淤泥地质条件下冲孔灌注桩施工工法文档格式.docx
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其中冲孔桩机机就位后,必须实行冲锤中心与桩中心对位,同时照中心点引出十字向与桩中心对位,方便在冲进过程中,随时随地校对,确保每次冲进尺均在中心位置上冲击钻进。
施工中的具体要求有如下几点：
（1）在钢丝绳冲击钻进过程中,最重要的是如何保证冲击钻头在孔内以最大的加速度下落,以增大冲击功能。
①合理地确定冲击钻头的重量:
一般按其冲孔真径每100mm取100~140kg。
对于硬岩土层或刃脚较长的钻头取大值,反之取小值。
②选择最优冲击悬距:
冲击距是指冲击钻头在上死点时钻头刃脚底面距孔底的高度。
最优悬距是保证钻头最大切入深度而使钢丝绳没有剩余长度,一般正常悬距可取0.5~0.8m。
悬距过大或过小,钢丝绳会抖动剧烈,悬距正常,钻机运转平稳,钻进效率高。
③冲击行程和冲击频率:
冲击行程是指冲击锤上提到上止限高度到被冲击地层的高度。
冲击频率是指单位时间内钻头冲击孔底的次数。
一般专用的钢丝绳冲击钻机选择冲击行程为0.78~1.5m,冲击频率为40~48次/min。
（2）冲击钻进成孔施工总的原则是根据地层情况,合理选择冲（钻）进技术参数,少松绳、多提绳、勤掏渣。
（3）施工时,先要在孔口埋设护筒,然后钻机就位,使冲击钻中心对准护筒中心。
开始应低锤密击,冲程0.4~0.6m,并及时用粘土泥浆护壁,使孔壁挤压密实,直至孔深达护筒底以下3~4m后,才可加快速度,提高冲击距转入正常冲击,并随时测定和控制泥浆比重。
（4）控制合适的泥浆比重:
各类岩土层中的冲程和泥浆比重关系见表一。
（5）遇岩层表面不平或倾斜,应抛入20~30cm厚块石,使孔底表面平整,然后低锤快击形成一坚密平台后,再进行正常冲击,同时泥浆比重可降到1.2左右,以减少粘锤阻力,但又不能过低,壁免岩渣浮不上来,掏渣困难。
（6）在冲击钻进阶段应注意始终保持孔内水位高过护筒底口0.5m以上,以免水位升跌波劲造成对护筒底口处的冲刷掏空使护筒移位。
表一各类土层中的冲程和泥浆比重选用表
选用土层和孔段
钻进工艺
效果
在护筒中及其刃脚以下3m
低冲程1m左右，泥浆比重1.2~1.5，土层松软时投入小片石和粘土块
造成坚实孔壁
粘性土、粉土层
中、低冲程1~2m，加清水或稀泥浆，经常清楚钻头上的泥块
防粘钻、吸钻，提高钻进效率
粉、细、中、粗砂层
中冲程2~3m，泥浆比重1.2~1.5，投入粘土块，勤冲，勤掏渣
反复冲击造成坚实孔壁，防止塌孔
砂卵石层
中、高冲程2~4m，泥浆比重1.3左右，多投粘土，减少投石量，勤掏渣
加大冲击能量，提高钻进效率
基岩
高冲程3~4m，加快冲击频率至8~12次/min,勤掏渣
软弱土层或塌孔回填层
低冲程反复冲击，加粘土块夹小片石，泥浆比重1.3~1.5
淤泥层
低冲程0.75~1.50m，增加碎石和粘土投量，边冲击边投入
碎石和粘土挤入孔壁，增加孔壁稳定性
对于不同的土层以及地质条件，冲孔钻机施工时，还应该注意以下的一些列注意事项：
（1）冲击钻进应遵守以下一般规定:
①应控制钢丝绳放松量,防止钢丝绳放松过多减少冲程,放松过少则不能有效冲击,形成打空锤损坏机具;
