德胜路隧道支护桩施工方案正循环.docx

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德胜路隧道支护桩施工方案正循环

德胜路隧道支护桩施工方案

1、工程概述

德胜路隧道位于德胜路，分为南、北两线，北线起点SBK0+320.00，终点SBKO+722.000，全长402米，南线起点SNK0+321.00，终点SNK0+722.00，全长401米；双向四车道，南北两线开口段为U型框架结构，闭口段采用单箱单室结构。

北线开口段长297米，闭口段长105米；南线开口段长296米，闭口段长105米。

德胜路隧道部分采用灌注桩支护，支护范围从K0+413～K0+600共147米，共有支护桩323根，φ1.2米52根，φ1.0米271根。

德胜路隧道支护桩地层主要为第四系全新人工填土层、洪冲积层、海陆交相互沉积层、冲积土层、白垩系砂岩、泥质粉砂岩。

适合用正循环回旋钻。

正循环回旋钻的优点是钻进与排渣同时连续进行，故成孔速度较快，钻孔深度较大，最深可达100米。

2、编制依据

2.1佛山市顺德区快速干线首期工程SJ4合同段碧桂路、德胜路立交工程投标文件。

2.2佛山市顺德区快速干线首期工程SJ4合同段碧桂路、德胜路立交工程两阶段施工图设计。

2.3《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000。

2.4《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1-2004。

3、施工准备

3.1技术准备

3.1.1掌握场地的工程地质和水文地质资料。

3.1.2读懂桩基设计图纸和技术要求，编写施工方案，进行技术交底、原材料送检和混凝土配比申请。

3.1.3了解场地及临近区内的危房等特殊建筑物分布情况基地下障碍物（旧基础、地下工程、管线等）的分布。

3.1.4准备施工用的各种报表、规范。

3.2现场准备

3.2.1对桩位进行测量定位自检，监理复核；

3.2.2护筒埋设检查、测量复核；

3.2.3泥浆池、沉淀池的检查；

3.2.4检查水泥、骨料、水质及其它添加剂数量，其质量是否满足设计与规范要求，是否与批准的混凝土配合比设计试验报告的材料相一致；

3.2.5检查制作钢筋笼的钢筋型号、种类、数量是否满足设计要求，钢筋加工各部位尺寸、焊接质量是否满足设计与规范要求，有无埋声测管等。

4、施工工艺流程和施工方法

4.1施工工艺流程

本工程为钻孔桩基础，根据地质情况选用正循环回旋钻钻孔。

主要工序包括桩位放样、钢护筒埋设、钻孔施工、清孔、钢筋笼制作及安装、水下灌注混凝土。

4.2施工工艺要点

4.2.1桩位放样

施工前先排水、修路、清除桩基位置的杂草和淤泥，换填山皮土并刮平压实，使施工机具顺利进出，能保证钻机在施工中平稳，然后根据设计提供的导线点（经导线复测闭合后）及水准点用全站仪及水准仪定位,并打护桩。

4.2.2护筒埋设

（1）平整场地、清除杂物、换除杂土、夯打密实，场地准备完成后，测量定出桩位，放出钢护筒边线，依据钻孔桩中心，引出十字桩，并保护好桩位，以便在钻机就位后控制好三心一线（钻头、钢丝绳、钻孔桩中心，三者应在同一铅垂线上），钢护筒设计直径根据桥梁设计规范要求，护筒直径比桩径大20—40cm。

护筒长不小于200cm，高出地面部分不小于0.3m。

（2）钢护筒测量就位后，四周用粘土回填夯实，回填时注意保持筒体垂直，并测量其标高，以便检查孔底高程。

4.2.3泥浆的配制

泥浆循环池的设置应满足技术、交通组织、安全、文明施工的要求。

在粘土层段可采用自然造浆的方式进行护壁，淤泥或砂类土层段采用抛填粘土造浆，造浆用的粘土塑性指数应大于15。

钻孔桩施工前，必须提前备有足够数量的粘土或膨润土，掏渣后应及时补浆。

浆液的比重、粘度、胶体率等指标经现场试验以符合该地层护壁要求，一般钻进过程技术指标要求见下表。

相对度

粘度（s）

胶体率（%）

失水率（%）

泥皮厚

静切力（Pa）

酸碱率（ph）

1.2～1.4

22～30

≥95

≤20

≤3mm/mim

3～5

8～11

为保证中层易液化坍塌砂质层的成孔质量和最终能将孔底清理干净，对泥浆的比重与粘度制定严格指标。

泥浆的好坏是成孔质量的重要保证之一，由于配置了高质量的泥浆，在长期停钻的情况下，沉积物很少，此外，优质的泥浆可使孔壁形成一层粘性好、密度大渗透性差的泥皮，这层泥皮可防止孔内泥浆外渗，大大减缓孔内水头降低的速度，这也是使孔壁稳定的有效措施。

