对长江路进行合理的交通疏解。施工时长江路原有道路东侧局部加宽改造,改造道路边线与原有道路边线顺接;金山路原有道路北侧局部加宽改造,改造道路边线与原有道路边线顺接。交通疏解方案是:一是将长江路道路东侧局部加宽侧组织六车道机动车道和一条人非混行车道通行 (双向6机动车道633.5m+东侧混合车道5m);二是在下穿长江路的出入口施工围挡西侧外新建一段5米宽道路,组织西侧人非混合通行。三是将金山路原有道路北侧局部加宽改造,组织机动车、非机动车和行人通行,具体见《苏州乐园站出入口一期施工围挡及交通疏解示意图》。
五期施工车站车站ⅢB号出入口、ⅣB号出入口、Ⅴ号出入口、Ⅵ号出入口的剩余部分,主要位于长江路狮山路交叉口和长江路金山路交叉口附近。施工时长江路原有道路西侧局部加宽改造,改造道路边线与原有道路边线顺接;金山路原有道路南侧局部加宽改造,改造道路边线与原有道路边线顺接。交通疏解方案是:将金山道路交通移至道路南侧,通行宽度31米分(双向6机动车道633.5m+2混合车道235m);将长江路交通移至道路西侧,通行宽度31米分(双向6机动车道633.5m+2混合车道235m),具体见《苏州乐园站出入口一期施工围挡及交通疏解示意图》。
第四章 地下车站施工方案与技术措施 1.钻孔灌注桩施工
本标段车站抗拔桩采用φ1000钻孔灌,采用C30水下混凝土。钻孔灌注桩施工时拟采用在桩位原地面架设回旋钻机钻进成孔,泥浆护壁,泵机排渣,换浆法清孔。桩钢筋笼在现场临时加工平台上整体制作,运至现场后,利用钻机架配合汽车吊吊放钢筋笼。桩芯混凝土采用商品混凝土,混凝土搅拌运输车运送,导管法灌注水下混凝土成桩。
1.1施工工艺
施工准备→测量放样→埋设护筒→钻机就位→钻孔→第一次清孔→测定孔壁→吊放钢筋笼→插入导管→第二次清孔→灌注水下混凝土→拔出导管→拔除护筒,施工工艺详见图4-1《钻孔桩施工示意图》,工艺流程详见图4-2《钻孔灌注桩施工工艺流程图》。
1.2施工方法及技术说明 1.2.1施工准备
在施工前,消除设计桩位范围内场地的杂物、障碍物,平整施工场地和引入施工道路。整平夯实并进行硬化处理,使施工中钻机保持稳定。
1.2.2测量放线
根据复核过的准确的导线点与图纸坐标, 采用导线与三角测量相结合,建立控制网精确定位,同时以桩中心为交点纵向、横向埋设护桩,经监理工程师核验无误后方可进行施工。钻孔时,桩位中心用“十字交义法”引至四周并用短钢筋作好标己,测量孔深的基准点用水准仪将高程引至护筒口上或四周的钢筋上并做红漆标记。施工过程中要经常进行复测,测量控制桩点及水准点必须特殊加以保护,一旦桩点被破坏应根据护桩及时恢复。
(a)(b) (a) (b) ((c)c) ((d)d) (e(e)) ((f)f) ((g)g) ((h)h) ((i)i) (a)埋设护筒;(b)安装钻机、钻进;(c)第一次清孔;(d)测定孔壁;(e)吊放钢筋笼; (f)插入导管;(g)第二次清孔;(h)灌注混凝土拔出导管;(i)拔出护筒。
图4-1 钻孔灌注桩施工示意图
1.2.3护筒的埋设
(1)在钻孔前将护筒埋入桩位。护筒采用δ=6mm厚钢板焊制,其内径比钻头直径大100mm,其上部开设1~2个溢流孔。护筒埋设采用挖坑法,护筒底部和四周所填粘质土分层夯实。
(2)护筒的埋置深度根据设计要求和桩位的水文地质情况确定,一般情况下埋置深度为2~4m,特殊情况下应加深以保证钻孔和灌注混凝土的顺利进行。
