某码头灌注桩施工方法

2020-05-22 10:01:22

1 工程概况

1.1 工程概述

珠海港 xxxxxx 码头及引桥有φ 1200mm 的灌注桩 xx 根,4 个排架,每个排架 间距均为 12m。灌注桩施工中以标高控制为主,且桩端进入中风化岩一倍桩径(清 空后沉渣厚度不大于 5cm)。

火炬平台及引桥有φ 1200mm 的灌注桩 2 根,为一排架。灌注桩施工中以标 高控制为主,且桩端进入中风化岩一倍桩径(清空后沉渣厚度不大于 5cm)。

工作船码头及引桥共有φ 1000mm 的灌注桩 4 根,2 个排架,排架间距为 4m。 且桩端进入中风化岩一倍桩径(清空后沉渣厚度不大于 5cm)。

水上灌注桩规格详见表 1.1-1。

表 1.1-1 灌注桩一览表

桩型

部位

数量 C40 砼方量 钢筋笼

(根) (m3)

(t)

φ 1200mm

xxx 码头及 引桥

12

656.88

98.4

φ 1200mm 灯炬平台

2

166.17 11.134

φ 1000mm 工作船码头

4

135.08

13.2

合计

18

958.13 122.73

桩底标高 (m)

-40

-40 --37.0

桩顶标高 (m)

8.40

9.05 5.1

桩长 (m)

48.4

49 46.6

1.2 设计技术参数

φ 1200mm、φ 1000mm 设计技术参数为下: 施工中以标高控制为主,且桩端进入中风化岩一倍桩径(清空后沉渣厚度不

大于 5cm)。 1) 成孔后孔底沉渣厚度应小于 5cm 再浇注混凝土; 2) 桩主筋净保护层为 70mm,桩顶伸入上部结构 100mm; 3) 钢筋笼顶标高允许误差±50mm,钻孔垂直度偏差小于 1%。 4) 混凝土灌注应连续,不得发生中断或导管进水现象,每孔实际灌注

混凝土的数量不得小于计算体积; 5) 所有混凝土灌注应超声波法检测桩身混凝土完整性。需在桩内埋设

不少于 3 根φ 50--60 钢管,钢板底端用钢板封闭。

1.3 水文、地质条件 1.3.1 水文条件

潮 汐 性 质 :淡 水 河 口 潮 汐 性 质 属 不 正 规 半 日 混 合 潮 类 型 ,在 一 个 太 阳日内,潮汐两涨两落,日不等现象显著。

设 计 水 位 ( 当 地 理 论 最 低 潮 面 ): 极 端 高 水 位 : 4.22m 极 端 低 水 位 : -0.46m 设 计 高 水 位 : 2.77m 设 计 低 水 位 : 0.15m

1.3.2 地质条件 根据地质资料,灌注桩施工区域的钻空编号:ccc1~ccc4 为 xxx 码头 接岸引桥区钻空,aaa1~aaa4 为工作船码头区钻孔,本施工区域的地 层概况 1、淤泥:

灰色,饱和,流塑,含少量粉细砂、贝壳碎片及腐植物,局部夹 薄层粉细砂,一般下部含较多粉细砂。 xxx 码头及接岸引桥区:该层全区分布,平均层顶标高-5.02 米 (-6.11~-3.63 米),平均层底标高-11.17 米(-13.43~-7.82 米), 平均层厚 6.15 米 (2.20~8.90 米)。 2、回填块石:

以中风化花岗岩块石为主,呈交错排列,充填物主要为粉细砂及 淤泥。

该层仅在 xxx 码头及接岸引桥区的 ccc1 钻孔有揭示。揭示的层

顶标高-7.82 米,层底标高-9.22 米,层厚 1.40 米。 3、粉细砂:

灰色,饱和,松散,局部稍密,含少量粘粒及贝壳碎片,偶含腐 植物。局部夹薄层淤泥,局部混较多淤泥。

xxx 码头及接岸引桥区:该层除 SMK7、SMK9 钻孔外,全区各孔 均有揭示,分布较连续。平均层顶标高-11.07 米(-12.85~-8.61 米), 平均层底标高-14.06 米(-17.03~-12.68 米),平均层厚 2.99 米 (0.90~6.60 米)。 4、粉质粘土:

灰黄色,夹浅灰色,湿,可塑,含较多粉细砂,局部间薄层粉细 砂,局部含少量泥质结核。

xxx 码头及接岸引桥区:该层在钻孔 MK2、MK5~MK7、SMK3、SMK9、 SMK10、ccc3 揭示,平均层顶标高-13.33 米(-14.15~-12.76 米), 平均层底标高-14.30 米(-15.15~-13.66 米),平均层厚 0.97 米 (0.40~1.80 米)。 5、淤泥质土混砂:

灰色,饱和,软塑,混较多细砂,含少量腐植物及贝壳碎片,局 部间夹薄层细砂。 xxx 码头及接岸引桥区:该层除 SMK1 钻孔外,全区钻孔均有揭示, 平均层顶标高-14.17 米(-16.33~-12.18 米),平均层底标高-17.64 米(-19.50~-15.18 米),平均层厚 3.47 米 (1.20~6.70 米)。 6、粉质粘土:

灰绿色,青灰色,夹少量灰褐色,局部夹少量灰黄色,湿,可塑, 局部软塑,含较多粉细砂,局部含少量中粗砂及泥质结核。

xxx 码头及接岸引桥区:该层全区钻孔均有揭示。平均层顶标高 -17.68 米(-19.50~-16.22 米),平均层底标高-19.56 米(-20.62~ -18.66 米),平均层厚 1.87 米 (0.50~4.40 米) 7、淤泥质土混(间)砂:

灰色,饱和,软塑~可塑,以淤泥质土为主,混较多粉细砂,含 少量腐木碎,局部夹薄层粉细砂。

xxx 码头及接岸引桥区:该层在钻孔 MK1、MK2、MK6、SMK1、SMK3~ SMK11、ccc1~ccc4 揭示。平均层顶标高-19.88 米(-22.13~-18.66 米),平均层底标高-22.70 米(-24.95~-19.88 米),平均层厚 2.76 米 (0.90~5.40 米)。 8、粉质粘土:

灰色,局部浅灰色,饱和,可塑,含较多粉细砂,含少量泥质结 核及腐木碎,局部间夹细薄层砂或砂斑,局部呈粘性土混砂状。

xxx 码头及接岸引桥区:该层在钻孔 MK3~MK5、MK7、SMK2、SMK4~ SMK6、SMK8~SMK11、ccc2、ccc4 揭示。平均层顶标高-20.54 米 (-22.43~-19.46 米),平均层底标高-23.73 米(-26.32~-21.46 米),平均层厚 3.19 米 (0.70~5.70 米)。 9、细砂:

灰色,饱和,松散,颗粒均匀,局部含少量贝壳碎片及较多粘粒, 偶间腐木碎。

该层仅在 xxx 码头及接岸引桥区的 SMK6、SMK7、ccc1、ccc2 钻 孔有揭示。平均层顶标高-19.40 米(-19.98~-18.95 米),平均层底 标高-20.82 米(-21.18~-20.35 米),平均层厚 1.43 10、粉细砂:

浅灰色,灰色,局部灰黄色,饱和,稍密~中密,局部松散或密 实,颗粒较均匀,局部含少量粘粒,局部夹薄层粘性土。

xxx码头及接岸引桥区:该层在 MK1~MK7、SMK2~SMK5、SMK7、 SMK9、ccc2 有揭示,较连续分布。平均层顶标高-24.24 米(-26.32~ -23.08 米),平均层底标高-26.40 米(-28.02~-24.23 米),平均层 厚 2.16 米 (0.80~3.30 米)。 11、砂混粘性土:

灰色,局部浅灰绿色,湿,松散,以粉细砂为主,局部以中砂为 主,混较多粘性土,局部含少量泥质结核。

xxx 码头及接岸引桥区:该层在 MK6、SMK6、SMK8、SMK10、SMK11、 ccc1~ccc4 有揭示。平均层顶标高-23.94 米(-24.95~-22.81 米), 平均层底标高-26.08 米(-27.06~-24.11 米),平均层厚 2.13 米 (1.30~2.80 米)。 12、粉质粘土~粘土混(间)砂:

灰色,浅灰色,局部灰黄色,湿,可塑,以粉质粘土或粘土为主, 混较多细砂,局部间夹薄层细砂,含少量腐木碎。

xxx 码头及接岸引桥区:该层全区连续分布。平均层顶标高-26.48 米(-28.02~-25.48 米),平均层底标高-31.95 米(-35.73~-26.73

米),平均层厚 5.46 米 (1.00~9.00 米)。 13、粉细砂:

浅灰色,饱和,中密~密实,局部松散,颗粒较均匀,局部含少 量粘粒。

xxx 码头及接岸引桥区:该层在钻孔 MK1、MK4、MK7、SMK2、SMK6、 SMK7、SMK11 揭示。平均层顶标高-32.16 米(-34.02~-28.98 米), 平均层底标高-33.69 米(-35.35~-29.88 米),平均层厚 1.53 米 (0.60~3.50 米)。 14、残积土:

浅灰色,浅灰绿色,灰黄色,湿,可塑~硬塑,呈粘性土混砂状 或粉土状。

xxx 码头及接岸引桥区:该层在钻孔 MK1、MK2、MK4~MK7、SMK7、 SMK11、ccc1~ccc4 揭示。平均层顶标高-34.00 米(-47.33~-28.21 米),平均层底标高-36.38 米(-48.53~-29.61 米),平均层厚 2.38 米 (1.20~4.60 米) 15、强风化混合岩:

浅灰白色,灰绿色,夹肉红色,灰色,稍湿,岩芯呈坚硬土状~ 半岩半土状,夹少量中风化岩碎块,岩体风化裂隙剧烈发育,岩块手 可折断,浸水崩解,原岩矿物除石英外大部分风化成土状,原岩结构 清晰可辨。

xxx 码头及接岸引桥区:分布较连续,在 MK1~MK7、SMK2、SMK5~ SMK11、ccc1、ccc2、ccc4 钻孔有揭示。揭示平均层顶标高-36.52 米

(-48.53~-29.61 米),揭示平均层底标高-40.05 米(-54.83~ -31.73 米),揭示平均层厚 3.53 米 (0.50~11.68 米)。 16、中风化混合岩:

浅灰白色,夹黑色斑点,局部灰色,局部夹黄褐色斑,岩质坚硬, 变晶结构,块状构造,主要矿物为长石,石英,含少量黑云母,岩芯 较破碎,呈短柱状~块状,局部碎块状或柱状,风化裂隙较发育,可 见两组倾角约 40 和 65 度的节理发育,裂隙面和节理面可见浸染锈斑。

xxx 码头及接岸引桥区:分布较连续,在 MK1~MK4、MK6、MK7、 SMK1、SMK3~SMK5、SMK7~SMK10、ccc1~ccc4 钻孔有揭示。揭示平 均层顶标高-38.95 米(-54.83~-31.28 米),揭示平均层底标高 -42.60 米(-57.83~-34.41 米),揭示平均层厚 3.66 米 (0.50~15.80 米)。

3 施工工艺 3.1 施工流程

水上灌注桩施工工艺流程见图 3.1-1。

图 3.1-1 水上灌注桩施工工艺流程图

3.2 施工方法 3.2.1 施工平台搭设

水上施工平台主要安制LNG码头的转换平台与引桥部位。 根据我单位以往水上灌注桩施工的成功经验,拟采用壁厚δ =8mm,直径φ 600mm 的钢管桩作为施工平台的临时支撑桩。平台面标高定+8.0m。平台设置两

条吊机跑道,跑道主梁采用 600*300H 型钢,间距为 6m,次梁采用 22a 工字钢, 间距为 50cm,其余主梁采用 45a 工字钢间距为 6m,次梁采用 22a 工字钢,间距 为 1m。