②卷扬机施工操作时,应在钢丝绳上作记号控制冲程。
冲击钻头到底后要及时收绳提起冲击钻头,防止钢丝绳缠卷冲击钻具或反缠卷筒;
③必须保证泥浆补给,保持孔内浆面稳定;
护筒埋设较浅或表土层土质较差者,护筒内泥浆压头不宜过大;
④一般不宜多用高冲程,以免扰动孔壁而引起坍孔、扩孔引发卡钻事故;
⑤应经常检查钢丝绳磨损情况、卡扣松紧程度、转向装置是否灵活,以免突然掉钻;
⑥每次掏渣后或因其它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;
⑦冲击钻头磨损较快,应经常检修补焊;
⑧大直径桩孔可分级扩孔,第一级桩孔直径为设计直径的0.6~0.8倍。
（2）在粘土层钻进应注意下列事项:
①可利用粘土自然造浆的特点,向孔内送入清水,通过钻头冲捣形成泥浆;
②在粘性很大的粘土层中钻进时,可边冲边向孔内投入适量的碎石或粗砂;
③当孔内泥浆粘度过大、比重过高时,在掏渣的同时,向孔内泵入清水。
（3）在砂砾石层钻进应注意事项:
①使用粘度较高、比重大的泥浆;
②保持孔内有足够的水头高度;
③视孔壁稳定情况边冲击边向孔内投入粘土,使土挤入孔壁,增加孔壁的胶结性;
④用掏渣筒掏渣时,要控制每次掏渣时间不宜过长。
（4）在卵石、漂石层钻进应注意事项:
①宜选用带侧刃的大刃脚一字形冲击钻头,钻头重量要大,冲程要高;
②冲击钻进时可时向孔内投入粘性好的粘土,增加孔壁的胶结性,减少漏失量;
③保持孔内水头高度,不断向孔内补充泥浆,防止因漏水过量而坍孔;
④在大漂石层钻进时,要注意控制冲程和钢丝绳的松紧防止孔斜;
⑤遇孤石时可抛填硬度相近的片石或卵石,用高冲程冲击,或高低冲程交替冲击,将大孤石击碎或挤入孔壁。
（5）在裂隙岩溶地层钻进应注意事项:
①冲击钻头操作要平稳,尽可能少碰撞孔壁;
②选用圆形钻头钻进,冲程宜小不宜大,加大钻头重量,悬距不宜过大;
③遇裂隙漏水时,可投入粘土,冲击数次后,再边投粘土加石块,形成人造孔壁;
④遇溶洞时,应减小冲程和悬距,慢慢穿过,必要时可边冲边向孔内投放小片石或碎石,以冲挤到溶洞充填物中作骨架,稳定充填物;
⑤遇无充填的小溶洞时,如果施工需要,可投入粘土加石块,形成人造孔壁;
⑥遇起伏不平的岩面和溶洞底板时,不可盲目采用大冲程穿过。
需投入粘土石块。
将孔底填平,用十字形钻头小冲程反复冲捣,慢慢穿过。
待穿过该层后,逐渐增大冲程和冲击频率,形成了一定深度的桩孔后,再进行正常冲击。
（6）掏渣应遵守以下规定:
①掏渣筒直径为桩孔直径的50%~70%;
②开孔阶段,孔深不足3~4m时,不宜掏渣,应尽量使粘渣挤入孔壁;
③每钻进0.5~1.0m应掏渣一次,分次掏渣,当在卵石、漂石层进尺小于5cm/h,在颗粒松散地层进尺小于15cm/h,应及时掏渣,减少钻头的重复破碎现象;
④每次掏渣后,应及时向孔内补充泥浆或粘土,保持孔内循环水位高于出水口。
（7）清孔应遵守以下规定:
①孔壁土质较好不易坍孔者,可用空气吸泥机清孔；
②孔壁土质较差者宜用泥浆循环清孔,清孔后泥浆比重应控制在1.15~1.25之间,粘度≤28s,含砂率≤10%;
③必须及时补充足够的泥浆或清水,始终保持桩孔中泥浆面稳定;
④清孔后孔底沉渣厚度应符合灌注桩施工的技术规范容许的沉渣厚度规定;