4.2.4钻孔施工

正循环钻孔是指用泥浆以高压通过钻机的空心钻杆，从钻杆底部射出，底部的钻头在回转时将土层搅松成为钻渣，被泥浆悬浮，随着泥浆上升而溢出流到井外的泥浆溜槽，经过沉淀池沉淀净化，泥浆再循环使用。

井孔壁靠水头和泥浆保护。

由于正循环钻渣得靠泥浆浮悬才能上升携带排出孔外，故对泥浆的质量要求较高。

4.2.4.1钻孔时先开动泥浆泵，待泥浆循环正常后，再起动钻机慢速回转放下钻头至护筒底，轻压慢速待钻头正常工作后，逐渐加大转速和转压，进入正常转进。

4.2.4.2钻进时要适当控制进尺，钻孔作业连续进行，并做好记录。

4.2.4.3钻进过程中随时对泥浆进行试验检测，测定泥浆比重、粘度、含砂率和胶体率，控制泥浆性能；随时观测土层变化情况。

4.2.4.4钻进中如果遇到软土或砂土等易塌孔的土层，利用低速钻进、加大泥浆比重、控制孔内水头等方法施工，防止塌孔。

4.2.4.5随时检查钻机设备是否平稳牢固，防止钻进扩孔。

4.2.4.6在提钻除土或因故停钻时，要保持孔内具有一定的水位和要求的泥浆相对密度及粘度，以防坍孔。

4.2.5第一次清孔

当钻孔达到设计深度并经监理工程师确认后，停止进尺，稍提钻锥离孔底10～20㎝空转，并保持泥浆正常循环，以中速压入比重为1.03～1.10的较纯泥浆，把钻孔内悬浮钻渣较多的泥浆换出。

使清孔后泥浆的含沙率降到2%以下，黏度为17～20s，且孔底沉淀土厚度不大与设计规定的数值，即可停止清孔，严禁用加深钻孔深度方法代替清孔。

经监理工程师验收合格后，吊放钢筋笼。

4.2.6钢筋笼的制作及安装

4.2.6.1钢筋笼制作

（1）钢筋应存放在高于地面的平台、垫木或其他支承物上。

按不同钢筋种类、等级、牌号、规格及生产厂家分批验收、分别堆存、挂牌标识。

（2）钢筋的质量须经过试验并经监理工程师确认合格后方可使用，使用前先清除钢筋上的油渍、污泥、锈漆等。

（3）为保证钢筋笼加工精度，采用钢筋弯曲模具，设专用台架制作钢筋笼，按设计和规范要求加工钢筋笼，钢筋笼采用加劲（间距2m）成型法，加劲筋点焊在主筋内侧，制作时校正好加紧筋与主筋的垂直度，然后焊接牢固，布好螺旋筋并绑扎于主筋上。

（4）钢筋笼长度较长时，可以分节制作但接头必须符合设计和规范要求，在加工场内制作时，主筋宜采用闪光对焊,主筋接头位置错开且在同一截面受拉区不大于50%。

主筋搭接采用焊接。

焊接长度、质量必须满足规范要求。

（5）为保证主筋保护层厚度，在钢筋笼每2米处设置一组定位钢筋。

钢筋笼每隔2m在主筋内侧检测管外侧设置“○”型加强筋，以防止钢筋笼存放、转运、吊装时变形；每节钢筋笼的吊点位置还要设特别加强撑，同时对同一条钢筋笼要逐节增大加强撑的刚度，以防止吊装时吊点处变形。

（6）加工后的钢筋根据规范和设计要求认真检查验收，必须确保钢筋笼的主筋允许偏差为±20mm,箍筋间距允许偏差为-20mm,钢筋笼长度允许偏差为±10mm,并经监理检验合格后，方可下入孔内。

4.2.6.2钢筋笼安装

（1）安装时采用扁担起吊，同时使用吊机主副钩，先将钢筋笼水平吊起，离开地面后再一边起主钩、一边松副钩，在空中将整节钢筋笼吊至竖直，严禁单钩吊住钢筋笼一头在地上拖拽升高来吊直钢筋笼，防止骨架变形；钢筋笼竖直后，检查其竖直度，进入孔口时，扶正缓慢下放，严禁摆动碰撞孔壁。

