陆地钻孔灌注桩施工工艺.docx

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陆地钻孔灌注桩施工工艺

陆地钻孔灌注桩施工工艺

§4.1.1概述

陆地有φ130cm、φ150cm、φ180cm、φ200cm三种钻孔灌注桩，共225根。

其中φ130cm的有44根；φ150cm的有122根；φ180cm的有55根；φ200cm的有4根。

陆地上钻孔桩施工前应探明原有地下管线、输水渠道分布在确切位置和走向，摸清块石分布区段及海堤分布区段，以便对症下药，合理采用施工方法及布置钻机机型。

根据图纸和调研情况，对于陆地桩基采用在墩位处平整处理场地后进行施工。

§4.1.2钻孔施工

①测量定位

测量选用全站仪定位，工程测量基准点用混凝土浇筑固定或设在固定建筑物上，并安装防护标志，防止重车碾压和重物碰撞而产生移位；基准方位安设在视线范围内的不产生变形的物体上，或设点浇混凝土保护。

②表层障碍物处理

若桩位位于建筑物基础处，则先用空压机及风镐破除表层混凝土。

若桩位位于海堤分布区域，在取得有关部门许可后，则先进行破堤大开挖，清除原抛填块石后利用土围堰再进行桩基施工。

③埋设护筒

本工程采用10～12毫米钢板卷制而成的钢护筒。

为增加刚度防止变形，在护筒上、下端和中部的外侧各焊一道加劲肋。

护筒内径大于设计桩径30cm，即Φ130cm钻孔灌注桩采用Φ160cm钢护筒，Φ150cm钻孔灌注桩采用Φ180cm钢护筒，Φ180cm钻孔灌注桩采用Φ210cm钢护筒，Φ200cm钻孔灌注桩采用Φ230cm钢护筒。

护筒顶端至少要高出地面30cm。

钢护筒振打施工：

首先根据石灰粉放样线，人工对钢护筒位置的土层进行开挖，开挖深度为80cm～120cm，然后采用25t吊车将钢护筒放入已开挖好的圆槽内，并对钢护筒的垂直度和平面位置进行调整，以确定符合要求，及时对护筒外壁的空隙处采用粘土进行分层回填和振捣密实，最后再采用９0ＫＷ振动沉桩锤进行振设。

根据各墩地层情况计划设置护筒一般长约3m～8m，特殊地段如若遇回填土中或位于老房屋基础等则考虑护筒加长，但其最终深度将根据实际施工情况进行确定或者调整，护筒底部和四周所填粘土必须分层夯实。

钢护筒振打过程中控制振打速度，同时密切观测护筒的垂直度，发生倾斜时，及时停止振打进行纠偏处理，以确保护筒平面位置的偏差一般不得大于5cm,倾斜度的偏差不得大于0.5%。

钻孔时保证静压水头高度不小于1.0m。

⑶钻机选型和钻孔桩施工顺序

岸上钻孔桩施工投入8台CJF-15型冲击钻、20台CJF-20型冲击钻、CJF-25型冲击钻1台。

靠近已有铁路的桩基采用4台KP2500型回旋钻机钻进，以减少对铁路路基的振动，减少桩基施工时对铁路路基的不良影响，保证火车通行的安全。

钻机从我单位已完成桩基施工的其他项目调入，钻机进场采用陆运。

①钻机的具体布置：

高崎互通右主线桥和A匝道桥布置CJF-15型冲击钻1台，CJF-20型冲击钻4台，KP2500型回旋钻1台；高崎互通左主线桥和B匝道桥布置CJF-15型冲击钻3台，CJF-20型冲击钻6台，KP2500型回旋钻1台；跨海主桥陆地部分布置CJF-20型冲击钻2台、CJF-25型冲击钻1台。

钻机可根据工程进度分批调拨使用。

②钻孔施工钻机选型：

岸上钻孔灌注桩直径为φ130cm、φ150cm、φ180cm、φ200cm，为加快施工进度，根据施工经验及施工场地的地质情况，岩层埋深较浅，而且岩层较深，宜选用大型冲击钻机进行桩基施工。

