[福建]石化码头海上钻孔灌注桩基础施工方案要点.pdf
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1、福建泰山石化十万吨级码头工程灌注桩施工方案 - 1 - 灌注桩施工方案 1 工程概况 本工程嵌岩桩数量为163 根,嵌岩深度 24.5m 。其中: 1200 嵌岩桩 24 根(直 桩)、 1500 嵌岩桩 78 根(直桩 22 根、斜桩 56 根), 1700 嵌岩桩 61 根(直桩)。 2 施工工艺流程 本工程嵌岩桩数量较多, 直桩采用冲孔桩机施工, 斜桩采用钻孔施工, 施工难度较大, 尤其是斜桩施工工艺复杂, 是施工控制的关键项目, 对整个工程资金投入及工期影响较大。 因此施工时要根据工程的具体情况,做到科学、合理的安排。嵌岩桩总体施工工艺流程图 (如图 2-1 所示)。 施工平台搭设 冲
2、孔机(钻机)就位 冲孔(钻孔) 一次清孔 下放钢筋笼钢筋笼制作 二次清孔 水下浇灌砼 施 工 准 备 福建泰山石化十万吨级码头工程灌注桩施工方案 - 2 - 图 2-1 嵌岩桩施工工艺流程图 3 施工方法 3.1 施工准备 根据灌注桩检验与试验计划,开工前须进行灌注桩施工方案报批、施工技术与安全交 底、人、材、机报审,待监理工程师审核通过后方可开工。 制定材料进场计划,确保原材料供应的及时。材料进场后对钢筋、水泥、砂、石子等 原材料进行抽样检测,配合比进行复验,检验合格后方可用于本工程。开工前进行循环泥 浆的试配,确定泥浆的制浆比例。 3.2 施工平台搭投 本工程灌注桩施工平台有单排桩施工平台
3、、双排桩及群桩施工平台。本工程灌注桩平 台顶标高基本与设计桩顶标高持平,部分桩顶标高在施工高水位以下的桩需提高平台标高, 以保证冲钻孔施工平台在施工高水位以上,成孔施工不受潮位的影响。 其中单排桩施工平台桩基采用529 钢管桩,施工时采用振动锤打入全风化花岗岩岩 面。双排桩及群桩直接利用自身作施工平台桩基。施工平台面为梁板结构,主梁为40a 工 字钢,采用拉杆反吊工艺;次梁采用28a 工字钢;平台面板采用 50mm木板密铺并固 定。 施工平台的四周设置栏杆,高度为1M ,确保平台施工人员的安全。 单排桩灌注桩施工平台见图3.1-1 ,双排桩及群桩灌注桩施工平台见图3.1-2 , 福建泰山石化十
4、万吨级码头工程灌注桩施工方案 - 3 - | 图 3.1-1 单排桩灌注桩施工平台平面图 图 3.1-2 双排桩灌注桩施工平台平面图 在灌注桩平台搭设好后, 采用1.5m 宽简易便桥连接各平台, 便桥底标高比墩台 (横梁) 顶标高高 2030cm 。便桥由 5号角钢焊接而成。便桥只考虑行人、电缆、地泵等荷载。 3.3 冲孔机(钻机)就位 福建泰山石化十万吨级码头工程灌注桩施工方案 - 4 - 待灌注桩平台搭设好后,根据灌注桩分项工程检验与试验计划,请监理工程师对施工 平台的顶标高、平台的稳定性、钢套筒位置、垂直度、顶标高(须高出施工期最高水位) 以及冲孔机(钻机)设备、施工人员资质进行审核,待
5、监理工程师审核通过后即可进行冲 孔机(钻机)就位。 本工程采用起重船协助就位。就位后,应对钻机设备进行检查,包括配套设备及水电 供应。应检查桩机底座和顶端是否平稳,检查桩机顶部的起吊滑轮缘、转盘中心和孔中心 三者是否在同一直线上。 3.4 泥浆的循环系统 岸上设置黏土库,平台上设置小型的泥浆池,钢套筒与泥浆池之间设置溜槽,溢出的 泥渣经过溜槽上时大部分由人工铲到平台上,泥浆通过溜槽流到泥浆池,经过沉淀后可以 利用的泥浆用吸泥泵抽回正在成孔的钢套筒中。 在泥浆循环的过程中要经常测试泥浆的比重,每工作班至少测定一次以上,比重不足 要加入粘土自行造浆或直接补给泥浆。 在施工中防止泥浆溢出钢套筒,报废
