桥梁桩基试桩方案Word下载.docx
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1、检验桩机及其各附属设备的性能，检验选择合理的施工工艺方法和机具设备。
2、检验泥浆指标的符合性，选择合理的钻进速度，以决定桩基部分的施工进度计划及单桩成孔的速度。
3、检测不同土层的成孔性能，以获取特殊层的施工要求。
4、检验清孔的方法及效果，检验是否出现扩孔、缩孔、塌孔等现象。
5、检验钢筋骨架成型方法、质量状况及下放方法的可行性和时间。
6、检验混凝土灌注的工艺，确定合理的浇注速度。
3.2、总体试桩方案
依据本工程地质条件恶劣、多变的特点，本次试桩钻孔采用回旋钻机钻进成孔，进场时拟多配几个备用钻头，进场前做好检修、调试等。
本次试桩计划进场1台回旋钻机和1台冲击钻机，每台钻机各试桩1根共试桩2根，试桩选择在王河洛河特大桥的左线9#-1、10#-1这2根桩（桩径1.8m，桩长18m），试桩里程为ZK545+287、ZK545+317，参照“S1-2”号图纸第6页和“S4-3-3（6）”号图纸第2页，此处地表覆盖以卵砾石为主，厚度约6.5米，下部以板岩为主，厚度9.1米。
根据现场地质条件，采用挖掘机整平场地后，铺设枕木或型钢支撑调平钻机，进行桩基施工。
钢筋笼在钢筋加工场加工，汽车运输至现场接长下放，下放导管后浇筑水下混凝土。
四、工程地质条件
4.1、水文条件
1、地表水
桥址区地表水为洛河河道水。
洛河系长江支流嘉陵江水系，全年河水流量变化较大，夏秋季节易暴发洪水。
本河发源于西秦岭南麓之糜树岭，经徽县、成县、于陕西略县汇入嘉陵江全长100km，流域面积472km2，多年平均流量为2.49m3/s，年径流总理0.79亿m3，多年平均最大流量241.8m3/s，百年一遇洪峰流量为1256m3/s。
经水质分析表明，河道水对混凝土无腐蚀性。
2、地下水
桥址区地下水的主要类型为松散岩类孔隙水,含水层为疏松砂砾卵石层,地下水的补给,主要靠山区沟谷潜流，山前河流及降雨渗入。
经水质分析表明，地下水对混凝土无腐蚀性。
4.2、气候与气象
本合同段气候属暖温带类型。
海拔在1100—2000m之间，降雨量500—800mm之间。
项目区气候情况如下表：
表4.2-1项目区气候情况表
县城
年平均气温（℃）
一月/七月平均气温（℃）
年平均地温（℃）
历年绝对最高/最低气温（℃）
年平均降水量（mm）
年积雪日数
最大积雪深度（cm）
最大冻土深度（cm）
年平均最大风速（m/s）
徽县
10-12.5
-0.5/23.5
14.8
38.3/-15.0
700-850
10.9
12
15
1.1/1.4
4.3、地质条件
（1）自然地理
特大桥顺洛河布设，本段为“U”字型河谷，属构造侵蚀剥蚀中山地貌，河谷顺直且狭窄，平均宽约40m。
桥梁两侧山坡陡立，坡度40°
左右，基岩裸露，局部基岩已形成危岩。
桥梁经过大石碑村西河儿沟沟口，该沟发育泥石流，沟口堆积碎块石，沟口两侧山坡裸露基岩有崩塌迹象。
桥址区海拔高程在722.743~737.473m之间。
（2）地层岩性
桥址区地层岩性较为简单，主要有第四系冲洪积物，泥石流堆积物，泥石流堆积物和志留系基岩组成。