考虑减少施工时对铁路路基的不良影响，所以选用大扭矩、钻杆内径大、气举或泵吸效果好的大型回旋钻机进行已有铁路附近的桩基施工。

⑷钻孔泥浆

钻孔泥浆使用我单位成功使用过的海水造浆工艺造浆

以造浆为主，根据地质情况，控制泥浆比重在1.10～1.15左右，根据实际情况可予以适当调整。

①反循环钻孔泥浆循环系统布置

泥浆循环系统由泥浆池、泥浆泵、沉淀池、进出泥浆槽等组成，挖两个10×20×2m的池子，一个作为沉淀池，一个作为泥浆池，用沟槽连接。

钻孔时用空压机将孔内泥浆携带钻渣吸出并排入泥浆池沉淀，及时将钻渣清理，净化后的泥浆再循环流至储浆池再经沟槽流入孔内。

以此循环自始至终，直到钻孔完毕。

泥浆池隔墩设置，其设置时不得破坏便道的通行。

一个设置循环系统示意图见图4.1.2-1所示：

图4.1.2-1反循环钻孔泥浆池布置示意图

②冲击钻孔泥浆

冲击钻孔开钻时应先在孔内灌注泥浆，如孔中有水，可直接投入粘土，用冲击锤以小冲程反复冲击造浆。

掏渣后应及时补水或灌注泥浆。

③泥浆排放

在岸上指定废弃位置开挖大型泥浆、钻渣排放池（其位置见后附图），配置4台泥浆输送车，将钻渣运送至钻渣排放池。

⑸成孔

根据本工程地质特点及具体情况，分回旋钻成孔及冲击钻成孔两种方法，一般采用冲击钻孔成孔工艺，对于靠近已有铁路的桩基采用回旋钻成孔工艺。

①冲击成孔工艺

a.机具布置：

在埋好护筒和备足护壁泥浆粘土后，将钻机就位，立好钻架，对准桩孔中心，就可开孔冲击钻进。

b.开孔：

开钻时先在孔内灌注泥浆，开孔及钻进过程中，应始终保持孔内水位高出地下水位1.5～2.0米。

并低于护筒顶面0.3米以防溢出。

掏渣后应及时补水。

c.钻进：

在钻进过程中，应调节好冲程的范围，在任何情况下，最大冲程不宜超过5米，防止卡钻，冲坏孔壁或使孔壁不圆。

为正确提升钻锥的冲程，宜在钢丝绳上涂油漆做长度标志。

掏渣后因其他原因停钻后再次开钻时，应由低冲程逐渐加大到正常冲程以免卡钻。

d.掏渣：

破碎的钻渣，部分和泥浆一起被挤进孔壁，大部分靠掏渣筒清除出孔外，故在冲击相当时间后，应将冲击锥提出，换上掏渣筒，下入孔底掏取钻渣。

当钻渣太厚，泥浆不能将钻渣全部悬浮上来，钻锥冲击不到新土（岩）层上，还会使泥浆逐渐变稠，吸收大量冲击能，并妨碍钻锥转动，使冲击进尺显著下降，或有冲击成梅花孔、扁孔的危险，故必须按时掏渣。

