跨江大桥主桥岸上嵌岩钻孔桩施工作业指导书.docx

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跨江大桥主桥岸上嵌岩钻孔桩施工作业指导书

目录

一、工程概况

二、水文地质

三、施工工艺流程

四、施工方案

五、施工工艺

六、质量安全保证措施

七、文明施工及环境管理

一、工程概况

长江大桥方面南岸岸上部分为主桥10#墩及引桥S1～S24#墩，主桥及引桥基础均采用桩基础。

主桥10#墩是钢桁拱主桥的边墩，位于长江南岸子堤边缘，桩基础为18φ2.5m嵌岩钻孔桩，纵向3排，横向6排；承台结构尺寸为37.5×19×5m，承台顶面标高为+6.0m，承台底标高为+1.0m，桩长为76.0m。

二、地质情况

10#墩位于长江南岸，在地貌上属于高漫滩区，地面高程6.46m，覆盖层厚47.48m，由上至下分为三大层，第②大层由全新统河床~湖沼相地层组成，上部主要为软塑状粘性土、流塑状淤泥质粉质粘土，下部为中密状细砂，厚16.58m。

其下为第③大层，主要由全新统河床相细砂组成，呈中密状，局部夹软塑状粘性土，厚21.5m。

底部为第④大层，主要由上更新统河床相中、砾砂组成，呈密实状，厚9.5m。

基岩为白垩系成岩程度差的泥岩（⑤1）、泥质粉砂岩（⑤2），岩质软弱，岩面高程-53.94m，强、弱风化层厚7.6m。

10#墩处覆盖层的第②、③大层主要为松散、中密状的细、中砂及流塑~软塑淤泥质粉质粘土，承载力低，工程性差，不适合作为基础持力层。

第④大层主要由密实状的中、砾砂组成，工程性能较好但厚度不大，所以第④大层亦不适合作为基础持力层。

该段发育的泥岩、泥质粉砂岩属于软~极软岩，强度低，但工程性能均匀稳定，在该段适合采用桩基础，以微风化基岩作为桩尖持力层。

三、施工工艺流程

四、施工方案

10号墩位于南岸子堤与主防洪堤之间的水塘处，塘底标高为+5.569m。

10号墩采用筑岛进行钻孔桩施工，钻孔采用KPG3000A及RC300反循环钻机进行钻孔，钻孔泥浆通过泥浆池循环来进行泥浆净化。

桩基钻孔完成后，采用换浆法进行清孔。

水下封孔砼采用导管法进行灌注。

五、施工方法

（一）、施工准备

1、钻孔场地在水塘处，先清除杂物、换除软土、平整压实。

2、钢护筒规格为φ外3.2m，壁厚为20mm，材质为A3钢，单根长度为9m，采用一台APE400B振动打桩锤进行插打。

2、插打后护筒顶面应高出施工地面0.5m，护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于5cm，倾斜度不大于1%，埋设护筒时宜将护筒埋置到较硬密实的土层中至少0.5m，埋设完护筒应将四周回填黏土并分层夯实。