钢筋笼边下放边拆除内撑。

下笼过程中若遇障碍不得强行下放，必须查明原因，处理后继续下放,钢筋笼安装时保护层偏差不宜大于20mm。

（2）钢筋笼分节制作时，上下两节孔口焊接采用搭接焊接头，采用搭接焊时，主筋连接应保证在同一轴线上。

主筋连接部位表面污垢必须清除干净，上、下节笼体各主筋位置对正，且上、下节笼体保持垂直状态。

焊接时采取两边对称施焊。

连接完毕后要补足连接部位的螺旋箍筋，并经监理验收合格后方可下放，进行下一段笼的安装,钢筋加工单面焊缝长度不小于10d,双面焊接长度不小于5d。

（3）钢筋笼下到设计标高后，定位于孔位中心，将主筋或延伸钢筋焊接在护筒上，以防止骨架在灌注混凝土时上浮或移位。

钢筋笼下放完成后，马上下放导管进行二次清孔，并做好灌注水下混凝土的准备。

4.2.7水下混凝土的灌注

4.2.7.1导管下放及二次清孔

水下混凝土的灌注采用导管法。

导管接头为卡口式，直径350mm，壁厚10mm。

导管使用前须进行水密、承压和接头抗压试验。

下放导管时，导管连接要紧密，导管下入孔内后，底端宜距离孔底0.25~0.4m;导管应位于钻孔中心位置；导管下放完毕，立即进行泥浆循环清孔，开始先将导管以40cm幅度上下活动，扰动孔底沉渣，历时1个小时；然后将导管口下落至距孔底5cm，并不断摇动导管。

清孔过程中，徐徐向泥浆池中加入清水，以减小泥浆比重；并及时清理泥浆渠中循环出的沉渣，以降低泥浆的含砂率。

如因泥浆粘度较小，致使孔底沉渣超标，可以在泥浆渠中加入适量的膨润土或水泥增大泥浆粘度，以降低沉渣厚度。

清孔过程中随时检测,当泥浆相对密度在1.03～1.10，含砂率＜2%；沉淀层厚度小于50mm，经监理工程师确认同意即可进行水下混凝土灌注。

4.2.7.2水下混凝土灌注

（1）混凝土的基本要求

A．桩基混凝土标号为C25，考虑到水下混凝土灌注的各种因素，在进行混凝土配合比设计时要满足以下要求：

坍落度：

18—22cm；

混凝土初凝时间：

≥6h。

B.混凝土采用罐车运输至浇筑地点，采用汽车吊或输送泵放料到料斗进行灌注。

（2）混凝土灌注

A．当二次清孔的沉渣厚度（小于5cm）达到要求并经监理工程师检查合格后，方可进行水下混凝土的浇筑。

B．混凝土集料斗要满足首批混凝土需要量要求，保证首批混凝土灌注后导管埋深1m以上。

首批混凝土需要量计算：

V≥πD2/4×（H1+H2）+πd2/4×h1

式中：

V----灌注首批混凝土需要量（m3）；

D---桩孔直径（m）；

H1桩孔底至导管底端间距，一般为0.4米；

H2导管初次埋置深度（m）；

d导管直径，取d=0.35（m）；

h1桩孔内混凝土达到埋深H2时，导管内混凝土柱平衡导管外（或泥浆）压力所需的高度（m），即h1=HWγWγc；

Hw井孔内混凝土面以上水或泥浆的深度（m）；

γW、γc---为水（或泥浆）、混凝土的容重（取γW=11KN/m3,γc=24KN/m3）；

由上式计算可知，φ120cm孔径首批混凝土需要量为2m3左右，φ150cm孔径首批混凝土需要量为3m3左右。

提前加工好相应体积的混凝土集料漏斗。

C．用顶塞法灌注首批混凝土，首批混凝土灌入孔底后，立即探测孔内混凝土面高度，计算导管埋置深度，符合要求后即可正常灌注。

混凝土灌注过程中应注意以下事项：

①灌注开始后，应紧凑连续进行，并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。

导管在混凝土内埋深控制在2m～6m左右。

②在混凝土灌注过程中，后续混凝土要沿导管壁徐徐灌入，以免在导管内形成高压气囊。

另外，为保证桩基础的密实，要定时抽插导管，达到振动效果。

③为确保桩顶质量，混凝土浇筑标高应比设计桩顶标高高出50—100cm，在浇筑完成后挖除多余混凝土，但应留出30cm左右在桩基础达到强度后用风镐凿除至设计标高。

D．混凝土在浇筑过程可能遇到的问题及其处理：

①导管进水：

如因导管埋深不足而进水，则将导管插入混凝土中，用小型潜水泵抽干导管内的积水，再开始灌注；如因导管自身漏水或接头不严而漏水，则应迅速更换已经拼接检查好的备用导管，然后按前面做法处理；如果上述两种方法处理不能凑效，则应拆除灌注设备，用高压射水的φ300mm空气吸泥浆机将已经灌注混凝土吸出，清孔后再继续浇筑混凝土。

