钻孔桩旋挖钻施工作业指导书铁道部板.docx
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钻孔桩旋挖钻施工作业指导书铁道部板
汉孝城际铁路HXSG-3标段桥梁工程
编号：
钻孔桩（旋挖钻）施工作业指导书
单位：
中铁十一局集团汉孝城际铁路工程HXSG-3标段项目部
编制：
审核：
批准：
2009年月日发布2009年月日实施
汉孝城际铁路桥梁工程
钻孔桩（旋挖钻）灌注桩作业指导书
1．适用范围
适用于各种土质层和砂类土、碎（卵）石土或中等硬度以下基岩的桥墩桩基施工，施工前应根据不同的地质采用不等的钻头。
2．作业准备
2.1内业技术准备
作业指导书编制后，应在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。
制定施工安全保证措施，提出应急预案。
对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗前技术培训，考核合格后持证上岗。
2.2外业技术准备
施工作业层中所涉及的各种外部技术数据收集。
修建生活房屋，配齐生活、办公设施，满足主要管理、技术人员进场生活、办公需要。
3．技术要求
3.1桩位准确，尽量减少偏差，控制在规范允许范围内。
3.2钢筋笼尺寸、配筋应符合设计、相关规范等要求。
3.3结合设计文件选取具有代表性的点位采用多种工法进行试钻，详细记录地质情况及钻孔速率，确定适合现场情况的施工工法。
4、严格选择混凝土配合比，使其强度及各项性能指标符合设计要求，并在浇筑时严格执行相关规范的规定。
4．施工程序与工艺流程
4.1施工程序
施工程序为：
平整场地→桩位放样→挖埋护筒→钻机就位→钻进→中间检查→终孔→清孔→测孔→安放钢筋笼→安放导管→二次清孔→灌注混凝土→凿桩头→桩基检测
4.2工艺流程
见施工工艺流程图
5．施工要求
5.1施工准备
5.1.1进行场地踏勘，对既有架空电线、地下电缆、给排水管道等设施，如果妨碍施工或对安全操作有影响，应采取清除、移位、保护等措施妥善处理。
5.1.2收集工程地质资料，分析桩位地质情况、施工条件；组织进行图纸会审，根据地形、地质、水文资料和桩顶标高等情况编制施工组织设计和施工工艺设计。
5.1.3平整场地，清除杂物，更换软土，夯填密实。
钻机座不宜直接置于不坚实的填土上，以免产生不均匀沉陷。
根据施工组织设计，合理安排泥浆池、沉淀池的位置。
5.1.4桩位由测量班进行测设放样，按照基线控制网及桥墩设计坐标，用全站仪精确放出桩位中心，用十字桩固定位置；用水准仪测量地面高程，确定钻孔深度，测量的误差控制在5mm以内。
经验收后应采取保护措施，防止桩位变动。
5.2施工工艺
5.2.1泥浆制备
在砂类土、碎（卵）石土或黏土夹层中钻孔，采用膨润土泥浆护壁。
在黏性土中钻孔，当塑性指数大于15，可利用孔内原土造浆护壁。
钻孔施工时随着孔深的增加向孔内及时、连续地补浆，维持护筒内应有的水头，防止孔壁坍塌。
桩孔砼灌注时，孔内溢出的泥浆引流至泥浆池内，利用于下一桩基钻孔护壁中。
泥浆性能指标
地层
情况
泥浆性能指标
泥浆比重
粘度（s）
含砂率（%）
胶体率（%）
静切力（pa）
PH值
失水（ml/30min）
泥皮厚（mm/30min）
一般
地层
1.1～1.20
16～22
≤4
≥96
1.0～2.5
8～10
≤25
≤2
易坍地层
1.20～1.3
19～28
≤4
≥96
3～5
8～10
≤15
≤2
5.2.2埋设护筒
钻孔前设置坚固、不漏水的孔口护筒。
护筒一般用4～８mm厚的钢板加工制成，护筒内径比桩径大20～30cm，长度为2～6m。
护筒顶部开1～2个溢浆口，并高出地面20～25cm。
护筒位置按横纵轴线中心埋设。
在护筒四周回填黏土并分层夯实。
护筒中心与桩位中心应重合，偏差不得大于50mm，倾斜度不大于1%。
5.2.3钻机钻孔
5.2.3.1钻机就位前，应对钻孔各项准备工作进行检查。
钻机安装后的底座和顶端应平稳，在钻进中不应产生位移或沉陷。
就位完毕，施工队对钻机就位自检。