6、的泥浆风干后必须清理出平台。不得随意将泥浆 排入海中。 3.5 直桩冲孔 3.5.1 成孔 冲孔机带冲击实心锤, 重 4.56t。 桩机开始冲孔前要检查操作性能, 检查桩锤的锤径、 锤齿、锤体型状,并检查大螺杆、大弹簧垫,保护环、钢丝绳及卡扣等能否符合使用要求, 根据不同工程的具体特点确定锤齿长度。锤齿不宜过长,一般以2m 为宜,锤齿应向外倾 斜,倾斜度以 1:5 为宜,开孔前应将冲锤悬吊距平台面1m 左右,检查锤体的偏心程度, 对明显偏心的冲锤严禁使用。开孔前应对钢套筒进行内层清理。 开孔时低锤密击,锤高冲程不大于2m ,以免产生偏孔。对于岩石层厚度较大,硬度 福建泰山石化十万吨级码头工程灌
7、注桩施工方案 - 5 - 较高的工程,锤齿采用耐磨钢块,能更好提高工作效率。 当遇到岩层表面不平或倾斜,应抛入2030cm 厚块石,使孔底表面略平,然后低锤 快击使成一紧密平台后,再进行正常冲击,同时泥浆比可降到1.25 左右,以减少粘锤阻 力。但又不能过低,避免岩渣无法上浮,排渣困难。 每班安排专人负责清渣,每次清渣后必须视泥浆比重情况,适时加入粘土造浆,也可 直接补给泥浆。冲孔过程中,钢丝绳上要设有标记,提升落锤高度要适宜,防止提锤过高 击断锤齿, 提锤过低进尺慢, 工作效率低。 松绳不应太少以防止打空锤, 也不宜松绳太多, 容易偏孔或卡锤。在冲孔时应视地质条件认真控制好泥浆比重,一般以1
8、.25 1.35 为宜, 泥浆过浓易斜孔、吸锤,进尺较慢;而泥浆过稀则易塌孔,多沉碴,进尺也慢。在强风化 岩冲孔泥浆比重以1.31.35 为宜;在砂粘土层冲孔泥浆比重,控制在1.25 左右。 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, 要设置一条排浆沟槽, 沟槽截面不得太小, 以免泥浆溢出流到海里, 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。 每工作班要 23 次将冲锤提出孔口清洗检查,检查锤头
9、是否变成蒜头锤,有无断齿, 钢丝绳扎口是否松动,大罗杆的磨损程度,大弹簧是否拆断等,发现问题应及时向主管工 程师报告,并进行解决处理。如换用新焊锤齿的冲锤,应与原冲锤比较锤径大小,若新锤 径大于原冲锤,孔内应回填块石进行修孔,以免卡锤。 每工作班至少测孔深3 次, 进入基岩要及时取样, 并通知监理工程师等有关部门确认, 每次取出的岩样要详细做好记录,并晒干保留作为工程验收依据。交接班应详细交接冲孔 情况及注意问题,发现异常情况马上纠正,因故停冲时冲锤要提出孔外以防埋锤,并随即 切除电源。 福建泰山石化十万吨级码头工程灌注桩施工方案 - 6 - 冲孔过程中桩机上必须设有记录本,由操作人员做好各项
10、原始记录,一般每2 小时记 录 1 次,遇特殊情况每半小时记录1 次,终孔后将原始记录一份交给资料员保留作为工程 竣工资料。 3.5.2 冲 孔 过 程 可 能 遇 到 问 题 的 处 理 及 预 防 措 施 出现异常情况时,及时与监理工程师联系。在施工中可能遇见的问题为: (1)遇探头石处理 冲孔过程中可能遇到孔内一边有大块孤石伸进孔内,其余孔边是砂层或土层时(俗称 探头石) ,往下冲孔时会发生偏孔现象,可向孔内填入块石至高出探头石0.51m 处,然 后冲锤冲孔, 开始冲程要适当降低, 待块石冲实后, 冲锤冲击时受力均匀, 换用较高冲程, 将探头石及块石一起击碎,若此后还有偏孔,重复上述方法
