石咀大桥钻孔灌注桩施工技术方案1.docx

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石咀大桥钻孔灌注桩施工技术方案1

忻州至阜平高速公路忻州至长城岭段第十合同段

（K112+000~K119+500）

石咀大桥钻孔灌注桩施工技术方案

中国路桥集团西安实业发展有限公司忻阜高速

路基第十合同段项目经理部

二00九年七月

第一章工程概况

1、工程概况

石咀大桥是忻州至阜平高速公路忻州至长城岭段跨越长原线，位于五台县石咀镇石咀乡石咀村约80米处，左幅中心桩号K114+073右幅中心桩号K114+107，右前夹角为45度。

左幅第4跨和右幅第3跨横跨长线。

结构型式：

上部结构为12*30米预应力混凝土连续箱梁，下部结构为双柱式墩，其中1~3号桥墩和4号左幅为桩基础，4号右幅桥墩和5~11号桥墩采用扩大基础，0号桥台左幅采用柱式台和挖孔桩基础，右幅采用肋板式台和桩基础，12号台采用U型桥台和扩大基础。

2、工程地质条件

石咀大桥桥位位于中山宽谷区，地貌为清水河河床、河漫滩及基岩谷坡地带，河槽中常年流水。

根据地质勘探资料分析，桥址地层主要由中密卵石和强~微风化变质岩构成，地下水丰富，渗流速度快。

3、主要工程数量

石咀大桥钻孔灌注桩基础共有23根。

其中φ120cm有6根，共90m；φ150cm有17根，共305m。

4、施工技术要求

根据实际地质条件，拟采用冲击式钻孔灌注桩施工，要求嵌入弱风化基岩中3.0米以上。

施工技术要求严格按照《公路工程桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）》和《公路工程质量评定标准（JTGF80/1-2004）》执行。

钻孔灌注桩实测项目技术要求

检查项目

允许偏差

混凝土强度（Mpa）

在合格标准内

桩位（mm）

群桩

100

排架桩

允许

50

极值

100

孔深（m）

不小于设计

孔径（m）

不小于设计

钻孔倾斜度（mm）

1%桩长，且不大于500

沉淀厚度（mm）

≤50

钢筋骨架地面高程（mm）

±50

第二章施工组织机构

根据工程量大小和工程施工特点，石咀大桥灌注桩施工组织机构拟安排如下：

姓名

职务

负责范围

范顺平

负责施工现场“三通一平”和生产安排

李伟

桥梁工程师

技术负责并负责处理钻孔过程中发生的问题

王和平

实验室主任

钻孔过程中泥浆检测、混凝土浇注配合比试验、检测

邱建军

测量工程师

测量放样

杨春生

质检工程师

对已成孔质量检测

本次施工拟采用3套冲击式钻机，配备技术工人12人，普通工人12人。

第四章施工工艺及方法

一、钻孔灌注桩施工方案

根据地质情况，采用3套冲击钻机进行钻孔施工，根据工期要求实行两班制作业。

施工用水从现场蓄水池中直接抽取；用电从现场设置的变压器上直接引入，并配备一台250KW的发电机组。

二、钻孔灌注桩施工顺序：

平整场地→桩位放样→埋置护筒→钻机就位→钻进→清孔→安装钢筋笼→设立导管→灌注水下混凝土→拆除护筒→破桩头。

三、冲击钻机施工工艺、施工方法

1、埋设护筒

孔口护筒采用人工开挖埋设，护筒底部与土层相接处用粘土夯实，护筒外面与原土之间用粘土填满、夯实，严防地表水从该处渗入。

顶部高出施工地面30cm～40cm，护筒长度根据设计要求和实际的地质条件确定，一般按2.0m～4.0m埋设。

护筒中心竖直线与桩中心线重合，平面允许误差为50mm，竖直线倾斜不大于1%。

2、钻机安装就位

用吊车配合进行钻机安装就位。

钻机就位后，调平机座，认真量测检查钻头中心与护筒中心是否在一条铅垂线上，与孔位中心的偏差是否在规范允许范围之内，检查钻杆的垂直度是否满足要求及钻杆、钻头等部位连接是否牢固、运转是否良好。

3、开孔

1）、开孔前，先向护筒内灌注泥浆，或直接投入粘土块，用冲击锥十字形钻头以小冲程反复冲击造浆。

如地表土层为砂或砂卵石等松散土层时，按1:

1比例投入粘土和小片石（粒径不大于15cm）；用冲击锥十字形钻头以小冲程反复冲击，使泥膏、片石挤入孔壁，必要时重复回填、反复冲击2～3次，以加固护筒下脚。

2）、保持孔内水位高出护筒下脚0.5m以上，以免水面荡漾损坏护筒脚孔壁；保持孔内水位比护筒顶至少低0.3m，以防止泥浆溢出，并保持孔内水位比地下水位高。

3）、开孔时，若遇有流沙现象，采用加大粘土减少片石的比例，按上述方法反复冲击固壁，以使孔壁坚实。

4）、开孔阶段随时检查孔位，保证使冲击中心对准桩孔中心。

5）、一般在护筒下3～4m范围内冲孔时，按表的参数进行控制。

开孔3～4m范围内控制参数表

序号

土质

提锤高度（cm）

冲击次数（次/min）

泥浆相对密度

1

土

40～60

20～25

1.4～1.5

2

砂砾

40～60

20～25

1.5～1.7

4、钻进

1）、钻进冲程根据不同的土层情况确定：

（1）、一般在紧密的砂、砂砾石、砂卵石及砾石、卵石粒径较大的土层中钻进，采用高冲程（100cm）；

（2）、在松散的砂、砂砾石或砂卵石土层中钻进，采用中冲程（约为75cm）；

（3）、在粘性土、亚粘土、轻亚粘土中钻进，采用中冲程；

（4）、在易坍塌或流砂地段采用小冲程，并提高泥浆的粘度和密度。

（5）、钻进过程中每钻进2～3m，由测量人员对钻机垂直度进行量测，及时调整、校正钻机垂直度。

2）、根据土层的松、密、软、硬程度和进尺情况，均匀放松钢丝绳：

（1）、一般在松、软土层每次放松5～8cm；

（3）、通过漂石层或岩层时，如其表面不平整，则先投入粘土、小片石，将其表面垫平，再用十字形钻头绷紧大绳，低锤快打，松绳长度根据冲击进尺掌握，每次放松长度控制在小于3～5cm的范围，待冲平岩面后，再加大冲程钻进；以防止发生斜孔、坍孔事故。

（4）、施工时注意防止松绳过少，形成“打空锤”，使钢丝绳、钻机受到以外荷载，造成钻机损坏；松绳过多，则会减小冲程，降低钻进速度，严重时使钢丝绳扭曲、纠缠发生事故，同时也会使钻头顶端摇摆，撞击孔壁造成坍孔。

