钻孔灌注桩专项施工方案87093Word下载.docx
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本互通立交改造在原有马家山互通立交范围内进行，形式采用A型单喇叭定向互通立交，主匝道上跨马家山互通立交及中川城际铁路、迎宾大道，新增C、E匝道，改造A、B、D、F、G匝道，主要解决机场高速与中川机场航站楼间快速交通衔接问题。
其中主匝道K为双向四车道，A匝道为双向2车道，E匝道为单向2车道，其余匝道均为单向单车道。
主匝道段落全长1.94km，一般匝道改建长度2.34km，迎宾大道改建长度0.8km，中川机场收费管理所通道连接线0.511km，改移省道0.718km。
立交改造共占地185.9亩，拆迁建筑物400m2。
共设特大桥（主匝道高架桥）1066.42m/1座，D、E匝道上跨A匝道跨线桥90.04m/2座，框架桥1座（中川机场收费管理所通道），涵洞5道。
拆除1-16m简支空心板桥梁1座。
同时建成完善的交通工程设施、电力照明及监控等附属工程。
本项目主线高架桥桩基设计共有128根，直径分别为φ1.8m、φ1.5m、φ1.5m，桩长30～42m。
表2.1.1-2钻孔桩工程数量表
序号
名称
单位
数量
备注
设计结构工程量
1
II级钢筋
Kg
26520
2
I级钢筋
10974
3
声测管
6760
Φ57*3.5mm无缝钢管
4
C30砼
m3
542.6
2.1.2地质概况
2.1.2.1水文条件
本项目区地表水属黄河流域秦王川盆地水系，河流沟谷较少，流域面积较小，受气候条件影响，地表水为间歇性流水，受季节性降雨影响较大。
生活用水、农业灌溉水和工程用水为“引大入秦”自流灌溉水，属于大通河水系。
地表河流与本项目没有交叉关系。
2.1.2.2区域地质构造
本合同段地处祁吕贺山字型构造体系前弧西翼与河西系武威—兰州构造带的复合部位，不同构造体系的相互干扰或改造。
项目区地属秦王川盆地，处于永登—河口凹陷中的次级构造，中隐伏基底隆起带。
2.1.2.3气象
本合同段属中温带大陆性气候，冬无严寒、夏无酷暑，气候温和，区内海拔高度1950-2110米，年均气温10.7-11.7℃，历年绝对最低温-26.5℃，年均降水量253.8-311.7mm，全年日照时数平均2446小时，无霜期180天以上，标准冻土深度为146cm。
本项目在全国公路气候自然分区中属甘东黄土山地区Ⅲ3。
2.1.3钻孔桩工程特点和施工难点
①本合同段位于机场高速与迎宾大道交汇区域，需要对机场高速公路和机场迎宾大道进行封闭施工，施工范围内道路车流量大，交通疏导要求高、保护工作量大，施工工期紧、施工作业面狭小。
②地勘揭示该区域部分位置有约2m湿陷性黄土；
孔壁较脆弱护壁困难；
③工期极为紧张，需要24h不间断的多作业面同步作业，其人员、材料及机械的投入极大，材料的重复利用率不高。
④施工区容易产生大量扬尘，扬尘也是主要的环境污染源之一。
第三章钻孔桩施工
3.1总体施工方案
3.1.1钻孔桩采用SR220C型旋挖钻机施工，25T吊车配合人工安装完成混凝土浇注。
3.1.2护筒壁厚14mm，,埋设长度穿透杂填土层，埋置采用“压埋法”施沉钢护筒，混凝土采用商品混凝土。
3.1.3钻孔灌注桩按照水下水泥混凝土施工工艺进行。
3.1.4钻孔桩施工均采用优质膨润土原孔造浆。
3.1.5挖出的土方和弃浆及时采用封闭式运输车弃运至弃渣场。
3.2施工工艺
详见图3.2-1。
桩位复核
