钻孔桩标准化施工工艺.docx
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钻孔桩标准化施工工艺
钻孔灌注桩标准化施工工艺
一、设计标准
1、张集铁路的钻孔灌注桩直径主要有2种，一种是1.0m，一种是1.25m。
分为摩擦桩和柱桩。
2、张集铁路钻孔灌桩耐久性砼采用的是T1级环境。
3、根据张集线的地质情况，应采用冲击钻机成孔。
二、钻孔前准备
1、首先是桩位的测量放样，平整钻孔桩位及周边场地，以利于安放钻机、砼运输车运输砼、吊车安装钢筋笼、起吊导管、砼提供场地。
当桩位位于水中时，修通陆地位置便道，为施工机具、材料运送提供便利。
2、桩位于水中的，施工时在钢套筒上搭设钻孔平台，钢套筒顶面高出水位1m～1.5m。
3、护筒由工厂采用δ=4mm厚钢板制作，高2.5m，护筒内径大于钻孔桩直径20cm。
桩位放样完成后用人工开挖护筒埋设基础,开挖宽度应超过护筒半径0.5m～1.0m,护筒就位后人工锤击压实,护筒中心偏位控制在50mm内,旱地位置护筒顶面高出地面0.3m,护筒埋设时由护桩校核护筒位置,并严格控制护筒垂直度,保证垂直度≤1%,护筒安放就位，基础回填50cm粘土，外侧回填粘土并夯实填平。
4、护筒埋设结束后将钻机就位,钻机摆放平稳,钻机底座全部用枕木支垫，钻机摆放就位后对机具及机座稳固性等进行全面检查，用水平尺检查钻机摆放是否水平，在钻锥下悬挂垂球，并利用交叉护桩检查钻机摆放是否正确。
在岸滩上埋设护筒，应在护筒四周回填粘土，并分层夯实，可用锤击、加压、振动方法下沉护筒。
5、泥浆池可设在桥的下游。
每个桥墩至少设置一个泥浆池，泥浆池的大小根据孔深、孔径和采产的泥浆、沉淀物来计算，绝不允许泥浆从泥浆池外溢出来。
6、泥浆的制备
泥浆应采用质量合格的粘土造浆，有条件时可采用膨润土造浆，制备的泥浆满足有关的性能和技术指标。
为了提高泥浆的粘度和胶体率，可在泥浆中投入适量的烧碱和碳酸钠，其掺量由试验确定。
泥浆指标应满足：
入孔泥浆比重：
1.1-1.3；
孔底泥浆比重：
粘土1.3，大漂石、卵石层1.4，岩石1.2；
粘度：
入孔泥浆粘度，一般地层16-22s，松散易坍地层为19-28s；
含砂率：
新制泥浆不宜大于4%；
胶体率：
不应小于95%；
PH值：
应大于6.5。
在钻孔过程中，应采用泥浆稠度仪随时检查泥浆稠度，如不符合要求及时进行调整。
三、钻孔桩施工
1、钻孔就位
（1）桩机机械设备必须鉴定合格后，才能投入使用。
（2）开钻前，必须作好施工场地平整和临时设施，如供水、电、道路、排水、排污等。
（3）钻机就位必须稳固、周正、水平，确保“三点一线”。
（4）钻机钻头中心与护筒顶面中心误差不大于50mm。
2、冲孔
（1）冲孔时，钻架必须平稳，钻头对准桩位中心，开钻前应对钻机及其它机具进行检查，要求机具配套，水电接通。
在施工过程中，为保证施工连续进行，应配备满足施工需要的发电机备用。
（2）在碎石类土、岩层中宜用十字形钻头；在粘性土、砂类土层中宜用管形钻具。
（3）吊钻的钢丝绳必须采用软性、优质、无死弯和无断丝者，安全系数不应小于12。
钢丝绳与钻头的联结必须牢固。
主绳与钻头的钢丝绳搭接时，两根绳径应相同，捻扭方向必须一致。
（4）为防止冲击振动使邻孔壁坍塌或影响邻孔已浇筑混凝土的凝固，应待邻孔砼浇筑完毕，并达到2.5Mpa抗压强度后方可开钻。
