桥梁钻孔灌注桩的施工与监理.doc

1、桥梁钻孔灌注桩的施工与监理摘 要本文介绍了桥梁钻孔灌注桩的施工工艺，常见的质量事故及处理方法，以及监理注意事项。 关键词 桥梁钻孔灌注桩 施工 监理 1工程概况 东营黄河公路大桥及接线工程位于山东省东营市，南北跨 越东营市垦利县和利津县，在现胜利黄河大桥下游约4公里处跨 越黄河，该项目是国家规划的“纵四”、“横四”干线公路网及山 东省公路网主框架的重要组成部分，是胶东半岛、黄河三角洲与 京津唐地区联系的重要通道。它的建设不仅可以贯通已建成的东 港和东青高速公路，完善路网布局，而且对于促进区域经济发展 及胜利油田进一步开发建设，都具有十分重要的意义。 本工程全长18.746km。其中高速公路长1

2、3.417km，设计行车 速度100km/h，路基宽26m，路桥同宽，桥涵设计荷载为汽-超20；挂120；二级公路长5.329km，设计行车速度80km/h，路基宽 13.5m，路桥同宽，桥涵设计荷载为汽20，挂-100。黄河大桥长 2742m，主桥为116+200+220+200 +116m预应力混凝土刚构一连续梁；引桥采用先简支后连续的 42m预应力混凝土箱型组合梁（南岸42m+42m+1联542m，北 岸4联542m+4联442m+42m+42m)，均按分离式断面设计，下部结构均为钻孔灌注 桩基础；南接线长7.082km，北接线长8.922km（其中二级路为 5.329km)。 2钻孔灌

3、注桩钻孔施工工艺 第一步:测量组放样确定桩位中心： 现代的放样，伴随着全站仪的普及，通过后视两水准点中的 一点，将仪器调零角度，拔至要求角度，从全站仪读出已定 的距离S的方法来确定桩径的中心，通过水准点B处置仪器来复 核桩心O位置，如图1所示: 确定O后，在开挖护筒前基坑前，要注意保护桩MM、NN 一是在埋设护筒过程中破坏O点来恢复;二是检测钻机就位情况;三是检测护筒是否移位。 第二步:开挖基坑，埋设护筒: 将MM，NN分别用细线相连，恢复开挖基坑时破坏的桩心O，应保证 护筒的中心O与O点在垂直方向上，应用铅垂线检测，若两O、O在同一直 线上则满足要求，基坑要有一定的坡度，应挖成上宽下窄的漏斗

4、 形，在护筒埋设好之后，护筒周围土应夯实，确保护筒位置的固 定，以防移位。 第三步:钻机就位。 钻机就位，是指钻机钻头中心或锤头中心与护筒中心O”(即 桩中心)，在同一铅垂线上，即O、O、O”三心共线，这是将来成 孔的保证; 就位好的钻机，要充分固定，防止移位造成孔位的偏移; 只有满足上述二条，才能保证成孔满足规范要求，孔的倾斜 率1%，孔位偏移5cm。 第四步:钻机钻进 钻孔开钻前，首先要调好泥浆。 泥浆由水、粘土(或膨润土)和掺加剂组成，调制时，应先将 粘土或膨润土加水浸透，然后用搅拌机或人工拌制，同时要注意 环保问题。为了回收泥浆和减少环境污染，均应设置泥浆循环净 化系统。残浆要有既定的

5、存放地方，禁止任其自然四处流畅，水 中钻机的残浆不能直接排入江中，要配有泥浆船运输到规定的地方存放。 钻进过程中，随着地质改变，地层、土壤软硬，颗粒粗细， 选用合适的钻头，从而提高钻进速度。 同时，在地质松软、松散的地层中，控制钻进速度，确保泥 浆形成稳定护壁，保证孔和安全。 整个过程应保证孔内具有的水位和要求的泥浆相对密度及粘 度，按设计要求钻进。 同时注意地质情况的变化，地质情况由勘探所得，在土层变 化处均应捞取渣样，判明土层，并记入记录表中，以便与地质剖面 图核对，随时控制泥浆指标防止塌孔，泥浆指标见下表。 土质钻头转速泥浆备注粘性土尖底鱼尾式，圆笼式中等大泵量、稀砂土平底圆笼式轻压中等

