四工区工艺试桩施工作业指导书2009.5.10Word文档格式.doc
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张为民
6
环保拆迁部部长
殷勇
7
现场负责人
公绪论
8
现场技术负责人
孙玉国
9
安全负责人
周延利
10
质检工程师
王明宝
11
测量工程师
王凤荣
12
试验工程师
武良领
13
现场技术员
李苑平
14
物资设备供应
高中良
15
现场施工负责人
张伟
16
桩基一队负责人
张君华
主要技术工人配置表
工种名称
人数
钢筋工
钢筋笼加工
电焊工
钢筋笼加工与焊接
机械工
钻机、吊车、挖掘机等司机
砼工
砼灌注
其他人员
辅助工作
合计26人，劳动力不足时及时补充
5.试桩的计划安排和施工准备工作
5.1试桩计划安排
计划于2008年4月23日进行试桩，桩长51m、桩径1.0m，采用C30水下混凝土浇筑。
5.2目前的施工准备工作
5.2.1、施工机械
根据试桩位置的设计图纸工程地质情况分析，选择反循环钻机进行施工。
目前针对试桩的施工机械已经准备就绪，详见下表。
主要机械设备配置表
设备名称
规格型号
数量
状态
反循环钻机
DR50
良好
挖掘机
DY200
压路机
山推YZ18
切割机
GQ40-1
弯曲机
GW40
钢筋调直机
TQ4-14
电焊机
BX1-400
对焊机
GQH40
装载机
LG50
吊车
25T
泥浆泵
1.5KW
混凝土运输车
8m3
运距1.5KM
5.2.3、施工用水
钻孔桩施工现场打井一口，解决桩基施工用水。
此地段水质经检验符合施工用水要求。
5.2.4、砼拌合站和原材料准备
供应混凝土的4#拌合站已建设完毕，原材料采用京沪高铁指定合格供应商名录中的，并经我工区中心试验室取样试验验证合格的材料，原材料现已进场经检测合格，数量满足试桩需要，并已通过监理人员的批准。
5.2.5、技术准备
现场桩位放样已完成，并对施工队伍进行了钻孔桩施工技术交底，并对现场工人进行了培训。
配合比采用我中心试验室参照咨询单位的指导性意见配制的配合比，配合比已于2008年4月1日试拌，于4月8日对7天强度报告进行报批，并审查合格。
原材料及配合比如下表：
试桩原材及配合比
材料名称
产地
钢筋
莱钢
用于钢筋笼
水泥
蚌埠海螺P.042.5
用于水下砼
粉煤灰
淮南平圩电厂
矿粉
徐州天成矿粉公司
外加剂
山西黄腾
砂
滁州明光女山湖
碎石
青龙山
C30水下砼理论配合比；
水：
水泥：
粉煤灰：
矿粉：
外加剂：
砂：
=148：
234：
98：
58：
3.9：
752：
1040
5.2.6、钢筋加工
在DK746+100拌合站处设钢筋加工场，钢筋加工场地全部按照标准化要求进行场地硬化，加盖钢筋加工棚，钢筋存放和加工处均搭设彩钢板的顶棚。
钢筋成品与原材临时存放的场地必须保证平整、干燥。
存放时，钢筋骨架底部均放在台座上，台座要高出原地面30-50cm，钢筋成品与半成品上面覆盖篷布。
钻孔桩施工工艺流程图
桩位放样
护筒埋设
搭设钻机平台
钻机就位
终孔、清孔
平整场地
钻进
制作护筒
泥浆池
泥浆备料
泥浆沉淀池
制作钢筋笼
灌注水下砼
二次清孔
自然养护
钢筋笼吊放、下导管
检测、调整泥浆指标
导管水密试验
6.施工工艺流程
6.1场地准备
首先探明钻孔位置地下管线的分布情况及是否需迁移等，钻孔场地的平面尺寸应根据桩基设计的平面尺寸、钻机移位要求、施工方法及其它配合施工的机具设备布置等情况决定。
为避免钻机产生不均匀沉降，钻机就位范围内的原地面进行平整碾压，并填碎石土高出原地面30cm，平整压实后，作为钻机的施工平台。
6.2护筒的制作和埋设
1、护筒采用钢护筒，长度2m，钢板厚度6mm，护筒内径比钻孔桩设计直径大30cm。
2.护筒埋设时要保证护筒中心线与桩中心线重合，且要保证护筒壁上下垂直。
3、护筒顶端高度，除满足施工要求外，应高出地面0.3m、地下水位1.5m以上，使护筒内水能产生15Kpa以上的静水压力。
埋设时，护筒中心线对准测量标定的桩位中心，并严格保持护筒的竖直度，其偏差均应控制在规范规定的范围之内。