图3.2-1旋挖钻机钻孔施工工艺图
3.3施工方法
3.3.1施工准备
3.3.1.1技术准备
⑴开工前应具备场地工程地质资料和必要的水文地质资料，施工图纸及图纸会审纪要。
⑵施工现场环境和邻近区域内的地上地下管线（高压线、管道、电缆）、地下构筑物、危险建筑、实际地质情况与设计上的部分差别等的调查资料，提前做好准备工作。
确保不影响现场的施工。
现场桩基护筒开挖埋设前需请物探及人工挖槽对桥区范围进行现场探测，以确保不会出现地下管道、电缆、光缆等挖断而影响施工的情况。
⑶主要施工机械及其配套设备的技术性能资料，所需材料的检验和配合比试验。
⑷具有可操作性的桩基工程施工工艺的参考资料。
3.3.1.2钻机选型
根据地质情况、工期要求及设计桩径和桩长，选择SR220C型旋挖钻机。
旋挖钻机进场后进行调试、维护和保养，以保证设备正常运转。
钻机性能参数见下表。
三一SR220C旋挖钻机性能参数
规格或参数
整机性能
扭矩kN.m
220
钻进转速r/min
7~20
钻孔直径mm
2300
钻深m
机锁式m
56
摩擦式m
66
设备总重t
33
牵引力kN
465
行走速度km/h
2.01
发动机
发动机型号
C9STH
最大功率kW
213
额定转速r/min
1800
履带
履带接地长度mm
5911
履带中心距mm
2300~3600
履带宽度mm
800
压力
最大加压力kN
180
最大起拨力kN
200
主卷扬
主卷扬提升力kN
240
主卷扬提升速度m/min
720
副卷扬
副卷扬提升力（第一层）kN
110
副卷扬提升速度（第一层）m/min
70
3.3.1.3测量准备
依据已报监理工程师批准并能满足工程需要的测量控制网，组织测量人员对桩位进行精确放样。
3.3.1.4试验准备
在监理工程师见证下随机抽取相应的钢筋、连接螺纹套筒等材料样品，进行相关的原材料试验工作并报监理工程师审批。
2.3.1.5物资材料准备
按照施工设计图相关内容做好钢材等材料的准备工作，并按质量保证体系与合格材料供应方签订长期的供货合同，保证物资材料按使用计划供应，满足施工需要。
3.3.1.6施工场地布置
施工所需旋挖钻机、挖掘机、钢筋、套筒等机械设备及原材料直接由辅道进入施工现场。
由于旋挖钻机回转半径大，钻杆高，自重大，在作业时需要长、宽15米左右平台，在钻机就位前使用挖掘机将原地面障碍物进行清理，绿化带种植土、管线沟槽等软基位置需对表面进行处理，换填铺设50cm厚的卵石或砂砾料，并平整碾压、夯实做为钻机的施工作业平台，保证平台的长、宽不小于15米，场地有一定硬度以免钻机沉陷或倾斜，钻机施工作业的安全性。
3.3.2测量放线
桩位放样按从整体到局部的原则进行桩基的位置放样，规划行车路线时，使便道与钻孔位置保持一定的距离，以免影响孔壁稳定。
根据现场情况合理布置施工场地，清理表层杂物并整平场地，组织测量放样人员，将所需桩位放出，钉好十字保护桩，做好测量复核，并作好记录留查，下完护筒后在拉上十字线复核护筒中心点是否与十字线中心吻合，以保证桩位的准确。
护筒安装就位后，必须校核桩位坐标。
3.3.3钢护筒制作及埋设
图3.3.3-1钢护筒加工示意图（单位:
mm）
根据本项目的桩基型号钢护筒内径R采用φ1700、φ2000两种，加工长度L按穿透杂填土层，外露地面不低于50cm原则进行加工，加工示意如图3.3.3-1所示。
钢护筒制作采用厚14mm的钢板制作；
埋设位于现有道路上桩基护筒时需先凿除硬化层路面再进行开挖。