e.检孔：

钻进中须用检孔器检孔，检孔器用钢筋做成，其外径略小于设计孔径，长度等于孔径的4～6倍，每次更换钻锥前，都必须检孔。

f.钻孔的安全要求：

冲击锥起吊应平稳，防止冲撞护筒和孔壁，进出孔口时，严禁孔口附近站人，防止发生钻锥撞击人身事故。

因故停钻时，孔口应加盖保护并严禁钻锥留在孔内以防埋钻。

在钻进过程中，应检查钻孔直径和竖直度。

并随时填好钻进记录表。

开钻前应配制足够数量的泥浆，钻进过程中若泥浆损耗、漏失，应予补充，并按泥浆检查规定，按时检查泥浆指标，遇土层变化应增加检查次数，并适当调整泥浆指标。

在钻进时遇到坍孔、钻孔偏斜、掉钻落物、扩孔和缩孔、糊钻、卡钻、钻杆折断、钻孔漏浆应及时分析原因，采取相应措施处理。

②回旋成孔工艺

施工中开钻宜轻压慢转，正常钻进时钻进速度控制在3m～5m/h以内，临近终孔前放慢速度以便及时排出钻渣，减少孔内沉渣。

在钻进过程中注意以下几个问题：

开始钻进时，进尺适当控制，在护筒刃脚处应低档慢速钻进，钻之刃脚下1m后，可按土质中以正常速度钻进；

在粘土中钻进，宜中等钻速、大泵量、稀泥浆钻进；

在粉沙土及淤泥质土中，宜轻压、低档、慢速、大泵量、稠泥浆钻进；

在块石、亚粘土夹卵、砾石层中钻进时，宜采用低档、慢速、优质泥浆、大泵量或两级钻进的方法钻进。

钻孔作业采用减压钻进，钻至护筒下口附近1m时，需提钻抛填粘土反复作反循环旋转护壁2～3次。

整个钻孔过程中要始终保持孔内水头低于2.0m，孔径不小于设计值，倾斜率不大于1%。

钻头提升或下放应保持较慢的匀速工作，避免因钻杆摆幅加大，钻头挂拉损伤孔壁。

为防止相邻桩串孔或影响邻桩的成桩质量，要求同一承台相邻桩位施工待相邻孔灌混凝土24小时后方可开钻。

终孔后即测定孔深，并用探孔器检查孔径，符合要求后方可终孔。

③注意事项

钻孔灌注桩因其施工情况的特殊性，钻孔时可能遇到的不定因素较多，因此开钻前制定详细可行的桩基施工作业指导书，包括施工工艺、钻孔前的设备检修、人员培训与准备、泥浆循环系统等材料准备、事故预案、安全方案、质检方案等，并备有可靠的自发电系统和满足要求的商品混凝土应急。

每钻进2米或地层变化时在泥浆池中捞取钻渣样品，查明土类并记录，以便与地质剖面图相核对。

因桩基地质情况较复杂，当钻孔至砂层等易塌地层时采用加大泥浆比重并增加泥浆的黏度，减慢钻孔速度等方法通过该地层。

钻孔过程中现场工程师旁站监督，发现问题及时解决。

同时施工过程中要注意以下事项：

a.钻孔前，绘制钻孔地质剖面图，以便按不同土层选用适当的钻头、钻进压力、钻进速度和泥浆的浓度。

b.钻机安装就位后，底座应平稳，在钻进和运行中不应产生位移及沉陷，否则应找出原因，及时处理。

c.钻孔时及时填写钻孔施工记录，交接班时由当班钻机班长交代接班钻机班长钻进情况及下一班应注意事项。

d.钻孔作业分班连续进行；钻进时按时检查泥浆指标，遇土层变化时增加检查次数，并适当调整泥浆指标，使之符合要求。

钻进过程中如泥浆有损耗、漏失，及时补充。

e.定期检查钻头磨损情况，必要时进行修补或更换。

⑹清孔

钻孔深度达到设计标高后，用测绳和超声波测孔仪分别进行孔径和垂直度的检查，并经监理工程师验收合格签认后，在泥浆池加入清水，适当降低泥浆浓度，进行清孔作业。

清孔主要目的是抽、换原钻孔内泥浆，降低泥浆的相对密度、黏度、含砂率等指标，清除钻渣，减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留沉淀土过厚而降低桩的承载力。

本设计采用抽浆法清孔重复终孔后停止进尺，以灌注混凝土导管作为吸泥管（此方法好处在于清孔完毕后，将特制的弯管拆除即可开始灌注水下混凝土，争取时间），使清孔后泥浆的质量以及孔底沉淀土厚度满足规范要求时，即可终孔。

清孔要注意以下事项：

①清孔排渣时，注意保持孔内水头，防止坍孔。

②清孔过程中的泥浆均需运至监理工程师指定的地点，尽量减少对周围环境的影响。

③禁用超深成孔的方法代替清孔。

④用优质泥浆在足够的时间内，经多次循环，将孔内悬浮的钻渣置换并沉淀出，清孔时间不少于将孔内泥浆循环三次。

⑤清孔后的孔底泥桨性能指标应符合《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041－2000）中表6.8.3的规定,即相对密度:

1.03～1.10；黏度:

17～20Pa·s；含砂率:

〈2%；胶体率:

〉98%。

孔底沉淀物的厚度要求不大于20cm。

⑥成孔验收：

验收时主要采用测绳检查孔深，利用探孔器检查孔的倾斜度。

§4.1.3钢筋笼制作安装与下导管

①钢筋笼的制作

钢筋笼的加工制作符合《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041－2000）中的有关规定。

所有桩基钢筋笼均在经过地基处理的钢筋棚内集中制作，采用支架成型法。

支架用3cm～4cm厚的钢板，按骨架的设计尺寸做成半圆的固定支架。

在它的周围边缘按主筋的位置凿出支托住筋的凹槽。

制作时将钢筋放入凹槽，然后将箍筋按设计位置放在骨架外围，绕成圆箍并与主筋点焊。

直到最后加工成型。

本标段钢筋笼的长度不等，为了吊装方便，根据孔深不同，长度大于48m的钢筋笼现场分3节制作，各节的长度为24+24+（L-48）m（其中L为桩长）。

制作时两端断面的接头均按50%错开，在孔口处用直螺纹套筒连接。

图4.1.3-1后场钢筋笼加工

②钢筋笼的运输与吊装

制好后的钢筋笼存放在平整、干燥的场地上，按每个钢筋笼的各节次序排好，并在每个节段上挂上标志牌，写明墩号、桩号、节号等，以便使用时按顺序装车运出。

在护筒顶制作一定型吊装结构吊挂钢筋笼于护筒顶端。

成孔经检孔器检孔验收合格，即可将钢筋笼运至现场安放入孔。

钢筋笼的起吊和就位采用50T履带吊机吊装，为保证钢筋笼起吊时不变形，采用长吊索小夹角的方法减小水平分力，起吊时顶端吊点采用两根等长吊索，根部采用一根吊索，吊点处设置弦形木吊垫与钢索捆连。

吊机主钩吊顶端索，副钩吊根部索，先起吊顶部吊索，后起吊根部吊索，使平卧变为斜吊，根部离开地面时，顶端吊点迅速起吊到90°后，拆除根部吊点及木垫垂直吊其入孔安装。

钢筋骨架在整个制作、运输、吊装过程中要严格控制其变形。

钢筋笼安放过程中严格控制钢筋笼接头安装质量。

钢筋笼下放前在主筋及箍筋上绑扎钢筋混凝土垫块以确保钢筋笼保护层厚度，下放时速度放慢防止碰撞孔壁。

图4.1.3-2钢筋笼接长下放示意图

图4.1.3-3桩基钢筋笼下放

③下导管

混凝土灌注导管采用内径Φ300型卡口管，在首次导管下放前必须对所用使用的导管长度进行测量，标明每节导管长度尺寸。

在每次使用导管前必须进行压水试验，并检查导管接头的牢固性，确保在混凝土浇注过程中安全可靠，不脱落，不漏水。

为了保证桩基成桩质量，导管每次使用前，均必须进行为提高导管安装速度，先在平台上接长，单节段长度按10米考虑，下放导管时，现场技术员必须在现场旁站并指导工人安装，记录下放导管节数、导管组合和总长度（包括每节导管长度、具体安放位置）。

吊装工要正确指挥吊机起放导管，操作工人导管就位后上好夹板及卡子，导管下放到位后可将导管直接放置孔底，再一次验证孔内深度。

导管下放到位后，需再一次进行孔深检测，检查导管下放到位后有无沉淀增加，确定导管下放时有无挂落孔壁泥土，孔内泥浆性能状况，采用二次清孔的方法和时间。

过程中按《公路桥涵施工技术规范》要求进行控制，各项工作必须并经监理工程师检查合格后才能进行。

导管底口至桩孔底端的距离控制在0.3m左右，首批混凝土储料斗设计容积为：

满足导管初次埋置深度大于2m。

§4.1.4混凝土的灌注

1）、混凝土的供应：

拌制混凝土所用的粗、细骨料必须经过实验确定，所采用底集料必须具有级配良好的碎石、中粗砂。

混凝土的配合比必须经过试验并具有良好的和易性，灌注时要能保持有足够的流动性，其坍落度宜控制在18～20cm，首批混凝土的初凝时间应大于10小时。

为提高混凝土和易性，混凝土中掺用外加剂、粉煤灰等材料，其技术条件及掺用量通过试验确定，在进行混凝土拌和时要保证有足够的拌和时间，并要有专门的实验技术人员值班进行控制。

混凝土制备采用拌和站集中拌制。

混凝土运输采用混凝土运输车直接运至混凝土灌注地点并由输送泵将混凝土送至料斗内。

施工时按三倍浇筑桩身混凝土体积备齐砂、石、水泥、外加剂等原材料，当桩基成孔时间较集中时加大储备量。

2）、混凝土的浇注：

桩基水下混凝土采刚性导管法灌注。

导管下放完毕，现场技术员和质检员采用3～4kg的测锤吊入孔底（测锤系在用标准钢尺复核过的测绳上，测绳采用细钢丝绳制作）测试孔底沉淀厚度，如不满足要求，根据在导管下放时测量结果决定采用正循环或反循环进行二次清孔，直至满足要求后方可进行混凝土灌注。

