《桥梁施工技术与管理实务》:
二、钻孔灌注桩施工
钻孔灌注桩是指采用不同的钻(挖)孔方法,在土中形成一定直径的井孔,达到设计标高后,将钢筋骨架(笼)吊入井孔中,灌注混凝土形成桩基础。
(一)施工前的准备工作
钻孔灌注桩施工的主要工序包括:准备场地、埋设护筒、制备泥浆、钻孔、清空、钢筋笼制作与吊装以及灌注混凝土等。
1.场地平整
钻孔前对施工场地要进行准备,其内容包括:
①场地为旱地时,应该除杂物,换除软土,整平夯实;
②场地为陡坡时,可用枕木、型钢等搭设工作平台:
③场地为浅水时,宜采用筑岛施工,筑岛面积应根据钻孔方法、设备大小等要求确定,高度应高于最高施工水位0.5-1.0m;
④场地为深水或淤泥较厚时,可搭设工作平台,平台必须牢固稳定,能承受工作时所有静、动荷载,并考虑施工机械能安全进出。
若水流平稳,水位升降缓慢,全部工序可在船舶或浮箱上进行,但必须锚固稳定,桩位准确。若流速较大,但河床可以整理平顺时,可采用钢桩或钢丝网水泥薄壁运沉井,就位后灌水下沉至河床,然后在其顶部搭设工作平台,在其底部安设护筒;在某些情况下,可在钢板桩围堰内搭设钻孔平台。
2.选择钻孔设备
根据土质、桩径大小和入土深度,选择合适的钻孔设备。
3.埋设护筒
护筒宜采用钢板卷制,其内径应大于桩径至少200mm,壁厚应能使护筒保持圆筒状且不变形;在水中以机械沉设的护筒,其内径和壁厚的大小,应根据护筒的平面、垂直度偏差要求及长度等因素确定;对参与结构受力的护筒,其内径、壁厚及长度应符合设计的规定。
护筒中心竖直线应与桩中心线重合,除设计另有规定外,平面允许误差为50mm,竖直线倾斜不大于1%.干处可实测定位,水域可依靠导向架定位。旱地、筑岛处护筒可采用挖坑埋设法,护筒底部和四周所填黏质土必须分层夯实。护筒内径宜比桩径大200-400mm。护筒高度宜高出地面0.3m或水面1.0-2.0m,当钻孔内有承压水时,应高于稳定后的承压水位2.0m以上。护筒埋置深度应根据设计要求或桩位的水文地质情况确定,一般情况下,埋置深度宜为2-4m,特殊情况应加深以保证钻孔和灌注混凝土的顺利进行。有冲刷影响的河床,应沉人局部冲刷线以下1.0-1.5m,护筒连接处要求筒内无突出物,应耐拉、耐压,不漏水。
4.泥浆制备
钻孔泥浆由水、黏土(膨润土)和添加剂组成。它具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具、增大静水压力的作用,并有在孔壁形成泥膜、隔断孔内外渗流、防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆,应根据钻孔方法和地层情况采用不同的性能指标。泥浆稠度应视地层变化和操作要求,灵活掌握。泥浆太稀,排渣能力小,护壁效果差;泥浆太稠,会削弱钻头冲击功能,降低钻进速度。
对大直径或超长钻孔灌注桩,泥浆的选择应根据钻孔的工程地质情况、孔位、钻机性能、泥浆材料条件等确定。在地质复杂、覆盖层较厚、护筒下沉不到岩层的情况下,宜使用丙烯酰胺即PHP泥浆。
(二)钻孔施工方法
1.冲抓锥钻进
冲抓锥是一种最简单的钻孔机械,由三脚立架、锥头和卷扬机3部分组成。施工时使三角立架固定滑轮,绕过滑轮的钢丝绳下端吊着由3块钢锥片组成的锥头,锥头张开的最大外围尺寸与桩孔直径相同。锥头对准桩孔中心,放开制动,锥头在自重作用下下落,打人孔内土层中。卷扬机将其向上提升时,通过拉索位锥头合龙,渣土被封闭在锥体内提升至井外。等锥体提升至孔口以上时,工人及时在井口放置一块钢盖板,将手推车或其他运输工具放于其上。打开锥头控制栓,使锥头张开,土体落人运输车中运走。移走钢板,即进行下一轮冲抓作业,如此循环钻进。
该方法的优点是:所需机械简单,成本较低。缺点是:施工自动化程度低,需人工操作清运渣土,劳动强度大,施工速度较慢。此种方法适用于砂砾石和砂土地层。
施工中应注意以小冲程稳而准地开孔,待锥具全部进入护筒后,再松锥进行正常冲抓。提锥应缓慢,冲击高度一般为1.0-2.5m。冲抓施工中,每冲抓一次需将冲抓钻头旋转一个小角度,以防形成梅花形孔。
2.冲击钻孔
其设备由冲击钻头、三角立架和卷扬机3部分组成。该方法适用于砂砾石和岩石地层。其工作原理是:用卷扬机钢丝绳通过三角立架上的滑轮将锥头提起,然后放开卷扬机,使锥头自由下落,锥头的冲击作用将砂砾石或岩石挤进孔壁或砸成碎末、细渣,靠泥浆将其悬浮起来排出孔外。锥体一般为圆柱形,用钢材制成,锥头呈“十”字形,利于破碎岩石。一般可先用60-80cm的细锥头钻进,然后再用大锥头扩孔至设计孔径。这样一来可以保证孔壁稳定,防止塌孔,二来可以提高功效。卷扬机可以人工操作,也可以选用自动操作设备,因而该方法节省人力,可以24h连续作业,施工效率较高,在工程中普遍适用。
施工时应注意以小冲程开孔,使初成孔坚实、竖直、圆顺并起导向作用。钻进深度超过钻锥全冲程后才能进行正常冲击。若遇坚硬漂卵石层,可采用中、大冲程,但最大冲程不宜超过4-6m。钻进中及时排除钻渣,并添加黏土造浆,防止塌孔和沉积,使钻锥经常冲击新鲜地层。冲击表面有不平整的漂石、硬岩时,应先投入黏土夹小片石,将表面垫平后再钻进,防止出现偏孔、斜孔。冲击成孔施工中,每冲击一次需将冲击钻头旋转一个小角度,以防形成梅花形孔。
……
第一章 理解桥梁施工与管理
第一节 桥梁施工的基本特征
第二节 桥梁工程施工技术认知
第三节 桥梁管理及其现状分析
第四节 桥梁管理理论体系框架的建立
第二章 桥梁下部施工技术
第一节 桥梁基础施工
第二节 桥梁墩台施工
第三章 桥梁上部施工技术
第一节 简支梁桥施工
第二节 预应力混凝土连续梁桥施工
第三节 拱桥施工
第四节 钢桥施工
第五节 大跨度桥梁施工
第六节 桥面系及其附属工程施工
第四章 桥梁施工安全
第一节 桥梁基础施工安全
第二节 桥梁墩台施工安全
第三节 桥梁上部结构施工安全
第四节 特殊环境下施工安全
第五节 特殊季节与夜间施工安全
第五章 桥梁标准化作业管理
第一节 安全检测与健康检测
第二节 移交接管与检查考核
第三节 桥梁信息系统应用与架构
第六章 桥梁结构的养护管理
第一节 养护管理的基本认识
第二节 桥梁结构的日常养护
第三节 加固方法与拆除作业
第四节 桥梁结构的腐蚀防护
第五节 机电设施故障处理与维护
结语
参考文献
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