本项目地下管线错综复杂，施工前邀请相关部门或专业队伍探高架桥区位置是否布有地下管线，如布有，需联系并配合相关部门移除后方可施工。
按照相关部门要求对移除的管线，遮盖隔离保护。
为确保护筒埋置过程中孔壁不坍塌，采用“压埋法”施沉钢护筒。
根据桩位，采用人工挖2.5m后埋设护筒，通过定位的控制桩放样，把钻孔的位置标于孔底，放入钢护筒,，找出钢护筒的圆心位置，用十字线标在钢护筒顶部或底部，然后移动钢护筒，使钢护筒中心与钻机钻孔中心位置重合，同时用水平尺或垂球检查，使钢护筒竖直。
施压护筒时，在钢护筒周围对称地、均匀地回填黏土，分层夯实，以保证护筒垂直度、防止泥浆流失、松动位移或塌落。
在护筒顶设枕木，用钻杆通过枕木给护筒垂直加压，使护筒下沉至要求位置，当下压不能达到设计位置时，用钻头在护筒内开挖，采用边挖边压的方法施工。
3.3.4泥浆制备及其循环系统
（1）每两个墩之间选取合适位置设置1个泥浆池，泥浆池尺寸为：
6×
2m3。
受施工现场实际影响的个别泥浆池尺寸可作适当调整。
泥浆池采用人工配合挖掘机进行挖掘，挖出的土方集中堆放，用遮阳布覆盖，以便后续回填使用。
桩基完成灌注后，泥浆池内的废浆采用泥浆泵及时抽到泥浆运输车内，运出工地；
泥浆池底的沉渣晾干后，用挖掘机挖出并用密闭式运输车运出工地，泥浆池待沉渣转运完毕后及时回填。
（2）旋挖钻机施工成孔速度快，孔壁土层较普通钻机稳定性差，另旋挖钻泥浆护壁属静态泥浆护壁，孔壁泥皮薄，尤其在卵石层更为突出，普通泥浆不能满足施工要求，因此本工程选用了水化性能好，造浆率高，成浆快，含沙量少的膨润土用来造浆。
并在不同的地质层及时调整泥浆稠度和比重，以防止塌孔。
造浆用的膨润土应符合下列技术要求：
胶体率不低于95%，含砂率不大于4%，造浆率不低于2.5m3/t。
新配制的泥浆性能应满足表3.3.4-1的规定。
表3.3.4-1泥浆性能指标表
容重（g/cm3）
粘度（Pa.s）
含砂率（%）
胶体率（%）
失水量（ml/30min）
泥皮厚（mm）
PH值
1.02~1.10
18~22
≤4
≥95
≤20
≤3
8～11
3.3.5钻机就位
钻机就位时，要事先检查钻机的性能状态是否良好，保证钻机工作正常。
钻机底盘不宜直接置于不坚实的填土上，以免产生不均匀沉陷；
钻机的安放位置应考虑钻孔施工中孔口出土清运的方便。
通过测设的桩位准确确定钻机的位置，并保证钻机稳定，通过手动粗略调平以保证钻杆基本竖直后,即可利用自动控制系统调整钻杆保持竖直状态。
3.3.6钻进成孔
3.3.6.1旋挖钻机的设置及调整
施钻时，将钥匙开关打到电源档，旋挖钻机的显示器显示旋挖钻机标记画面，按任意键进入工作画面。
先进行旋挖钻机的钻杆起立及调垂，即首先将旋挖钻机移到钻孔作业所在位置，旋挖钻机的显示器显示钻杆工作画面。
从钻杆工作画面中可实时观察到钻杆的X轴、Y轴方向的偏移。
操作旋挖钻机的电气手柄将钻杆从运输状态位置起升到工作状态位置，在此过程中，旋挖钻机的控制器通过采集电气手柄及倾角传感器信号，通过数学运算，输出信号驱动液压油缸的比例阀实现闭环起立控制。
实现钻杆平稳同步起立。
同时采集限位开关信号，对起立过程中钻杆左右倾斜角度进行保护。
在钻孔作业之前需要对钻杆进行调垂。
调垂可分为手动调垂、自动调垂两种方式。
在钻杆相对零位±
5°
范围内才可通过显示器上的自动调垂按钮进行自动调垂作业；
而钻杆超出相对零位±
范围时，只能通过显示器上的电动按钮或操作箱上的电气手柄进行手动调垂工作。