工作平台结构自下向上分别为:临时钢管桩φ 600×8mm,主梁 600*300H 型 钢(45a 工字钢),次梁 22a 工字钢,面铺 10mm 厚钢板。

拟用 25t 汽车吊配合 45KW 振动锤,从岸侧向海侧(吊机上施工平台作业) 依次施打栈桥和施工平台所需的临时钢管桩。由于本工程灌注桩区域已抛填块 石,当临时钢管桩无法震动下沉后,每 4 根桩用剪刀斜撑连成整体,焊接牢固。 打好一排桩后,用剪刀撑([14#)连接各桩,桩顶设计标高为 7.41m,高出部分 割除,打低的接桩。主梁搁置于桩顶上,然后铺设次梁、板肋及面板,所有型钢 各接触部位满焊牢固。

平台四周设置护栏,护栏参照《交通基本建设工程施工安全防护设施量化标 准》设计,采用 48×3.5 钢管,高度为 1.2m。

平台搭设完毕后,由工程部组织安全部、监理等相关部门对平台焊缝、尺寸 等进行验收,符合安全要求后方可使用。

3.2.2 冲孔

1、钢护筒的制作与沉放 冲孔施工采用永久性护筒跟进的方法施工。先安放 1.5m 左右临时护筒,固

定冲锤位置。然后再向孔内安放内径φ 1000、φ 1200 (壁厚δ =8mm、10mm)的永 久性钢护筒,对准桩位后用振动锤分段(焊接)沉放,护筒进入粘土层 1m 左右 即可,约-18~20m 左右,预计每根长度约在 20~22m 左右,施工时应注意控制护 筒长度,避免材料浪费。当永久护筒到位后,临时护筒即可拔除作其他桩施工用。 2、冲孔

钻机就位时用全站仪控制定位,保证桩机位置准确、垂直、钻头中心与桩中 心一致。

冲孔施工桩位对准开冲时,在护筒内加入粘土或泥浆,开孔 2m 内,起锤高 度不宜大于 1m。冲锤起得过高时冲锤晃动大,会破坏护筒的稳定,泥浆无法在 护筒口指定位置排出。当护筒埋设好后,用钢槽设置一条排浆沟槽,使护筒口与 指定的泥浆罐相连。同时,在开孔前泥浆应调配合适,如果不合理使用会造成孔 内沉渣,影响施工进度。

冲孔施工的成孔是靠冲锤自由落体而起作用,所以在不同的地质应采取不同 的冲程高度,通常在泥质层宜在 2~3m,岩石层宜在 2m 的冲程高度。由于在基岩 层冲孔,会产生很大的振动,过高冲程会造成冲锤破裂,损坏冲锤的可能。在不 同的地质也要采取不同的泥浆比重,在粘土层冲孔时,要不断地加入清水,泥浆 比重可控制在 1.2~1.25;在岩层冲孔时,泥浆比重要大些,一般可在 1.35~1.38; 当终孔清孔时,要把泥浆比重逐步地降低,控制在 1.2 以内,既保证了孔底不沉 渣,又保证了砼的浇注质量。

冲孔过程中,泥浆的浓度和冲程高度会直接影响到冲孔进尺,泥浆浓度过大 (指超过 1.35)会影响冲锤的自由落体,减少冲击力,冲锤也难转动,造成梅 花孔、扁孔和进尺慢。泥浆比重少于 1.2 时,孔内颗粒石渣会沉淀到孔底,冲击 到的是碎渣而不是基岩,会减慢进尺或者无进尺。冲程高度,也要有适当的控制。 高冲程冲岩易卡锤,特别是在粘土层,会把冲锤吸住,而拉不动。冲程太小,冲 击力减少。或者冲锤不转动,形成梅花孔。