(3)护筒埋设要求中心准确,埋设牢固,四周回填密实,不允许护筒下沉、倾斜或渗水。护筒中心应与桩中心线重合,平面允许误差不得大于20mm,竖直线倾斜不大于1/300。
(4)护筒的连接处要求筒内无突出物,应耐拉、压,不漏水,具体见《护筒埋设示意图》。
1.2.4钻机就位
安设钻机时地面应平整,以保证钻机的平稳。钻机在吊车、装载机的配合下进行就位,钻头要精确对中。钻机安装水平,用水平尺检测,安装稳固。校正桩架杆的垂直度,保证钻杆垂直,位置准确、机体稳定,防止因钻杆晃动引起扩孔或偏斜,钻机与桩位的对位误差小于1cm。钻进前应先进行试运转检查,以防止成孔过程中发生故障。
1.2.5泥浆管理
泥浆制备选用高塑性粘土或膨润土,必要时再掺进适量CMC或纯碱等外加剂,保证自始至终达到泥浆性能稳定、护壁效果好和成孔质量高的要求,严禁采用原土造浆护壁。造浆泥土胶
体率大于95%,含砂率小于6%,造浆能力不低于2.5L/kg。制浆前,先将粘土或膨润土打碎,使其易于成浆,缩短交班时间,土在水中浸透并用拌和机搅拌均匀。对新制及再生泥浆均设专人采用专用仪器进行质量控制。制备的泥浆各项指标应符合表4-1《泥浆技术指标表》。
施工准备 审核资料、施工设计图 测量定位 制作护筒 护筒埋设、校正 平整钻机地坪 垂直度检测 钻机就位 沉淀池 废浆处理 钻进成孔 循环池 泥浆制备 钢筋试验进场 一次清孔 检查泥浆比重、钢筋下料加工 吊装钢筋笼 沉渣厚度 制做钢筋笼 吊装导管 组装、试压导管 二次清孔 混凝土质量检验查 制作砼试件 灌注水下混凝土 商品混凝土进场 拔除导管、 拆除护筒 压试件 下道工序施工 图4-2 钻孔灌注桩施工工艺流程图
护筒
夯填粘土
20 20 夯填粘土
图4-3 护筒埋设示意图
泥浆使用过程中,每班要抽取样品,测试泥浆各项性能指标,在钻进过程中,随时注意泥浆面,发现漏失和粘度下降及时报告,以便及时采取措施处理。使用后的泥浆存放在沉淀储浆池内,循环使用后的废弃泥浆经泥浆处理系统处理,晾晒后用汽车运至指定地点弃置。
表4-1 泥浆技术指标表
项目 性能指标 检验方法 比重 1.1~1.15 泥浆比重计 粘度 10~25s 500~700ml漏斗法 含砂量 <6% 含砂量仪 胶体率 >95% 量杯法 失水量 <30ml/30min 失水量仪 泥皮厚度 1~3mm/30min 失水量仪 静切力 1min:20~30mg/cm2; 10min:50~100mg/cm2 静切力计 稳定性 <0.03g/cm2 PH值 7~9 PH试纸 1.2.6钻进成孔
钻孔采用回旋钻机钻进成孔,边钻进边注入泥浆护壁。施工期间保持护筒内泥浆面高出地下水位1.0m以上,在受水位涨落影响时,泥浆面应高出最高水位面1.5m以上。钻进过程中随时检测钻机钻杆的垂直度,并随时调整。
开钻前检查钻头保径装置,钻头直径、钻头磨损情况,施工过程对钻头磨损超标的及时更换。成孔中,设专职记录员记录成孔过程的各种参数,如加钻杆、钻进深度、地质特征、机械设备损坏、障碍物等情况。记录必须认真、及时、准确、清晰。
在开始钻进前往护筒内供泥浆,换出护筒内清水,然后再钻进。在含水量较大的软塑性土
