首件钻孔灌注桩施工工艺总结及作业指导Word格式文档下载.docx
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7
卷板机
WB11-20X2000
钢护筒卷制
8
钢筋镦粗机
NGC-40
钢筋制作
9
钢筋套丝机
GDC-40
振动沉拔桩机
DZ90
钢管桩振沉
11
交流电焊机
BX1-500
16
钢筋加工及平台搭设
12
柴油发电机组
400kW
备用电
13
超声波探测仪
CT25
基桩检测
2.2钻孔灌注桩施工工艺流程
钻孔灌注桩施工工艺流程图见图2.2-1
图2.2-1钻孔灌注桩施工工艺流程图
2.3桩位放样
我部已对业主提供的测量控制网进行了复测。
对于首件桩91号墩1号桩，我部采
图2.3-1测量定位示意图
用位于大堤处的2号控制点安装全站仪进行测量放样，后视采用主墩8号墩试桩上的控制点。
放样时首先放出基桩中心，并将桩中心引至四周后插打定位桩。
之后定出护筒位置，待护筒振沉到位后，复测基桩中心位置，并通过在护筒上涂油漆固定基桩中心位置，以便钻机就位对中时使用。
2.4钢护筒施工
钢护筒长度为3.75m，内径采用φ1.7m（δ=10mm），用δ=10mm钢板加工而成。
钢护筒埋深主要取决于地下水高度及钢筋笼的重量，根据我部临建期间的观测，施工区域内地下水位较低，地质较硬。
由于钢筋笼下放到位后需挂担在护筒上，所以护筒的摩阻力需大于钢筋笼的重量。
钢筋的最大重量为6.815t，考虑浮力后重约6t。
根据以下公式计算钢护筒的入土深度：
＝60KN
＝0.5
＝1.979m
＝25Mpa（平均）
计算得
，取3.4m。
护筒埋设3.4m时可承载8.4t。
2.4.1钢护筒的加工
钢护筒在生产区内钢构件厂整节加工，采用Q235钢板在工厂卷制。
钢板下料之前根据设计图绘制加工图，其内容包括按钢护筒编号的加工大样图、拼接简图和堆放与发送顺序图等。
用于卷制钢护筒的钢板必须平直，不得使用表面锈蚀或受过冲击的钢板，且应符合规范标准和设计要求。
钢料切割使用剪板机，钢料在切割后进行矫正，矫正后钢料表面不应有明显的凹痕和其它损伤，可采用锤击法或热矫法，下料后应根据要求将板端开好坡口。
钢护筒采用三辊轴卷管机卷制，卷管方向应与钢板压延方向一致。
卷板过程中，密切注意保护管端平面与管线垂直。
为满足钢护筒接缝处的圆度要求，卷管后应进行校圆。
校圆分整体校圆和局部校圆两道工序。
整体校圆可在卷板机上进行，也可在整体校圆夹具上进行。
局部校圆采用簿钢板剪成直径为钢护筒内径的圆弧的一部分作为样板，该样板内靠筒体口附近进行检查，若不密贴表示该处不圆，不圆处局部锤直，直至密贴为止。
钢护筒横向焊缝将承受动静荷载受拉，属一级焊缝，需对焊缝内部缺陷进行超声波检测。
根据《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》标准，达到BI级为合格，抽查每条焊缝长度的50％，若同一焊工同一条焊缝有缺陷延长倾向，应l00％探查。
所有焊缝质量要求均应符合《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041--2000）焊缝要求。
生产厂家应按《钢结构工程质量检验评定标准》（GB50221l--95）和《公路桥涵施工技术规范》进行外观自检评定。
焊接管的管节制作偏差，要符合下表要求：
偏差部位
允许偏差
备注
外周长
±
0.5%周长，且不大于10mm