3.2.3 终孔及清孔

1、岩样确认及终(清)孔验收 当冲孔到达设计持力层时,要捞渣取样。由监理、设计共同验证该桩冲孔深

度、基岩是否满足设计要求。认可后,进行隐蔽工程验收与记录以及钢筋笼验收 与记录,并清孔。

成孔工序验收合格后,进行第一次清孔工序的施工。清孔采用换浆法施工, 即终孔后以相对密度较低的泥浆压入孔内,逐步把孔内浮悬的钻渣和相对密度较 大的泥浆通过泥浆泵换出。换至孔内泥浆相对密度低于 1.2,砂率小于 4%时为止。 在清孔排碴时,保持孔内水头防止坍孔。清孔是保证冲孔质量的重要环节,在用 换浆法清孔的同时,还可用冲锤轻轻冲击,搅动孔底沉渣物,以便孔底岩石碎渣 浮起,排出孔外。第一次清孔后可以再进行孔底复测。复测的方法是:用测量绳 吊着约 1 公斤的锥形铁块放到孔底,反复上下多次,手感测锤没有什么阻力,而 且对孔底岩面有手触感,则孔底已干净。孔深与第一次相符,则无沉碴。如孔深 减少,则说明已有沉渣,超过设计要求必须再清孔。第二次清孔是在浇灌混凝土 之前进行,用以上同样方法复测,沉渣厚度必须小于 50 ㎜,达到施工规范规定 值才能浇注混凝土。

2、泥浆处理 清孔后的泥渣由泥浆罐泵入陆上设置的固定三级沉淀大型泥浆(渣)池沉淀

后,多余的泥渣暂存在泥浆(渣)池内,待泥渣接近满池时,再用专用运渣车将 其外运弃置。泥浆罐内的泥渣可及时人工清除外运。 3、终孔、清孔及验收

到达设计要求的标高后,进行桩底岩石取样,通过业主、监理工程师等共同 验收。确定终孔后,进行孔径及标高测量,做桩位偏差值复测,符合设计标准立 即进行清孔。

终孔时清孔只要清碴到底,可以验收终孔标高和吊放钢筋笼即可,即为清孔。 导管安放后砼浇注前进行二次清孔,二次清孔采用换浆法进行,气举法备用。二 次清孔应检查泥浆性能和沉渣等,清孔后的沉渣厚度应小于 5cm,填写隐蔽验收 记录,随即浇注混凝土。否则应再次清孔,经监理工程师验收合格后才能浇注混 凝土。

3.2.4 钢筋笼的制作与安装

① 钢筋采用后方的钢筋制作场地内制作。钢筋笼按照设计图纸及施工 技术规范加工,主筋的接口同一截面不能超过 50%,接头要错开 1 米。

② 按施工的实际桩长来决定钢筋的开料,依桩的长短及运输,起吊的 能力来确定分段制作的长度和安装。

③ 依设计图纸的规定,先制作相应的加劲箍,然后按规定的根数布置 主筋,加强筋下垫以枕木,枕木必须铺设在平整的场地上,排列好后,将主钢筋 按规定间距焊牢在加劲箍上,这样便可以保证钢筋笼的顺直。再依设计规定的间 距点焊螺旋箍筋。焊接钢筋所用的电焊条,应注意使用与钢筋性能相应性能的焊 条,以保证焊接强度。主筋外侧按设计要求绑扎保护层砂浆垫块。制作完毕的钢 筋笼经过现场技术自检后,监理工程师验收并进行编号、堆放。

④ 钢筋笼安装使用钢筋运输车将分节的钢筋笼运到现场,由 25t 汽车 吊配合吊放。安装时分节安放,安装时以人力协助调整钢筋笼位置,以避免钢筋 笼下放时碰到孔壁,每下放一节后用钢管或方木固位,再用吊车吊住另一节进行 驳接。

⑤ 吊放钢筋笼入孔时,要确保钢筋笼垂直不变形,安放时要均匀慢速,

保证钢筋笼居中并密切注意勿碰撞孔壁。最后一节钢筋笼的上端应落到设计标 高,然后校正平面位置达到桩中轴线中心位置,再用钢筋焊固于钢护筒上。

3.2.5 安放导管

① 导管安放前,由施工技术员事先根据桩孔深度拼接做好导管的长度 组合计划,逐节检查管内是否有障碍物,管壁是否有孔洞,接口胶垫有否破损。 导管采用内径 Ф 300 ㎜钢导管,导管长度为 1~3m。在桩孔附近进行导管拼接, 接口连接应严密牢固。第一次浇灌砼前对导管进行水密试验,达到不漏水或不漏 气的导管方能使用。