层中钻进时,要减缓进尺速度:减少钻杆晃动,以免扩大孔径。钻孔中的泥浆比重过小,泥浆护壁就容易失去了阻挡土体坍塌的作用,泥浆的比重过大,则容易使泥浆泵产生堵塞甚至使混凝土的置换产生困难,使成桩质量难以得到保证,因此在钻进过程中,应随时补充泥浆,调整泥浆比重。
在钻孔过程中,注意地质变化,捞取渣样,及时填写钻进记录,绘制地质剖面图,验证与设计是否相符,如发现地质变化较大时,及时上报,请现场监理、设计单位以及业主现场确认,如需变更,及时填报资料上报变更。如变化较小,适时调整泥浆的浓度,根据地质土质变化选用相应的钻进操作措施,确保工程质量;钻孔过程中,采取措施,防止地表水流入孔内。
钻孔中根据地质情况控制进尺速度:由硬地层钻到软地层时,可适当加快钻进速度;当软地层变为硬地层时,要减速慢进;在易缩径的地层中,应适当增加扫孔次数,防止缩径;对硬塑层采用快转速钻进,以提高钻进效率;砂层则采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和粘度。
钻进过程中如发生斜孔、塌孔和护筒周围冒浆时,立即停钻,并会同监理工程师分析原因,待采取相应措施后再行钻进。成孔达到设计深度时,测量机上余尺,监理工程师验收合格后,方可进行第一次清孔。
1.2.7成孔质量检查
钻进成孔后,立即进行质量检查,检测方法及质量标准符合表4-2之规定。孔径直径允许偏差正直指平均断面,负值指个别断面。
表4-2 成孔质量标准
项目 允许偏差 检验方法 钻孔中心位置 20mm 用JJY井径线 孔径 -0.05d,+0.10d 超声波检测仪 倾斜率 0.5% 超声波测成井仪 孔深 比设计深度深300~500mm 核定钻头和钻杆长度 1.2.8清孔
钻孔钻到设计标高后,对孔位、孔深、孔径等进行检查,当其符合规范要求后进行清孔。钻孔桩达到设计深度后,应进行孔底处理,孔底沉渣厚度不大于设计要求。清孔拟采用换浆法。终孔后,停止进尺,提升钻锥离孔底钻渣面10cm~30cm空转,并保持泥浆正常循环,以大泵量泵入符合清孔后性能指标的新泥浆,维持正循环4h以上,直到清除孔底沉渣、减薄孔壁泥皮、泥浆性能指标符合要求为止。在吊入钢筋骨架后,灌注水下混凝土之前,应再次检查孔内
泥浆性能指标和孔底沉淀厚度,如超过规定,应进行第二次清孔,待符合要求后方可灌注水下混凝土。清孔应符合如下要求:泥浆比重控制在1.15~1.25,泥浆含砂量不大于4%;孔底沉渣允许厚度不大于50mm。
1.2.9钢筋笼加工及吊装
(1)钢筋笼分段加工,分段吊装,钢筋根据设计要求采用机械连接或焊接。钢筋骨架制作采用加劲筋成型法,制作时,按设计尺寸做好加劲筋圈,标出主筋的位置。把主筋摆在平整的工作平台上,并标出加劲筋的位置。焊接时,使加劲筋上任一主筋的标记对准中部的加劲筋标记,扶正加劲筋,并用木制直角板校正加劲筋与主筋的垂直度,然后点焊。在一根主筋上连接好全部加劲筋后,用机具或人工转动骨架,将其余主筋逐根照上法焊接好,然后吊起骨架搁在支架上,按设计位置布好螺旋筋并绑扎于主筋上,点焊牢固。
(2)钢筋笼自上而下以4m间距焊接护壁环,满足保护层的厚度要求。护壁环以三分之一或四分之一错开布置。
(3)钢筋骨架的起吊和就位
制好的钢筋骨架放在平整、干燥的场地上,每个加劲筋与地面接触处都垫上等高的木条,木条砌成与钻孔桩等圆的圆弧形,每节段上都用标识牌标明桩号、节号、长度等。骨架的起吊采用钻机架配合25T汽车吊完成。起吊钢筋笼采用扁担法,起吊点在钢筋笼上部箍筋与主筋连接处,设置2~4个吊环,且吊环对称。用钢丝绳穿过吊环吊装第一节钢筋笼并放入桩孔内,在桩口位置用两根20号工字钢穿过最上一节加劲筋的下方定位固定好后,即可吊装第二节钢