（二）、钻机选型

岸上钻孔桩钻机采用KPG-3000型钻机和RC300工程钻机进行钻孔，钻机底座抄垫枕木并将其相对固定，以承受钻孔时的扭矩，走道要顺直，位置要准确。

钻机的起重滑轮及转盘中心应在同一铅垂线上，以保持钻孔垂直。

技术要求：

①钻机对中位置以钻孔桩设计位置为准，中心允许偏差不得大于2cm；②钻头或钻杆中心与护筒顶面中心和底面中心的偏差不得大于5cm；③钻杆倾斜率小于1%。

钻机安装的具体步骤及要求严格按KPG-3000型钻机和RC300工程钻机说明书办理。

因10#墩桩底高程为-75.0m，因此接钻杆时要配风包和稳定器，以保证清孔效率和钻孔的垂直度。

（三）、钻孔

选用RC300全液压动力头回转钻机和KPG3000型全液压回转钻机，用优质化学泥浆护壁及气举反循环清孔的施工工艺。

1、泥浆制备和泥浆循环、净化系统的布置

墩位地层较为复杂，钻孔深、桩径大、钻渣量大，能否顺利成孔，护壁是关键。

故泥浆性能的稳定及泥浆循环、净化系统的布置是关系到成孔成败的重要因素，因此在墩位处均应布置造浆池及泥浆循环池。

（1）开钻前应按优质泥浆的配方制备合格的基浆。

选用不分散、低固相、高粘度的PHP优质膨润土化学泥浆。

泥浆由优质膨润土、碱（碳酸钠）和聚丙烯酰胺（PHP）等原料组成。

基浆配合比：

膨润土：

水：

纯碱：

PHP=1：

9：

3.2％：

0.5％

（2）拌浆机拌制的泥浆直接在造浆池中制浆。

（3）在钻孔施工过程中泥浆的净化泥浆分离器进行泥浆净化。

经过孔内的泥浆抽出来后进行沉淀池内，沉淀后的新鲜泥浆进入存浆池后再利用3PN泥浆泵抽入钻孔护筒中。

灌注水下砼时，护筒内泥浆通过排浆沟排入沉淀池中。

2、钻机安装

（1）开钻顺序要统一安排，相邻两孔不能同时进行钻孔作业或灌注混凝土，以免互相干扰。

灌注混凝土完成24h或混凝土桩的强度达到5MPa后，其邻孔才能开始钻孔。

为避免成孔后长时间等待灌注砼，各孔具体开钻时间由项目部统一安排。

（2）钻机组装就位，其底座应水平、稳定，钻架中心与钻机转盘中心的连线应与钻盘垂直，钻头、钻杆和桩中心在一铅垂线上，以保证孔位正确，钻孔顺直。

3、钻进成孔

（1）钻孔前应对钻孔的各项准备工作进行检查，钻孔时应按设计资料及实际地质情况绘制地质剖面图。

钻机安装检查合格，泥浆制备达到要求后，方可开钻。

（2）在钻头护圈上加焊翼板和钢丝刷钻孔至护筒底口，对护筒壁进行清理，然后提出钻头并取下加焊的翼板和钢丝绳刷。

重新下放钻头快速通过护筒底口3米后转入正常钻进，以免长时间扰动护筒底口。

（3）钻具应加足够的配重块，钻孔时减压钻进，钻压不得超过钻具重力之和（扣除浮力）的80％，并坚持每班检查钻机水平以保证成孔垂直度和孔形。

（4）钻机在各地层中的钻孔指标：

对于淤泥质土层和亚粘土层，采用中速、优质泥浆大泵量钻进的方法钻进；对于粘土层采用中等钻速大泵量、稀泥浆钻进；对于砂砾层、卵石层，采用轻压、低挡慢速、大泵量、稠泥浆钻进，以免孔壁不稳定，发生局部扩孔，或局部坍孔，并充分浮渣、排渣，以防埋钻现象。