①卵砾石，稍密-中密，局部夹有粉细砂透镜体，主要分布于河床内，钻孔揭露河床内第四系冲洪积堆积层最大厚度8.3.m。
②泥石流堆积区主要堆积碎块石，稍密-中密，颗粒磨圆差，骨架颗粒主要为灰岩、板岩碎块，堆积区主要分布河儿沟沟内及沟口，前缘延伸至洛河河道内。
③底部基岩为志留系（S）板岩，灰黑色，含炭质，变余炭质结构，含黄矿，局部夹灰岩层，钻孔内及两侧山体上皆有出露，岩层产状多变化。
（3）地质构造
项目区总体构造位置录属于秦岭地槽褶皱带范畴。
在次级构造上，属于秦岭印支褶皱带，为二级构造单元，尚有徽成断陷盆地为三级构造单元，受北东向断裂控制，其构造线方向为北东-南西向。
桥址区内无构造断裂通过，属构造相对稳定地段。
4.4、地震
项目区处于南北地震带的和政—武山—天水地震亚带和舟曲—武都地震亚带。
工程区及邻区地震活动频繁，有历史记载以来发生过多次地震，1900年以后地震频率低，2008年5月12日，汶川发生8.0级地震，对工作区影响较大。
部分房屋出现轻微裂缝，发生一系列小型崩塌，滑坡。
根据国家地震局颁布的《中国地震动峰值加速度区划图》、《中国地震动反应谱特征周期区划图》（G18306—2001图A和图B），并结合《甘肃省地震灾后恢复重建工作陇南、甘南地区地震峰值加速度划图》和《甘肃省地震灾后恢复重建工作陇南、甘南地区地震动反映谱特征周期区划图》，地震动峰加速度为0.20g，地震反应特征周期（s）为0.40，相当于地震基本烈度VIII度区。
五、主要施工工艺、方法
5.1、本桥钻孔桩工程特点和施工难点
（1）、工程地质条件恶劣，多处桥墩墩位处于洛河河道中，地表、地下水丰富，卵石地层为易坍塌地层，对泥浆指标及成孔护壁要求高；
板岩地层厚，硬度大，钻孔施工难度大；
（2）、桥位区雨季时间长，雨量丰富，洪水频率高，施工安全风险大；
（3）、钻孔桩施工及后续承台、地系梁和墩柱采用平行流水作业，存在点多面广的特点；
（4）、桥位进场道路狭窄、车辆拥挤、来往频繁，路况差，相互干扰多，混凝土浇筑施工组织难度、协调难度大。
5.2、施工工艺流程、施工顺序
（1）、钻孔灌注桩施工工艺流程图
（2）、施工顺序
施工准备→场地整理→护筒埋设、桩位复测→桩机就位、桩位复测→桩基成孔→终孔、清孔→监理工程师验收→安装钢筋笼→安装导管→二次清孔→灌注水下混凝土→桩头凿除→桩基检测。
5.3、回旋钻机施工方法
5.3.1、施工便道及平台
施工便道采用借石、砂砾等材料填筑，挖掘机整平，装载机或压路机反复碾压而成。
施工便道宽度4.5m，并设置错车道。
施工便道两侧设有排水沟。
桩基施工时，桩位位置用挖掘机平整场地，河道内借用红线外土方或砂砾进行填筑，并碾压密实，然后铺设枕木及型钢，安装钻机，对位调平，然后进行钻孔施工。
钻孔平台填筑高度为高于常水位2m。
钻孔平台见下图:
图5.3.1-1。
图5.3.1-1施工便道、及施工平台填筑
5.3.2、测量
（1）、测量仪器需经具备相应资质的检测单位进行检测和标定。
（2）、施工前对业主提供的控制网进行同等级复测。
（3）、加强施工过程中的测量检查和复核，按规定时间要求对控制网进行复测。
（4）、钻孔桩施工测量控制：
①平面定位采用全站仪极坐标法，高程放样采用精密水准仪几何水准法结合水准仪钢尺量距法。
②钢护筒埋设到位后，采用GPS－RTK测量技术进行钢护筒平面位置的测量。