② 导管吊安时,应位于孔口中央并在灌注砼前进行升降检查。 ③ 最后一节导管接好后,将导管放至孔中,将孔深与实际安放导管长 度核对无误后,才能进行下一道工序施工。 ④ 下导管时现场技术员必须在现场并指导工人安装,记录导管的节数、 导管组合和总长度。 ⑤ 完成最后一节管后,在上口接漏斗、斗漏的容量一般为 2.5m3,能确 保第一斗砼冲出导管后埋入管底 1 米以上。

3.2.6 混凝土浇筑

① 砼采用商品混凝土,由混凝土搅拌车运到现场自卸或泵送入储料斗 中进行浇注。

② 混凝土按照监理工程师批准的设计配合比,根据现场砂石的含水量、 气温等情况,调整为施工配合比进行拌制生产,在浇注过程中,如遇下雨也要及 时做施工配合比调整。在浇筑水下混凝土时应严格按照规范施工,砼的充盈系数 不小于 1.0,但不宜大于 1.3。

③ 搅拌车将砼运到浇注现场,每车应检查坍落度的损失情况,符合设 计配合比要求才能使用。

④ 第一斗砼进入漏斗前在导管的上口塞上一个砼球,砼球直径 Ф 700 ㎜,长 270 ㎜,用 8#铁丝吊住,然后向漏斗中倾入砼,当漏斗内储足了首批浇 注的砼数量时,剪断铁丝使坍落度 18~22 ㎝的砼自身重力将砼塞冲出导管,砼 自行流入孔底。开始浇筑砼时,导管口至孔底距离为 300~500 ㎜。首批混凝土 浇 注 后 导 管 埋 入 混 凝 土 的 深 度 不 应 小 于 1.0m , 漏 斗 容 积 计 算 :

V>h1*3.14*d2/4=1.13m3,实际采用 2.5 m3 漏斗。 ⑤ 在砼浇筑过程中,浇筑应该连续进行并边浇筑边缓慢提升导管,其

提升速度要比砼上升速度慢。使砼一直处于流动状态。 ⑥ 埋管一定深度时即分节拆管,提升导管时先将管顶漏斗挪开,然后

垂直提升导管,拆去顶上一节,拆去导管的长度应通过计算确保导管在砼中的埋 入深度,一般在 2-6m。并且做好有关记录,拆除的导管用水冲洗干净。拆除导 管的速度要快,拆除后及时接上漏斗,继续浇筑砼。提升导管要保持导管垂直及 居中,不可倾斜和牵动钢筋笼。

⑦ 孔内砼面高程的探测采用锤重不小于 1kg 的锥形探测锤探测。砼浇 筑到距桩顶部 5m 以内时,不再拆除导管,待浇筑至规定标高一次提升导管,拔 管时要慢提及反插。

⑧ 砼浇筑中有短时间停歇时,经常起动导管使砼保持足够的流动性。 ⑨ 在浇筑过程中,特别要注意钢筋笼上浮的现象出现,因此安装钢筋 笼时要固定牢固,一旦上浮出现时应减少导管埋深,减缓砼浇筑速度。 ⑩ 在浇筑过程中,将桩孔内溢出的泥浆引流至沉淀池,严禁到处漫流, 防止污染环境。 ⑪ 砼浇至接近桩顶标高时应提前通知搅拌站最后需用砼量,以免多浇 或少浇,最后的砼面标高以高出设计砼面 0.5~1.0m 为宜。 ⑫ 浇筑砼时,随机抽取较有代表性的砼做抗压试件,每根桩至少应留 置两组。浇筑完成后及时清洗浇筑工具及清除部分表面砼浆层,待终凝后再凿除 桩头不良的砼,但应留出 50 ㎝左右在桩基础砼达到设计强度之后再用风镐和人 工凿除的办法清除到设计规定

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