钻孔灌注桩施工准备工作.docx

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钻孔灌注桩施工准备工作

钻孔灌注桩施工方案

第一章准备工作

一、地质情况：

桥址区内构造不发育，经调查无断裂带通过；雨季期间，测区沟谷周边水毁灾害较多，可能发生的水毁现象有：

洪水冲刷倒塌、侧蚀崩塌等。

桩基础施工时，应充分考虑洪流的对施工场地的刷蚀作用，并由此造成对施工作业及桩基稳定的影响。

桥位区地层在勘探深度范围内，根据岩土体的分布特征、成因类型及物理力学性质等，将其分为16个工程地质层，现自上而下分述如下：

（1）中砂（Q4al）:

浅灰色，潮湿-饱和，稍密，颗粒级配良好，主要成分长石，石英。

qik=30kPa，约3米

（2）中砂（Q4al）:

黄褐色，饱和，中密，颗粒级配良好，主要成分长石，石英。

qik=45kPa。

约3米

（3）中砂（Q4al）:

黄褐色，饱和，稍密，颗粒级配一般，主要成分长石，石英。

qik=20kPa。

约3米

（4）细砂（Q4al）:

灰绿色，饱和，密实，颗粒级配一般，主要成分长石，石英，云母。

qik=55kPa。

约6米

（5）粉砂（Q4al）:

灰绿色，饱和，松散，颗粒级配良好，主要成分长石，石英，含较多黏性土。

约5米

（6）黏土（Q4m）：

黑灰色，硬塑，含少量粉细砂，干强度及韧性中等，切面稍有光泽，无摇震反应。

qik=60kPa。

约5米

（7）中砂（Q4m）:

深灰色，密实，饱和，颗粒级配一般，主要成分长石，石英，含少量黏性土。

qik=60kPa。

约1米

（8）黏土（Q4m）：

黑灰色，可塑-硬塑，局部含少量粉细砂，干强度及韧性中等，切面稍有光泽，无摇震反应。

qik=50kPa。

约1米

（8）-1细砂（Q4m）：

灰白色，饱和，松散，颗粒级配良好，主要成分长石，石英，含较多黏性土，局部见腐殖质。

约1米

（8）-2细砂（Q4m）：

灰白色，饱和，中密，颗粒级配一般，主要成分长石，石英。

qik=35kPa。

约2米

（9）中砂（Q4mc）:

灰黄色，饱和，密实，颗粒级配一般，主要成分石英，长石。

qik=60kPa。

约5米

（10）细砂（Q4mc）：

灰白色，饱和，密实，颗粒级配良好，主要成分石英，长石，局部为黄褐色黏土夹层，可塑，含大量砂。

fa0=300kPa，qik=55kPa。

约7米

（11）细砂（Q4mc）：

灰黄色，饱和，密实，颗粒级配一般，主要成分石英，长石，局部含少量黏性土。

fa0=300kPa，qik=55kPa。

约3米

（12）黏土（Q4mc）:

灰黑色，硬塑，含少量细砂，干强度及韧性中等，切面稍有光泽，无摇震反应。

fa0=400kPa，qik=60kPa。

约1米

（13）中砂（Q4mc）:

浅灰色，饱和，密实，颗粒级配一般，主要成分石英，长石。

fa0=450kPa，qik=60kPa。

约5米

（14）粉砂（Q4mc）：

黑灰色，饱和，中密，颗粒级配一般，主要成分石英，长石，多含黏性土，局部为粉砂与黏土互层。

fa0=110kPa，qik=35kPa。

约7米

（15）黏土（Q3m）:

灰黑色，可塑-硬塑，含少量细砂，干强度及韧性高，切面稍有光泽，无摇震反应。

fa0=280kPa，qik=50kPa。

约6米。

（16）圆砾土（Q3m）:

青灰色，饱和，密实，多贝壳等生物碎屑，充填黏性土，磨圆度较好，级配良好，局部黏性土胶结，强度较高。

fa0=800kPa，qik=150kPa。

二、孔口处理：

根据地质调查结果，桥址区所穿越雨林地带地表多积水，并存在一定厚度落叶及腐殖质，施工前先将该部分清除，以免对桩基造成负摩阻的影响。

对工程所在地为农田区，土质松软，含砂量大。

对桩基础位置大略确定后，清除杂物，清除软土，筑岛换填（必要时进行掺适量水泥3%硬化处理）；平整夯实，修筑便道。

此方案目的：

在于清除表面松动土质，避免设备偏移和倾斜，避免孔口坍塌。

三：

钻机选型：

钻孔灌注桩平均长度90米，桩径1.8米。

钻机按照正循环选型，钻孔深度达130米，直径达2.5米。

钻机采用正循环磨盘钻机GPS220带液压装置。

四、泥浆池设置：

根据地质报告，沙层较厚，在20多米处有4米多的黏土外，其余均为中砂或细砂层。

考虑泥浆多次利用，增强清孔效果，设置两个沉淀池和一个泥浆池，沉淀池设置保证大于桩身钻孔方量。

泥浆池一般设置为桩身方量的110%～120%。

泥浆池的深度为1.5米，为防止泥浆池渗漏，在泥浆池的四周、底部考虑采用塑料布或彩条不铺设，沉淀池根据施工情况及时清理沉渣外用，施工时配合挖机一台（220以上），保证能有足够的臂长和效率。

满足钻孔泥浆循环所需。

泥浆池可设置为每台钻机一个，重复使用，多个墩位施工，距离较远时增加泥浆沟的长度，但必须保证一定坡度，利于泥浆循环，同时为防止泥浆外露，采用编织袋装土围渠，满足流量要求。

一般考虑没3个墩设置一个泥浆池。

泥浆池最终的尺寸不小于钻孔桩体积的3陪。

场地位置的平整：

测量定位：

测量定位是，采用换手测量，进行复测，测量误差控制在5mm以内，

5、桩护筒的制作：

因桩基直径大小不一，水深不一，水下情况复杂，成品运输困难。

考虑采用现场加工方式，即购买卷板机一台，根据护筒要求采购板材，根据施工需求，现场加工不同直径、不同长度的护筒。

（一）陆地部分：

陆地部分桩基的护筒采用δ=4～6mm的A3钢板卷制，根据地质沙层特点，护筒长考虑3.5米，确保护筒埋深3米以下。

护筒顶高出地面30cm。

（2）水中部分：

桩基护筒采用δ=10mm的A3钢板卷制，总长根据墩位处水深确定，入土深度为6m。

（三）考虑桩长的倾斜度的影响，桩护筒内径大于桩径20cm。

为了保证钢护筒的整体刚度和接口质量，护筒底段加焊δ=10mm、宽30cm的加强钢带作刃角。

护筒焊接采用开坡口双面焊接，要焊接缝连续，保证不漏水。

（四）、桩护筒定位

1、陆地钢护筒的埋设：

陆地钢护筒的埋设，先保护桩位中心点，将中心点位以十字线引出桩位以外30cm处，采用长1.5米钢筋刻出十字线，周围用混凝土加固，防止移位。

桩位固定后，进行人工开挖，或用机械开挖，人工清理。

开挖基坑要大于桩径30cm，在护筒放置后，在底部和四周用粘土或膨润土夯实，防止漏浆造成孔口坍塌。

2、水中钢护筒的定位：

采用固定导向架定位桩基钢护筒，导向架内径为大于护筒外径3cm。

钢护筒插打施工要点为：

（1）、先在桩位处固定好导向架子，中心测量准确定位；

（2）、沿导向架将钢护筒插入河床，并震动下沉至设计标高，下沉过程中注意垂直度检测：

（3）、拔除导向架，移至下一桩位插打钢护筒。

3、严格检查护筒埋设的垂直度控制在1%以内。

六、泥浆制备：

泥浆由粘土、纯碱、纤维和水拌和而成，泥浆制作泥浆采用自拌方法，粘土以水化快、造浆能力强、粘度大的优良膨润土为佳，选用优质的膨润土配制高质量的泥浆，

泥浆指标应达到相对密度：

一般土层控制在1.05-1.20，易坍土层1.20～1.45；

粘度：

一般土层16～22S，易坍土层19～28S；

PH值大于8～10，

含砂率小于4%，

胶体率大于95%，

失水率：

一般土层＜25mL/30min，易坍土层＜15mL/30min；

泥皮厚小于3mm，

静切力：

一般土层1.0～2.25Pa，易坍土层3～5Pa；

粘土备料数量约为钻孔体积的100-120%。

当粘性指数大于15，浮渣能满足施工要求时，可利用孔内原土自行造浆护壁。

泥浆须试验全部性能指标，钻进中应随时检查泥浆比重、粘度、含砂率、胶体率等，并填写泥浆试验记录表。

泥浆循环使用，废弃泥浆沉淀后及时运走。

泥浆配比：

膨润土具有密度低、粘度好、含砂量小、失水量少、泥皮薄、稳定性强、固壁高、钻机回转阻力小、造浆性能好等优点。

以1.15泥浆比重配置泥浆的配比为例（经验比例）:

水：

膨润土：

纯碱（kg）=908:

183:

9

具体配置结果必须经现场测定后调整。

（一）泥浆原料和外加剂的性能要求及需要量计算方法

1）泥浆原料黏性土的性能要求

一般可选用塑性指数大于25，粒径小于0.074mm的黏粒含量大

于50％的黏性土制浆。

当缺少上述性能的黏性土时，可用性能略差的黏性土，并掺入30％的塑性指数大于25的黏性土。

当采用性能较差的黏性土调制的泥浆其性能指标不符合要求时，

可在泥浆中掺入a2CO3（俗称碱粉或纯碱）、氢氧化钠（NaOH）或膨润土粉末，以提高泥浆性能指标。

掺入量与原泥浆性能有关，宜经过试验决定。

一般碳酸钠的掺入量约为孔中泥浆土量的0.1％～0.4％。

2）泥浆原料膨润土的性能和用量

膨润土分为钠质膨润土和钙质膨润土两种。

前者质量较好，大量

用于炼钢、铸造中，钻孔泥浆中用量也很大。

膨润土泥浆具有相对密度低、黏度低、含砂量少、失水量少、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆能力大等优点。

一般用量为水的8％，即8kg的膨润土可掺100L的水。

对于黏性土地层，用量可降低到3％一5％。

较差的膨润土用量为水的12％左右。

3）泥浆外加剂及其掺量

a．CMC（CarboxyMethylCelluose）全名羧甲基纤维素，可增

加泥浆黏性，使土层表面形成薄膜而防护孔壁剥落并有降低失水量的作用。

掺入量为膨润土的0.05％～0.01％。

b．FCI，又称铁木质素磺酸钠盐，为分散剂，可改善因混杂有土、

砂粒、碎、卵石及盐分等而变质的泥浆性能，可使上述钻渣等颗粒聚集而加速沉淀，改善护壁泥浆的性能指标，使其继续循环使用。

掺量为膨润土的0.1％～0.3％。

c．硝基腐殖碳酸钠（简称煤碱剂）分散剂，其作用与FCI相似。

它具有很强的吸附能力，在黏性土表面形成结构性溶剂水化膜，防止自由水渗透，能使失水量降低，使黏度增加，若掺入量少，可使黏度不上升，具有部分稀释作用，掺用量与FCI相同。

两种分散剂可任

选一种。

d．碳酸钠（Na2CO3）又称碱粉或纯碱。

它的作用可使pH值增

大到10。

泥浆中pH值过小时，黏土颗粒难于分解，黏度降低，失水量增加，流动性降低；小于7时，还会使钻具受到腐蚀；若pH值过大，则泥浆将渗透到孔壁的黏土中，使孔壁表面软化，黏土颗粒之间