在调垂过程中，操作人员可通过显示器的钻杆工作界面实时监测桅杆的位置状态，使钻杆最终达到作业成孔的设定位置。
3.3.6.2钻孔作业
钻孔时先将钻斗着地，通过显示器上的清零按钮进行清零操作，记录钻机钻头的原始位置，此时，显示器显示钻孔的当前位置的条形柱和数字，操作人员可通过显示器监测钻孔的实际工作位置、每次进尺位置及孔深位置，从而操作钻孔作业。
在作业过程中，操作人员可通过主界面的三个虚拟仪表的显示——动力头压力、加压压力、主卷压力，实时监测液压系统的工作状态。
开孔时，以钻斗自重并加压作为钻进动力，一次进尺短条形柱显示当前钻头的钻孔深度，长条形柱动态显示钻头的运动位置，孔深的数字显示此孔的总深度。
当钻斗被挤压充满钻渣后，将其提出地表，操作回转操作手柄使机器转到临时弃渣堆场，再用装载机将钻渣装入密闭式运输车运至场外指定地点废除，以免造成水土流失或农田污染。
完毕后，通过操作显示器上的自动回位对正按钮机器自动回到钻孔作业位置，或通过手动操作回转操作手柄使机器手动回到钻孔作业位置。
此工作状态可通过显示器的主界面中的回位标识进行监视。
钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度:
由硬地层钻到软地层时,可适当加快钻进速度；
当软地层变为硬地层时,要减速慢进；
在易缩径的地层中,适当增加扫孔次数,防止缩径；
对硬塑层采用快转速钻进,以提高钻进效率；
砂层则采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和粘度；
如在实际施工过程中出现卵石层，则采取以下措施：
对于粒径较小的卵石层采用斗式钻头慢速钻进，粒径较大的卵石层采用锥形螺旋钻头钻进后更换斗式钻头清渣，如此往复，直至穿过卵石层。
3.3.6.3钻孔施工时垂直度的控制
本工程采用智能化旋挖钻机，钻机上有车载电脑系统，可以自动显示和调节旋挖钻机的钻孔深度，垂直度，具体操作如下：
首先将旋挖钻机移到钻孔作业所在位置，把旋挖钻机电脑显示器调节到显示桅杆工作画面。
从桅杆工作画面中可实时观察到桅杆的X轴、Y轴方向的偏移。
操作旋挖钻机的电气手柄，在此过程中，旋挖钻机的控制器通过采集电气手柄及倾角传感器信号通过数学运算，输出信号驱动液压油缸的比例阀实现闭环起立桅控制，将桅杆X轴Y轴的偏差度调节到正负零位置，并以全站仪符合桅杆垂直度，包括两个方向，正前方和侧方，以保证钻孔的垂直度。
桩的垂直度在成孔时桩机桅杆上有垂直度控制仪控制，桩机电脑屏上会自动显示，司机根据情况调整，因此垂直度在施工过程中就能控制确保小于1%，达到设计要求。
施工过程中通过钻机本身的三向垂直控制系统反复检查成孔的垂直度，确保成孔质量。
3.3.6.4地质情况记录
地质情况记录按相应的地质的相关的表记录；
旋挖钻机钻进施工时及时填写《钻孔记录表》，主要填写内容为：
工作项目，钻进深度，钻进速度及孔底标高；
《钻孔记录表》由专人负责填写，交接班时应有交接记录；
根据旋挖钻机钻孔钻进速度的变化和土层取样认真做好地质情况记录，绘制孔桩地质剖面图，每处孔桩必须备有土层地质样品盒，在盒内标明各样品在孔桩所处的位置和取样时间；
钻孔桩地质剖面图与设计不符时及时报请监理现场确认，由设计单位确定是否进行变更设计；
钻孔时要及时清运孔口出渣，避免妨碍钻孔施工、污染环境；
钻孔达到预定钻孔深度后，提起钻杆，测量孔深及沉渣厚度。
3.3.7成孔、成孔检查