②卡管：

初灌时隔水栓卡管，或因混凝土自身卡管，可用长杆冲捣导管内混凝土，用吊绳抖动导管，或在导管上安装附着式振捣器使隔水栓下落。

如仍不能下落，则将导管连同其内混凝土提出钻孔，另下导管重新开灌。

如因机械发生故障或因其它原因使混凝土在导管内停留时间过大，孔内首批混凝土已初凝，宜将导管拔出，用吸泥机将孔内表层混凝土和泥渣吸出，重下新导管灌注。

4.2.8桩基检测

本工程桩基检测工作由业主委托第三方进行。

主要内容包括低应变法检测、超声检测、高应变检测、抽芯检测。

检测频率由监理、业主及质监站根据规范要求及本工程具体要求确定。

（1）声测管的埋设

每根桩埋设3根声测管，按等边三角形布置，离钢筋笼距离在5～10cm左右。

声测管应采用φ57×3.5的钢管。

钢管连接采用φ70×6.5的钢套管或焊接方法，保证管内光滑。

声测管不得破漏，下端及接头应严格封闭，管顶在检测前应加盖，以免异物入内，堵塞通路。

在下放钢筋笼之前将声测管绑扎在钢筋笼的内侧主筋上。

声测管之间应在全长范围内都必须保持互相平行，各管垂直度偏差不大于1%。

5、质量控制措施

5.1成孔过程关键点质量控制

5.1.1孔底沉渣控制

孔底沉渣是影响桩承载能力的重要因素，有关规范规定，水下灌注桩桩底沉渣厚度对端承桩不得超过100mm、磨擦桩为300mm，但在施工过程中，常有不少桩的桩底沉渣仍满足不了此要求，究其原因，主要是由于泥浆性能不符合要求，影响钻孔灌注桩成桩质量的泥浆的性能指标主要是比重和粘度，若泥浆过稀，则携渣能力不够，若泥浆过稠，则孔壁会形成一层厚厚的泥皮，无形之中减少了桩径。

泥浆的比重、粘度应根据地下水位高低和地层稳定情况等进行确定。

钻孔结束后，在进行一次清孔的同时必须不断地补充新鲜泥浆，将孔内含砂量大、性能差的泥浆置换出来；二次清孔时宜采用泵吸反循环清孔，若采用正循环清孔，要排出岩渣和泥团，须加大泥浆比重和粘度，且清孔的速度要慢。

钻孔完毕后对终孔进行验收，根据钻杆和钻头或测绳的总长度和上部剩余长度检查终孔深度；要严格检测钻杆和钻头或测绳长度的准确性，杜绝以超深来抵消孔底淤积。

5.1.2孔壁坍塌控制

孔壁坍塌一般是因预先未料到的复杂的不良地质情况、钢护筒未按规定埋设、泥浆粘度不够、护壁效果不佳、孔口周围排水不良或下钢筋笼及升降机具时碰撞孔壁等因素造成的，易造成埋、卡钻事故，应高度重视并采取相应措施予以解决。

首先应认真审阅场地工程地质勘察报告，对地层情况做到心中有数；其次必须严格要求施工单位按规定埋设钢护筒，保证孔口排水良好，下设钢筋笼及升降机具要防止偏斜；在不稳定地层中，换浆不要过早，可在下完钢筋笼后进行二次清孔时替换掉高比重泥浆后，及时灌注混凝土，减少沉渣时间，以保证桩身质量。

5.1.3扩径和缩径控制

扩径、缩径都是由于成孔直径不规则出现扩孔或缩孔及其它不良地质现象引起的，扩孔一般是由钻头振动过大、偏位或孔壁坍塌造成的，缩孔是由于钻头磨损过甚、焊接不及时或地层中有遇水膨胀的软土、粘土泥岩造成的。