测量外周长
管端椭圆度
0.5%d，且不大于5mm（d为管径）
椭圆度指管端两相互垂直直径之差
管端平整度
2mm
管端平面倾斜
管节对口拼接时，相邻管节的管径偏差要小于3mm，对口的板边高差△要小于1.0mm。
2.4.2钢护筒的吊运与堆放
钢护筒节段加工完毕，经检验合格后，即可进行埋设施工。
工厂加工完成运往施工现场以前，在钢护筒适当位置处设置吊耳。
吊装时要使各吊点同时受力，徐徐起落。
钢护筒的堆放支点位置与吊点位置相同，偏差不大于20cm。
钢护筒出厂后采用平板车运输至施工现场。
运输过程中应将其位置相对固定好，防止其相互碰撞发生变形。
运输时要捆绑牢固，使各支点同时受力。
为避免桩身挠曲，可以采用多点支垫。
各支点垫木要均匀放置，各垫木顶面要在相同的水平面上。
2.4.3钢护筒的插打
对监理工程师批准可以施工的桩位进行清除杂物，场地平整（夯实、整平），然后在其上进行测量放样，定出桩位，并将桩中心引至桩周围。
插打钢护筒前先用人工开挖30cm深的孔，再将钢护筒放入插打。
钢护筒下沉采用50t吊车配合DZJ120kw振桩锤打入。
护筒每振沉50cm，由测量人员对其垂直度进行测量，以确保钢护筒下沉的平面位置偏差小于±
5cm，钢护筒倾斜度小于0.5%。
护筒振沉到位后，其顶部高出顶面35cm。
2.5钻孔平台搭设
首件钻孔灌注桩需搭设钻孔平台施工，平台基础采用6根φ63cm的钢管桩，上部采用H60型钢搭设（其具体形式见附图）。
平台的钢管桩振沉采用DZ90型振动锤施工，钢管桩入土深度为5.5m，顶部高出地面50cm。
上部型钢采用50T履带吊安放。
安装时安排2人焊接护筒顶部的牛腿，1个吊装工负责指挥，5人负责安装。
2.6钻孔泥浆
2.6.1泥浆循环系统设置
泥浆循环系统由储浆池、泥浆泵、旋流出渣仪、沉淀池以及进出泥浆槽等组成。
首件钻孔灌注桩91号墩1号桩的泥浆池设在91号墩和92号墩之间，配备一个10×
8×
2m的沉淀池、一个3.5×
10×
2m的循环池，两池之间用沟槽连接。
首件桩在前期采用正循环造浆法施工，钻进过程中，泥浆用泵从储浆池吸入钻机杆内流入桩孔，用泥浆将钻渣从孔道内携带出来，流入沉淀池。
泥浆在沉淀池沉淀一段时间后流入储浆池，便完成一个循环。
在砂土层出现后，用泵吸反循环钻进，泥浆自储浆池流入钻孔内，用泵从钻杆内抽出携钻渣泥浆，抽到沉淀池内，泥浆在沉淀池沉淀一段时间后流入储浆池，便完成一个循环。
钻孔阶段、泥浆循环净化再生阶段及清孔阶段各泥浆的指标应符合表2.6-1的要求
基浆
新浆
钻进
回流
清孔
弃用
彭润土＋碱
＋PHP
与钻屑混合
净化＋
＋
沉淀中
1、比重V（g/cm3）
<
1.03
1.04
1.20
1.08（<
1.12）
1.06~1.10
>
1.3
2、粘度T（Pa.s）
20~22
26~35
25~28
24~26（20~22）
22~24（20~22）
42
3、含砂率π（％）
0.3
4.0
0.5~1.0
≤0.50
4、胶体率G（％）
98
100
96
90
5、失水量（ml/30min）
15
18
25
6、泥皮厚K（mm/30min）
1.5
≤1.0
2.0
7、酸碱度（PH）
9~10
10~12
9~10（8~9）
8~9（7~8）
7>
14
8、静切力Q（Pa）
2~4
4~6
3~5
9、说明
可少量掺用CMC以改善性能
要用专门的制浆设备及存储设备用泵运输
钻进中出口泥浆指标不好时在回流泥浆中调整