在钢护筒顶口均匀测量3点，利用三点共圆的原理反算出钢护筒中心位置，再与设计桩位坐标进行比较，确定桩位的平面偏位。
5.3.3、钢护筒施工
1、钢护筒制作
钢护筒采用钢板卷制拼焊而成，钢材材质为Q235C，厚度6-8mm，长度2-4m，顶、底口10-12mm范围加强，护筒上部预留300×
300mm的溢浆孔并对称设置4个吊环以方便护筒的吊装，护筒的内径为桩径D+20cm。
2、钢护筒埋设
护筒埋设前根据业主提供的控制点精确测量放出桩位,并在桩孔周围设四个定位桩，以便校正桩位，埋设在钻孔中心位置，使护筒中心与钻孔中心重合。
定位桩用8～12mm粗的钢筋打入土中，并加以保护，施工过程中不得随意破坏，确保随时检查钻孔中心偏位情况。
埋设护筒时，采用挖埋法，先通过人工挖孔方式，在预定的桩位掘进一定深度，然后埋设护筒。
护筒埋设深度根据设计要求与桩位的水文地质情况确定，一般埋置2～4m，护筒顶应高出地下水位1.0-2.0m，还应高度高出地面0.3m。
钢护筒加工时已对称设置四个吊点，吊起后使其自然垂直，利用四个吊点形成的十字线，移动护筒，使护筒中心竖直线应与桩中心线重合，然后用全站仪检查，确保护筒竖直及位置准确，保证误差不得大于5cm，倾斜度偏差＜1%。
验收合格后此后即在护筒周围及底部对称、均匀的回填粘土，分层夯实，以免漏浆或位移。
护筒埋设完成后，沿着溢浆孔开挖导流槽至泥浆池，待灌桩完毕后拔出钢护筒周转使用。
5.3.4、泥浆制备及其循环系统
1、泥浆制备
（1）、根据桥位区域地质条件，采用外运优质黄胶泥土进行造浆。
新配制的泥浆性能应满足表5.3.4-1的规定。
表5.3.4-1泥浆性能指标表
容重（g/cm3）
粘度（Pa.s）
含砂率（％）
胶体率（％）
失水量（ml/30min）
泥皮厚（㎜）
PH值
1．06～1.08
22～25
≤0.5
≥95
≤17
≤2
8～10
2、泥浆循环、净化系统
钻孔桩泥浆循环系统主要由2～3个中转泥浆池和1个专用沉渣池组成，其中造浆池尺寸为：
3×
1.5m3，沉淀池5×
5×
2m3，储浆池尺寸为：
2m3。
泥浆经泥浆净化器处理后通过连通管流入钻孔孔内。
相邻两排桥墩间的钻孔桩共用一套泥浆循环系统，见图5.3.4-1。
泥浆净化器性能参数见表5.3.4-2。
图5.3.4-1钻孔桩泥浆循环系统布置示意图
表5.3.4-2泥浆净化器性能表
名称
泥浆净化器
型号
ZX-200
处理能力（m3/h）
200
分率程度（μm）
≥74
经处理后泥浆含砂率（%）
≤1
3、泥浆指标及检测
（1）、泥浆指标检测：
循环泥浆约每3个小时检测一次，主要控制泥浆池回流泥浆指标。
现场检测主要有四个指标：
相对比重、粘度、含砂率及PH值；
试验室检测主要有三个指标：
胶体率、失水率及泥皮厚度。
现场严格控制泥浆含砂率指标，每次检测数据做好记录。
（2）、成孔各阶段泥浆性能指标见表5.3.4-3。
表5.3.4-3泥浆性能指标表
性质
阶段
试验方法
新制泥浆
循环再生泥浆
清孔泥浆
1．15～1.20
≤1.1
1006型泥浆比重秤
粘度（s）
20～25
18～22
粘度计
≤4.0
≤1.0
含砂量测定仪
试纸
≤20
失水量仪
泥皮厚度（mm）
卡尺
≥96
≥98
量筒
5.3.5、钻孔施工
本次试桩的钻孔桩桩径为Ф1.8m，桩长从1m。