发生对于泥质粉砂岩，应中等钻速，大泵量、稀泥浆，并多活动钻具，以防糊钻。

刮刀钻头换滚刀钻头，应先轻压慢转，将钻头扫平后，转入滚刀钻头的钻进参数钻进，以免换层换钻头处出现台阶影响孔形。

钻机在不同的地层中应选择不同的钻压和钻进速度，不同地层的钻进参数见下表。

不同地层的钻进参数

地层

钻压（KN）

转数（rpm）

进尺速度

（m／h）

淤泥、淤泥质粘土

100-150

10-20

1.5-2.5

砂层

150-200

6-10

3-5

砾砂层、卵石层

150-200

6-10

2-3.5

泥质粉砂岩

300-500

6-10

2-3

（5）钻孔作业分班连续进行，如确因故须停止钻进时，将钻头提升放至护筒内或安全位置、以免发生埋钻事故，经常对钻孔泥浆抽检，不符合要求时要及时补充或调制泥浆。

（6）钻进成孔过程中，及时补充浆液量，使孔内泥浆面始终超过地下水面，以平衡地层压力，防止塌孔。

（7）加接钻杆时，应先停止钻进，将钻具提离孔底10～20cm，维持泥浆循环10分钟以上，以清除孔底沉渣并将管道内的钻渣携出排净，然后加接钻杆。

（8）钻杆连接螺杆应拧紧上牢，认真检查密封圈，以防钻杆接头部位漏水漏气，使反循环无法正常工作。

（9）及时详细地填写钻孔施工记录，正常钻进时，应参考地质资料掌握土层变化情况，及时捞取钻渣取样，判断土层，记入钻孔记录表。

根据核对判定的土层及时调整钻进参数。

（10）停钻时，钻头须提离孔底才能停止供风。

防止出渣口和风包被堵。

由于孔深过深，气举反循环钻进时，可在钻杆的中部设置中间接力风包，以保证排渣顺利。

（11）钻孔达到设计高程后，应进行成孔质量检测，符合要求后，应立即进行清孔，目的是清理孔内钻渣，尽量减少孔底沉淀的厚度，保证钻孔桩的承载力。

严禁用超钻的方法来代替清孔。

一清合格，孔检合格后，经监理同意后，方可安装钢筋笼。

（四）、成孔标准

1、孔径不小于设计桩径；

2、倾斜率小于1%；

3、孔底高程

cm

4、孔位偏差不得大于10cm；

5、封孔前，孔内沉渣厚度为10cm，封孔后，孔底应无夹渣。

（五）、清孔及检孔

钻孔至设计高程，经检查无误后，应立即进行清孔和检孔。

1、清孔先将钻头提离孔底20cm，钻头慢速空转，反循环抽净孔底沉渣，然后停钻2小时，再启动钻机，反循环清除孔内沉渣。

2、检孔利用检孔器进行检孔，检查孔径大小并测定孔的中心位置及孔的倾斜率。

（六）、钢筋笼制造、安装

钢筋笼按设计图制作，钢筋笼总重约50t，以12m标准节段制作吊装，每段重量约8t。

钢筋笼制作必须有胎具，运输、吊装均要设专用设备，严禁吊运时损坏或变形。

分段钢筋笼纵向连接，全部采用镦粗直螺纹连接接头，接头质量必须满足有关规定要求，声测管接头采用钢管套接。

钢筋笼制作时应采用整长在长线胎架上进行制作，制作完成后将直螺纹套筒松开后进行分段运输吊装。

钢筋笼在桩位处以12m为一节接长吊装，接长段吊装利用龙门吊机，钢筋采用龙门吊机进行整体吊放，在钢筋笼外侧每隔一定距离（一般2m左右），于同一横截面上主筋外侧对称焊接4个砼滚轮，以使钢筋笼在孔中保持竖直并有足够的保护层厚度。