通过除砂器后在循环池中沉淀再加新浆回流孔内
清孔后用正循环法在桩底注入5～10M高
新浆作隔离层速度不小于半小时
在循环池中清除固相沉渣
注：
钻孔地层如遇粘性土时则粘度指标和PH值下调（如括号中的数值）
2.6.2泥浆的制备
首件钻孔灌注桩采用优质PHP泥浆，主要由优质膨润土、碱、羧甲基纤维素CMC和聚丙烯酰胺PHP等原料组成。
施工时结合桥位处具体的地质水文条件，以满足最容易坍塌的土层孔壁稳定为主要条件确定泥浆的基本配合比。
根据拟定的泥浆基本配合比进行泥浆配制试验，检测项目包括稳定性检验、泥皮形成性检验、泥浆流动性检验、泥浆密度检验等，根据检测结果，对基本配合比进行修正、调配后，最后确定泥浆施工配合比，配合比经试验室试验合格后使用。
。
基浆的制备
基浆采用机械搅拌制备，按施工配合比将水注入搅拌机内开始搅拌，逐步加入优质膨润土等搅拌成浆。
拌好的泥浆注入储浆池存储，同时采用高压水泵自吸反喷多次循环，充分搅拌使泥浆性能均匀，形成匀质泥浆。
泥浆各项指标必须满足《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）6.2.2条的规定和表2.6-2的要求。
基浆（彭润土＋碱）配置完成后必须在储浆池内静置24小时，使膨润土颗粒都充分膨胀后方可使用，基浆的粘度小于22s。
基浆首先拌制成浓基浆，储存在事先开挖的储浆池内，静置24小时。
在钻进砂性土层时补给泥浆一般采用浓泥浆；
在钻进粘土层时，将浓浆稀释后补充泥浆。
PHP鲜浆的配制
PHP是PAM的水解化合物。
PAM原料为非水解型，分子量为1000万左右。
使用前要先水解，水解后称“PHP”。
工地上制PHP通常采用常温法，提前水解的步骤如下：
将PAM（100）置于清水（6000）中浸泡1天；
同时加入烧碱（NaOH）在搅拌筒中搅拌以促溶。
NaOH用量可按反应量计算，用量多少与PAM分子量水解成正比，约为PAM的10%左右；
将搅拌溶液停置2~3天，使PAM分子有效地分散于水中，形成PHP浓液。
PHP新鲜泥浆的配置
将PHP（60％~70％）的浓液加入到前叙膨胀润土浓基浆中，经高压反复喷射混合，形成PHP新鲜浓泥浆。
制作时应注意：
浓鲜浆的粘度要大幅度提高（即粘度T>
=25秒，达到30秒左右）时，必须先将基浆PH值加碱调至>
=10~12（高粘度必须相应的高PH值）。
此种浓度很高的鲜浆，以储浆池存放，在施工中可随时掺用到不同泥浆中使用。
PHP掺用剂量为泥浆体积的0.003％左右（30PPm百万分子三十）。
最合理的比例应通过实验来决定，也可通过其表征点来判断。
PHP鲜浆的表征：
PHP含量不足时泥浆呈红黄色；
含量合适时呈嫩豆腐色果冻状；
过量时则变成清水，水土分层。
将拌制好的PHP泥浆用固定容器盛装，在使用时在与其他泥浆稀释使用。
工程中浓鲜泥浆常用以防止护筒底泥浆反穿不稳定地层塌孔和卵石泥浆严重漏失等紧急情况中。
在钻孔中，如检测粘度和胶体率不足则可在回流池中加入PHP浓液。
淡鲜泥浆一般用在清孔时的“换浆”中。
图2.6-2优质PHP泥浆鲜浆指标
膨润土基浆
PHP鲜浆
浓
淡
〈1.04
〈1.03
1.05
17~19
27~35
22~26
0~0.3
0.3~0.5
0~0.2
0.3~0.4
20
≤10
≤2.0
≤1.5
≤1
8~9
7~8
8、适用地层
砂性土层
粘性土层
膨润土＋碱＋CMC
1.膨润土＋碱＋少量CMC＝基浆，其比例应通过“调配”而成。
2.