5、泥浆拌制与质量密度的选择

1）、泥浆拌制

施工中不向孔内直接投入块状土护壁，选用黏土拌制泥浆。

2）、泥浆质量密度的选择

（1）、在砂及砂卵石地层中钻进，泥浆相对密度控制在1.3~1.45左右。

（2）、在粘土层中钻进时，因孔内粘土能自行造浆，可根据情况采用相对密度较小的泥浆或直接注入清水。

（3）、在基岩中钻进时，泥浆相对密度以满足浮渣为度，一般约为1.3左右。

过小则不利于浮渣，过大则增加了冲锥的阻力，降低钻进速度。

6、泥浆循环与排渣

为实现环境保护，施工时按国家环境保护规定严禁任意排放泥浆和钻渣，废泥浆由泥浆运输车运输至环境保护部门指定的地点。

7、掏渣

1）、掏渣间隔：

正常钻进每班至少掏渣一次，一般在密实坚硬土层每钻进小于5～10cm、在松软地层每钻进15～30cm时即进行掏渣，或者每进尺0.5～1.0m掏渣一次。

2）、掏渣标准：

掏至泥浆内含渣量显著减少，无粗颗粒，相对密度恢复正常为止。

3）、在松散土层，用管锥钻进比十字形冲击钻头快，故掏渣频率要勤，一般锥管装满钻渣后即提锥倒渣。

4）、掏渣后，及时向孔内添加泥浆或清水，以保持水头。

5）、施工现场应提前准备好淘渣筒、岩样盒、岩样袋、取样标签等。

8、成孔

1）、当测量孔底已达到设计标高后，可停止钻进，进行成孔检查。

保证孔径孔深符合设计要求，孔深一般较设计深度加深。

2）、成孔检查合格后，迅速进行清孔。

清孔采用掏渣清孔法。

冲击钻钻进过程中，冲碎的钻渣一部分连同泥浆被挤入孔壁，大部分则靠掏渣筒清除出来。

一般掏到用手摸泥浆中无1～3mm大的颗粒为止，并使泥浆密度减小到1.10～1.25。

也可以在清渣后，投入一些泡发过的碎散粘土，通过冲击锥低冲程的反复拌浆，使孔底剩余的沉渣悬浮排出。

清孔后孔底沉渣厚度、泥浆性能指标都要符合规范要求。

9、绑扎、吊装钢筋笼

1）、钢筋笼绑扎

钢筋笼主筋采用双面焊接。

钢筋笼骨架焊接前先根据设计图纸放样下料，做好焊接平台，在平台上固定加强钢筋，并根据设计的主筋布置在加强钢筋四周划出标记，焊接主筋，然后焊接螺旋箍筋，钢筋骨架一般分两段进行加工，并在钢筋笼上做好吊点和孔口固定处的加强处理。

2）、钢筋笼吊装

在确认清孔完成并符合设计要求后，将焊接好的钢筋笼骨架分段用汽车吊吊入桩孔，吊入下段后将其临时固定在孔口位置，再吊放上段钢筋笼，并在孔口与下段钢筋笼进行对接；钢筋笼对接采用帮条搭接、双面焊缝，并在下段钢筋上焊好帮条，在上、下段钢筋笼对位固定好后进行焊接。

对接完成后下放至设计深度，并在孔口牢固定位，以免在灌注混凝土过程中发生浮笼及产生偏位的现象。

见钢筋笼吊装程序图5-4-2。

3）、声测管的安装

（1）、声测管采用内径57mm，壁厚4mm的PVC管，等间距绑扎在桩基加强钢筋的内侧，在桩基内通长布设。

（2）、安装声测管时，要求绑扎要结实，密封要严密，防止漏水漏浆，保证混凝土灌注。

图5-4-2钢筋笼吊装程序图

10、导管安装

对于不同桩径采用不同直径的导管，壁厚3mm，每节长2.0～5.0m，配1～2节长1.0～1.5m短管，由管端粗丝扣、法兰螺栓连接，接头处用橡胶圈密封防水，并对导管做水压和接头抗拉试验，保证不漏水。

混凝土浇注架用型钢制作，用于支撑悬吊导管，吊挂钢筋笼，上部放置混凝土漏斗。

混凝土灌注开始时，导管底部至孔底应有300～500mm的空间。

11、二次清孔

在第一次清孔达到要求后，由于要安放钢筋笼及导管，至浇注混凝土的时间间隙较长，孔底又会产生沉碴，所以待安放钢筋笼及导管就绪后，再利用导管进行第二次清孔。

清孔的方法是在导管顶部安装一个弯头和皮笼，用泵将泥浆压入导管内，再从孔底沿着导管外置换沉渣。

清孔标准是孔深达到设计要求，孔底泥浆密度≤1.15，复测沉渣厚度在设计规范允许值以内，此时清孔完成，立即浇注混凝土。

12、混凝土灌注图5-4-3

1）、水下混凝土施工时先灌入首批封底混凝土，首批混凝土数量要经过计算，使其有一定的冲击能量，能把泥浆从导管中排出，并能把导管下口埋入混凝土不小于1m深。

导管内首批水下混凝土与泥浆用隔水栓隔开，隔水栓预先用8号铁丝悬吊在混凝土漏斗下口，当混凝土装满与隔水栓完全接触后，剪断铁丝，混凝土即在重力作用下顶着隔水栓下沉至孔底，排开泥浆，埋住导管口，完成封底。

随着浇注连续进行，及时提拔导管，混凝土浇注应连续进行，不能停止，中途停歇时间不得超过15min。

图5-4-3水下混凝土灌注施工示意图

2）、在整个浇注过程中，导管在混凝土埋深以2～6m为宜，既不能小于2m，也不能大于6m。

施工中指派专人负责测量导管埋置深度及管内外混凝土面的高差，及时填写水下混凝土灌注记录。

利用导管内的混凝土的超压力使混凝土的浇筑面逐渐上升，上升速度不得低于2m/h，灌注高度应高于设计标高0.5～1.0m，在灌注过程中，当导管内混凝土含有空气时，后续混凝土宜通过溜槽慢慢地注入漏斗和导管，不得将混凝土整斗从上面倾入漏斗内，以免导管内形成高压气囊，冲出管节间的橡胶垫而使导管漏水。