缩径会减少桩的竖向承载力，而扩径会增加成本，必须采取有力措施予以控制。

为避免扩径的出现，应检查钻机是否固定、平稳，要求减压钻进，防止钻头摆动或偏位，在成孔过程中还应要求徐徐钻进，以便形成良好的孔壁，要始终保持适当的泥浆比重和足够的孔内水位，确保孔内泥浆对孔壁有足够的压力，成孔尤其是清孔后应尽快灌注水下混凝土，尽可能减少孔壁在小比重泥浆中的浸泡时间；

5.2灌注过程质量监控

5.2.1混凝土坍落度控制

混凝土的坍落度对成桩质量有直接影响，坍落度合理的混凝土应是拌和均匀、和易性好、内阻小、初凝时间长、润滑性好且有较好的触变性能，坍落度合理的混凝土可有效地保证混凝土灌注性、连续性和密实性，一般控制在18～22cm范围内。

5.2.2导管埋深控制

导管底端在混凝土面以下的深度是否合理关系到成桩质量，必须予以严格控制。

在开浇时，料斗必须储足一次下料能保证导管埋入混凝土达1．0m以上的混凝土初灌量，以免因导管下口未被埋入混凝土内造成管内反混浆现象，导致开浇失败；在浇注过程中，要经常探测混凝土面实际标高、计算混凝土面上升高度、导管下口与混凝土面相对位置，及时拆卸导管，保持导管合理埋深，严禁将导管拨出混凝土面，导管埋深一般应控制在2～6m，过大或过小都会在不同外界条件下出现不同形式的质量问题，直接影响桩的质量。

5.2.3钢筋笼上浮控制

在灌注混凝土前，钢筋笼自重与悬吊力形成平衡状态，在混凝土灌注过程中，由于下列原因引起钢筋笼上浮：

①钢筋笼在孔口固定不牢固或提升导管用力过猛，将钢筋笼钩挂；②混凝土面到达钢筋笼底面时，导管埋深过浅，灌注量过大或混凝土面超过钢筋笼底一定高度时，导管埋深过大；③混凝土质量差，对于易离析、坍落度损失大的混凝土，都易使钢筋笼上浮，解决的办法是操作要正确、确保混凝土质量及加快混凝土灌注。

另外要求做好如下控制措施：

①在钢筋笼上加压重物，并在上端加焊4根较粗钢筋（Ø20以上）固定在钢护筒顶部施工平台上；②用细钢筋在钢筋笼上加焊防浮倒刺；③当混凝土上升至钢筋笼底部附近时，小步提升导管以保持较小的埋管深度（≥1．5m），并稍稍减缓混凝土的灌注速度。

质量保证体系框图

7、安全环保措施

7.1建立健全安全生产保证体系，设立专职安全员，全面落实安全生产制度和规程。

7.2加强安全生产教育和安全交底工作，进入工地必须戴安全帽、穿工作服、防滑鞋、戴防护手套。

7.3施工现场所有设备、设施、安全装置、工具配件以及个人劳保用品必须经常检查，确保完好和使用安全。

7.4冲击成孔机操作时应安放平稳，以便防止冲孔机突然倾倒或钻具突然下落而发生伤亡事故。

钻机钻进时，孔口人员应集中精力，钻具需要立悬或摆放时，必须牢固垫稳，操纵岗位不得离人。

7.5随时检查桩施工附近地面有无开裂现象，防止机架和护筒等发生倾斜和下沉。

7.6冲击钻具应平稳起吊，防止冲撞护筒和孔壁，钻具进出孔口时，严禁孔口附近站人，停钻时孔口加遮盖防护。

在危及人身安全设备旁设立醒目警示标志，严禁人员靠近跨越。

7.7用电设备应派专人看管，应有良好的接地、接零和漏电保护装置，严禁带电作业。

非电工不准随意拆卸或修理电器设备，对过路电缆应深埋或架空。

7.8经常检查冲击钻头、钢丝绳磨损情况，卡扣松紧程度、转向装置灵活与否，防止夹钻、卡钻或掉钻。

7.9废弃的泥浆等应按环境保护的有关规定处理。

安全保证体系框图

安全管理机构图

环境保护体系

8、雨期施工措施

针对钻孔桩的施工正处在佛山地区雨水较多的季节，为了保证施工质量，特制定雨期施工措施。

8.1购买足够的彩条布、雨伞、铁锹等防雨物资。

8.2项目部与施工队联合成立防雨应急小组，对大雨、暴雨等进行有组织的防护。

8.3施工前在孔桩周围做好水沟等排水系统。

8.4一般情况下在下大雨时应停止施工，如果已经开钻，应采取覆盖、围堰等措施防止水流到孔内。