基浆＋PHP水解溶液＝鲜浆，其比例也应通过“试验”配制而成。
3.将粘度高的浓浆稀释后称“淡浆”。
2.7钻机就位
钻孔平台搭建好以后，检查钻机的完好性，检查钻孔的配套设备。
安放钻机前首先需要对护筒内进行开挖，挖孔孔径1.5m，挖深大于钻头高度，以确保钻头可以下放。
开挖好基坑后，下放钻头，之后在平台上安放钻机，进行钻机对中，一切准备就绪后，向监理工程师申请开钻。
2.8成孔钻进
在5月28日下午举行首件桩开钻仪式后，于5月29日上午10：
00开始正式钻进成孔。
钻机钻孔作业时针对各种不同地层应选择与之相适应的钻孔方法、进尺和转速。
开始时的25m厚淤泥质亚粘土层，用40～50转/min的速度正循环钻进，在钻进的过程中进行自造浆，钻进速度约2.5m/h，用时10小时。
在钻进过程中发现淤泥质亚粘土层夹含少量砂石。
当钻头进入约8m厚的亚砂土层后，钻机转速更改为60转/min，用正循环钻进，钻进速度约1m/h，用时8小时。
钻头穿过亚砂土层后进入亚粘土层（夹粉砂），此时，土层中出现小块砾石。
亚粘土层厚约12m，钻机转速为12转/min，钻进速度为1m/h，用时12小时。
钻头穿过亚粘土层后进入中粗砂层，中粗砂层在首件桩中厚34.3m，钻机转速为12转/min，钻进速度为1.32m/h，用时26小时。
钻进过程我部派有质检人员全程记录，并有监理全程监控，所的资料均为第一手资料。
钻进过程中未出现意外事故。
2.9清孔
在5月31日18：
10左右，钻孔深度达到设计标高，我部委托交通部公路科研所对成孔的孔径、垂直度进行了检测，检测结果显示成孔完全符合要求。
我部用钢丝绳对成孔孔深进行了检测，经监理工程师验收合格签认后进行清孔工作。
清孔主要目的是抽、换原钻孔内泥浆，降低泥浆的相对密度、粘度、含砂率等指标，清除钻渣，减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留沉淀土过厚而降低桩的承载力。
我部开始时采用正循环法，利用泥浆的携带能力进行清孔，清过一段时间之后，发现效果不好，便改成泵举反循环法清孔，清孔后泥浆指标在短时间内可以达到规范要求，但时间超过3小时之后，孔底沉淀层就会过厚，无法达到清孔要求。
我部经过开会讨论和现场检验得出结论：
钻孔过程中出现了先前并未预料到的问题――土层中粉砂含量非常大，加之91＃墩处表面土层较软，不利于泥浆池的开挖，先前布置的泥浆循环系统无法实现，导致清孔过程较长。
我部在总结清孔经验后，改善了清孔方法，即利用泵吸反循环清孔，并在原有沉淀池基础上增加一个储浆池，并增大泥浆循环过程，使携砂泥浆有足够的沉淀时间。
通过这一改进方法，清孔工作顺利完成。
清孔后各项泥浆指标和孔底沉淀厚度都满足了规范和指挥部钻孔灌注桩作业指导书的要求。
2.10钢筋笼制作安装
2.10.1钢筋骨架的制作
首件桩的钢筋笼在钢筋加工厂内集中分节制作成型，在成孔验收合格后，用50t履带吊分节下放。
首件钻孔灌注桩的钢筋笼现场分8节制作，各节的长度为15＋9＋9＋9＋9＋9＋7.7+10.16m。
钢筋笼制作过程中严格控制钢筋笼接头安装质量，且钢筋接头错开布置，接头数未超过该断面钢筋根数的50%，在孔口处进行钢筋笼对接，现场连接采用直螺纹接头，现场拼接共有7个接头。
制好后的钢筋骨架存放在平整、干燥的场地上，底部垫高以免沾上泥土，每个钢筋骨架按照各节次序排好，并在每个节段上挂上标志牌，写明墩号、桩号、节号等，以便使用时按顺序装车运出。
