硬岩地层钻孔桩工程施工设计方案.docx

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硬岩地层钻孔桩工程施工设计方案

硬岩地层中钻孔桩施工方案

一、工程概况

二、工程地质和水文地质

1、工程地质

车站围上覆地层主要为第四系全新统人工填筑土，冲洪积粉质粘土、砂土，第四系残积砂质粘性土，下伏基岩为震旦系大绀山组混合片麻岩。

人工填筑土层状分布于地表，基本为素填土，层厚0.8～6.5m，可塑至硬塑状，表层约40～70cm为混凝土。

场地围M2-Z3-SXC-21#孔揭示淤泥质粘土层，层厚2.2m，埋深3.8～6.0m。

车站主体结构影响围地层从上到下主要为<1-1>素填土、<3-1>冲洪积软塑状粉质粘土、<3-11>粗砂、<6-2>可塑状粉质粘土、<6-3>硬塑状粉质粘土、<7-1>全风化含砾泥质粉砂岩、<7-2>强风化粉砂岩、<7-3>中等风化粉砂岩、<7-4>微风化粉砂岩等，基底及桩基均进入微风化岩中。

特殊岩土为人工填土、软土，不良地质主要为液化土层。

2、水文地质

车站地表水不发育；地下水主要有第四系孔隙水、基岩裂隙水。

第四系孔隙潜水主要赋存于冲洪积砂层中，以孔隙潜水为主。

<3-11>粗砂层为本站主要含水层。

基岩裂隙水主要赋存于基岩强、中等风化带中。

车站围冲洪积粉质粘土富水性及透水性差，含水量小，为相对隔水层。

地下水对混凝土结构具微腐蚀性；在干湿交替环境下，地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。

在环境作用类别为化学侵蚀环境、氯盐环境时判定，地下水对混凝土结构具酸性侵蚀性，环境作用等级为H1，CO2侵蚀性环境作用等级为H1。

车站围地下水位以上土层对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性，对钢结构具微腐蚀性。

三、工程难点

根据已知工程地质条件，钻孔桩入岩深度较深，施工过程中容易发生偏桩现象，施工过程中应加强施工管理，保证钻孔桩垂直度。

由于钻孔桩入岩深度较深且桩锤重量较轻，成桩时间会相应增长，施工过程中需合理安排施工机械进场施工，保证按期完成冲桩。

四、施工组织方案

1、工艺流程

图5.6-4钻孔桩施工工艺流程图

2、施工工艺

（1）施工准备

①平整场地，基坑放坡开挖至冠梁顶标高。

②将钻孔灌注桩施工工艺报监理工程师批准。

③对施工人员进行技术交底。

④泥浆循环系统及泥浆、钻碴处理：

每台钻机配备一套完整的泥浆循环系统，设置沉淀池和活动池，配备相应的泥浆泵，确保泥浆循环系统畅通。

废浆和钻碴分别用密封性能好的运浆车和土方车外运。

（2）测量放线

依据测量控制桩点及设计图纸定出桩孔平面位置，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“十字交叉法”引至四周并用短钢筋作好标记，测量孔深的基准点可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。