（5）在地层变化处应捞取样碴，判明土层，记入表中，以便核对地层地质剖面柱状图。
（6）冲击法造孔应采用小冲程开孔，使初成孔坚实、竖直、圆顺，能起导向作用，并防止孔口坍塌。
钻进深度超过钻头全高加冲程后，方可进行正常冲击。
坚硬漂、卵石和岩层应采用中、大冲程；松散地层应采用中、小冲程。
（7）钻进过程中，必须勤松绳、少量松绳，不得打空锤，勤抽渣，使钻头经常冲击新鲜地层，每次松绳量，应根据地质情况、钻头形式、钻头质量决定。
（8）钻孔时，应经常检孔。
更换新的钻头前必须检查到孔底，始可放入新钻头。
（9）钻进时应有备用钻头，轮替使用。
钻头直径磨耗超过1.5cm时，应及时更换、修补。
（10）根据规范要求制做有效桩径钢筋笼检孔器,当钻孔深度达6m左右时进行第一次孔径、垂直度检查，保证孔径不小于设计值，垂直度≤1%；钻孔深度达15～20m进行第二次检查,终孔时进行第三次检查。
检查时利用吊车配合钻机提升将钻锥移至地面摆放,然后用吊车起吊检测笼检查钻孔垂直度、孔径。
如遇孔径小于设计值，则对钻锥加焊刀片增加直径，并在孔径小于设计值位置反复提升钻锥扫钻。
如遇钻孔倾斜，从倾斜位置开始反复提升钻锥扫钻。
（11）经常检查钻机是否出现不均匀沉降及水平位移，采用水平尺检查钻机是否出现不均匀沉降，同时在导轮位置悬挂垂球，交叉护桩挂线，标出孔桩中心位置，检查中心与垂球是否符合，如不符合则及时进行调整，符合要求后继续钻进。
（12）如遇塌孔，仔细分析、查明原因和位置，然后进行处理，塌孔不严重时，回填砂砾至塌孔位置，并增加泥浆稠度后继续钻进。
如果塌孔严重应立即将钻孔全部用砂或小砂石夹粘土回填，回填时应击实，回填完成暂停一段时间后，查明塌孔原因，采取相应措施重钻。
2清孔
当钻孔完成，检查钻孔深度、孔径、垂直度是否达到要求，合格后进行清孔。
清孔后灌注混凝土前孔底沉淀层厚度柱桩不超过10cm,磨擦桩不少于30cm，清孔后应在4小时内进行水下混凝土灌注,否则应重新进行清孔。
3钢筋笼制作与安装
钢筋笼在施工现场制作成型。
绑扎、焊接应按照设计图纸要求进行，钢筋应平直，无局部弯折，表面洁净，无油渍、漆皮、鳞锈。
钢筋焊接长度单面焊缝不小于10d，双面焊缝不小于5d。
主筋焊接接头面积最大百分率受拉区不超过50%。
钢筋笼成型后经自检合格并请监理工程师检查批准。
绑扎、焊接安装应符合规范的规定和要求；同时还要做到：
（1）清孔后，应及时将钢筋笼用吊车吊装入孔，并配备2台电焊机施焊，缩短钢筋笼的作业时间，减少钻孔桩底部的沉淀。
钢筋笼入孔后，顶端与护筒顶横杆采用2根16钢筋焊接牢固定位，防止钢筋笼下落，防止在灌注过程中钢筋笼上浮。
（2）桩的钢筋骨架，应在混凝土灌注前整体放入孔内。
如果混凝土不能紧接在钢筋骨架放入之后灌注，那么钢筋骨架应从孔内移去。
在钢筋骨架重放前，应对钻孔的完整性，包括孔底松散物重新进行检查。
（3）钢筋笼底面高程的容许误差为±50mm。
达到设计深度后调整好钢筋笼中心位置。
4灌注水下混凝土
耐久性砼需符合工指下发的《耐久性砼质量实施细则》、《铁路耐久性砼设计暂行规定》、《铁路砼施工技术指南》。
（1）钢筋笼安放完成后，及时拼装吊装导管。
导管内壁应光滑圆顺，内径一致，直径可采用20～30cm,中间节长宜为2m,底节长4m。
使用前应试拼、试压、不得漏水，并编号及自下而上标示尺度。
导管轴线偏差依孔深、钢筋笼内径与法兰盘外经差值而定，不宜超过孔深的0.5％，亦不宜大于10cm；组装时，试压的压力宜等于孔底静水压力的1.5倍。