钻头钻至设计标高后，对孔深、孔径、孔壁垂直度、沉淀厚度等进行检查，检测前准备好检测工具，测绳等,测锤示意图见图3.3.7-1；
采用超声波检孔仪检查孔径、倾斜度、孔深、沉淀厚度等。
根据《城市桥梁工程施工与质量验收规范》CJJ2-2008及设计要求，检孔标准见表3.3.7-2。
图3.3.7-1测锤示意图（单位：
cm）
表3.3.7-2检孔标准
项目
孔的中心位置
孔径
斜度
沉淀厚度
孔深
允许偏差
50mm
不小于设计桩径
1%
不大于5cm
比设计深度超深不小于50mm
3.3.8清孔
清孔采用正循环进行清孔：
终孔后，将大功率泥浆泵管插入孔内进行正循环清孔，直至孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度满足设计规定。
二次清孔在钢筋笼和混凝土浇注导管安装下放完毕后，经测定孔底沉渣和泥浆指标超过规范及设计要求时，采用混凝土浇注导管接变径接头，正循环清孔。
3.3.9钢筋笼的制作与安装
3.3.9.1钢筋笼的制作
（1）钢筋笼直接在钢筋加工厂采用滚焊机加工，主筋采用分体式钢套筒连接，现场检验及验收应满足《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107-2010及《钢筋滚轧直螺纹连接技术规程》DBJ13-63-2005中的规定。
加工好的钢筋笼半成品按安装要求分节、分类编号，为保证主筋接长缝隙控制到要求范围制作是的根据前场需要，钢筋笼通过平板车按编号运至施工现场。
为防止钢筋笼吊装、下放过程中变形，每节在钢筋笼内环加强圈处用φ25mm钢筋加焊“△”形支撑。
钢筋笼制作及安放偏差如表3.3.9-1。
表3.3.9-1钢筋笼制作及吊放的允许偏差
项目
指标及内容
主筋间距（mm）
±
10
箍筋间距（mm）
20
钢筋笼外径（mm）
钢筋笼倾斜度
0.5%
钢筋笼中心平面位置（mm）
钢筋笼高程（mm）
顶面高程为±
20，底面高程为±
50
⑵钢筋笼主筋接头采用分体式钢套筒连接，接头相互间隔错开，根据规定，错距控制≥35d（d为主筋直径），且每个断面接头数量不大于50%，相邻接头断面间距不小于1m。
钢筋笼的直螺纹丝头需带塑料保护帽或拧上连接套筒，防止钢筋笼在吊装运输过程中破坏丝口。
雨季或长期码放情况下，需对丝头采取防锈保护措施。
主筋采用分体式钢套筒连接接头接长，必须满足《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107及《钢筋滚轧直螺纹连接技术规程》DBJ13-63-2005规范要求。
a接头拼装时管钳板手拧紧，使两个丝头在套筒中央位置相互顶紧。
b拼装完成后，套筒每端不得有一个半丝以上的完整丝扣外露。
⑶制作好后经并检验合格的钢筋笼挂牌标识，注明验收事宜、桩号及节段号。
⑷在制作钢筋笼的同时在其上正确安装声测管，同一截面上等间距布置3根（4根）Φ57×
3.5mm声测钢管，根据设计要求，安放声测管，接头采用焊接接头，顶部伸出护筒顶口50cm。
底部采用声测管底管随钢筋笼一起下放，下放一节连接一次，并向管内灌水，防止水压压破检测管并检验上一节声测管是否漏水，下放完毕后将管口严格密封防止混凝土进入。
3.3.9.2钢筋笼下放
3.3.9.2.1首节钢筋笼吊装
钢筋笼在现场加工完成后，用35T汽车吊通过吊具吊起首节钢筋笼，缓缓放入孔内，注意钢筋笼中心线和桩位中心线保持一致，用4个3t的手拉葫芦挂在钢筋笼下放架上，让手拉葫芦挂承受钢筋笼的重量，然后取掉吊具，进行下节钢筋笼施工。