为防止围护结构侵限，所有钻孔桩均外放150mm，确保围护结构不侵入结构限界。

（3）护筒埋设

护筒采用钢护筒，直径比设计桩径大200mm，护筒高2.0m，埋深1.7m。

在挖埋护筒时，挖坑直径比护筒大0.2～0.4m，坑底深度与护筒底同高且平整。

护筒上设2个溢流口，护筒埋设时，筒的中心与桩中心重合，其偏差不得大于20mm，并严格保持护筒的垂直度在1%以，同时其顶部应高出地面0.3m。

钢护筒确保围护结构桩定位准确，钻机就位方便。

（4）钻机就位

安设钻机时地面应平整，以保证钻机的平稳。

同时调整机架，使钻机天轮槽口、钢丝绳、钻头保持在一个铅直线上，不发生倾斜移位现象，保证钻机对中误差小于20mm。

施工前，钻机应先试运转检查，以防止成孔过程中发生故障。

（5）泥浆管理

选用粘土泥浆，粘土含胶体率不低于95%，含砂率不大于4%，造浆能力不低于2.5L/kg。

制浆前，先将粘土打碎，使其易于成浆，缩短搅拌时间，粘土在水中浸透并用拌合机搅拌均匀。

对新制泥浆及再生泥浆均设专人采用专用仪器进行质量控制。

泥浆使用过程中，每班要抽取样品，测试泥浆性能指标，在钻进过程中，随时注意泥浆液面，发现漏失和粘度下降及时报告，以便及时采取措施。

使用后的泥浆存放在沉淀储浆池，循环使用后的废弃泥浆经处理、晾晒后用汽车运至指定地点弃置。

（6）成孔

采用冲击式钻机，边钻进边注入泥浆护壁，保持泥浆面始终不低于护筒顶下0.5m，钻进过程中随时检测钻机钻杆垂直度，并随时调整。

成孔后泥浆比重应控制在1.25g/cm3以，成孔时应做好记录。

施工中应注意以下事项：

①钻进开口时，要小冲程进行，以保持孔口圆顺密实，垂直度符合要求，在今后的钻进中起到导孔的作用；

②在钻进过程中，不可进尺太快，要给泥浆一定的形成护壁时间；

③在钻进过程中，经常检查钻头尺寸（可根据试钻情况决定其大小）；

④施工过程中如发现地质情况与原钻探资料不符，立即通知设计、监理等部门及时处理；

⑤钻进过程中应认真、准确、及时的作好钻进记录，填写有关报表。

⑥钻进过程中采用检孔器检测桩体的直径、垂直度，如果发现有偏差立即采取合理的措施进行纠正。

（7）成孔质量检查

①孔深：

成孔后以测绳检验，测深与显示器之差即为沉碴厚度，其值不得大于100mm。

孔底沉碴厚度检查一般采用“平底测锤”量测，根据以往施工经验，测锤重量6kg左右，锤底直径10～15cm，用钢板加工，填砂石。

②垂直度：

采用双向垂球或孔锥测定，钻孔垂直度偏差应小于1%。

③孔径：

采用验孔器测定，使其顺利下至孔底为合格。

（8）第一次清孔

当钻孔达到设计标高后，钻机停止钻进，进行清孔，采用抽浆清孔法，利用泥石泵吸碴5～15min，把孔底泥碴清除干净。

清孔的检测方法及注意事项：

①泥石泵持续吸碴5～15min以后，从泥石泵的出口检测泥浆中没有大于2～3mm的碴块。

②泥石泵持续吸碴5～15min以后，用测锤测量孔的沉碴厚度，沉碴厚度不大于10cm。

③灌注混凝土前，再次检查沉碴厚度，如有必要应进行二次清孔，不得用加深孔底深度的方法替代清孔。

（9）钢筋笼加工及吊装

①钢筋笼加工

钢筋笼采用现场加工制作，加工尺寸严格按设计图纸及规要求。

钢筋笼主筋采用单面搭接焊，焊接长度符合规要求，不小于10d，接头相互错开。

主筋与箍筋采用点焊。

施工中按照以下规定加工钢筋笼：

a钢筋原材料使用前必须调直、除锈去污，并具备出厂合格证和进场检验合格证后方可使用。

根据设计图纸计算出箍筋的用料长度、主筋长度，将所需钢筋调直后用切割机成批切好备用，并按照钢筋加工规格的不同分别挂牌堆放。

b将支撑架按2～3m的间距摆放在同一水平面上对准中心线，然后将配好定长的主筋平直摆放在支撑架上。

c主筋与加强筋间采用点焊，加强筋置于主筋两侧，自桩顶往下每隔1.5m设一道。

d钢筋笼自上至下以4m间距设边长50mm的混凝土垫块，保证灌注桩的保护层厚度。

e将制作好的钢筋笼稳固放置在平整地面上，防止变形，并按型号、类别分别架空整齐堆放，挂牌标明钢筋笼的长度及对应的桩号。

f钢筋笼加工完毕，报请监理验收，合格后方可使用。

②钢筋笼吊放

a采用25t汽车吊下放钢筋笼，起吊过程中不得使钢筋笼产生不可恢复的变形。

钢筋笼一次性进行吊放；