筋笼骨架,上下两节骨架根据设计要求采用机械连接或焊接,并绑扎螺旋筋和焊接加强箍筋。钢筋笼的定位用钢尺以护筒为参照物量出四周钢筋骨架到护筒四周的距离相同,标高以吊筋控制,轴线控制以人看,保证不少于两侧观察,保证钢筋笼定位、标高、轴线符合设计稍提骨架,抽出工字钢下放钢筋笼。
(4)钢筋笼起吊前应检查钢筋骨架编号、尺寸,对号入座。下笼时由人工辅助对准孔位,保持垂直、轻放、慢放,避免碰撞孔壁。就位后钢筋笼轴线与桩轴线吻合,保证桩顶标高符合设计要求。下放钢筋笼过程中遇到障碍立即停止,查明原因进行处理,严禁高提猛放和强制下放入孔。下放钢筋笼时,技术人员在场严格控制笼顶标高,达到设计标高后固定吊杆,防止下沉或混凝土灌筑时上浮。钢筋笼顶面和平面位置误差均不得大于20mm。
(5)钢筋笼主筋净距必须大于混凝土粗骨料粒径3倍以上,钢筋笼的内径应比导管连接处外径大100mm以上,钢筋笼的制作允许偏差见表4-3。
表4-3 钢筋笼制作允许偏差表
项目 允许偏差(mm) 主筋间距 ±10 箍筋间距或螺旋筋螺距 ±20 钢筋笼直径 ±10 钢筋笼长度 ±50 (6)在搬运和吊装钢筋笼时,应采取措施防止变形。
1.2.10灌注水下混凝土
根据桩径、桩长合理选择导管和起吊、运输设备。混凝土采用商品混凝土,其粗骨料粒径不大于40mm。灌注应尽量缩短时间,连续作业,使灌注工作在首批灌注的混凝土仍具有塑性的时间内完成。
(1)导管安装
导管在安装之前,先在场外连接好,检查螺丝连接是否牢固,另外,还要做水密性实验,检查导管是否封密,是否能够承受混凝土与洞内的水压力。检测合格后,方准吊装。
吊装使用钻机的垂吊系统进行导管吊装,按照桩长合理配置导管长度,控制导管口距孔底25~40cm,导管位置应保持居中。导管在使用前及灌注4~6根桩后,要检查导管及其接头的密闭性,确保密封良好。
灌注首批混凝土之前在漏斗中放入隔水塞,然后再放入首批混凝土。在确认储存量备足后,剪断铁丝,借助混凝土重量排除导管内的水,使隔水塞留在孔底。灌注首批混凝土量应使导管埋入混凝土中深度不小于1.0m 。
(2)二次清孔
在安放好钢筋笼、导管后,灌注水下混凝土前容许沉渣厚度必须符合设计要求,无设计要求时柱桩不大于规范要求,达不到此标准时,应进行二次清除孔内沉渣,要求导管边输浆边以一定速度上下窜动,同时左右转动,以便缩短二次清孔时间,清孔符合要求后,快速拆除二次清孔接头,安装下料斗,准备灌注。
(3)灌注水下混凝土
灌注采用直升导管法灌注水下混凝土,混凝土拌和物通过导管下口,进入到首批灌注(根据孔直径和设计规范要求的埋深确定,保证首次埋深符合设计规范要求)的混凝土下面,顶托着首批灌注的混凝土及其上面的泥浆上升。为使灌注工作顺利进行,应尽量缩短灌注时间,坚
持连续作业,使灌注工作在首批混凝土初凝以前的时间内完成。
首批混凝土灌注正常后,应连续不断灌注,灌注过程中应用测锤测探混凝土面的高度,推算导管下端埋入混凝土的深度,并做好记录,正确指导导管的提升和拆除。灌注混凝土时,导管埋入混凝土的深度应大于3m,并且导管应随提升随拆除。在灌注过程中应将孔内溢出的泥浆引流至泥浆沉淀池内处理,防止污染环境。
①灌注机具的准备