导管长度可根据孔深、操作平台高度等因素决定，漏斗底至孔口距离应大于一中间节导管长。
（2）柱桩在浇筑水下混凝土前，应射水（或射风）冲射孔底3～5min，翻动沉淀物，然后立即浇筑水下混凝土。
射水（风）压力应比孔底压力大0.05MPa。
（3）不得用加深孔底深度的方法代替清孔。
（4）钢筋笼主筋与加强箍紧必须全部焊接且宜整体吊装入孔。
当条件困难时，可分段入孔，上下两段应保持顺直。
接头应符合现行《铁路混凝土与砌体工程施工规范》（TB10210）的有关规定。
（5）钢筋笼入孔后，应牢固定位。
（6）水下混凝土的坍落度应采用18～22cm,。
（7）水下混凝土封底，必须有隔水栓，隔水栓应有良好的隔水性能并能顺利排出。
（8）混凝土的初存量应满足首批混凝土入孔后，导管埋入混凝土中的深度不得小于1m,并不宜大于6m；当桩身较长时，导管埋入混凝土中的深度可适当加大。
水下混凝土应连续浇筑，不得中途停顿。
水下砼初存量计算公式：
V=[D2（H+h+0.5t）+d2（0.5L-H-h-0.5t）]*π/4
V-砼初存量
d-导管内径
D-成孔桩径
L-桩孔深度
H-导管埋入混凝土的的深度
h-浇筑前测得导管下口距孔底高度
t-浇筑混凝土前孔底沉渣厚度
（9）水下混凝土浇筑面宜高出桩顶设计高程1.0m。
（10）在混凝土浇筑过程中，应设专人经常测量导管埋入深度，并按《铁路桥涵施工规范》（TB10203-2002）附录D作好记录。
（11）浇筑过程中，当因导管漏水或拔出混凝土面、机械故障、操作失误或其他原因，造成断桩事故时，应予重钻或会同有关单位研究补救措施。
（12）灌注工作应连续进行,经常用测绳探测钻孔内混凝土高度,及时调整导管埋深,导管埋深控制在2～6m范围内，钻机提升导管。
（13）当混凝土面接近和进入钢筋骨架时，保持导管较大埋深，放慢灌注速度，减少混凝土对钢筋笼的冲击。
当混凝土面进入钢筋骨架一定深度后，适当提升导管，使钢筋骨架在导管下口有一定埋深。
（14）混凝土采用集中搅拌混凝土,混凝土搅拌运输车运输混凝土，可避免混凝土运输过程中产生离析、泌水现象，混凝土运到现场后倒入吊斗中，由吊车起吊吊斗将混凝土倒入导管上方漏斗进行灌注。
施工中严格控制混凝土配合比及和易性，一个孔桩做2组混凝土试件，并根据混凝土灌注情况，随机进行混凝土坍落度检查。
（15）施工中尽量减少拆除导管时间,保证全孔混凝土在首批混凝土初凝前灌完。
（16）混凝土灌注快达到设计高程时，保持导管上端比护筒顶高4～5m，同时计算好末盘混凝土数量，并及时通知搅拌站。
（17）灌注桩顶标高应高出桩顶设计1.0m高度，当混凝土达到一定强度经桩机检测后，凿除多余混凝土，并清除干净。
（18）在浇注水下混凝土期间，应配备水泵以及吸泥机、高压射水管等设备，其设备性能应具备施工要求，以保持孔内水头和及时处理浇注故障。
（19）孔桩混凝土达到一定强度后，委托具有相关资质单位对孔桩进行小应变检测，经检测无断桩、夹碴、缩径等现象，各项检测合格后可进行墩台身的施工。
四、钻孔灌注桩的质量控制
由于钻孔灌注桩施工工艺环节多，一环不慎，便会有质量事故发生，需要施工人员具有认真的工作态度、良好的技术水平和丰富的临场处理能力。
更需要加强施工管理，搞好成桩质量。
1钻孔前质量控制
在准确放样的前提下埋设护筒，埋设护筒的方法和要求在《铁路桥涵施工技术规范》已有详细规定。
