-1、钢筋笼结构及各部尺寸请见设计图。因钢筋笼直径与孔径关系在设计上富余很小;因此,钢筋笼制造时应力求下料准确,制造误差控制在负误差范围内。其制造误差为:
主筋间距±10mm 箍筋间距±20mm 钢筋笼垂直度±10mm 钢筋笼长度±100mm
6-2、钢筋笼制造不仅要保证结构形状、尺寸的精确,还应做到牢固稳定。以免吊装时发生过大变形和“散架”,接头焊缝应保证焊缝长度及焊缝高度;探测管与钢筋笼联结应位置正确、联结可靠。两端管口用木塞塞好,以防混凝土或杂物进入而堵塞。
6-3、钢筋笼起吊时,吊点应拴牢并布置合理,使笼子吊起后牌自然铅垂状态并无明显变形,笼子接长时,两笼子保持垂直和对中良好。下放入孔时应平稳缓慢进行。不可强压硬拉以免挂伤孔壁而引起坍孔。
6-4、钢筋笼下放时,应控制好笼子在孔中的标高,调整好位置。位置及标高确定后,应放置平衡可靠。同时需采取有效措施防止钢筋笼上浮、下沉及移位。钢筋笼中心与设计中
允许误差 ≯5cm <1% 符合设计 5 cm 备 注 与设计桩位相比 直桩 注意复核测量绳的实际长度 按柱桩考虑(设计院确定5 cm) 心偏差不大于5cm。
6-5、钢筋笼下放时,应同时对探测管予以灌水检查,灌水宜缓慢进行。确认严密通畅不漏水后,最后将管顶口包扎密封好,混凝土灌注完毕后,即时对探测管进行一次“疏导”,确保其通畅。因设计钢筋笼净保护层仅为3.4cm,太小,钢筋笼安装下放时发生过一些困难。
7、水下混凝土填充
7-1、清孔完毕后应及时进行桩身混凝土填充。水下混凝土填充前,混凝土工厂应安装好并进行试运转。试验室应完成水泥、砂、石的抽检及混凝土配合比的选择试验,并将水泥出厂报告及试验报告报指挥部。填写好配合比卡片报总工程师签认。
7-2、本桥桩基工程属重点和难点项目,因此在水下混凝土配合比选择时在保证强度的前提下宜优先考虑混凝土拌和物的和易性及流动性,以确保桩身混凝土水下灌桩成功。最佳砂率Sp>0.45,混凝土初凝时间>10h。灌注时应保证混凝土拌合楼处于良好工作状态。上料时,宜在爬斗顶面(也可在储灰斗顶口)放置钢筋筛网,严防结块水泥,石块等大块杂物进入混凝土中造成堵管。
7-3、桩身混凝土水下灌注采用灌注支架进行。灌注前,应将支架拼装好,卷扬机安装牢固并检查保养,使其处于良好状态。配齐导链扳手、撬棍等必备工具。
7-4、水封前,应对灌注导管予以试拼和试压,并用油漆在导管两侧做好刻度标记。试压压力为孔底静水压力的1.5倍。即P=1.5h×r=1.5hT/m2。h一孔底水深,可取孔深.。
7-5、填充前,应将漏斗、混凝土吊斗、混凝土储料斗、串筒及灰斗扁担等准备好并清洗干净。
7-6、导管拼好后入孔前,应由拼装人员、主管工程师、质检工程师及值班人员进行全面认真的检查,并做好记录和签认。入孔后值班技术人员应做好测量标记并进行孔深及孔底沉渣复测和导管口标高的测定,一并作好记录。
7-7、准备灌注前,由值班技术人员再次对孔深、孔底沉渣及导管口标高进行测量,并检查钢筋笼的位置及固定有无变化。装好隔水栓(木球或砂砣),备足首次入灌的混凝土约10m3。
7-8、储料斗出口处宜挂设串筒,严防下灰时混凝土“飘”出漏斗外造成浪费和“污染”工作平台。隔水栓胶布(尼龙布)宜先用少量砂浆或浓水泥浆压住后,方可允许储料斗下灰。以免下灰时因冲击将胶布卷起造成拨球进球盖将翻卷起的胶带挂位拉出。
7-9、水封时,导管初埋深可控制在1.0m左右,其后可按2.0m~6.0m掌握。导管底口初始位置距孔底宜为0.25~0.40m。灌注施工时,导管埋入深度达10.0m左右的;根据具体情况摸索,导管埋深在5.0m左右,下灰较为顺畅。