⑤清孔完毕,必须立即灌注水下混凝土。
5.2.2钢筋笼的制作与吊放
（1）钢筋笼制作：
钢筋笼绑扎应牢固，其加工除满足设计要求外，尚应符合下列规定：
①主筋接头可采用对焊、绑扎、搭接焊或冷挤压、气压焊等连接形式，并符合相应施工技术规定；
②导管灌注水下混凝土桩的钢筋笼内径应大于导管连接处外径10cm以上；
③钢筋笼应按吊装条件确定分段加工长度，并设置钢筋保护层定位装置和焊接吊装耳环；
④钢筋笼允许偏差范围为：
主筋间距±
10mm，箍筋间距±
20mm，笼直径±
10mm，长度±
50mm；
⑤钢筋笼下端0.5~0.8m范围内主筋应稍向内侧弯曲呈倾斜状；
⑥钢筋间距不得大于300mm，并应采用螺旋筋；
⑦钢筋笼刚度较差时应补强，吊运中不得变形。
（2）钢筋笼吊装
①钢筋笼搬运应平起、平放，口号一致。
水平搬运时每隔3~4米设一个支撑点，防止搬运中钢筋和钢筋笼变形；
②钢筋笼的吊放要对准孔位、扶稳、缓慢，避免碰撞孔位，到位后立即固定。
③多节钢筋笼吊放时，应将钢筋笼逐步接长后再放入孔内，利用先插入孔内的钢筋笼上部架立筋将笼体固定在护筒上，利用吊装机械将上节钢筋笼临时吊住进行两节钢筋笼的对接和绑扎，钢筋笼对接后要请质量员和工程监理对焊缝检查验收，冷却后再沉入孔内。
④固定钢筋笼时，要对孔中心，严禁偏离中心位置，砼保护层采用Φ18钢筋点焊在主筋上，每三米设置一组四块。
⑤分段吊装时，将下段吊入孔内后，其上端应留1m左右临时固定在孔口处，上下段钢筋笼的主筋对正连接合格后继续下沉。
⑥笼顶预留筋标高控制：
钢筋笼的标高定位，可采用锁定式吊杆。
当灌注桩空桩深度较大时，尤为必要，使用两根长度略大于施工面至桩顶距离的Φ40的钢管，在钢管下端焊若干定位环，间距5cm，在钢筋笼顶端下到孔口时，按照孔口标高至桩顶标高的距离尺寸，确定要使用的定位环顺序，将确定的定位环从主筋外侧首道加劲筋下面插到主筋里侧，再从内侧向环内插入两根同吊杆一样长的插销，将吊杆锁定，插销上端与吊杆上端绑扎在一起，起吊吊杆，将钢筋笼徐徐下放到位，然后将吊杆吊环与护筒绑扎在—起，将钢筋笼固定，同时可防止灌注混凝土时钢筋笼的上浮。
5.2.3导管的安放
①导管宜采用直径为200~250mm的多节钢管，管节连接应严密、牢固，使用前应试拼，并进行隔水栓通过试验；
②混凝土导管利用三脚吊架起吊安放，下导管时应缓慢放下，先将导管直接放入孔底，然后再往上提起，保持距离孔底30~50cm的距离。
5.2.4二次清空
当导管安装完毕，灌注混凝土前应再次测量沉渣厚度，沉渣厚度超标时，应进行二次清孔。
当孔径小于800mm时，二次清孔采用正循环压浆法即可取得很好的效果；
当孔径大于800mm时，采用空吸泵反循环方式、导管空气升液排渣法清孔。
5.2.5水下混凝土的灌注
①混凝土必须具有良好的和易性，配合比应经试验确定。
细骨料宜采用中、粗砂，粗骨料宜采用粒径不大于40mm卵石或碎石。
水下灌注的混凝土坍落度宜为160~210mm；
②混凝土灌注前应检查成孔和钢筋笼质量；
③必须保证足够的初灌量确保剪球后导管首次埋管砼0.8~1.2m；
④初灌剪球时，应立即观察孔内反浆是否畅通，并及时测量导管内外砼液面高度及导管在砼内的埋深，初灌后不得上下串动导管；