在钢护筒范围内的钢筋笼，应根据护筒与桩位偏差调整耳环高度，以使钢筋笼保持顺直，并在混凝土灌注时，不致挤压移位引起孔位中心偏差超限。

吊放钢筋笼时，顺桩孔自然下放，钢筋笼入孔定位标高应力求准确，允许偏差为±5cm。

由于钢筋笼位于水下，为测定钢筋笼是否下放至孔底，可在钢筋笼顶口系一测绳，通过测绳上的读数，即可判明钢筋笼是否下到位。

钢筋笼下放到位后，由潜水工水下解除或采用人工自控脱钩器解除千斤连接，使钢筋笼自然竖立于桩孔中。

为防止钢筋笼上浮，可在底节钢筋笼下口内侧焊一园形钢筋网（或十字杆），以便水下混凝土灌注后将钢筋压往，避免发生浮笼现象。

钢筋笼允许偏差

钢筋笼全长：

2d（±56mm）尺量检查

钢筋笼直径：

±20mm尺量检查

主筋间距：

±0.5d（±14mm）尺量检查

加劲筋间：

±10mm尺量检查

箍筋间距：

±20mm尺量检查

钢筋笼垂直度：

＜1%L吊线尺量检查

注：

d为主筋直径，L为钢筋笼长度。

（七）、水下混凝土填充

1、组拼φ377mm导管，并做好分节及尺度标记，导管应经过水密承压和接头抗拉试验，试验合格后，才能使用。

2、导管提升采用吊机，混凝土灌注前应认真检查。

3、填充混凝土前应复核钻孔桩深度及沉渣厚度。

如不能达到要求，可利用封孔导管换浆清孔。

经监理工程师确认符合规定后方可灌注混凝土。

4、混凝土由混凝土工厂供应。

5、填充混凝土技术指标及要求：

强度必须符合设计要求；

通过级配试验确定水下C30掺和料混凝土配合比，初凝时间不得早于8－12小时；

粗集料选用级配良好的碎石。

粗集料的最大粒径不得大于导管内径的1/8及钢筋最小净距的1/4，同时不得大于40mm；

混凝土产量不小于80m3/h，水泥用量不少于350kg/m3；

混凝土的含砂率宜为0.4～0.5；

有良好的和易性，其坍落度宜为18～22cm，在灌注及运输过程中无显著离析泌水现象；

水灰比宜为0.5～0.55。

6、填充前导管口离孔底25～40cm，首批灌注混凝土的数量不宜小于9m3应满足导管埋置深度（≥1.0m）和填充导管底部间隙的要求。

7、混凝土采用拔球+隔水栓法施工，灌注开始后，应连续不断进行，中间不得停盘，并经常检查管内有无漏水现象。

灌注混凝土时，混凝土的温度不应低于5℃，当气温低于0℃时，应采取保温措施。

8、在灌注过程中，导管埋深按2～6m控制，灌注桩顶标高，应比设计标高高出0.5～1.0m。

为防止钢筋骨架上浮，应降低混凝土的灌注速度。

9、作好混凝土灌注记录，遇有埋管等特殊情况，及时汇报，同时尽快处理。

10、混凝土灌注完毕，将导管、漏斗、储料斗、泵管等清洗干净。

11、为保证封孔质量，应注意天气预报，避免在大雨天气灌注混凝土。

六、质量、安全保证措施

（一）、质量保证措施：

1、建立质量保证体系，对工程施工质量全面负责。

确保成孔优良率达l00％。

2、严格按规范、规程和设计图纸施工。

3、每月召开一次质量总结会，将前段施工中存在的问题及时进行通报，提醒后段工作中应注意的问题。

4、每桩开钻前，施工员负责技术交底，将每桩勘探柱状图及施工注意事项以书面形式交与机长，将每桩的墩号、桩号、桩底标高、桩长、护筒顶标高、孔深等参数交待给班长与记录员。

5、将质量责任落实到岗、到人，实行全员岗位责任制，并与奖金挂钩。

6、将每个环节、每道工序的质量要求打印成工艺卡片，分发到各班组。

7、严格交接班制，交接班时，每班必须将本班进尺情况、地质情况、孔内情况及注意事项，详细交待给下一班作业人员。

8、质检员负责成孔后的自检工作，确保交验的孔全部合格。

（二）、安全保证措施

1、设置专职安全员，确保现场全天候有人值班。

2、增强职工安全意识，坚持“安全第一，预防为主"的方针。

3、每天收集天气预报资料，掌握天气变化动态。

4、各类钻具要设置保险绳，避免掉入孔中。

5、电源要有醒目的警告牌，非专业人员严禁靠近或乱动。

6、电缆电线接头要规范、牢固，严禁漏电。

7、启动电机要装降压启动装置与漏电保护器。

8、所有电器设备接线要进配电箱，设置雨棚，严禁露天淋雨。

9、上班人员上班前严禁喝酒。

10、上班人员必须穿工作鞋、工作服、戴安全帽，高空作业要系安全带。

11、开钻前应先启动循环系统，再启动钻机。

12、上班时严格按要求对钻机进行定期维护和保养。

13、班长注意孔内地层变化情况及机器运转情况，出现异常，立即停钻，等查清原因，修复好后，再开钻。

14、记录员将本斑进尺、地层变化及事故等情况作好详细记录。

15、合理布置作业现场，做到整洁、有序、文明生产和生活。

16、注意环境保护，泥浆循环做到封闭施工。

17、配备必需的生活设施，确保施工人员能安全、安心、正常的生活、工作。

七、文明施工及环境管理

1、认真贯彻文明施工的要求，推行现代管理方法，科学组织施工，做好施工现场的各项管理工作。

2、严格遵守国家及地方有关环境的法律规定，采取措施控制施工现场的环境污染。

3、妥善处理施工过程中的泥浆、废水、钻渣以及工程垃圾，对工程中的泥浆、废水、钻渣以及工程垃圾采取集中按规定统一排放和处理。