根据桥位桩基地质情况，采用气举反循环、优质泥浆护壁成孔工艺。
1、钻机选型
根据钻孔桩桩径、桩长及地质条件，选用GPS-20型反循环回旋钻机配备泥浆净化器等配套机具进行成孔作业。
钻机性能参数见表5.3.5-1；
钻机主要配套机具见表5.3.5-2。
表5.3.5-1GPS-20型回旋钻机性能表
钻孔直径
m
1.0-2.5
钻孔深度
100
最大扭矩
KN.m
30
转盘转速（正反）
r/min
8，14，18，26，32，56
主卷扬机提升力
KN
副卷扬机提升力
额定功率
KW
37
钻塔额度负荷
180
钻机有效高度
9.0
钻机外形（工作状态）
5.7×
2.4×
9.3
设备重量
t
10
表5.3.5-2单台钻机主要配套机具表
序号
设备名称
单位
数量
1
交流电焊机
台
4
2
空压机
3
钻头
个
配套钢丝绳
90
5
泥浆泵
6
7
泥浆测试仪
套
8
钻机抄平水准仪
2、钻机就位、整平
（1）、钻机通过25t汽车吊和滚筒横移就位。
（2）、钻架中心与钻盘中心连线同钻盘垂直，且与桩位中心位置偏差不得大于2cm。
（3）、将钻机与钻孔平台连接加固、限位，防止成孔过程中移位，经现场工程师检查并报告监理工程师批准后方可开始钻孔。
钻进过程中随时观察钻孔平台及钢护筒的沉降位移情况，发现问题及时反馈给相关部门和人员处理。
（4）、钻进过程中钻进时间超过4小时和怀疑钻机有歪斜时均要进行基座检测和调平，保证钻机在钻进过程中不得产生位移或沉陷，钻架与底盘始终保持垂直状态。
3、钻机调试
钻机就位后,要对钻机钻架进行调整，以保证钻架吊点中心与孔位中心在同一铅垂线上，开动卷扬机，检查卷扬机及导向滑轮系统是否正常。
4、回旋钻机钻进成孔施工
回旋钻机的工作原理是通过转盘旋转或悬挂动力头旋转带动钻杆，并传递动力到钻头上，通过钻杆对钻头施加一定的压力，增加钻进能力，变更钻头型号可以满足施工提出的各种地质条件要求。
。
回旋钻机的基本构造是将动力系统动力通过变速、减速系统带动转盘驱动钻杆钻进，并通过卷扬机构或油缸升降钻具施加钻压，钻渣通过反循环排渣系统排到泥浆池。
成孔过程划分为三个阶段：
护筒内钻进阶段、土层内钻进阶段、第一次清孔阶段。
（1）、开钻时宜低档慢速钻进，钻至护筒以下1m后再以正常速度钻进。
反循环钻机钻孔，应将钻头提离孔底20cm。
待泥浆循环通畅后方可开钻。
（2）、正常钻进施工中，在粘性土层钻进时，要控制进尺，每钻进一个回次的单根钻杆要及时进行扫孔，以保证钻孔直径满足要求。
砂砾层钻进时，如果出现进尺较为困难则采用泵吸反循环钻进，轻压、慢转、大泵量、浓泥浆中低速钻进，控制进尺。
并根据地层和钻进情况调整钻进参数，钻进过程中认真观察进尺和排渣情况。
当泥浆中含渣量较多或排量减小时，应控制给进速度。
（3）、清孔阶段终孔后，及时进行第一次清孔。
清孔时将钻具提离孔底约10cm左右，缓慢旋转钻具，维持泥浆循环，并对泥浆性能进行调整，同时保持孔内水头，防止塌孔。
当经检测孔底沉渣厚度满足设计要求及清孔后孔内泥浆指标符合要求后，及时停机拆除钻杆、移走钻机，尽快进行成桩施工。
（4）、不论何地层反循环钻进均应减压钻进，即钻机的主钓钩始终承受部分钻具（钻杆、钻锥、压重块）重力之和的20%，以避免或减少斜孔、弯孔或扩孔现象的发生。