⑤灌注过程中，应随时测定砼面高度，保证每次拆卸导管后，导管埋深2~6米，应准确测定作好记录；
⑥水下混凝土灌注要连续，中途不得停顿，同时工地备有灌浆溜槽，以免商品砼车不能直接运输到孔口时，利用溜槽来直接接放砼到孔口漏斗，以缩短灌注时间，保证灌注质量；
⑦为保证桩头质量，超灌长度为0.3~0.5m；
⑧混凝土试件制作，同一配合比每班不得小于一组，泥浆护壁成孔的灌注桩每5根不得少于一组；
⑨砼灌注要有周密的计划，根据桩径、桩长、充盈系数和浮浆高度计算砼用量。
5.2.6监测技术与分析
监控量测是施工的重要组成部分。
冲孔灌注桩作为基坑的主要围护结构，所以在成桩过程中以及基坑开挖过程中，必须通过监测掌握支护结构以及地表的形态。
支护结构与周围环境的监测主要分为应力监测与变形监测，监测项目的具体情况如表二。
表二灌注桩施工监测项目汇总表
序号
监测
项目
方法及仪器
侧点布置
量测频率
量测精度
1
地层及支护情况观察
现场观察及地质描述
随时进行
2
桩顶变形
经纬仪
围护结构的每个角点
短边中点、沿基坑长度方向间距30m
基坑开挖期间，2次/天，基本稳定后1次/2天，期间每两天一次
1.0mm
3
桩内钢筋应力应变
钢筋计
短边中点，沿基坑长度方向间距60m（钢筋砼桩）
全过程，1次/天
<
1/100（F.S）
4
桩体变形
测斜管
基坑开挖期间，2次/天，基本稳定后1次/2天，
通过动态信息管理，对监测数据及时处理并及时反馈以指导施工，发现灌注桩异常情况应立即做施工处理，防止发生工程事故。
当监测数据接近警戒值时，应加密监测频率，并作日报表；
当监测数据接近控制值时，应立即报告施工管理，会同设计、监理等分析原因，并及时提交应对措施报告。
5.3施工劳动力组织（见表三）
表三劳动力组织情况表
工种
所需人数/人
护筒埋设
2~3
钻进成孔
司机1人，钻杆安装2人，清渣工2人
混凝土灌注
司机1人，孔口导管安装3人
辅助工
泥浆制作1人，泵工1人，其他工种如电工、修理工、测量工酌情考虑
备注：
以上劳动组织为一班施工人员，如两班制则乘以2
6材料与设备
6.1材料
本工法除泥浆制作之外，无需特殊的材料。
对于泥浆来说，制作材料为：
①膨润土：
以蒙脱石为主的粘土性矿物；
粘土：
塑性指数IP大于17，小于0.005mm的粘粒含量大于50％。
为泥浆的主要材料；
②CMC：
羧甲基纤维素钠盐，增加粘度，防止脱落；
③碱类：
Na2CO3及NaHCO3控制和改善泥浆性质；
④渗水防止剂：
废纸浆、锯末等，防止渗水；
⑤重晶石：
主要成分为硫酸钡，增加泥浆相对密度。
其中泥浆的性能指标随钻机钻机的土层以及地质条件不同而异。
6.2机具设备（见表四）
表四施工用机具一览表
设备名称
设备型号
单位
数量
冲孔桩机
台
泥浆泵
7.5
切断机
Ф40
弯曲机
5
电焊机
交流
6
发电机
160KW
7
汽车吊
25t
8
全站仪
9
水准仪
7质量控制
7.1工程质量控制标准
冲孔灌注桩施工质量验收执行以下标准：
《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）
《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）