5.2.3.2钻孔前，按施工设计所提供的地质、水文资料绘制地质剖面图，针对不同地质层选用不同的钻头、钻进压力、钻进速度及适当的泥浆比重。
5.2.3.3开钻时使用低档慢速钻进，钻至护筒以下1m后再以正常速度钻进。
在钻孔过程中钻机提钻甩渣复位后，应检查钻头是否对中。
5.2.3.4钻孔作业应分班连续进行，在砂粘土和砂土中钻进，直接用旋挖筒成孔和取渣。
在砾石和砂卵石层中钻进，应先用螺旋钻头将其松动，再用旋挖筒取渣。
填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。
5.2.3.5钻孔过程中应观察主机所在地面和支脚支承地面处的变化情况,发现沉降现象及时停机处理。
因故停机时间较长时，应将套管口保险钩挂牢。
5.2.3.6测量钻进深度用测绳系重锤（1～2kg）从孔底量至护筒顶部，应经常对钻孔泥浆及钻机对位进行检测，不符合要求时，应及时改正。
应经常注意地层变化，在地层变化处应捞取样渣保存。
5.2.3.7钻至设计标高后，相对延长旋挖筒取渣的时间，保证能够取尽钻渣，但不能加压，以免超钻。
5.2.3.8当钻孔深度达到设计要求时，采用检孔器和测绳等仪器对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查，确认满足设计要求后，立即填写终孔检查证，并经驻地监理工程师认可，方可进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作。
5.2.3.9清孔
清孔的目的是使孔底沉碴、泥浆相对密度、泥浆中含钻渣量等指标符合规范要求，钻孔达到要求深度后采用检孔器进行检查，各项指标符合要求后立即进行清孔。
5.2.4钢筋笼制作、安装
5.2.4.1对于较短的桩基，钢筋笼宜制作成整体，一次吊装就位。
对于孔深较大的桩基，钢筋笼需要现场焊接的，钢筋笼分段长度不宜少于18米，以减少现场焊接工作量。
现场焊接须采用单面帮条焊接。
5.2.4.2制作时，按设计尺寸做好加强箍筋，标出主筋的位置。
把主筋摆放在平整的工作平台上，并标出加强筋的位置。
焊接时，使加强筋上任一主筋的标记对准主筋中部的加强筋标记，扶正加强筋，并用木制直角板校正加强筋与主筋的垂直度，然后点焊。
在一根主筋上焊好全部加强筋后，用机具或人转动骨架，将其余主筋逐根照上法焊好，然后吊起骨架搁于支架上，套入盘筋，按设计位置布置好螺旋筋并绑扎于主筋上，点焊牢固。
5.2.4.3钢筋笼外侧应设放保证混凝土保护层的措施，采用在箍筋上穿环形混凝土垫块的方法。
混凝土垫快应保证牢固、有效，竖向为2m，横向周围均分设4处。
5.2.4.4骨架的运输无论采取何种方法运输骨架，都不得使骨架变形，当骨架长度在6m以内时可用两部平板车直接运输。
当长度超过6米时，应在平板车上加托架。
如用钢管焊成一个或几个托架用翻斗车牵引，可运输各种长度的钢筋笼，或用炮架车采用翻斗车牵引或人工推，也可运输一般长度的钢筋笼。
5.2.4.5骨架的起吊和就位
钢筋笼制作完成后，骨架安装采用汽车吊，为了保证骨架起吊时不变形，对于长骨架，起吊前应在加强骨架内焊接三角支撑，以加强其刚度。
采用两点吊装时，第一吊点设在骨架的下部，第二点设在骨架长度的中点到上三分点之间。
对于长骨架，起吊前应在骨架内部临时绑扎两根杉木杆以加强其刚度。
起吊时，先提第一点，使骨架稍提起，再与第二吊点同时起吊。
待骨架离开地面后，第一吊点停吊，继续提升第二吊点。
随着第二吊点不断上升，慢慢放松第一吊点，直到骨架同地面垂直，停止起吊。
解除第一吊点，检查骨架是否顺直，如有弯曲应整直。
当骨架进入孔口后，应将其扶正徐徐下降，严禁摆动碰撞孔壁。
然后，由下而上地逐个解去绑扎杉木杆的绑扎点及钢筋十字支撑。
当骨架下降到第二吊点附近的加强箍接近孔口，可用木棍或型钢（视骨架轻重而定）等穿过加强箍筋的下方，将骨架临时支承于孔口，孔口临时支撑应满足强度要求。
将吊钩移到骨架上端，取出临时支承，将骨架徐徐下降，骨架降至设计标高为止。
将骨架临时支撑于护筒口，再起吊第二节骨架，使上下两节骨架位于同直线上进行焊接，全部接头焊好后就可以下沉入孔，直至所有骨架安装完毕。
并在孔口牢固定位，以免在灌注混凝土过程中发生浮笼现象。