11、继续修正。 (2)卡锤处理 在施工过程中当冲孔形成梅花形孔、锤偏心过大或不圆容易造成卡锤。一旦卡锤应立 即采取措施,进行处理,可用以下方法处理: a.用桩机小钢丝绳栓住打捞钩,放入孔内勾住锤体保护钢箍,主钢丝绳与小钢丝绳同 时一松一紧拉锤,将锤拔出。 b.若第一种方法不能将锤拉出,可采用第二种方法:在桩机底盘前方栓上定滑轮,主 钢丝绳通过滑轮改变受力方向,与小钢丝绳同时紧拉拔锤,定滑轮可在底盘正前方及左右 两边多个角度安放,以便得到最佳拔锤位置。 c.可利用起重设备配合桩机同时拔锤,但起重设备应设保护绳,以防发生安全事故。 d.若以上三种方法还未能拉上冲锤,可采用爆破法:用空压机气举清除孔内沉
12、渣及沉 积泥土,同时做好爆破申报工作,得到上级主管部门批准后才能爆破作业。当孔内泥渣清 理干净后,测量绳实测锤头标高确定卡锤位置,按预定位置放入炸药,桩机操作员紧拉钢 丝绳的同时引爆炸药使桩锤松动,并立即拉上冲锤。 随后检查卡锤原因, 必要时更换冲锤。 福建泰山石化十万吨级码头工程灌注桩施工方案 - 7 - 继续冲孔时,应回填块石进行修孔,桩锤变形或磨损较大的必须更换。 (3)漏浆处理 由于本工程灌注桩的钢套筒为钢管桩,钢管桩施打时已施打至强风化岩层,因此理论 上本工程存在漏浆的机率较小。如果钻孔中突然出现泥浆大量损耗,可向孔内不断投入粘 土块挤压空隙堵塞漏洞,直到堵漏为止,并加稠泥浆,并在重
13、新开始钻孔前征询监理工程 师的意见后方可继续冲孔。 (4)卡锤预防措施 定期检查锤齿磨损情况,入岩后提锤不能太低,防止出现梅花形孔;偏心过大或不圆 的锤不能使用;锤顶弹簧应灵活,损坏及时更换;注意新换锤的直径变化情况,开始冲程 不宜过大;卡锤后打捞时注意不要让铁件掉入孔内。 3.6 斜桩钻孔 3.6.1 斜桩钻孔施工方法 本工程斜桩采用 GJQ-15-1工程钻机岩石层钻孔。具体施工方法如下: 1)斜桩钻机的安装。在桩机就位后进行斜孔安装,安装时要根据斜桩的钢管斜度和斜 向方位等安装好钻机,经反复校正后完全符合要求才能进行固定钻机,在钻机固定时,必 须做到前后左右用枕木或钢绳固定之后才能进行下一
14、工序。 2)钻进。钻进前应对钢套筒进行内层清理。钻机在斜桩安装固定完毕后经检查运转试 钻没有任何问题,才能进行正常钻进。钻进时采用清水泵吸反循环钻进配用150mm法 兰式钻杆,法兰连接处采用O 型密封圈密封,在钻杆中间每隔5m 加上扶正器, 每根桩共 须加 34 个扶正器。 3)开动钻机嵌岩钻孔至基岩,经工程师、监理及设计认可基岩的起算标高后,再向下 钻入设计要求的钻入深度。 在钻入过程中, 每钻入 0.5 米取岩石样品, 存入塑料袋中储存, 福建泰山石化十万吨级码头工程灌注桩施工方案 - 8 - 请业主工程师、监理及设计共同在现场对岩样进行鉴定,确认基岩标高。在钻至所规定的 入基岩深度后,即
15、可进行下一道工序清孔。 3.6.2 斜桩工艺相关参数 大口径钻进工艺参数正确与否,对提高成桩效率的作用要比小口径钻进更为重要。目 前常采用恒压自动给进的钻进工艺。即根据岩土层所需钻压来控制钻速。泵吸反循环灌注 斜桩的施工工艺和方法基本上保持大口径直桩施工的工艺方法,工艺参数不同于直桩,桩 的斜度越大,钻进中摩阻力越大,钻速越低。桩的长度越大,轴心压力受侧压力分解,钻 进效率下降。施工选取合理钻进技术参数是提高效率的关键。 (1)钻压 泵吸反循环回转斜孔钻进确定钻压的原则与正循环回转钻进相同,根据斜桩特点与钻 头类型选择钻压。一般情况下,单轴抗压5Mpa ,钻压 86109KN 左右,实际上根据