护筒埋设要求准确、稳定、不变形、底部不漏水，能保证孔内水头稳定，形成静水压力，保护孔壁不坍塌。
4、埋设钢护筒采用人工配合机械的方式，通过定位的控制桩放样。
用十字线在钢护筒顶部标出护筒中心，然后移动钢护筒，使钢护筒中心与桩位中心位置重合。
同时用水平尺或垂球检查，使钢护筒竖直，保证护筒平面位置偏差不大于5cm、斜度不大于1%。
此后即在钢护筒周围对称地、均匀地回填最佳含水量的粘土，要分层夯实，达到最佳密实度，以保证其垂直度及防止泥浆流失及位移、掉落，夯填时要防止钢护筒偏斜。
6.3钻孔
6.3.1、钻机就位
钻机就位前，应先检查各项准备工作是否做好，包括机具设备的性能是否完好，此外还应根据地质资料绘钻孔地质剖面图，挂在钻机台架上，以便在钻孔中对不同的土层调整钻进速度和合适的泥浆指标。
钻机就位时，认真对中确保钻头中心的准确位置，在钻进过程中要经常检查，如有倾斜或位移，应及时纠正。
6.3.2、泥浆制备
在1744#和1745#两个墩位之间挖一个泥浆池，钻孔泥浆采用优质粘土在泥浆池配制，泥浆采用水化快、造浆能力强、粘度大的优质膨润土作为造浆材料，各项技术标准应符合规范和规则的要求，具体指标详见下表。
用泥浆泵输送泥浆，以满足桩基施工的需求。
新配制泥浆性能表
项目
相对密度
黏度
含砂率
胶体率
酸碱度
数值
1.05-1.10
18-22
小于2%
大于98%
8-10
6.3.3、钻进
钻机就位后，底座和顶端应平稳，泥浆循环，开始钻孔，在钻进过程中不应产生位移或沉陷。
采用反循环钻机成孔。
开钻时，先用低档慢速钻进，钻至护筒以下1米后，再调为正常速度。
反循环钻机钻孔取土时，依靠钻杆旋转进入土层，遇到硬土时，依靠钻机本身的力量完成取土。
钻进过程中。
每钻进1-2m或地层变化处捞取渣样，并检查泥浆指标，注意土层变化时每0.5米捞取渣样，以便及时对不同地层调整钻速、钻进压力、泥浆比重。
在粉土等易坍孔的土层中，采用低档慢速，同时提高孔内水头，增大泥浆比重，保证护壁质量，防止坍孔；
在粘性土中宜采用泥浆比重小于1.10钻进。
捞取的渣样存放在专门制作的渣样盒内并做好详细的标示，以便于判别地层状况，并与设计对照，与设计地层不相符的要及时通知监理及设计单位。
钻进过程中要保持孔内有1.5～2.0m的水头高度，并要防止扳手、管钳等金属工具或其他异物掉落孔内，损坏钻机钻头。
钻进作业必须保持连续性。
桩孔钻至设计标高后，请监理工程师进行检查，为清孔做好准备。
钻孔过程中泥浆的性能指标及检测方法
检测方法
泥浆比重计
黏度仪
含砂率仪
量筒
PH试纸
检测频率
同一地层中每钻进1.0-2.0m深度或地层发生变化时进行检测
1.05-1.15
小于4%
注：
检测的频率可根据钻机的钻速等情况适当调整。
6.4成孔检测
钻孔灌注桩在成孔过程中及终孔后以及灌注混凝土前，均需对钻孔进行阶段性的成孔质量检查。
6.4.1、孔径和孔形检测
本试验桩采用自制测孔器进行检测，测孔器采用φ16的钢筋制作，其外径等于桩基的设计孔径，长度6米。
检测时，将测孔器吊起，孔的中心与起吊钢丝绳保持一致，慢慢放入孔内，上下通畅无阻表明孔径大于给定的笼径。
若出现孔壁不平、缩径等情况可采用专用的筒式扫孔钻头进行扫孔；
孔壁垂直度偏差超限时，采用粘土或石块回填至偏位处以上，用钻头反复挤压，回填部分稳定后采用慢进尺边扫孔边检测的方式钻进，直至纠偏完成；
经检查合格的桩孔，方可以进入下道工序。
测孔器形式如下：
1.0m
6米
6.4.2、孔深和孔底沉渣检测
本试验桩采用钢测绳及检孔器检测孔深，采用标准测锤检测沉渣。
测锤一般采用锥形锤，锤底直径14cm，高22cm，质量6kg；
钢测绳使用之前，必须用经检校过的钢尺进行校核。
对孔深、孔径和垂直度、沉碴厚度进行检查，待验收合格后，填写终孔检查单，经监理工程师签字认可，具体检测指标如下表所示。
钻孔桩成孔检验检查项目
项目
允许偏差（mm）
孔径
不小于设计孔径
测孔器
孔深
不小于设计孔深
钢测绳
孔位中心偏心
≤50
钢尺
倾斜度
≤1%孔深
浇筑混凝土前桩底沉渣厚度
≤200
6.5清孔