如果钻孔在陆地上进行，则一般采用挖坑法，比较简单易行；如果钻孔在水上进行，则护筒埋设采用锤击打入的方法，比较快捷稳妥，前提条件是均要在护筒上口作好桩中心标记，以便钻机对中。
钻孔对中过程中，较易忽视钻机底座的水平问题，这在一般成套设备中因为有液压调整装置，问题不大，只要注意就行；而在自制的钻孔设备中，由于没有水平调整装置，再加上有时在水上搭设平台，平台本身即与水平面不平行，致使钻杆夹具无法保持水平，引起钻杆的不垂直，从而影响灌注桩的垂直性。
尽管此时钻头中心与护筒所标设的桩中心重合，而实则桩位已偏斜。
2钻孔过程中质量控制
首先应根据孔位所在的地质情况、选用的钻机型号和性能，选择合适的钻锥。
在钻孔过程中，应采取减压钻进，孔底承受的钻压不超过钻杆、钻锥和压块重量之和的60%，以避免和减少斜孔、弯孔和扩孔现象。
应注意钻孔的连续性。
因故停钻时，应将潜水钻机及钻锥提升至孔外以防埋钻。
发现异常情况，如塌孔、进尺异常等问题，应仔细观察分析，查明原因和位置，及时与监理、设计单位取得联系，采用相应对策。
掉钻落物应及时打捞，以免被泥沙埋没，影响继续钻孔。
3成孔后质量控制
在钻孔到位后，要做的第一步就是清孔。
若是钻机钻孔的，应注意提升钻锥20～30cm后继续循环。
可用相对密度较低的泥浆或清水压入清孔，具体应视实际情况而定。
如地下水位高时，地层容易坍塌，泥浆相对密度可大些，但过大会造成混凝土顶升困难，特别要注意的是避免泥浆比重上下不一的情况。
清孔过程中应注意保持水头，经常检测泥浆指标，一旦达标，迅速起钻。
可用直径比设计桩径小5cm钢筋圆圈放入孔内验收桩径，然后下钢筋笼，尽可能缩短浇筑前的操作时间，减少沉淀量。
严禁用加深孔底深度的方法代替清孔，这将会极大地降低桩尖处土的极限承载力，也容易因泥浆相对密度过大而造成夹泥或断桩。
将制做好的钢筋笼下放时，应保证钢筋笼的焊接质量，成笼圆直。
应选派经验丰富、技术熟练的人员操作，为节省时间，可两名人员同时操作。
要求严格按图施工制作，包括钢筋的数量、钢筋笼的加强箍，保证下放时不变形。
准确计算钢筋笼的置放位置，要保证伸进承台部分的钢筋长度。
下放时，随时调整笼子的位置，使笼中心与桩中心保持一致。
为了保证中心的一致性及保证钢筋笼的混凝土保护层的厚度，沿钢筋笼纵向设置混凝土保护层垫块。
下导管前，应对导管的连接进行水密试验，并记录各节长度和编号，便于浇筑过程中的长度计量。
4浇筑前质量控制
首先是材料及机具的检查准备。
导管在每次浇筑卸管后即冲刷干净。
浇筑前的连接应分清编号及长度，以免影响计量埋深值。
由于混凝土在泥浆中灌注和养护，混凝土的操作配合比应在保证设计强度前提下再加上一个保证率。
《规范》要求首批混凝土的数量应能满足导管初次埋置深度≥1.0m，因此应准确计量导管上口漏斗的斗容量。
容量不够的，应及时采取措施加以调整，保证首灌混凝土的冲击力和排淤能力。
另外，也要检查漏斗底口的隔水设施是否完好可靠，不要因人为的疏忽而导致事故。
在准备工作期间，还应准备好水泵、吸泥机、高压水管等各种处理故障的设备，以防万一。
在开浇前，应测量孔底沉淀厚度，保证不大于规定值。
如果大于规定值，还得再次清孔。
然后浇灌水下混凝土。
5浇筑过程中质量控制
根据经验，首批混凝土除数量满足埋深要求外，可适当增加一点水泥量及含砂量，以保证其和易性和流动性，使以后浇入的混凝土容易顶升；若首批混凝土的初凝时间早于灌注全部混凝土所需的时间，则首批混凝土中还得掺入缓凝剂。