钢筋笼在加工时按设计要求在钢筋笼内侧均匀对称布置3根超声波检测管。
声测管采用Φ50×
3.5mm无缝钢管制作，其安装垂直度容许偏差不大于0.5%。
各管沿纵向每隔3.0m设一道定位筋，与钢筋笼焊接固定，其位置与主筋不重叠，避免影响砼浇筑质量。
各管路套丝后随钢筋笼的下放用管箍连接并加固焊牢接长，接头处孔壁的过渡应圆顺光滑，伸出钢筋笼部分应采取有效措施予以固定和加强，避免在施工过程中遭到损坏。
为防止钢筋笼在起吊的过程中发生变形，每隔2.0m设置加强箍筋一道，且在钢筋笼上端均匀设置吊环或固定杆。
钢筋笼制作时的验收标准及允许偏差见表2.10－1。
钢筋笼的制作，应严格按照设计图纸和技术规范要求执行，钢筋笼的加工制作要求应符合《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041－2000）中的有关规定。
表2.10－1钢筋笼制作时的验收标准及允许偏差
项目
检查方法
钢筋骨架长度
50
尺量检查
钢筋骨架直径
主筋间距
4
箍筋间距
钢筋骨架垂直度
〈D／200
弯起钢筋位置
保护层厚度
2.10.2钢筋骨架的吊装、运输与下放
首件桩钢筋笼的起吊和就位采用50T履带吊机吊装，为保证钢筋笼起吊时不变形，
钢筋笼起吊过程为：
先用副钩采用两点起吊将钢筋笼吊至空中，再将一个吊点缓慢下放，最终过渡到已在钢筋笼顶端挂好的主钩上，利用主钩将钢筋笼竖直吊至孔位处下放。
钢筋骨架在整个制作、运输、吊装过程中要严格控制其变形。
钢筋笼安放过程中严格控制钢筋笼接头安装质量。
钢筋笼下放前在主筋及箍筋上焊接钢筋骨架以确保钢筋笼保护层厚度，下放时速度放慢防止碰撞孔壁。
在钢筋笼的接长、安放过程中，始终保持骨架垂直；
钢筋笼接长采用镦粗直螺纹连接，接头牢固可靠，同一断面接头数量不超过总根数的二分之一。
钢筋笼接好后严格检查接头质量，并边下沉边割掉笼内十字撑。
在钢筋笼接头完成后，把检测管焊接好，检测管接头已由5cm变更为10cm，在焊接完成后，要及时去除焊接毛刺，避免今后检测设备在下放过程中被磨坏。
图2.10-2钢筋笼下放示意图
首件桩钢筋笼下放从6月3日下午7：
10开始，至6月4凌晨3：
20分结束。
平均每节钢筋笼下放需1个小时。
钢筋笼下放完毕后开始安装导管。
砼灌注导管采用内径Φ300型卡口管，按《公路桥涵施工技术规范》要求，在砼灌注前已进行水密承压和接头抗拉试验、长度测量标码等工作，并经监理工程师检查合格后下放。
导管吊装时位于井孔中央，并在灌注砼前进行升降试验。
整个吊装过程中竖直下放，防止和井孔壁碰撞受损坍塌。
导管下放用时约2小时，导管底口至桩孔底端的间距控制在0.7m左右，首批砼储料斗设计容积为8m3：
满足导管初次埋置深度大于1.5m。
在灌注砼前用了大约20分钟进行二次清孔，清孔后泥浆指标和孔底沉淀厚度满足了规范和指挥部钻孔灌注桩作业指导书的要求，可进行砼浇筑。
2.10.3钢筋笼安装中应注意的问题
根据首件桩的施工，钢筋笼在下放安装过程中应注意以下问题：
①钢筋笼成型采用胎模制造。
②钢筋笼入孔前，认真建厂钢筋笼临时加劲十字撑是否拆除完，并注意不得将任何短钢筋等铁件掉入孔内，以免钢筋笼受阻无法安放至设计标高。
③钢筋笼下端接近护筒底口时，应放慢速度，并在操作人员的扶持下，对准孔中心缓慢下放，防止钢筋笼碰撞孔壁，造成塌孔而二次清孔难度增大。
一旦发生钢筋笼骨架被卡，入孔困难时，应稍稍提动并转动骨架缓慢试探入孔，直至骨架下至设计标高。