待钻孔至设计高程后，即可进行清孔作业，考虑粉质粘土层的原因，清孔分两次进行，第一次采用反循环钻机自身进行清孔。
下放钢筋笼和导管，进行灌注作业前，利用换浆法二次清孔。
清孔要达到以下标准：
孔内排出或抽出的泥浆手摸无2—3mm颗粒，具体的泥浆指标见下表。
自检合格后报请监理工程师检查验收并签字认可。
在清孔过程中，注意保持孔内水位，以防塌孔。
清孔后泥浆的性能表
相对比重
小于1.10
17-20s
6.6钢筋安装及综合接地措施
6.6.1、钢筋笼加工
（1）钢筋笼制作：
钢筋笼全长30.87m，分两节制作，根据设计图纸，为了便于施工，两节钢筋笼分别为15m、15.87m。
（2）钢筋骨架制作：
钢筋笼骨架在制作场内采用卡板成型法分节制作。
用角钢和钢板焊成组合卡板。
按卡板的孔眼摆焊主筋和箍筋，全部焊完后，拆下上横梁、立梁，滚出钢筋骨架，然后吊起骨架搁于支架上，套入螺旋筋，按设计位置布置好螺旋筋并绑扎于主筋上，点焊牢固。
根据京沪高速铁路的施工要求，按照设计图纸布设接地钢筋。
钢筋笼在加工场主筋连接采用滚轧直螺纹套筒连接，现场钢筋笼拼装主筋连接采用滚轧直螺纹套筒连接，连接时主筋位置对正，保持钢筋笼轴线一致，接头位置必须按同一截面内不大于50％接头数量。
6.6.2、钢筋骨架的存放及现场吊装
（1）钢筋骨架临时存放的场地必须保证平整、干燥。
存放时，每个加强筋与地面接触处都垫上等高的方木，以免生锈或沾上泥土。
钢筋笼上下节要排好次序，挂上标识牌，便于使用时按顺序装车运出。
钢筋骨架在转运至墩位的过程中必须保证骨架不变形。
采用汽车运输时要保证在每个加强筋处设支承点，各支承点高度相等。
（2）钢筋笼入孔时，由吊车采用两点起吊。
第一吊点设在骨架的下部，第二吊点设在骨架长度的中点到上三分之一点之间。
应采取措施对起吊点予以加强，以保证钢筋笼在起吊时不致变形。
吊放钢筋笼入孔时应对准孔口，保持竖直，轻放、慢放入孔，入孔后应徐徐下放，不宜左右旋转，严禁摆动碰撞孔壁。
若遇阻碍应停止下放，查明原因进行处理，严禁高提猛落和强制下放。
第一节骨架放到最后一节加强筋位置时，穿进钢管，将钢筋骨架临时支撑在孔口钢管上，再起吊第二节骨架与第一节骨架连接，连接完成后下放至设计标高。
钢筋滚轧直螺纹套筒连接：
现场连接采用普通钢管钳拧紧，使套筒两端钢筋顶紧，保持套筒两端外露丝扣不超过一丝，并不得超拧，拧紧后的接头应用石笔做上标记。
骨架最上端的定位，必须由测定的护筒顶标高来计算定位筋的长度。
钢筋笼中心与桩的设计中心位置对正，反复核对无误后再焊接定位于钢护筒上，完成钢筋笼的安装。
钢筋笼定位后，及时浇注混凝土，防止坍孔。
（3）钻孔桩钢筋骨架的允许偏差和检验方法应符合下表的规定。
钻孔桩钢筋骨架的允许偏差和检验方法
允许偏差
检验方法
钢筋骨架在承台底以下长度
±
10mm
尺量检查
钢筋骨架直径
20mm
主钢筋间距
0.5d
尺量检查不少于5处
加强筋间距
箍筋间距或螺旋筋间距
钢筋骨架垂直度
≤1%
吊线尺量检查
钢筋笼定位标高
钢筋笼中心与桩孔中心
d为钢筋直径，单位：
mm
（5）钢筋笼在下放前必须设十字内支撑，运输过程中必须保证其不致变形，钢筋笼吊放前应加强吊点后方可吊放。
钢筋笼上口保护层采用十字设置圆型导向块，间距不大于2m。
（6）为防止钢筋笼上浮和位移，采取焊接钢管或粗钢筋加固在灌注平台上。
6.6.3、综合接地设施安装
按照设计文件规定做好综合接地设施制作和预埋安装工作，并确保综合接地各项检测指标合格后方可埋设。
桩基内综合接地钢筋在30米范围内采用通长配筋，每根桩基设置一根综合接地钢筋，并做好标记，便于和承台内接地钢筋的连接，接地钢筋在钢筋笼连接处用一根长30cm的钢筋搭接焊，焊缝厚度不小于4mm，单面焊缝长度不小于10d，以满足接地钢筋的设计要求。
6.7水下混凝土的拌和及运输
桩基混凝土强度为C30，采用混凝土拌和站集中拌制,5辆混凝土运输车连续运送，运输距离为2.0公里，运输过程中以3-4r/min的转速搅动，当砼运输车到达浇灌现场时，高速旋转30s后将混凝土拌和物灌入混凝土料斗中。
桩基混凝土检测项目见下表，出场时和运到现场均要检测：