经常检测混凝土的坍落度，控制在18～20cm的范围内。
浇筑过程中，最重要的就是控制导管的埋深，《规范》要求在2～6m范围内。
埋深过小会使管外混凝土面上的泥浆卷入混凝土形成夹泥；过大则使混凝土不易流出顶升，还可造成桩外周的混凝土出现骨料离析和空洞，减小桩的有效直径；亦可造成近导管处混凝土面高，远导管处混凝土面低，从而混凝土先顶升再水平扩散，出现死角区，使泥浆和混凝土混合物填实在死角区，造成钢筋的握裹力不足。
提升导管的原则
（1）每次卸掉的导管长度应和浇入桩孔的混凝土上升高度相对应；
（2）必须保证导管埋深在2～6m范围内。
要求在每次下料后，都应准确测定混凝土面的上升高度，计算导管埋深，从而确定导管拆卸的节数，作好拆卸记录，防止导管拔出混凝土面而造成断桩。
在混凝土浇至钢筋笼位置时，应放慢混凝土浇筑速度，使导管有较大的埋深，待混凝土表面进入钢筋骨架一定深度后，再提升导管口控制在最小埋深，使导管口高于钢筋笼底骨架一定距离继续灌注，防止钢筋笼被顶托上升。
当灌注将至设计位置时，由于导管外泥浆稠度增大，混凝土顶升困难，可用水冲法稀释泥浆，提高灌注落差，并适当加大埋深，因为此时泥砂、部分拌和物及被首批混凝土翻上来的沉淀物等杂物均落在混凝土的上面，测深无法反映混凝土顶面高度，容易造成误测，致使过早停浇。
所以，《规范》规定桩顶标高应预加上0.5～1.0m的高度，以后开挖基坑后凿除质量不高的一部分桩头。
6故障排除
钻孔过程中的坍孔、卡管、掉物等故障，可分别采用回填重钻、淤泥吸拔、叉钩打捞等方法，只要工前认真检查，有的故障可避免。
浇筑过程中常见故障及处理方法：
（1）卡管是最常见的现象，原因不外乎有：
混凝土和易性、流动性差造成离析，各种机械故障引起混凝土浇筑不连续，在管中停留时间过长而卡管，导管进水造成混凝土离析等。
排除办法有：
①锤击导管法兰，吊绳上下抖动等兼可疏通。
个别严重的，也可安装附着式振动器，但最好在一开始就采用，其害处是振动可疏通，同样也可使混凝土离析。
②若卡管位置在地面以下不多远者，可用Φ25以上的钢筋冲捣。
③在导管外加焊铁板，利用导管下落时铁板与其它卡座的撞击振动疏通。
④导管进水，能在导管中听到“嘶嘶”的水流声，此时应迅速查明漏水的位置，在埋深允许的情况下，尽量将其埋在混凝土中。
否则，应提升导管，处理好漏水以后，设置隔水栓重下导管，重新浇筑，所以应率先做好水密试验。
（2）导管进水，其原因有：
首灌混凝土量不足或导管口提升过高以至无埋深；误测导致导管提升至混凝土面外，其基本现象为导管中会重新充水，孔内水位明显下降。
其解决办法为：
①如果是第一种原因造成的进水，可用导管作为吸管，用空管吸泥方法将孔内混凝土吸出，重新灌注。
②第二种原因则可采用重插法。
即重新插入混凝土中，用泥浆泵抽出管内的泥浆，再重新浇灌混凝土。
其前提条件是表面混凝土没初凝，若超过初凝时间则作为废桩。
若没埋深，但导管内有混凝土面而没进水，则插入重浇，但有可能造成夹层，应注意测试。
③若导管已离桩顶不远时进水，可在以后基础开挖中埋入护筒，清除沉渣及软弱混凝土层，安装同样直径的模板，浇筑混凝土至设计标高。
（3）导管拔断或拔不出，其原因有埋深过大，时间长后造成混凝土初凝，引起摩阻力过大，螺栓拧紧力矩不足。
处理办法有：
①、加强测深，控制埋深。
②、若导管断在混凝土中，则继续浇筑，权当加入钢筋；若导管断在混凝土外，则采用重插法，设置隔水栓，重下导管重新浇筑，前提同样是混凝土未初凝。