6、、低档快速大泵量、稀较硬碎石土冲击低档慢速优质泥浆必要时分两级钻机钻孔方法地层情况泥浆性能指标相对密度粘度(Pa.s)含砂率(%)胶体率(%)失水率(ml/30min)泥皮厚(ml/30min)静切力(pa)酸碱度(Ph)正循环一般地层1.051.2162284962521.02.5810易坍地形1.201.451928849615235810反循环一般地层1.021.06162049520312.5810易坍地形1.061.10182849520312.5810卵石土1.101.15203549520312.5810推钻冲抓一般地层1.101.20182449520312.5811冲击易坍地

7、形1.201.40223049520335811注:1.地下水位高或具流速大时，指标取高限，反之取低限;2.地质状态较好，孔径或孔深较少的取低限，反之取高限;3.在不宜坍塌的粘质土层中，使用推钻、冲抓、反循环回转钻进时，可用清水提高水头(2m)维护孔壁;4.若当地缺乏优质粘质土，远运膨润土亦很困难，调制不出合格泥浆时，可掺用添加剂改善泥浆性能， 各种添加剂掺量可按附录C-1选取;5.泥浆的各种性能指标测定方法见附录C-2。6.在不易坍塌的粘性土层中，使用推钻、冲抓，反循环、回循环方法钻进时，可采用清水提高龙头(2m)维护孔壁。7.对遇水膨胀或易坍塌的地层，如泥页岩等，其损失水平应3-5ml/m

8、in。8.相对密度是泥浆密度与4纯水密度之比，过去称为比重。由于不可预测的，人为的诸多因素存在，将不可避免产生一 些故障，对这些故障要分析原因，采取相应挽救措施。 同时，作为一名现场监理人员，应时常检查事故隐患及时的 提出相应的防范措施，防患于未然。 3 常见到钻孔(包括清孔)事故及处理方法分述如下: 3.1 坍孔 各种钻孔方法都可能发生坍孔事故，坍孔的表征是孔内水位 突然下降，孔内冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻 机负荷显著增加等。 坍孔原因 3.1.1 泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮。 3.1.2 由于出渣后未及时补充泥浆(或水)，或河水，潮水

9、上涨，或 孔内出现承压水，或钻机通过砂砾等强透水层，孔内水流失等造 成孔内水头高度不够。 3.1.3 护筒埋置太浅，下端孔口漏水，坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软，或钻机直接接触在护 筒上，由于振动使孔口坍塌，扩展成较大坍孔。 3.1.4 在松软砂层中钻进进尺太快。 3.1.5 提出钻锥钻进，四转速太快，空转时间长。 3.1.6 冲击(抓)锥或掏渣筒倾倒，撞击孔壁，或爆破处理孔内孤石、探头石、炸药量过大，造成 过大振动。 3.1.7 水头过高，使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔。 3.1.8 清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低，用空气吸泥机清孔泥浆吸走后未及时补浆(或 水)，使孔内水位低于地下水位。

10、3.1.9 清孔操作不当，供水管嘴直接冲刷孔壁，清孔时间过久或清孔后停顿时间过长。 3.1.10 吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。 塌孔的预防和处理 3.1.11 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，冲击钻孔时投入粘土，掺片，卵石，低冲程锤 击，使粘土膏片，卵石挤入孔壁起护壁作用。 3.1.12 汛期或潮汐地区水位变化过大时，应采取升高护筒，增高水头，或用虹吸管，连通管等措 施保证水头相对稳定。 3.1.13 发生孔口崩塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。 3.1.14 如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂和粘质土(或砂砾和黄土