b起吊钢筋笼采用扁担起吊法，起吊点在钢筋笼上部箍筋与主筋连接处，设置2～4个吊点且吊点对称；

c起吊前检查钢筋骨架编号、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。

就位后使钢筋笼轴线与桩轴线吻合，并保证桩顶标高符合设计要求；

d下放过程中若遇到阻碍应立即停止，查明原因进行处理，严禁高提猛放和强制下放入孔；

e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，防止下沉或灌注混凝土时上浮。

（10）水下混凝土灌注

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，要求其塌落度为18～20cm；2小时析出的水分不大于混凝土的1.5％。

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完成。

首先安设导管，用吊车将导管（直径250mm）吊入孔，位置保持居中，导管下口与孔底保留30～50cm左右。

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的水，使隔水塞留在孔底。

灌注首批混凝土量使导管埋入混凝土中深度不小于1.0m。

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高度，推算导管下端埋入混凝土深度，并做好记录，正确指导导管的提升和拆除。

在灌注过程中应将孔溢出的泥浆引流至泥浆沉淀池处理，防止污染环境。

水下灌注混凝土的技术要求：

a首批混凝土灌注量应保证导管底口埋入混凝土中不小于1.0m，灌注过程中混凝土面应高于导管下口2.0m，每次拆除导管前其下端被埋入深度不大于6.0m。

混凝土灌注必须连续，防止断桩。

b随孔混凝土的上升，需逐节快速拆除导管，时间不超过15分钟。

c在灌注过程中，当导管混凝土不满，含有空气时，后续的混凝土应徐徐灌入漏斗和导管，不得将混凝土整斗从上而下倾入管，以免在管形成高压气囊，挤出管节的橡胶密封垫。

d混凝土需超浇500～1000mm。

e浇筑混凝土应做好记录。

f当混凝土升到钢筋笼下端时，为防止钢筋笼被混凝土顶托上升，应采取以下措施：

①a在孔口固定钢筋笼上端。

②b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。

③c当孔混凝土接近钢筋笼底时，应保持埋管深度并放慢灌注速度。

④d当孔混凝土面进入钢筋笼1～2m后，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。

f在灌注将近结束时，由于导管混凝土柱高度减小，超压力降低，而导管外的泥浆及所含碴土的稠度和比重增大。

如出现混凝土上升困难时，可在孔加水稀释泥浆，也可掏出部分沉淀物，使灌注快速进行。

在最后一次拔管时，要缓慢提拔导管，以免孔上部泥浆压入桩中。

g灌注过程中，如因机械故障、堵管、操作失误等原因，造成断桩事故，应及时向监理工程师及设计人员报告，研究补救措施。

（12）成桩质量检查

①混凝土桩成品质量直接影响工程整体的质量与安全，成品后必须进行检查，检查采用无损检测，严格按规程办理。

施工中严格控制作业工艺，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。

②质量要求：

混凝土强度必须符合设计要求，桩无断层或夹层，钻孔桩桩底不高于设计标高，桩头凿除预留部分后无残余松散层和薄弱混凝土层。

五、事故防止措施

1、偏桩

在冲孔桩进入岩层后，由于车站围岩层埋深较浅，且岩层分布不均，存在倾斜面，使得在冲孔桩进入岩层后容易产生偏桩现象，为防止偏桩，冲桩过程中应加强观察，以便即使发现问题，发现偏桩后，应及时通知机手进行填石处理，直至桩中线与测量放线吻合为止。

2、钢筋笼上浮的处理

混凝土灌注时钢筋笼受力复杂，使钢筋笼上浮升的力有钢筋笼在泥浆里的浮力、混泥土上升部分对钢筋笼的顶力及混凝土上升部分对钢筋笼的摩擦力，阻碍钢筋笼上升的力有钢筋笼的重力、孔壁或护筒壁与钢筋笼的摩擦力、混凝土静止部分与钢筋笼的摩擦力。