《钢筋混凝土工程施工及验收规范》（）
7.2工程质量保证措施
冲孔灌注桩的施工质量控制主要包括以下三个方面：
7.2.1前期质量控制
（1）组织工程建设相关质量责任主体进行图纸会审和技术交底。
明确桩基的技术和规范要求,及时发现图纸中的差错和不足。
（2）对施工组织设计进行严格审核,并要求施工单位严格按照方案施工。
（3）施工场地做到三通一平。
（4）原材料质量控制:
1）原材料质量控制是冲孔灌注桩施工质量控制的第一步,其合格与否直接影响灌注成桩质量,本工程在原材料选用方面进行严格监控。
2）混凝土施工质量控制,混凝土的搅拌质量直接影响成桩的质量和施工进度。
当混凝土出现不均匀、离析、泌水等质量问题易发生堵管,影响正常施工。
7.2.2施工过程质量控制
（1）全风化基岩层中钻进软土层,采用双翼带梳齿钻头或镶焊硬质合金刀头的笼式钻头,孔口设立专用泥浆池,制作优质泥浆,比重为1.25～1.30,在钻进中及时向孔内补给。
（2）钻进中遇到孤石;
利用Z22-300型冲击钻机冲击成孔,再利用R-516型钻机配牙轮钻头钻进,根据残留体层位碴较多的特点,把比重控制在1.30。
（3）强、中风化基岩石钻进;
采用牙轮钻头钻进,利用牙轮底的金刚石轮齿把岩石破碎;
利用Z22-300型冲击钻机冲击钻进;
进入基岩石,应采用低锤冲击或间断冲击,如发现偏孔应回填片石至偏孔上方30～50cm处,然后重新冲孔。
每钻进4～5m深度应验孔一次,进入基岩后,每钻10～50cm应清孔取样一次。
（4）清孔的质量控制:
根据设计孔底沉渣厚度必须小于50mm,而孔底沉渣厚度是影响桩端承载力的一个重要因素。
本工程采取二次清孔技术方案,第一次清孔采用下循环法,第二次清孔采用气举反循环法。
清孔结束后,把测绳从导管内放入孔底,测量出的孔深跟终孔时的孔深比较,计算出沉渣厚度,沉渣满足要求后,即开始浇筑混凝土。
7.2.2施工的后期质量控制
（1）成品桩的保护:
混凝土未达到初凝以前防止地面大量灌水或进行大的扰动。
（2）成品桩的检验:
按一定比例对桩进行现场静载试验,测试单桩的静压、抗拔承载力和单桩的抗水平承载力,进一步验证和确定桩基的承载能力;
送检混凝土试块判断桩基的强度。
7.3冲孔灌注桩常见病害防治以及处理措施
由于目前施工单位的素质参差不齐，有些队伍对泥浆制备及水下混凝土施工中的关键环节控制不严，在施工中常发生塌孔、梅花孔、斜孔、钢筋笼上浮、桩底沉渣太厚和混凝土灌注质量达不到设计求等问题，下面是对这些常见问题的处理办法以及预防措施：
（1）塌孔
常发生在地层结构中有较厚的砂层、卵石层和淤泥层等夹层部位的成孔过程。
由于砂层、卵石层和淤泥层的整体性较差，若施工至夹层部位时，仍然采用劣质泥浆或一般地质条件中使用的泥浆起不到护壁作用，在冲孔施工的外力作用下，夹层部位的孔壁不稳定，从而造成塌孔。
另外，在石灰岩地区进行桩基施工时，也容易发生塌孔现象。
由于石灰岩地区地下溶洞裂隙发育且连通性好，当桩孔碰到地下溶洞、溶槽或地下河时，会因泥浆漏失而桩孔内泥浆面骤然下降，孔壁突然失去泥浆静压力的作用而向桩孔内坍塌。
遇到塌孔，常用的处理方法是立即将桩锤提起，并抛填小石块和粘土块，致塌孔位置以上1～2m，并待其沉积后重新反复冲击造壁。
若以上方法仍没有效果，那么，须征得设计同意采用其它有效的处理方法。