（5）、加接钻杆时，应先停止钻进，将钻具提离孔底8～10cm，维持泥浆循环10min以上，以清除孔底沉渣并将管道内的钻渣携出排净，然后停泵加接钻杆。
连接螺应拧紧上牢，认真检查密封圈，以防钻杆接头漏水漏气，使反循环无法正常工作。
5、终孔
钻头钻至设计标高，停止钻孔，要对孔深（比设计深度超深不小于5cm）、孔径（不小于设计桩径）、孔倾斜度（小于1/100）等有关内容进行验收，并办理隐蔽工程验收记录经监理工程师认可后终孔进行下步操作。
6、清孔
清孔分两次进行,以第一次清孔（气举清孔）为主,第二次清孔（混凝土浇注导管清孔）为铺。
终孔下探笼到位后，采用换浆法清孔，利用泥浆池沉淀，在泥浆指标和沉渣厚度达到要求后，检查合格后移走钻机，准备下钢筋笼。
二次清孔在钢筋笼和混凝土浇注导管安装下放完毕后，经测定孔底沉渣和泥浆指标超过规范及设计要求时，采用混凝土浇注导管接变径接头，气举反循环清孔。
7、检孔
第一次清孔完毕后，采用检孔器检查桩径、倾斜度、孔深等。
根据《公路桥涵施工技术规范》及设计文件要求见表5.3.5-3：
表5.3.5-3检孔标准
项目
孔的中心位置
孔径
倾斜度
沉淀厚度
孔深
允许
偏差
5cm
不小于设计桩径
＜1%
≤50mm
比设计深度超深不小于50mm
8、成孔施工的注意事项
（1）、防渗漏技术措施
若遇岩石破碎，裂隙发育地层，泥浆渗漏的可能性极大，因此，必须采取预防措施，防止孔内水头突然下降导致孔口护筒被水压压坏或引起局部破碎岩塌孔，故始终保持护筒内泥浆面高出护筒外水面1.5m以上，一旦发生渗漏，能及时直观地发现这一情况，立即进行补水。
（2）、钻孔中常见事故预防和处理见表5.3.5-4。
表5.3.5-4回旋钻孔灌注桩常遇问题、原因和处理方法
常遇问题
主要原因
处理方法
桩孔不圆
成梅花形
钻头的转向装置失灵，钻头未转动
经常检查转向装置的灵活性
泥浆粘度过高，转动阻力太大，钻头转动困难。
调整泥浆的粘度和相对密度
动力太小，钻头转动时间不充分或转动很小
用低挡位转速钻进时时，每冲击一段换用高一些的冲程冲击，交替冲击修整孔形
钻孔偏斜
冲击中遇探头石、漂石、大小不均匀、钻头受力不均匀
发现石头后，应回填卵石，或将钻机稍移向探头石一侧，用高冲程猛击探头石，破碎探头石后再钻进。
基岩面形状较陡，在有倾斜的软硬地层交界处，岩面倾斜处钻进
在有倾斜的软、硬地层钻进时，应吊着钻杆控制进尺，低速钻进，或回填片、卵石冲平后再钻进
钻杆弯曲，接头不正
钻杆接头应逐个检查，及时调正，当主动钻杆弯曲时，要及时更换
扩孔较大处，钻头摆动偏向一方
由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大。
必须在钻架上增设导向架，控制钻杆上的提引水龙头，使其沿导向架对中钻进
钻机底座未安置水平或产生不均匀沉降
安装钻机时要使转盘、底座水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条竖直线上，并经常检查校正
缩孔
即孔径的超常缩小，一般表现为钻机钻进时发生卡钻、提不出钻头或者提钻异常困难的迹象。
缩孔原因有二种：
一种是钻锥补焊不及时，严重磨耗的钻锥往往钻出较设计桩径稍小的孔；
另一种是由于地层中有软塑土（俗称橡皮土），遇水膨胀后使孔径缩小。