骨架最上端定位，必须由测定的孔口标高来计算定位筋的长度，并反复核对无误后再焊接定位。
在钢筋笼上拉上十字线，找出钢筋笼中心，根据护桩找出桩位中心，钢筋笼定位时使钢筋笼中心与桩位中心重合。
然后在定位钢筋骨架顶端的顶吊圈下面插入两根平行的工字钢或槽钢，在护筒两侧放两根平行的枕木（高出护筒5cm左右），并将整个定位骨架支托于枕木上。
钢筋骨架的制作和吊装的允许偏差为：
主筋间距±10mm；箍筋间距±20mm；骨架外径±10mm；骨架倾斜度±0.5％；骨架保护层厚度±20mm；骨架中心平面位置20mm；骨架顶端高程±20mm；骨架底面高程±50mm。
表1挖孔桩钢筋骨架允许偏差
序号
项目
允许偏差（mm）
1
钢筋骨架在承台底以下长度
±100
2
钢筋骨架外径
±10
3
主钢筋间距
±10
4
加强筋间距
±20
5
箍筋间距或螺旋筋间距
±20
6
钢筋骨架倾斜度
0．5%
7
骨架保护层厚度
±20
8
骨架中心平面位置
20
9
骨架顶端高程
±20
10
骨架底面高程
±50
5.2.5砼灌注
5.2.5.1导管技术要求灌注水下砼采用钢导管灌注，采用导管内径为25-30cm。
导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，严禁用压气试压。
进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注砼时最大内压力p的1.3倍，p=rchc-rwHw
式中：
p为导管可能受到的最大内压力（kPa）；
rc为砼拌和物的重度（24kN/m3）；
hc为导管内砼柱最大高度（m），以导管全长或预计的最大高度计；
rw为井孔内水或泥浆的重度（kN/m3）；
Hw为井孔内水或泥浆的深度（m）。
5.2.5安装导管
导管采用φ25-30钢管，每节2～3m,配1～2节1～1.5m的短管。
钢导管内壁光滑、圆顺，内径一致，接口严密。
导管直径与桩径及混凝土浇筑速度相适应。
使用前进行试拼和水密、承压和接头抗拉试验，按自下而上顺序编号和标示尺度。
导管组装后轴线偏差，不超过钻孔深的0.5%并不大于10cm，试压力为孔底静水压力的1.5倍。
导管长度按孔深和工作平台高度决定。
漏斗底距钻孔上口，大于一节中间导管长度。
导管接头法兰盘加锥形活套，底节导管下端不得有法兰盘。
采用螺旋丝扣型接头，设防松装置。
导管安装后，其底部距孔底有250～400mm的空间。
5.2.5.2二次清孔
浇筑水下混凝土前应检查沉渣厚度，沉渣厚度应满足设计要求；当设计无要求时：
柱桩不大于5cm；摩擦桩不大于20cm。
如沉渣厚度超出规范要求，则利用导管进行二次清孔。
5.2.5.3首批封底混凝土
计算和控制首批封底混凝土数量，下落时有一定的冲击能量，能把泥浆从导管中排出，并能把导管下口埋入混凝土不小于1m深。
足够的冲击能量能够把桩底沉渣尽可能地冲开，是控制桩底沉渣，减少工后沉降的重要环节。
5.2.5.4首批灌注砼的数量公式（例桩径D=1.25）：
V≥πD2/4（H1+H2）+πd2/4h1；h1=Hwrw/rC；导管底口与孔底的距离为25-40cm，H1表示砼桩底到导管底口的高度，H2表示首批灌注砼的最小深度（导管底口到砼面的高度）为1m，h1表示泥浆底部到砼面的高度，保证导管埋入砼中的深度不小于1m。
h1=Hwrw/rC=11*68/24=31.17m
Vr1.25=3.14*（1.25/2）2*（H1+1）+3.14*（0.25/2）2/4h1=3.14*（1.25/2）2*（0.5+1）+3.14*（0.25/2）2/4*31.17
=2.23m3
对孔底沉淀层厚度应再次测定。
如厚度符合设计要求,然后立即灌注首批砼。
5.2.5箭球、拨栓或开阀
打开漏斗阀门，放下封底砼，首批砼灌入孔底后，立即探测孔内砼面高度，计算出导管内埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。
如发现导管内大量进水，表明出现灌注事故。
5.2.5.5水下混凝土浇灌
桩基混凝土采用罐车运输配合导管灌注，灌注开始后，应紧凑连续地进行，严禁中途停工。