11、)混合物到坍孔处以上 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。 3.1.15 严格控制冲程高度和炸药用量。 3.1.16 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，以免冲刷孔壁。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。 3.1.17 吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。 3.2 钻孔偏斜 各种钻孔方法均可能发生钻孔倾斜事故。 偏斜原因 3.2.1 钻孔中遇有较大的孤石或探头石。 3.2.2 在有倾斜的软硬地层交界处

12、，岩面倾斜处钻进，或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻 头受力不均。 3.2.3 扩孔较大处，钻头摆动偏向一方。 3.2.4 钻机底座安置水平或产生不均匀沉陷、位移。 3.2.5 钻杆弯曲，接头不正。 预防和处理 3.2.6 安装钻机时要使转盘、底座水平，起重滑轮缘，固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条 竖直线上，并经常检查校正。 3.2.7 由于钻机较长，转动时上部摆动过大，必须在钻架上增设导向架，控制钻杆上的提引龙 头，使其沿导向架对中钻进。 3.2.8 钻杆接头应逐个检查，及时调正，当主动钻杆弯曲时，要用千斤顶及时调直。 3.2.9 在有倾斜的软、硬地层钻进时，应吊着钻杆控制进尺，低速钻

13、进，或回填片、卵石冲平后 再钻进。 冲击钻进时，应回填砂砾石和黄土待沉积密实后再继续钻 进，偏斜严重的可在开始倾斜处设置少量炸药(小于1kg)爆破，然 后用砂类土和砂砾石回填到该处位置以上1m左右，重新冲钻。 3.3 掉钻落物 各种钻孔方法均可能发生。 掉钻落物的原因。 3.3.1 卡钻时强提强扭，操作不当，实钻杆或钢丝绳超负荷或疲劳断裂。 3.3.2 钻头杆接头不良或滑丝。 3.3.3 电动机接线错误，钻机反向旋转，钻杆松脱。 3.3.4 冲击钻头合金套灌注桩质量差致使钢丝绳拔出。 3.3.5 转向环、转向套等焊接处断开。 3.3.6 钢丝绳与钻头连接处钢丝绳的绳卡数量不足或松弛。 3.3.

14、7 钢丝绳过度陈旧，断丝太多，未及时更换。 3.3.8 操作不慎，落入扳手、撬棍等物。 预防措施 3.3.9 开钻前应清除孔内落物，零星铁件可用电磁铁吸取，较大落物 和钻具也可用冲抓锥打捞，然后在护筒口加盖。 3.3.10 经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和连结装备。 3.3.11 为便于打捞落锥，可在冲击锥或其它类型的钻头上预先焊打捞 环，打捞杆，或在锥身上捆几圈钢丝绳等。 处理方法 掉钻后应及时摸清情况，若钻锥被沉淀物或坍孔土石埋住应先 清孔，使打捞工具能接触钻杆和钻锥。打捞工具有以下几种: 3.3.12 打捞叉 3.3.13 螺旋取物器和卡板取杆器 3.3.14 打捞钩 3.3.15 打捞活套

15、 3.3.16 偏沟或钻锥平钩 3.3.17 打捞钳 对严重的坍孔埋锥，可采用比钻径直径大的空心冲击锥或冲抓 锥将坍在原锥上面的土、石清除掉，接触原锥后，再换用比原锥直 径稍大的栅或圆柱形的空心锥，冲钻至原锥底部，使原锥与周围孔壁 分离后，提出空心锥，再将前述的打捞钩入孔钩捞，用卷扬机会同链滑车同时提位。 3.4 糊钻和埋钻 糊钻和埋钻常出现于正、反循环(含潜水钻机)回钻进和冲击锤 钻进。正、反循环回转钻进中，糊钻的表征是细粒土层中钻进时进尺 缓慢，甚至不进尺，出现别泵现象;在粘土层中冲击成孔时，由于冲击 太大、泥浆粘度太高，钻渣量大、钻杆内径小、出浆孔堵塞以致钻头 被糊住或被埋位。 预防和处