④吊装钢筋笼时变形可能较大，使个别主筋脱落、错位，故钢筋笼下放时必须进行多次补焊，尽量减少在钢筋笼对接时发生主筋错位。
⑤钢筋笼对接、绑焊工作量大，除了主筋外，检测管需同时进行围焊对接，确保所有对接管件焊接时的质量。
⑥焊接管焊接后要解决去除焊接毛刺问题，避免今后检测设备在下放过程中被磨坏。
2.11钻孔桩砼的灌注
2.11.1混凝土的供应
首件钻孔灌注桩砼的供应采用商品混凝土。
商品混凝土混凝土采用C30水下混凝土，配合比设计初凝时间大于10h，坍落度为200±
20mm。
为保证混凝土的流动性，每一罐车浇灌前均有试验人员测其坍落度。
混凝土由拌和站集中拌制，由砼搅拌运输车轮流运送到墩位处卧泵旁。
对于商品混凝土，我部已派试验人员对供应商进行砼跟踪试验，并委托具有资质的试验室外协作平行试验，检查混凝土的坍落度及和易性，确保砼的质量及混凝土浇筑的连续性。
2.11.2混凝土的浇筑
钢筋笼下放完毕，导管安装完成之后进行了二次清孔，测试各项指标均符合规范要求后，立即浇注水下混凝土。
桩基混凝土采用刚性导管法灌注，导管直径为300mm。
导管顶端接上0.5m长的阀门管和容积为8m3的储料斗，导管提前进行水密、承压和接头抗拉试验，保证导管安全可靠。
钻孔灌注桩施工时首批砼的方量应满足导管的初次埋深（>
1.5m）和填充导管底部间隙的要求（见图4.2.7-1），首批混凝土的数量可按下式确定：
（《公路桥涵施工技术规范》JTJ041－2000P44）
式中：
V―首批混凝土所需方量（M3）
h1―孔内混凝土面高度达到Hc时，导管内混凝土柱需要的高度（m）
Hc―灌注首批混凝土时所需孔内混凝土面至孔底的高度（m），Hc＝h2+h3
hc―孔内混凝土面以上，导管内混凝土柱（计算至漏斗底口）高度（m）hc≥（P0+γω+Hω）/γc
Hω―孔内混凝土面以上泥浆深度（m）
P0―使导管内混凝土下落至导管外的混凝土顶升时所需的超压力，钻孔灌注桩采用100～150KPa，桩径1m左右时取低限，2m左右时取高限
D―井孔直径（m）
d―导管内径（m）
γc―混凝土拌合物容重（KN／m3）
γω―孔内泥浆容重（KN／m3）
h2―导管初次埋置深度，h2≥1.5m
h3―导管底端至钻孔底间隙，取0.4m
通过以上计算公式首批混凝土不小于5.5m3。
我部采用的储料斗容积为8m3，以保证首批砼浇注时导管埋入砼中具有足够的深度。
首批砼灌注完成后，吊开储料斗，混凝土由砼卧泵直接泵送到漏斗内进行灌注。
水下混凝土灌注应连续进行。
在灌注过程中，应注意保持孔内的静压水头不少于2.0m，同时注意及时测量砼顶面的高程及上升速度，及时调整导管底与混凝土表面的相应位置，并始终严密监视，保证导管埋深不大于6m并不小于2m。
浇灌中可适当上下活动导管，活动范围控制在0.5～1.0m间，严禁将导管提离砼面。
混凝土浇灌应一次完成，桩顶灌注标高比原设计提高1m，待浇筑承台时再凿去桩头到设计标高。
混凝土浇筑时由项目副经理值班，配备现场调度指挥设备的使用，同时配备2名技术员、1名质检员现场负责混凝土浇筑质量，混凝土浇筑作业队配备8名工人负责浇筑混凝土。
混凝土浇筑方量为133.8m3，实际浇筑量为157m3。
首件桩混凝土浇筑从6月4日上午7：
00开始，到上午9：
30结束，
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