显然，钢筋笼上浮只发生在灌注混凝土的导管位于钢筋笼底部或更下方面混凝土埋管深度已经较大时，此时的钢筋笼仅靠自身重力及孔壁的摩擦力来抵抗混凝土上顶力、摩擦力及泥浆的浮力，一旦失去平衡，钢筋笼就会上浮。

为防止钢筋笼上浮，应加强观察，以便及时发现问题，并可在钢筋笼顶施加竖向的约束，如将钢筋笼顶部钢筋接长，焊接与护筒顶部，一方面阻止钢筋笼上浮，另一方面可悬挂钢筋笼，以保证钢筋笼的垂直度。

发现钢筋笼上浮后，应停止灌注混凝土，查明原因及程度。

如钢筋笼上浮不严重，则检查钢筋笼底及导管底的准确位置，拆除一定数量的导管，使导管底提升至钢筋笼底上方后方可恢复灌注，如上浮严重，应立即通过吸渣等方式清理已灌注的混凝土，另行处理。

3、防止堵管

严格按照混凝土配合比施工，拌和要均匀，保持良好的和易性。

组装导管时要仔细、认真，防止橡皮圈突入导管，以至卡住隔水塞，使混凝土下不去，在灌注过程中，也会出现灌注混凝土下不去的现象，此时应少量提前灌注导管，然后再迅速插下，如此反复可解决堵管问题。

对灌注用的机械设备事先检查，同时应有备用设备，是的、混凝土灌注过程不致中断，控制混凝土在导管中的停留时间，严格控制混凝土的原材料规格，防止超粒径碎石混入导管。

六、质量保证措施

1、保证成孔质量措施

冲孔过程中应隔桩成孔，孔位必须准确，孔间距误差不得大于5cm，孔位确定，应经监理工程师认可；

钻机定位后，要求钻机稳固、水平、天车轮前轴、立轴中心线必须子同一条铅直线上，并经监理工程师和现场质检员检查合格后，方可冲孔；

开孔时，应轻压慢放，保证桩孔垂直水平面，如发现孔已经倾斜，应从孔口开始纠正，把好开孔关。

冲孔终孔后，用优质泥浆清孔，保证护壁稳定，保证导管顺利下到设计深度。

桩孔终孔后，及时下笼、清孔、灌注。

2、保证钢筋笼制作质量措施

钢筋材料不得露天堆放，应分门别类，挂好标识牌；

制作前进行材料检测，操作人员持证上岗；

钢筋应调直后下料，下料时，切口面应与钢筋轴线垂直，不得有马蹄形或挠曲；

钢筋制作时应及时进行除锈整直处理，整直后的主筋中心线与直线的偏差不大于长度的1%，并不得有局部弯曲，主筋间距必须保证准确，；

主筋接头应相互错开，保证同一截面接头数目不大于主筋总数的50%；

安放钢筋笼时，应避免碰撞护壁，采用慢起慢落、珠宝下放的方法，不得强行插下；

垫块间距沿长度方向不得大于2m，一周布置6块；

3、保证灌注砼质量措施

在灌注过程中，应随时用测锤测定混凝土灌注高度，以控制灌注质量，测量混凝土面深度时，每个测定位置的测点要超过3处以上，并取最深值；

钻孔桩灌注混凝土时，第一斗应严格控制混凝土的灌注高度，确保埋管深1.5m的高度；

正常的混凝土水下灌注时，灌注导管必须埋入混凝土至少2m，且不超过6m。

七、安全保证措施

坚持贯彻现场安全生产六大纪律和关于安全生产的有关规定；

现场机电设备，严格执行定机、定员、定位，严格按操作规程进行，定期检查保养维修；

工地现场、库房、油料库等必须有防火措施；

设备所配用的各种吊具、索具、连接件、紧固件及附件，都应有详细规格资料及技术要求。

操作人员，特别是特种作业人员必须持有有效的操作证上岗，班组每天应做好安全交底工作，且需要有书面记录和签字；

在工程施工前，必须建立安全保证体系，牢固树立“安全第一，预防为主”的观念，加强部安全管理，落实安全经费，精心组织、精心施工，确保劳动者的生命安全；

冲孔施工时，需佩带安全帽，穿平底防滑软底鞋。