导管:灌注水下混凝土使用内径300mm、壁厚10mm的卡口式导管,导管使用前要经过水密性试验。水密性试验时的水压应不小于井孔内水深1.3倍的压力,进行承压试验时的水压不应小于导管壁可能承受的最大内压力。导管经过水密性试验符合要求后,在导管外壁用明显标记逐节编号并标明尺度。导管应配备总数20%-30%的备用导管。导管分段拼装时应仔细检查,变形和磨损严重的不得使用。导管吊放时,应使位置居于孔中,轴线顺直,稳步沉放,防止卡挂钢筋骨架和碰撞孔壁。
储料斗:漏斗和储料斗的容量(即首批混凝土储备量)应使首批灌注下去的混凝土能满足导管口初次埋置深度≥1米的需要。
混凝土的运送、提升和导管的升降:砼的水平运输采用输送车、垂直运输采用砼输送泵。导管的提升采用钻机自身的提升设备,提升时需保证导管升降高度的准确。
②水下混凝土的配制
商品水下混凝土必须具有良好的和易性,配合比经试验确定。细骨料应采用干净的中、粗砂,粗骨料粒径不得大于40毫米。每车商品混凝土在使用前必须进行坍落度现场试验,坍落度应满足规范要求。
③灌注混凝土表面测深和导管埋深控制
测深:灌注水下混凝土时,应探测泥浆面以下的孔深和所灌注的混凝土面高度,以控制沉淀层厚度、导管口埋入深度和桩顶高程。如探测不准确,将造成沉淀过厚、导管提漏、埋管过深,因而发生夹层断桩、短桩或导管拔不出事故。因此,应采用较为准确、快速的方法和探测工具。探深锤法比较方便、快捷。探测时必须仔细,并以灌注的混凝土数量校对,防止错误。导管埋深控制:根据规范要求,灌注混凝土时,导管埋入混凝土的深度一般控制在3m~6m范围之内。拔管前需仔细探测混凝土面深度。用测深锤测深时,需由两人各用一个测锤测深并相互校对,防止误测。
④水下混凝土的灌注
将首批水下混凝土灌入孔底后,立即探测孔内水下混凝土面高度,计算出导管下口埋置深
度,如符合要求,即可进行正常灌注。如发现导管内有大量进水,表明出现灌注事故,应按后述事故的处理方法进行处理。灌注开始后,应紧凑、连续地进行,严禁中途停工。在灌注过程中,要防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底,使泥浆内含有水泥而变稠凝结,致使测深不准确。灌注过程中,应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况,及时测量孔内混凝土面高度,正确指挥导管的提升和拆除。导管提升时应保持轴线竖直和位置居中,逐步提升。当导管提升到接头露孔口以上有一定高度,可拆除1或2节导管。此时,暂停灌注,先取走漏斗,重新系牢井口的导管,并挂上升降设备,然后松动导管的接头,同时将起吊导管用的吊钩挂上待拆的导管上端的吊环,吊起待拆的导管,徐徐放在地上,然后将漏斗重新插入井口的导管内,校正好位置,继续灌注。拆除导管动作要快,时间一般不超过15min。
当灌注混凝土上升到钢筋笼下端时为防止钢筋笼被混凝土顶升,采取如下措施:在孔口固定钢筋笼上端;灌注混凝土的时间尽量加快,以防止混凝土进入钢筋笼时其流动性过小;当孔内混凝土接近钢筋笼底时,保持埋管深度并放慢灌注速度;当孔内混凝土面进入钢筋笼1~2m时,应适当提升导管减小导管埋置深度,增大钢筋笼在下层混凝土中的埋置深度。
在灌注过程中,当导管内混凝土不满,含有空气时,后续混凝土要徐徐灌入漏斗和导管,不得整斗地灌入漏斗和导管,以免在导管内形成高压气囊,挤出管节间的橡皮垫。