3）、对灌注过程中的一切故障等情况均要如实记录在案。

在灌注将近结束时，在孔内注入适量的水使孔内泥浆稀释，有效排出泥浆，加大导管内外的压力差，保证浇注效果。

13、桩机移位

在上一根桩的钻孔及第一次清孔完成后，移动钻机至下一桩位，开始进行下一根桩的钻孔施工，同时开始进行上一根桩的桩身混凝土灌注。

钻机移动采用轨道或型钢槽滑至待钻孔位。

群桩施工中，冲击钻机同时钻进过程中，桩基础中心间距太小时需要跳开钻进。

14、凿除桩头

基础基坑开挖的同时，采用风钻将桩头部位多余混凝土凿除，以便进行桩基检测和承台基础施工。

15、泥浆清理

在与当地规划和环保部门联系后，在现场附近找一合适场地，作为桩基施工产生的废弃泥浆的弃运场地，并做妥善处理，不得将泥浆任意排放，污染周边环境。

第五章施工质量和安全保证及控制措施

一、施工质量控制

1、严格按规范安装护筒，确保埋置深度和顶标高，严防周围封填不密漏水现象；

2、钻孔前检查钻架是否安放平稳，钻头、护筒与孔位的中心偏差须符合规范规定。

3、钻进严格按操作工艺进行，及时记录岩性变化，发现地质与设计不符及时报告。

钻进过程中，确保水头高度，泥浆稠度等主要技术指标要满足规范要求，并根据钻进中不同地质情况及时调整，以防塌孔。

注意在松软地层中要控制进尺，提钻时防止触壁事故发生。

认真填写钻孔记录。

4、终孔后，严格按规范要求进行成孔检查。

并在初次清孔至灌注水下混凝土前，进行二次清孔，确保孔底沉碴符合设计及规范要求。

清孔排渣过程中，注意保持孔内水头，防止坍孔。

绘制桩孔地质柱状图报请监理签证。

5、钢筋骨架按设计及规范要求进行制作和安装。

骨架外侧均匀绑扎混凝土垫块，保证保护层厚度。

吊放钢筋骨架应及时、准确（焊接），竖直下放，防止刮壁受损坍塌，并固定牢靠，防止浮笼、偏位现象。

6、水下混凝土的配制满足设计及规范规定。

混凝土的坍落度控制在18～22cm为宜。

首批灌注混凝土数量须经过计算，确保导管埋入深度≮1m，灌注过程中导管须埋入混凝土2～6m。

7、灌注过程中，派专人测量导管埋深，填写好水下混凝土灌注记录表。

提升导管时避免碰挂钢筋笼。

当混凝土面上升到钢筋笼内3～4m，再提升导管，使导管底端高于钢筋笼底端，以免钢筋笼上浮。

灌注工作组织要严密，紧凑，确保灌注连续、顺畅进行。

一旦发生机具故障或停电等突发情况时，立即启用备用设备，并做好记录。

8、混凝土灌注最后高度应高出设计高度50～100cm，确保桩头混凝土质量。

9、成桩质量采用无破损法检测，凿除桩头后逐根进行。

二、安全保证及控制措施

1、钻机在转移及行进时，先对陡坡等进场道路进行细致勘察，必要时制定加固措施，防止钻机碰撞建（构）筑物、翻车等事故的发生。

2、钻机就位后，对钻机及配套设施进行全面的检查。

钻机安设平稳、牢固；钻架加设斜撑或揽风绳。

3、钻机使用的电缆定期检查，确保接头牢固，不漏水、不漏电；挪移钻机时，不挤压电缆线及风水管路。

4、卷扬机卷绕钢丝绳时，严禁工作人员在其上跨越，同时卷筒上的钢丝绳不得放完，至少保留三圈；卷扬机钢丝绳断丝超过5%时及时更换。

电动卷扬机在工作中，如遇停电或停机检查保养时，将电源关闭。

5、钻进时，严密监视掘进情况，观察孔内有无异常情况，钻架是否倾斜、各连接部位是否松动、是否有坍孔征兆等，如有异常，及时处理。

6、钻机停钻时，将钻头提出孔外置于钻架上，不得滞留孔内。

7、当拆钻杆为双层作业时，上下紧密配合，防止落物伤人；严禁用机械动力拆接钻杆。

8、对于已埋设护筒未开钻或已成桩护筒尚未拔出的，加设护筒顶盖或铺设安全网罩。

9、钻孔过程中或清孔后产生的泥浆不得随意排放于河道或河水中，以防造成河水污染。

确需排放时，必须经过过滤池沉淀过滤达到标准要求后方可排放。

10、泥浆池周围采用防护网或彩钢网进行围护，并设立醒目的警示标志，严禁非作业人员进入施工现场。