（2）梅花孔
常发生在桩孔冲进到较坚硬的岩层时，目前冲孔桩施工用的冲锤主要有十字锤、人字锤和梅花锤等几种。
当施工进入较坚硬的岩层后，若使用的桩锤锤高过大，且桩锤顶的转向环又不灵便时，就很容易使桩锤在冲进过程中沿着锤齿部位所形成的“轨道”冲进，这样桩孔壁将有少许凸向桩孔，这样的桩孔称为梅花孔。
如果梅花孔不作处理就灌注混凝土，那么该段桩芯混凝土便存在局部缩孔的隐患。
此外，出现梅花孔还容易发生卡锤的施工事故。
因此，在冲孔桩施工过程中，若发现有梅花孔，应引起注意，及时处理。
梅花孔的常用处理方法有两种：
①重新修整孔锤修孔；
②向桩孔内回填块石至梅花孔顶面以上，检修好桩锤的转向环，然后低锤密冲，反复修孔。
（3）桩孔倾斜是指冲孔桩成孔的垂直度不满足规范要求
引起斜孔的原因有：
①所用桩锤偏心过大或掉齿；
②冲进过程中遇有探头石或障碍物；
③桩施工现场地质岩层走向的坡度很大，或孔底土质不均，岩石强度不一；
④桩机架在施工中逐渐倾斜。
发生斜孔后，若斜孔较严重的可向桩孔内回填块石和粘土块，然后用低锤密冲，反复矫正，可收到较理想的效果。
预防措施：
不使用偏心过大的锤；
定时检查桩锤，发现锤齿磨损严重时及时更换；
注意泥浆循环，泥浆比重要适宜；
桩机架下面要稳固，防止桩机架在施工过程中移动、倾斜。
（4）钢筋笼上浮
钢筋笼上浮经常发生在冲孔桩施工的最后环节—水下混凝土的灌注过程中。
造成钢筋笼上浮的主要原因有：
①导管底端接近钢筋笼底端时，灌注混凝土的速度太快，混凝土流出时冲击力较大，推动钢筋笼向上浮动。
②埋管过深，混凝土灌注时间过长，表层混凝土已近终凝，使混凝土与钢筋之间产生了一定的握裹力。
此时若导管底端未及时提升到钢筋笼底端以上，混凝土从导管流出后向上升时，会带动钢筋笼上浮。
③提管时法兰盘钩住钢筋笼。
防止和处理钢筋笼上浮可采用如下措施：
①钢筋笼的顶端若在钢护筒范围内，可将其焊到钢护筒上；
若在钢护筒以下，则可用钢管套在钢筋上顶压。
②当导管底端接近钢筋笼底端时，适当放慢灌注速度，并控制好导管的埋深，以减少混凝土的上冲力。
③尽量缩短混凝土的整体灌注时间，若整体灌注时间较长时，应采取措施延长混凝土的初凝时间。
④若发现钢筋笼有上浮现象，除了采用钢管套在钢筋上顶压以外，还应提升导管（注意导管的埋深），并放慢混凝土浇灌速度。
利用真空泵采用反循环施工对桩孔底部沉渣进行清孔，确保成桩。
（5）桩底沉渣过厚或桩底混浆
桩底沉渣过厚或桩底混浆，是桩基础施工容易出现的较为严重的质量问题，造成的原因主要有：
①清孔不彻底。
岩渣粒径过大，清孔的泥浆无法使其呈现悬浮状态并带出桩孔而成为永久性沉渣。
②清孔后的泥浆比重过大，以致在灌注混凝土时，混凝土的冲击力不能完全将桩孔底部的泥浆反起，造成混浆。
③清孔之后到混凝土的开灌时间过长，使原来已处于悬浮状态的岩渣沉回桩孔底部，这些沉淀的岩渣过厚不能被反起而成为永久性沉渣，造成施工质量问题。
④灌注混凝土的导管下端距离桩孔底部过高，影响了混凝土的冲击力对桩孔底部泥浆的反起效果，并可能造成初始灌注的混凝土无法包裹住导管的下端，造成混浆和夹层。
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