若用上述方法处理无效时，应及时将导管拔出，将已灌的混凝土吸出，抽出钢筋笼，重新清孔，下钢筋笼，下混凝土，再无法处理时，只能按废桩对待。
（4）由于桥梁上桩位可选择的余地不大，《规范》要求桩径中心距在承台底面处不得小于桩径的1.5倍。
因此，废桩情况应绝对避免，实在无法避免，只得采用补桩的方法。
补桩分两种：
①原桩位上补。
此时可采用反循环钻机除去钻锥，泥浆泵将泥渣及混凝土渣吸排出去，并短时可采用清水清孔，在钻头上焊接十字钢钢骨架对原桩顶面捣刮，然后下导管继续浇筑，以后加强检测。
②原桩位报废。
一般要补对称两根，且无桩位，常采用原桩位上补一根，旁边再浇一根的方法，但这种方法必须经设计部门认可。
另外，断桩位置越上越危险，因此补桩时应充分考虑这个因素。
五、质量保证措施
1、贯彻执行ISO9000质量体系标准，推行全面质量管理。
2、配合业主实施的质量基金实施办法，在内部承包基础上经理部制定面向工程队的质量基金管理办法，奖优罚劣，督促工程质量的提高。
3、建立三级质检制度，由项目队技术主管兼一级质检工程师，负责本队钻孔桩施工的全面技术安排及质量检查。
由经理部质检工程师负责二级质量检查，定时与随机检查相结合，经二级检查合格后报请监理工程师检查。
4、质检工程师对工程质量全权负责，对工程质量实行一票否决，质量不满足要求推倒重来。
5、钻孔、混凝土灌注实行技术人员、工班负责人现场值班制度，交接班时填写工序交接卡，交待施工情况及下一步工作应注意事项。
6、钻孔成孔的质量标准见下表：
钻孔桩成孔质量标准
项目
允许偏差
孔的中心位置（mm）
群桩:
100;单排桩：
50；
孔径（mm）
不小于设计桩径
倾斜度
钻孔：
小于1％
孔深
比设计深度超深不小于50mm
沉淀厚度（mm）
不大于50mm
清孔后泥浆指标
相对密度：
1.03～1.10；粘度：
17～20Pa.s；含砂率：
＜2％；胶体率：
＞98％；
7、钻孔桩钻孔允许偏差和检验方法应符合下表：
钻孔桩钻孔允许偏差和检验方法
序号
项目
允许偏差
检验方法
1
护筒
预面位置
50mm
测量检查
倾斜度
1%
2
孔位中心
群桩
100mm
单排桩
50mm
3
倾斜度
1%
检验数量：
施工单位全部检查。
8、钻（挖）孔桩钢筋骨架的允许偏差和检验方法应符合下表的规定。
钻（挖）孔桩钢筋骨架的允许偏差和检验方法
序号
项目
允许偏差
检验方法
1
钢筋骨架在承台底以下长度
±100mm
尺量检查
2
钢筋骨架直径
±20mm
3
主钢筋间距
±0.5d
尺量检查不少于5处
4
加强筋间距
±20mm
5
箍筋间距或螺旋筋间距
±20mm
6
钢筋骨架垂直度
1%
吊线尺量检查
注:
d为钢筋直径,单位为mm。
检验数量：
施工单位全部检查。
六、安全环保措施
1、经理部提前安排河床部分钻孔桩的施工，在汛期来临前完成河床内钻孔桩施工，在汛期施工河堤外地段钻孔桩。
2、成立以经理为组长的防汛安全领导小组。
在汛期安排人员24小时现场值班，负责对运河汛情的观察、通报及处理工作。
3、加强工人的安全教育，特种作业人员持证上岗。
把高处作业、施工用电及机械操作放在安全工作的首位。
4、施工产生的泥浆流入泥浆池沉淀，施工结束后用砂砾将泥浆池填平，防止泥浆污染河流。
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