凝聚力减弱，造成裂解而使孔壁坍塌。

pH值以8～10为宜，这时可增加水化膜厚度，提高泥浆的胶体率和稳定性，降低失水量。

掺入量为膨润土的0.3％～0.5％。

e．PHP，即聚丙烯酰胺絮凝剂。

它的作用为，在泥浆循环中能清

除劣质钻屑，保存造浆的膨润土粒；它具有低固相、低相对密度、低失水、低矿化、泥浆触变性能强等特点。

掺入量为孔内泥浆的0.003％。

f．重晶石细粉（BaSO4），可将泥浆的相对密度增加到2.0～2.2，

提高泥浆护壁作用。

为提高掺入重晶粉后泥浆的稳定性，降低其失水性，可同时掺入0.1％～0.3％的氢氧化钠（NaOH）和0.2％～0.3％的橡胶粉。

掺入上述两种外加剂后，最适用于膨胀的黏质塑性土层和泥质页岩土层。

重晶石粉掺量根据原泥浆相对密度和土质情况检验决定。

g．纸浆、干锯末、石棉等纤维质物质，其掺量为水量的1％～

2％，其作用是防止渗水并提高泥浆循环效果。

以上各种外加剂掺入量，宜先做试配，试验其掺入外加剂后的泥

浆性能指标是否有所改善，并符合要求。

各种外加剂宜先制成小剂量溶剂，按循环周期均匀加入，并及时

测定泥浆性能指标，防止掺入外加剂过量。

每循环周期相对密度差不宜超过0.01。

4）调制泥浆的原料用量计算

在黏性土层中钻孔，钻孔前只需调制不多的泥浆。

以后可在钻进

过程中，利用地层黏性土造浆、补浆。

在砂类土、砾石土和卵石土中钻孔时，钻孔前应备足造浆原料，其数量可按公式计算：

m=Vρ1=（ρ2－ρ3）×ρ1·V1/（ρ1～ρ3）

式中；m--造泥浆所需原料的总质量（t）

V--造泥浆所需原料的总体积（m3）

V1--泥浆的总体积（m3）

ρ1--原料的密度（t/m3）

ρ2--要求的泥浆密度（t/m3）.

ρ3--水的密度，取ρ3=1t/m3

若造成的泥浆的黏度为２０～２２s时，则各种原料造浆能力

为：

黄土胶泥１～３m3／t，白土、陶土、高领土３.５～８m3/t，次膨润土为９m3/t。

膨润土为１５m3/t。

（4）泥浆各种性能指标的测定方法

1）相对密度ρx：

可用泥浆相对密度计测定。

将要量测的泥浆

装满泥浆杯，加盖并洗净从小孔溢出的泥浆，然后置于支架上，移动游码，使杠杆呈水平状态（即气泡处于中央），读出游码左侧所示刻度，即为泥浆的相对密度。

若无以上仪器时，可用一口杯，先称其质量设为m1，再装清水称其质量为m2，再倒去清水，装满泥浆并擦去杯周溢出的泥浆，称其质量为m3，则Px=（m3一m1）／（m2-m1）。

2）黏度η（s）：

用标准漏斗黏度计测定，用两端开口量杯分别

量取200mL和500mL泥浆，通过滤网滤去大砂粒后，将700mL泥浆注入漏斗，然后使泥浆从漏斗流出，流满500mL量杯所需时间（s），即为所测泥浆的黏度。

校正方法：

漏斗中注入700mL清水，流出500mL，所需时间应是

15s，如偏差超过土1s，则量测泥浆黏度时应校正。

（单位：

mm）

1－漏斗；2－管子；3－量杯200mL部分；4－量杯500mL部分；5－筛网及杯

3）含砂率（％）：

工地用含砂率计测定。

量测时，把调制好的泥

浆50mL倒进含／砂率计，然后再倒450mL清水，将仪器口塞紧，摇动lmin，使泥浆与水混合均匀，再将仪器竖直静放3min，仪器下端沉淀物的体积（由仪器上刻度读出）乘2就是含砂率（％）。

（有一种大型的含砂率计，容积1000mL，从刻度读出的数不乘2即为含砂率）。

4）胶体率（％）：

亦称稳定率，它是泥浆中土粒保持悬浮状态的

性能。

测定方法：

可将100mL的泥浆放入干净量杯中，用玻璃板盖上，静置24h后，量杯上部的泥浆可能澄清为透明的水，量杯底部可能有沉淀物。

以100一（水+沉淀物）体积即等于胶体率。

5）失水量（mL／30min）和泥皮厚（mm）：

用一张120mmX120mm的

滤纸，置于水平玻璃板上，中央画一直径30mm的圆圈，将2mL的泥浆滴于圆圈中心，30min后，量算湿润圆圈的平均半径减去泥浆坍平成为泥饼的平均半径（mm）即失水量，算出的结果（mm）值代表失水量，单位：

mL／min。

在滤纸上量出泥饼厚度（mm）即为泥皮厚。

泥皮愈平坦、愈薄，则泥浆质量愈高，一般不宜厚于2～3mm。

（5）泥浆池一般分循环池、沉淀池、废浆池三种，从钻孔中排

出的泥浆首先经过沉淀池沉淀，再通过循环池进入钻孔，沉淀池中的超标废泥浆通过泥浆泵排至废浆池后集中排放。

（6）泥浆池的容量宜不小于桩体积的3倍。

（7）混凝土灌注过程中，孔内泥浆应直接排入废浆池，防止沉

淀池和循环池中的泥浆被污染破坏。