16、理办法: 对正反循环回转钻，可清除泥包，调节泥浆的相对密度和粘 度，适当增大泵量和向孔内投入适量砂石泥块泥包糊钻，选用刮板齿 小，出浆孔大的钻锥，对于冲击钻，除上述方法外，还应减少冲程适当 控制进尺，若已严重糊钻，应停钻，清除钻渣，对钻杆内径，钻渣进出 孔和排渣设备的进尺进行检查计算。 3.5 扩孔及缩孔 扩孔比较多见，一般表现为局部的孔径过大。在地下水呈运动 状态，土质松散地层处或钻锥摆动过大，易于出现扩孔，扩孔发生原 因同塌孔相同，轻则为扩孔，重则为崩孔。若只孔内局部发生崩塌而 扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理，只是混凝土灌渣量大大增 加，若因扩孔后继续崩塌影响钻进，应按崩孔事故处理。

17、 缩孔即孔径的超长缩小，一般表现为钻机钻进时发生卡钻， 提不出钻头或者提钻异常困难的迹象。 缩孔原因有两种: 一是钻锥焊补不及时，严重磨耗的钻锥往往钻出较设计桩径 稍小的孔; 另一种是由于地层中有软塑3土(俗称橡皮土)，遇水膨胀后使孔径缩小。 各种钻孔方法均可能发生缩孔。 为防止缩孔，前者要及时修补磨损的钻头，后者要使用失水 率小的优质泥浆护壁并必须快转慢进，并复钻二三次;或者使用 卷扬机吊住钻锥上下、左右反复扫孔以扩大孔径，直至使发生缩 孔部位达到设计孔径为止。 3.6 梅花孔(或十字孔) 常发生在冲击锥钻进时，冲成的孔不圆，发生如梅花或十字 的形状，形成原因: 3.6.1 锥顶转向装置失灵

18、，以致冲锥不转动，总在一个方向上下冲击。 3.6.2 泥浆相对密度和粘度过高，冲击转动阻力太大，钻头转动困 难。 3.6.3 操作时钢丝绳太松或冲程太少，冲锥刚提起又落下，钻头转动时间不充分或转动很小，改 换不了冲击装置。 3.6.4 有非均质地层，如漂卵石层、堆积层等易出现掉头石，造成局部孔壁凸进，成孔不圆。 预防方法: 3.6.5 应经常检查转向装置的灵活性，及时修理或更换失灵的转向装置。 3.6.6 选用适当粘度和相对密度的泥浆，并适时掏渣。 3.6.7 用低冲程时，每冲击一段据用高一些的冲击程冲击，交替冲击修整孔形。 3.6.8 出现梅花孔后，可用片、卵石混和粘土回填钻孔，重新冲击。

19、3.7 卡锥 卡锥也常发生在以冲击锥钻进时，冲锥卡在孔内提不起来，发生卡锥。 原因 3.7.1 钻孔形成梅花形，冲锥被狭窄部位卡住。 3.7.2 未及时焊补冲锥，钻孔直径逐渐变小，而焊补后的冲锥大了， 又用高冲程猛击，极易发生卡锥。 3.7.3 伸入孔内不大的探头石未被打碎，卡住锥脚或锥顶。 3.7.4 孔口掉下石块或其他物件，卡住钻锥。 3.7.5 在粘土层中冲击的冲程太高，泥浆太稠，以致冲锥被吸住。 3.7.6 大绳松放太多，冲锥倾倒，顶住孔壁。 处理方法 处理卡锥应先弄清情况，针对卡锥原因进行处理。宜待冲锥 有松动后方可用力上提，不可盲动，以免造成越卡越紧。 3.7.8 当为梅花卡铅时，