各种钻孔方法均可能发生缩孔。
为防止缩孔，前者发及时修补磨损的钻头，后者要使用失水率小的优质泥浆护壁并须快转慢进，并复钻二三次；
或者使用卷扬机吊住钻锥上下、左右反复扫孔以扩大孔径，直到使发生缩孔部位达到设计孔径要求为止。
扩孔
一般表现为局部的孔径过大。
在地下水呈运动状态、土质松散地层或钻锥摆动过大，易于出现扩孔，扩孔发生原因同坍孔相同，轻则为扩孔，重则为坍孔。
若只孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理，只是混凝土灌注量大大增加。
若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按坍孔事故处理。
孔壁坍塌
出渣时未及时补充泥浆或水、河水上涨、钻进时遇上承压水、钻进时通过砂砾等强透水层、孔内水流失等造成孔内水头高度不足
探明坍塌位置，将砂和粘土（或砂砾和黄土）混合物回填到坍孔位置以上1～2m，等回填物沉积密实后再重新冲孔
泥浆相对密度偏低，起不到护壁作用
按不同地层土质采用不同泥浆相对密度
孔内泥浆面低于孔外水位
提高泥浆面
遇破碎地层钻进时进尺太快
严重坍孔，用粘土，泥膏投入，待孔壁稳定后采用低速重新钻进
吊脚桩
清孔后泥浆密度过低,孔壁坍塌或未立即灌混凝土
作好清孔工作，达到要求，立即灌注混凝土
清渣未净，残留沉渣过厚
注意泥浆浓度，及时清渣
沉放钢筋骨架、导管等物碰撞孔壁，使孔壁土坍落孔底
注意孔壁，不让重物碰撞孔壁
（3）、在钻进过程中，如发生故障或突然停电，应尽快设法将钻头提起，以免埋钻。
（4）、在钻进过程中，应定时检查钻头直径，当钻头磨损到比原尺寸小2～3cm或刃口磨钝时，应及时补焊。
（5）、成孔的安全要求：
冲击锤起吊应平稳，防止冲撞护筒和孔壁，进出孔口时，严禁孔口附近站人，防止发生钻锤撞击人身事故。
因故停钻时，孔口应加盖保护，严禁钻锤留在孔内，以防埋钻。
5.3.6、成桩施工
1、钢筋工程
（1）、钢筋笼制作
①钢筋笼制作在钢筋加工场地同槽分节加工，采用钢筋笼滚焊机生产桩基钢筋笼。
该工法集主筋定位、盘圆调直、箍筋缠绕及二氧化碳保护焊、整体成型于一体，数控操作。
钢筋笼的主筋通过人工穿过固定旋转盘相应模板园孔至移动旋转盘的相应孔中进行固定，把盘筋（绕筋）端头先焊接在一根主筋上，然后通过固定旋转盘及移动旋转盘转动把绕筋缠绕在主筋上（移动盘是一边旋转一边后移），同时进行焊接，从而形成产品钢筋笼。
钢筋笼制作偏差如表5.3.6-1，滚焊机加工示意图见图5.3.6-1。
表5.3.6-1钢筋笼制作允许偏差
项 目
主筋间距（mm）
箍筋间距（mm）
骨架外径（mm）
骨架保护层厚度（mm）
允许偏差
±
20
图5.3.6-1钢筋笼滚焊机加工示意图
②钢筋笼主筋接头采用滚轧直螺纹接头和焊接接头（单面焊搭接长度不小于10d，双面焊不小于5d），接头应相互间隔错开，且接头断面间距不小于35d（d为主筋直径），每个断面接头数量不大于50%。
滚轧直螺纹法接头要求钢筋笼加工精度高，第一节钢筋笼加工完毕经监理工程师检查认可后，就地同槽加工与之相邻的一节钢筋笼。
在对接主筋以前，应用滚轧直螺纹接头将第二节钢筋笼主筋与前一
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