16、钻 进中不同情况加以修正。 (2)转数 选取转数原则与正循环回转钻进相同,钻进转数是根据地层情况来确定的。可选取 钻头转速 14-33 转/min 。 (3)泵量 泵吸反循环斜孔钻进中选择泵量,应从排渣、节能和护孔三方面来考虑:从排渣角度 来考虑,泵量必须保证钻杆内冲洗液上升的流速大于钻渣下沉的速度;从节能的角度来考 虑,泵量能满足排渣的要求即可,并非越大越好;从护孔的角度来考虑,泵量过大易使不 稳地层发生跨孔。施工中选取冲洗液沿孔壁下流的速度不超过10m/min(600m/n )。 (4)斜桩施工的钻头配重与导向原则 斜桩施工的钻头重量(即轴心压力)必须是达到能破碎所钻的土、岩层压力。其导
17、向原则是导向器的长度必须是钻头长度的三倍,根据工程的特点不宜采有导向器的,应在 福建泰山石化十万吨级码头工程灌注桩施工方案 - 9 - 钻杆中间适当位置加上扶正器,保证钻孔斜度与钢管桩外孔径斜度一致,防止钻孔倾斜面 下垂而影响钻进效率。 3.7 一次清孔 终孔后孔深达到设计标高后,采用反循环法清孔。(将泥浆管导入孔底,将合格的泥 浆泵送至孔内,通过泥浆的上浮力将沉渣排出。) 根据灌注桩分项工程检验与试验计划,监理工程师对孔径、深度、垂直度(斜度)和 孔底沉渣情况进行检查。监理工程师验收各格后,方能进行下一道工序。 3.8 下放钢筋笼 (1)钢筋笼加工: 本工程钢筋笼加工区设在施工现场临时码头后
18、方。根据现场工程师确定的嵌岩桩需钻 入岩层深度,以及桩顶标高,计算所需钢筋笼的长度,然后分节在预制厂钢筋加工区加工 成钢筋笼,同时声波管也分节先绑扎在钢筋笼内,完成后直接转运至临时码头,然后再用 1000t 方驳(配合 70t 履带吊机)吊运现场下放。 (2)下放钢筋笼安放: 根据灌注桩检验与试验计划,下放钢筋笼前须对请监理工程师对钢筋笼长度、直径、 主筋间距、箍筋间距、钢筋焊接等进行质量检查,监理工程师验收合格后,方能下放钢筋 笼。 1)钢筋笼的制作应符合有关规范要求。长度根据孔深及设计桩顶标高计算,吊入孔 内钢筋笼的钢筋必须是经过检验的合格产品。 2)钢筋笼外侧可用空心穿孔砼预制圆柱体焊接
19、在主筋上,以保证主钢筋保护层厚 度。 按竖向每隔 2m 设一道,每道沿圆周对称布置4 块。 3)下钢筋笼时应同步绑扎和固定超声波检测管,慎重注意管与管接口的密封检查。 4)吊放钢筋笼采用 1000t 方驳配合 70t 履带吊机。 福建泰山石化十万吨级码头工程灌注桩施工方案 - 10 - 5)钢筋笼分段下放入孔内,各段之间的主筋可以采用焊接,焊接采用单面焊,其焊 接长度不小于 10d 。分段的钢筋焊接经监理工程师检验后,方可下放。 6)吊入钢筋笼时,应在其长度2/3 处,对称焊接吊环,以免起吊过程中钢筋弯曲变 形。起吊时采取措施保证钢筋笼不变形。吊放时对准孔位轻放、慢放。焊接时,先将下段 挂在孔
20、口,再吊上第二段进行搭接焊接,逐段焊接逐段下放。吊入后校正轴线位置,防止 扭转变形;入孔定位标高准确。 7) 钢筋笼入孔完毕后务必将钢筋笼顶端焊接固定于钢套筒口,以防止上钢筋笼上浮。 3.9 二次清孔 (1)导管安装 导管用 250 300mm 的钢管,壁厚 4mm 左右,每节长 23 m ,配 12 节长 0.51.5m 短管,接头处用橡胶圈密封防水。安装导管前,对全部导管进行密水试验, 15 分钟不漏水为宜。仔细检查导管的接缝,然后解体分节吊放入孔。为了导管在斜孔 内顺利下放及导管上提、拆管,拟在一节导管的中部焊上4 块弧形钢板,导管下至底 部离孔底 300 500mm为宜。混凝土浇筑架用
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