20、若锥头向下有活动余地，可使钻头向下活 动并转动至孔径较大方向提起钻头。也可松一下钢丝绳，使钻锥松 动一个角度，有可能将钻锥提出。 3.7.9 卡钻不宜强提以防坍孔，埋钻。宜用由下向上顶撞的办法，轻 打卡位的石头，有时使钻头上下活动，也能脱离卡点或使掉入的 石头落下。 3.7.10 用较粗的钢丝绳带打捞钩或打捞绳放入进孔内，将冲锥勾住后，与大绳同时提动，或交替提 动，并多次上、下、左、右摆动试探，有时能将冲锥提出。 3.7.11 在打捞过程中，要继续搅拌泥浆，防止沉淀埋钻。 3.7.12 用其他工具，如小的冲锥，小掏渣筒等下到孔内冲击，将卡 锥的石块挤进孔壁，或把冲锥碰活动脱离卡点后，再将冲锥提

21、出。 但要稳住大绳以免冲锥突然下落。 3.7.13 用压缩空气管或高压水管下入孔内，对准卡锥一侧或吸锥处适当冲射一些时候，使卡点松 动后强行提出。 3.7.14 使用专门加工的工具，将顶住孔壁的钻头拔正。 3.7.15 用以上方法提升卡锥无效时，可试用水下爆破提锥法，将炸 药(少于1kg)放入孔内，沿锥的滑槽放到锥底，而后引爆，震动卡 锥，再用卷扬机和链滑车同时提位，一般是能提出的。 3.7.16 预防卡锥事故 针对发生卡锥的原因采取相应措施。 3.8 钻杆折断 钻杆折断常发生在正反循环回转钻进时。一旦发生折杆，钻机 的负荷立即减轻，驱动机械的运转噪声减少，钻进速度接近于零， 即使提钻后再钻进

22、仍无效，则证明确系发生了折杆故障。 折杆原因 3.8.1 用水文地质或地质钻探小孔径钻孔的钻杆来作桥梁大孔径钻 孔桩用，其强度刚度太小，容易折断。 3.8.2 钻进中选用的转速不当，使钻杆所受到扭转或弯曲等应力增 大，因而折断。 3.8.3 钻杆使用过久，连接处有损伤或接头磨损过甚。 3.8.4 地质坚硬，进尺太快，使钻杆超负荷工作。 3.8.5 孔中出现异物，突然增加阻力而没有及时停钻。 预防和处理 3.8.6 选择钻孔直径和管壁厚度尺寸时，应计算决定。 3.8.7 不使用弯曲严重的钻杆，要求各节钻杆的连接和钻杆与钻头 的连接丝扣完好，以螺套连接的钻杆接头要有防止反转松脱的固 锁设施。 3.

23、8.8 钻进过程要控制进尺速度。 3.8.9 钻进过程中要经常检查钻具各部分的磨损情况和接头强度是 否足够。不合要求者，及时更换。 3.8.10 在钻进中若遇异物，须经处理后再钻进。 3.8.11 如已发生钻杆折断事故，可按其述方法打捞，并检查原因，换 用新或大钻杆继续钻进。 3.9 钻孔漏浆 漏浆原因 3.9.1 在透水性强的砂砾或流砂中，特别是在有地下水流动的地层中 钻进时，稀泥浆向孔壁外漏失。 3.9.2 护筒埋置太浅，回填土夯实不够，致使刃脚漏浆。 3.9.3 护筒制作不良，接触不严密，造成漏浆。 3.9.4 水头过高，水柱压力过大，使孔壁渗漏。 处理方法 3.9.5 凡属于第一种情况的回转钻机使用较粘稠或高质量的泥浆钻 孔。冲击钻机可加稠泥浆或回填粘土掺石片，卵石反复冲击，增加 护壁。 3.9.6 属于护筒漏浆的，应按前述有关护筒制作与埋设的规范规定 处理。如接缝处漏浆不严重，可由潜水工用棉、絮堵塞，封闭接触。 如漏水严重，应挖出护筒，修理完善后重新埋设。 对于以上故障的处理都应仔细分析，查明原因，从而采取相关 的有利的措施，确保孔的安全性。 作为一名监理，在日常钻进的过程，随时注意钻进的进尺，对 一些故障的前兆，事故存在的隐患要事先察觉，提出相应措施，使 故障消失于萌芽之中。- 13 -