现场技术员在进行桩基浇注前，在原始记录表上根据实际情况填写孔深，导管总长，并标明导管节数及导管组合，确定合理的导管悬空（在0.2～0.4m左右）。

安装“猫头鹰”及支架和料斗，并检查安装情况。

准备工作就绪后通知拌和站拌和混凝土。

混凝土在拌和过程中，实验室必须派专人值班，按规定频率检查混凝土的塌落度以及和易性，并随时与前场保持联系，确保混凝土的灌注顺利进行。

首批料采用吊车配合小料斗将混凝土输送至大料斗内储存，当首批混凝土方量能满足导管埋深要求后（埋深大于2.0m），专人指挥工人开启“猫头鹰”阀门进行混凝土灌注。

在钢混凝土灌注过程中，现场技术员应勤量测孔深，掌握导管埋深和桩基混凝土顶面上升情况，并严格按照技术规范要求控制导管埋深（导管埋深控制在2～6米，并根据不同孔径、灌注速度在2～6米范围内作适当地调整）。

当导管埋深超出规定时，必须及时进行导管拆除。

导管拆除前要准确测量混凝土顶面至基准面的高度，计算导管埋深，确定拆管长度，并通过导管总长减去已拆除的导管长度复核拆管后埋深是否符合技术规范要求。

绝对不允许出现导管超深或提空的现象。

导管拆除时全体操作人员必须听从现场技术员的指挥，吊装工人严格按照要求指挥吊机提升导管，拆管工人须在确定导管固定好后方能进行导管拆除。

导管拆除时可根据现场具体情况确定是否暂停混凝土的生产。

导管拆除后，现场技术员应检查导管内情况。

混凝土灌注过程中现场技术员应经常观察混凝土下落情况和孔内泥浆面的变化，勤测量孔内混凝土面至孔口高度，掌握孔内混凝土的上升情况，以便了解扩孔、缩孔位置（若有），绘制混凝土灌注柱状图。

另外，现场技术员、试验员应经常检查混凝土质量，如发现不合格应将其及时处理或废弃。

混凝土灌注至离设计桩顶标高6～7米时，现场技术员应勤量孔深，准确计算混凝土面距设计桩顶的高度，以便计算所需混凝土方量，确定最后所需混凝土盘数并及时与后场拌和站联系，避免造成混凝土的损失。

混凝土灌注完成时孔内混凝土全截面应高出桩顶标高50～100cm。

并尽可能清除孔内桩顶5～10cm以上的不良混凝土和泥浆。

桩基混凝土灌注过程中，实验人员应在监理工程师旁站的前提下按技术规范要求制作混凝土试件。

在进行混凝土施工中，技术人员全过程值班在现场进行控制，要密切注意和观测施工中的情况，加强与值班领导的沟通，如有异常情况及时汇报，保证桩基施工的万无一失。

3）、混凝土浇注预防措施

（1）、试验员现场技术员检查每盘（每车）混凝土质量，包括是否出现坍落度过大或过小，混凝土是否严重离析或夹有水泥结块和大粒径的石子，混凝土的拌和时间是否满足，和易性是否达到要求。

检查掺入的外加剂的型号和数量是否满足要求。

（2）、每次混凝土灌注前，必须进行导管压水实验。

检查导管接头连接是否牢固，有无漏水现象。

（3）、施工过程中注意控制混凝土的落差，使其满足规范要求，确保混凝土密实，在进行导管拆除时导管提升应缓慢平稳。

（4）、准确计算首批混凝土方量，复核导管悬空情况。

灌注过程中勤测孔内混凝土上升情况，准确计算导管埋深，及时进行导管拆除。

（5）、保证桩基混凝土灌注连续、快速地进行，做到一气呵成。

出现问题要及时处理。

（6）、混凝土灌注开始后，注意保持孔内的静压水头不少于2.0m。

（7）、混凝土灌注前应组织专人对各种机械设备进行检查、维修，确保机械设备正常运作。

水电配置满足施工要求，并备有发电机。

（8）、施工时应有不少于3倍桩基方量的存了。

4）、桩基检测

桩基施工完成且混凝土强度达到检测要求后，及时与检测单位联系进行检测。

检测方法按公路工程质量评定标准（JTＧＦ80／1-2004）规定内容以及质量监督站下发的方法和频率进行，从而确保桩身混凝土质量。