3.3.9.2.2钢筋笼接长
吊起第二节钢筋笼，根据制作时标记，主筋对准前节钢筋笼主筋，上下节主筋用分体式钢套筒连接。
对于少数由于起吊钢筋笼变形引起的错位，可以用小型手动葫芦挂牵引就位。
对于极少数错位严重的，无法进行丝扣对接，则可采用双面邦条焊的焊接方法解决，双面帮条焊要求焊缝平整密实，焊缝长度符合规范规定，确保焊接强度质量与主筋等强度。
3.3.9.2.3声测管接长
为了检验桩基质量，埋设声测管。
声测管采用Φ57*3.5mm无缝钢管,与钢筋笼半成品一同转运出场，现场进行焊接拼接。
声测管底口焊接封闭，顶口加盖，保证管内无异物，采用绑扎方式与钢筋笼连接牢固，并注意声测管拼接处焊缝饱满，封闭不漏水；
施工时，采用接长声测管使顶口外露护筒50cm的措施，确保砼灌注时，外溢泥浆或混凝土不灌入声测管。
每安装一节声测管后，必须注满清水，并观察该节声测管是否漏水，确保安装牢固不漏水后方可进行下节安装。
3.3.9.2.4钢筋笼定位与抗浮
钢筋笼上升，除了一些易见的原因是由于全套管上拔、导管提升钩挂钢筋笼所致外，主要原因是由于砼表面接近钢筋笼底口，导管底口在钢筋笼底口以下3m至以上1m时，砼的灌注速度（m3/min）过快，使砼下落冲出导管底口向上反冲，其顶托力大于钢筋笼的重力时所致，泥浆比重过大或泥浆中含砂率过大也会导致浮笼。
具体措施为：
①钢筋笼主筋接长上端焊固在护筒上，可以承受部分顶托力，具有防止其上升的作用；
②严格控制二次清孔后泥浆比重；
③由于导管接头法兰外突，故在提管过程挂住钢筋笼也会造成浮笼，此时应“提停相间”缓慢上提，让钢筋笼自动脱离法兰。
3.3.10混凝土施工
混凝土灌注前将施工区域进行明确规划：
确定混凝土运输、灌注设备的停靠和摆放区域，对施工道路进行维护和修整。
3.3.10.1导管下放
①钻孔桩混凝土灌注采用Ф273×
10mm刚性导管，连接为T形螺纹的快速接头，35T汽车吊下放。
②导管使用前做水密试验。
水密试验水压不应小于孔内水深1.5倍静水压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力的1.5倍。
导管下放前检查每根导管是否干净、畅通、有无小孔眼以及止水“O”型密封圈的完好性。
水密性试验方法是把拼装好的导管先灌满水，两端封闭，一端焊接出水管接头，另一端焊接进水管接头，并与压水泵出水管相接，启动压水泵给导管注入压力水，当压水泵的压力表压力达到导管须承受的计算压力时，稳压10分钟后接头及接缝处不渗漏即为合格。
③导管逐节吊装接长、垂直下放，下放过程中使用专门的吊具和导管固定卡盘，导管下放至导管底口离孔底20～60cm左右。
④导管下放过程中做好导管分节及实际长度等参数的记录。
⑤导管下放和灌注混凝土过程中，使用专门设计的吊具，该吊具能方便地锁死或松开导管，提高作业效率。
⑥．导管接长应逐一检查橡胶密封圈是否完好，导管法兰应拧紧。
3.3.10.2二次清孔
导管安装到位后，检测沉渣厚度。
根据终孔孔深反算孔底的沉渣厚度并检查泥浆指标，如果沉渣和泥浆指标能满足要求，则不需要二次清孔直接灌注混凝土；
如不能满足要求，则立即进行二次清孔，二次清孔后静置一段时间再进行沉渣厚度检测，当孔底沉渣厚度、泥浆指标满足清孔要求后，上报现场监理工程师，得到确认后立即进行水下混凝土灌注。
3.3.10.3混凝土灌注
钻孔桩采用
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