在灌注过程中，应防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，致使测探不准确；应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除；导管的埋置深度应控制在2～4m。
同时应经常测探孔内混凝土面的位置，即时调整导管埋深。
导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。
如导管法兰卡挂钢筋骨架，可转动导管，使其脱开钢筋骨架后，再移到钻孔中心。
拆除导管动作要快，时间一般不宜超过15min。
要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中。
要注意安全。
已拆下的管节要立即清洗干净，堆放整齐。
循环使用导管4～8次后应重新进行水密性试验。
在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。
当混凝土面升到钢筋骨架下端时，为防钢筋骨架被混凝土顶托上升，可采取以下措施：
①尽量缩短混凝土总的灌注时间，防止顶层混凝土进入钢筋骨架时混凝土的流动性过小；
②当混凝土面接近和初进入钢筋骨架时，应使导管底口处于钢筋笼底口3m以下和1m以上处，并慢慢灌注混凝土，以减小混凝土从导管底口出来后向上的冲击力；
③当孔内混凝土进入钢筋骨架4m～5m以后，适当提升导管，减小导管埋置长度，以增加骨架在导管口以下的埋置深度，从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。
混凝土灌注到接近设计标高时，要计算还需要的混凝土数量（计算时应将导管内及混凝土输送泵内的混凝土数量估计在内），通知拌和站按需要数拌制，以免造成浪费。
在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高减小,超压力降低,而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大.如在这种情况下出现混凝土顶升困难时,可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，使灌注工作顺利进行。
在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。
因为耐久性混凝土粉煤灰掺量较大，粉煤灰可能上浮堆积在桩头，加灌高度应考虑此因素。
为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌100cm以上，以便灌注结束后将此段混凝土清除。
在灌注混凝土时，每根桩应至少留取一组试件，对于桩长较长、桩径较大、浇筑时间很长时，根据规范要求增加。
如换工作时，每工作班都应制取试件。
试件应施加标准养护，强度测试后应填试验报告表。
强度不合要求时，应及时提出报告，采取补救措施。
有关混凝土灌注情况，在灌注前应进行坍落度、含气量、入模温度等检测；在各灌注时间、混凝土面的深度、导管埋深、导管拆除以及发生的异常现象等，应指定专人进行记录。
5.2.5.6灌注砼测深方法
灌注水下砼时，应经常探测孔内混凝土面至孔口的深度，以控制导管埋深。
如探测不准确，将造成埋深过浅，导管提漏，埋管过深拔不出或短桩事故。
因此，在钻孔灌注桩中是一项非常重要的工作，一定要由具有高度责任心的人来操作。
目前测深多用重锤法，重锤的形状是锥形，底面直径不小于10cm，重量不小于5kg。
用绳系锤吊入孔内，使之通过泥浆沉淀层而停留在砼表面（或表面下10－20厘米）根据测绳所示锤的沉入深度作为砼灌注深度。
本方法完全凭探测者手中所提测锤在接触顶面以前与接触顶面以后不同重量的感觉而判别。
测锤不能太轻，而测绳又不能太重，否则，探测者手感会不明显，在测深桩，测锤快接近桩顶面时，由于沉淀增加和泥浆变稠的原因，就容易发生误测。
探测时必须要仔细，并以灌注砼的数量校对以防误测。
5.2.5.7泥浆清理
钻孔桩施工中，产生大量废弃的泥浆，为了保护当地的环境，这些废弃的泥浆，经泥浆分离器处理后，运往指定的废弃泥浆的堆放场地，并做妥善处理。