7-10、填充时,值班技术人员和试验室均应作好各自的记录,记录要认真和规范。主管工程师和质检工程师要监督检查。混凝土面标高记录测绳长度时应换算成对应的标高,混凝土灌筑量应记录实际数量,不可简记盘数。
7-11、首批混凝土入灌时,漏斗下方宜联结一根短导管,以降低储料斗混凝土的倾落高度,保持首批混凝土良好的工作性能,减少混凝土离析;确保首批混凝土拨球后入灌顺利。首批混凝土入灌后即拆除漏斗下短导管,用工作灯在导管中进行探照检查。灌注中开斗门的工人 员应戴好安全帽,防止掉入漏斗或导管中,下灰中可太快,不宜向导管顶口“满灌”,以免造成“憋气”而堵管。导管拆除时,动作要快,支承导管的“U”型卡子应摆好支牢,
恢复时,导管与漏斗的联结套管丝扣宜上满联紧,切不可仅联2~3个丝扣,以策安全。
7-12、试验室进行取样做试块时,应由试验室人员亲自操作,不可由民工替代。试块取送、养护及试压等全过程亦由试验室自己完成,不得有民工参与。
7-13、灌注进行到后期约(20m范围),泥浆浓度增大,看似悬浮泥块,类似“豆腐脑状,但用手捧起即刻又散化。测砣上下移动很感困难,应务求准确判断混凝土面标高。灌注行将结束时,应严格掌握混凝土的生产量,减少浪费。填充混凝土顶面标高超出设计标高宜严格控制在0.8m以内,否则既浪费混凝土,又增加桩头处理工作量。
7-14、填充完毕后,多余混凝土应倒至指定地点,不可乱倒。并将导管、灰斗、储料斗及串筒等混凝土灌注工具冲洗 干净,摆放整齐。
8、桩头处理:成桩经养护到一度强度(30%~50%设计强度)后,应即作竣工测量并进行桩头凿除。凿除时,宜作好凿除标记,即要除净桩项浮浆,又要保证桩顶标高。
9、质量检验与评定:
根据《公路桥涵施工技术规范》JTJ041一,《公路工程质量检验评定标准》JTJ071一94及〈市政桥梁工程质量检验评定标准〉CJJ2一91中有关条文的要求,钻孔桩施工时,两岸各抽检一根桩作钻孔检查,经检验评定质量为优良。基桩填充完毕后,对基桩均进行了超声波无损检测,检测结果除N6桩被评为Ⅱ类桩外,其余均被评为Ⅰ类桩。
五、发生问题及其处理
江汉三桥主桥拱脚基础φ2.4m钻孔灌注桩,由于桩径大、钻孔深,地质情况变化复杂等施工特点,施工中亦出现过包钻、掉钻、堵管及断桩等钻孔桩施工中常发生的事故,兹简述如下:
1、包钻:粘土层与粘土类岩层中钻孔时,常常会发生包钻现象,延缓进尺,本桥亦如此。本桥基岩为泥岩,经仔细观察,发现引处包钻有别于常见的包钻;破碎的岩屑呈块状,紧紧地嵌固于钻头号的翼翅间,形成磨盘状,致钻孔进尺困难。
包钻严重时,除泥浆循环口外,其余空档均被泥块塞满,用铁镐锄挖也很费劲。针对本桥钻孔包钻的实际特点,我们采取了以下措施:
1-1、降低泥浆比重,意在使刚被切削下来的岩屑迅速溶于水中,减少块状岩屑,从而延缓包钻。
1-2、增大泥浆泵入量,使泥浆循环及上升速度加快,及时将钻碴浮起排出孔外,实际施工时,每台钻机同时安装3台泥浆泵(3PN、22KW)。
1-3、定时空转,阻止或延缓包钻发生。操作时,每隔一小时或判断将要包钻时即将钻头提起0.5m左右进行空转;空转时采用较高档位转速。
1-4、采用较高档转速和少给进状态钻进。一般钻进时采用9转/分或13转/分,为防包钻,提高采用17转/分、21转/分;力图避免岩石破碎时呈大块状,以延缓包钻时间。
1-5、简化钻头结构,将八翼式改为六翼或四翼式。此举因工期紧、实施困难及前面几项措施有效而未予实施。
以上几点措施实施后,卓有成效:原来钻进时,大约进尺3.0m左右即出现包钻,改进后,进尺均在5.0m以上即钻进一根钻杆后才发生包钻。