工序
检验项目
规范要求
检查方法
混凝土浇注
坍落度
180～220mm
坍落度筒
扩展度
＞400mm
尺量
含气量
2%～6%
含气量仪
入模温度
5～30℃
温度计
6.8水下混凝土的灌注
1、待钢筋笼吊装就位后，即搭设平台下放导管。
导管是灌注水下混凝土的重要工具，在混凝土灌注之前导管要先进行水密承压试验，水密试验时水的压力不小于井孔内水深1.3倍的压力，并对导管由下而上依次顺序编号，安装导管时注意不得碰撞钢筋笼，导管可在桩位旁预先进行分段拼装，在吊放时再逐段拼装，分段拼装时仔细检查，变形和磨损严重的不得使用，导管内壁如粘附有灰浆和泥砂要清除干净。
2、导管进行水密试验的方法，将导管先拼装好，根据计算灌满水，两端封闭，一端焊输压管接头，用气压泵压入空气，压强达到1.56MPa（按51米桩长计算），将导管滚动数次，经过15分钟不漏水视为合格。
采用φ30cm刚性卡口式导管，导管使用前检查防水胶垫，保证其完整、无老化现象，然后按编号顺序逐节入孔并标定累计长度。
3、混凝土灌注前，对孔底沉淀厚度进行测定，不得超过规范规定值20cm，若超过则必须进行二次清孔，确保孔内泥浆各项技术指标均达到以下标准：
泥浆比重小于1.1，含砂率小于2%，粘度18～20s，PH值8～10，且孔底沉渣厚度不大于20cm。
清孔完成，立即进行水下混凝土灌注。
4、首批混凝土储量以首批混凝土灌注后导管埋深不小于1.0m,导管底离孔底30～50cm为标准进行计算。
灌注前准备φ28cm的篮球，用胶垫使其与导管壁密合，放置在导管上口，用铁线吊住。
当储料斗内混凝土数量达至最大储量时进行剪球，首批混凝土灌入孔底后，立即探测孔内混凝土面高度，计算出导管埋置深度。
5、混凝土灌注开始后保证紧凑、连续地进行，灌注过程中注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时准确测量孔内混凝土面高度，正确控制导管的提升和拆除，严格控制导管埋深在2～6m之间。
当混凝土上升到钢筋骨架下端时，使导管底口处于钢筋笼底口以下3m处，徐徐灌注混凝土，以减小混凝土从导管底口出来后向上的冲击力，避免产生浮笼。
当孔内混凝土进入钢筋骨架2米后，适当提升导管，减小导管埋置深度，以增加骨架在导管口以下的埋置深度，从而防止钢筋骨架被混凝土顶托上升；
混凝土面高于钢筋笼底4米，且导管底口进入钢筋笼2米后正常浇筑。
6、为确保在混凝土灌注过程中，及时准确地测量孔内混凝土面的高度和桩头超灌的高度,常采用以下两种方法：
（1）测锤法：
用绳系重锤吊入孔中，使之通过泥浆沉淀层而停留在混凝土表面，根据测绳所示锤的沉入深度换算出混凝土的灌注深度。
测锤为圆锥形，锤重6kg，测绳采用质轻、拉力强，遇水不伸缩，标有尺度的测绳。
（2）钢管取样盒法：
当混凝土灌注接近设计桩顶以上1m时，必须采用钢管取样盒法探测。
用多节长1m～2m的钢管相互拧紧接长，钢管最下端设一铁盒，上有活盖用细绳系着随钢管向上引出。
当灌注的混凝土面接近桩顶时，将钢管取样盒插入混合物内，牵引细绳将活盖打开，混合物进入盒内，然后提出钢管，鉴别盒内之物是混凝土还是泥渣，由此确定混凝土表面的准确位置。
（九）、成桩检测
该试验桩混凝土浇注完毕，其强度达到设计强度的70%或龄期达到14天后将桩头混凝土凿除，凿除时要注意对钢筋的保护。
凿去桩顶浮浆或松散破损部分，并露出坚硬的混凝土表面，在桩顶平面位置打磨出直径约为10cm的平面，打磨面应平顺光洁密实。
然后进行低应变检测，并出具检测报告，具体检测方法符合《铁路工程基桩无损检测规程》（TB10218）的规定。
7.钻孔过程中事故的预防与处理
7.1塌孔
塌孔的表征是孔内水位突然下降，孔内冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷明显增加等
7.1.1、塌孔的原因
（1）泥浆的相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮。
（2）未及时补浆（或水），或孔内出现承压水或钻孔通过砂砾等强透水层，孔内水流失等而造成孔内水头高度不够。