在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高度减小,超压力降低,而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大。如在这种情况下出现混凝土上升困难时,可在孔内加水稀释泥浆,也可掏出部分沉淀物,使灌注快速顺利进行。在最后一次拔导管时,要缓慢提拔导管,以免孔内上部泥浆压入桩中。
有关混凝土灌注情况,各灌注时间、混凝土面的深度、导管埋深、导管拆除以及发生的异常现象,指定责任心强、富有经验的技术人员记录。
按设计要求对全部的钻孔桩进行超声波或小应变动测检测,确保所有基桩混凝土质量一类桩在95%以上,杜绝出现三类桩。
1.3钻孔事故的处理
(1)坍孔的处理
在松散粉砂土或流砂中钻进时,应控制进尺速度,选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆。发生孔口坍塌时,可立即拆除护筒并回填钻孔,重新埋设护筒再钻。如发生孔内坍塌,判明坍塌位置,回填粘质土到坍孔处以上1m~2m,如坍孔严重时应全部回填,待回填物沉积密实后再行钻进。清孔时应指定专人补浆(或水),保证孔内必要的水头高度。供浆
(水)管最好不要直接插入钻孔中,应通过水槽或水池使水减速后流入钻孔中,可免冲刷孔壁。应扶正吸泥机,防止触动孔壁。不宜使用过大的风压,不宜超过1.5~1.6倍钻孔中水柱压力。吊入钢筋骨架时应对准孔中心竖直插入,严防触及孔壁。
(2)钻孔漏浆的处理
护筒漏浆应按前述有关护筒制作与埋设的规范规定办理。如接缝处漏浆不严重,可由潜水工用棉、絮堵塞,封闭接缝。如漏水严重,应挖出护筒,修理完善后重新埋设。
1.4质量通病的防治
钻孔灌筑桩施工中主要存在以下工程质量通病:坍孔、钻孔漏浆、桩孔偏斜、缩孔、钢筋笼放置与设计不符,断桩等。
(1)坍孔预防措施
①在松散土中钻进时,控制进尺,选用较大比重、粘度的优质泥浆。 ②如地下水位变化过大,采取升高护筒,增大水头等措施。 (2)钻孔漏浆预防措施
①加稠泥浆或倒入粘土,慢速钻进,或在回填土内掺片、卵石、反复冲击,增强护壁。 ②在有护筒防护范围内,接缝处可由潜水工用棉絮堵塞,封闭接缝,稳住水头。 (3)桩孔偏斜预防措施
安装钻机时要使底座水平,起重滑轮缘和护筒中心在同一轴线上,并经常检查校正。 (4)钢筋笼放置与设计要求不符预防措施
①如钢筋笼过长,分段制作,吊放钢筋入孔时再分段焊接。
②钢筋笼在运输和吊放过程中,每隔2.0~2.5m设置加强箍一道,并在钢筋笼内每隔3~4m装一个可拆卸的十字形临时加强架,在钢筋笼吊放入孔后再拆除。
③钢筋笼周围主筋上每隔一定间距设置保护筋,保护筋根据设计图纸施工。 ④清孔时把沉渣清理干净,保证实际有效孔深满足设计要求。
⑤钢筋笼垂直缓慢放入孔内,防止碰撞孔壁。钢筋笼放入孔内后,要采取措施,固定好位置。重点控制钢筋笼标高和中心偏差。
⑥对在运输、堆放及吊装过程中已经发生变形的钢筋笼,进行修理后再使用。 (5)断桩预防措施
①坍落度严格按设计或规范要求控制。
②灌注砼前检查搅拌机,保证砼搅拌时能正常运转,必要时有备用搅拌机一台,以防万一。
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