表2钻孔桩钻孔允许偏差
序号
项目
允许偏差（mm）
1
孔径
不小于设计孔径
2
孔深
摩擦桩
不小于设计孔深
柱桩
不小于设计孔深，并进入设计土层
3
孔位中心偏心
群桩
≤50
4
倾斜度
≤1%
5
浇筑混凝土前桩底沉渣厚度
摩擦桩
≤200
6．劳动组织
6.1劳动力组织方式：
采用架子队组织模式。
6.2施工人员应结合试验段确定的施工方案、机械、人员组合、工期要求进
行合理配置。
每个作业工地人员配备表
负责人
1人
技术主管
1人
专兼职安全员
2人
工班长
4人
指挥卸土人员
2人
技术、质检、测量及试验人员
6人
机械工、普工
40人
7．材料要求
7.1钢筋规格、型号、各性能指标符合设计要求。
7.2混凝土原材料符合设计要求。
8．设备机具配置
设备机具配置见下表
主要设备机具配置表
设备名称
规格型号
数量
设备状态
备注
挖掘机
PC-300
1台
良好
回旋钻机
CZQ1500
26台
良好
泥浆设备
13套
良好
砼拌和站
HZS120
1套
良好
砼输送车
6m3
4台
良好
装载机
ZT-50
1台
良好
砼输送泵
1套
良好
抽水机
6B20A
2台
良好
发电机
20kw
4台
良好
电焊机
2台
良好
9．质量控制及检验
9.1质量控制
旋挖钻灌注桩施工工程质量控制要点主要为四个方面：
9.1.1桩位确定（测量人员现场定位）
9.1.2钻孔、清孔、验孔（孔径、孔深、孔底沉碴）
9.1.3钢筋笼制安（原材料、钢筋笼尺寸）
9.1.4混凝土施工（原材料、配合比、混凝土浇筑）
9.2质量检验
9.2.1桩位由测量人员现场精确定位，并符合无误，符合设计要求。
检验方法：
按《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南（TZ213-2005）》规定的方法检验。
9.2.2对孔径、孔深、孔底沉碴厚度进行核实，应符合设计要求。
检验方法：
按《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南（TZ213-2005）》规定的方法检验。
9.2.3制作钢筋笼的原材料，钢筋笼尺寸、配筋应符合设计要求。
9.2.3.1原材料检验方法：
以同牌号、同炉罐号、同规格、同交货状态的钢筋，每60t为一批，不足60t也按一批计，按《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南（TZ213-2005）》规定的方法检验。
9.2.3.2钢筋笼尺寸、配筋检验方法：
按《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准（铁建设[2005]160号）》、客运专线铁路桥涵工程施工质量验收补充标准（铁建设[2005]160号）》规定的方法检验。
9.2.4混凝土原材料、配合比设计符合设计要求。
检验方法：
按《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准（铁建设[2005]160号）》、客运专线铁路桥涵工程施工质量验收补充标准（铁建设[2005]160号）》规定的方法检验。
10．安全及环保要求
10.1安全要求
10.1.1施工区域应设警示标志，严禁非工作人员出入。
10.1.2施工中应对机械设备进行定期检查、养护、维修。
10.1.3为保证施工安全，现场应有专人统一指挥，并设一名专职安全员负责现场的安全工作，坚持班前进行安全教育制度。
10.1.4制订合理的作业程序和机械车辆走行路线，现场设专人指挥、调度，并设立明显标志，防止相互干扰碰撞，机械作业要留有安全距离，确保协调、安全施工。
10.2环保要求
旋挖钻灌注桩施工中，将弃碴及时倒运至指定地点，并注意施工时产生的噪音对施工区域居民造成的影响。
10.2.1生产、生活中的废弃物及时处理，运到当地环保部门指定的地点弃置。
10.2.2施工区域居民密集时应避免夜间施工。
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