（3）护筒埋设太浅，下端孔口漏水，坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软，或钻机直接接触护筒上，由于振动使孔口坍塌，扩展成较大塌孔。
（4）在松软砂层中钻进进尺太快。
（5）吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。
7.1.2、坍塌的预防和处理
（1）在松散粉砂土和流砂中钻进时，应控制进尺速度，选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆。
（2）水位变化过大时；
应采取提高护筒，增高水头。
（3）发生坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。
（4）如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂（或粘土）混合物到塌孔处1-2m，如塌孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后在进行钻进。
（5）吊入钢筋笼时应对准孔中心竖直插入，严防触及孔壁。
7.2斜孔
7.2.1、斜孔原因
钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。
7.2.2、斜孔的预防及处理
（1）安装钻机时要使底座水平、起重滑轮缘、护筒中心三者应在一条竖直线上，并经常检查校正。
（2）在有倾斜的软、硬地层钻进时，应控制进尺，低速钻进。
7.2.3、扩孔和缩孔
（1）扩孔比较多见，一般表现为局部的孔径过大。
在地下水呈运动状态，土质松散地层处或钻头摆动过大，易于出现扩孔，扩孔发生的原因同塌孔相同，轻则为扩孔，重则为塌孔。
若只是孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能钻到设计深度则不必处理。
若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按塌孔事故处理。
（2）缩孔即孔径超常缩小，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。
缩孔的原因有两种：
一种是钻头焊补不及时，严重磨耗的钻头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（俗称橡皮泥），遇水膨胀后使孔径缩小。
为防止缩孔，前者要及时修补磨损的钻头，后者要使用失水率小的优质泥浆并快速钻进，并复钻二、三次。
8.混凝土浇注过程中事故及预防措施
8.1导管进水的原因及预防措施
8.1.１、主要原因
（1）首批混凝土储量不足，或虽然混凝土储量已够，但导管底口距孔底的间距过大，混凝土下落后不能埋没导管底口，以致泥水从底口进入。
（2）导管接头不严，接头间橡皮垫被导管高压气囊挤开，或焊缝破裂，水从接头或焊缝中流入。
（3）导管提升过猛，或测深出错，导管底口超出原混凝土面，底口涌入泥水。
8.1.2、预防导管进水的措施
为避免发生导管进水，事前要采取相应措施加以预防，万一发生，要当即查明事故原因，采取以下处理方法：
（1）若是上述第一种原因引起的，应立即将导管提出，必要时需将钢筋笼提出采取复钻清除。
然后重新下放骨架、导管并投入足够储量的首批混凝土，重新灌注。
（2）若是第二、三种原因引起的，应视具体情况，拔换原导管重下新导管；
或用原导管插入续灌，但灌注前均应将进入导管内的水和沉淀土用吸泥和抽水的方法吸出。
如是重下新管，必须用潜水泵将管内的水抽干，才可继续灌注混凝土。
为防止抽水后导管外的泥水穿透原灌混凝土从导管底口翻入，导管插入混凝土内应有足够深度，一般宜大于200cm。
由于潜水泵不可能将导管内的水全部抽干，续灌的混凝土配合比应增加水泥量，提高稠度后灌入导
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