2、掉钻:本桥钻孔桩施工发生掉钻事故4起。一起为冲孔,三起为钻孔时断钻杆所致。N9桩冲孔时,钨金套千斤绳与提升钢丝绳联结时,夹头间绳索未拉直,夹头号间绳索未拉
直,夹头受力不均致千斤绳滑脱,钻头掉入孔中;及时实施打捞,很快将钻头捞起。3起断钻杆掉钻,第一次发生在N12桩,钻孔至30.0m深左右,实施空转将钻杆扭断,采用绳套法将钻头捞起。
另2次均发生在N15桩
断裂部位均在孔深约30.0m左右,且相距时间短。均由潜水员水下拴千斤将钻头吊起。3次钻杆断裂的主要原因是钻杆质量较差,后改用加强型钻杆即避免了此类事故的发生。
3、水下混凝土填充堵管,出现2起,均发生在N16桩。混凝土填充约20.0m左右,混凝土灌入量约100.0m3时,堵管时,尽管采用了提升起落导管,导管外安装临时附着振捣器振捣,均未能排除堵管故障。堵管原因,经仔细调查分析系所用水泥受潮所致,用此水泥拌制出的混凝土,出槽时和入灌时看起来性能较好,但倒置于地面上即发现其间夹杂有成团干涸状混凝土,用手轻轻一捏即松散,混凝土陷度很小。堵管发生经排除无效后,即将导管拆除和钢筋笼拔出,用菠萝钻头重新施钻至设计标高。
4、N15桩断桩事故: 4-1、事故经过
5#桩于11月3日上午9:30终孔,孔底标高为-31.10m(设计标高为-31.0m)。11月6日上午7:30吸泥清孔并欲填充水下混凝土,未果。11月7日7:30分复又吸泥清孔8:45分拔球灌注至15:20分,此阶段混凝土灌注均很顺畅,及至15:20分时出现了导管随混凝土灌注而上浮的异常现象,导管埋深6M,后连续灌4斗混凝土(2.76m3/斗)观察发现导管每次上浮量与混凝土面增长量基本一致,但停灌时用提升导管的卷扬机难以提动导管。为排除险情,现场领导立即组织人力、物力,先后使用了50T吊机、2台100T千斤顶和2台5T倒链及提导管卷扬机共用施力,慢慢提升导管,效果不甚理想,至晚8:00钟左右,导管仅提出约1.5m,此后再难以提动,被迫中断5#桩水下混凝土填充。
4-2、原因分析:
根据事故发生的现象,经各级领导和专家及现场有关人员反复讨论和分析,认为引发本次事故的因素主要有如下几点:
①成孔搁置时间长;
②导管埋深约6M,偏大(此深度未超过施工规范要求); ③灌注时导管起落次数与以往相比偏少,起落幅度偏小;
④混凝土产量受拌合机等生产条件的,产量偏低;不能满足规范要求的混凝土灌注应在混凝土初凝时间(8h)内完成的规定;
⑤开始阶段混凝土灌注较顺利,施工人员的思想未能高度重视,严防不测;
⑥这种大孔径钻孔桩特有的异常故障现象,以前极少发生,施工人员知之甚少;事故发生时,缺乏有效的处理措施。
4-3、事故处理:
N5桩处理时,恰与武汉市龙王庙险段综合整治汉阳南岸嘴削坡施工相冲突,工期甚紧。为此我们提出了简便处理方案,如图所示,以便争取工期。但在实施钢护筒震动下沉时,因打桩机电机与桩锤不配套使震动力达不到正常水平,钢护筒下沉至标高+3.0m左右后便出现下沉困难,此时与混凝土顶面仅相差1.0m左右,致此方案不能继续实施,甚为遗憾!针对具体实际情况,后在该方案基础上作改进处理,步骤如下:
①水下混凝土填充封底,封底混凝土厚约6.0m; ②抽干孔内积水;
③切割钢筋笼及导管并予以拔出; ④安装冲击式钻机进行冲孔;
⑤冲孔至设计标高后清孔,填充水下混凝土; ⑥桩身混凝土超声无损检测。
该桩的处理从九八年十一月七日开始,至九九年元月十四日结束,历时六十八天,损失较大,教训深刻。
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