高速公路立交桥冲击钻孔灌注桩基础施工技术方案.docx
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高速公路立交桥冲击钻孔灌注桩基础施工技术方案
高速公路立交桥冲击钻孔灌注桩基础施工方案
一、编制依据
《总体施工组织设计》；
《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011；
《XX市高速公路施工标准化指南》（试行）；
《施工图设计文件》。
二、工程简况
本标段共有大桥两座，中桥两座，天桥一座，分离式立交一座，桥式通道一座，具体桩基数量见下表：
序号
结构物名称
桩基直径（m）
桩基长度（m）
根数
总长（m）
1
XX坝中桥
1.2
12
12
144
1.5
12
2
24
1.8
12
8
96
2
XX院大桥
1.2
15
16
240
1.8
20
4
80
1.8
24
4
96
1.8
22
4
88
3
XX塘大桥
2
22
4
88
2
20
4
80
2
18
4
72
2.2
20
12
240
4
XX路分离立交
1.2
20
8
160
1.8
22
2
44
5
桥式通道
1.2
12
12
144
三、机械配置
机械名称
数量
型号
挖掘机
2
Pc220LC-6
装载机
2
ZL50
自卸汽车
2
CQ3260
冲击钻
5
电焊机
5
BX-50
弯曲机
5
GW6-40
切断机
5
CQ40-1
调直机
5
GJ-4/14
套丝机
2
四、本段桩基工程管理及施工人员组织安排
施工负责人：
技术负责人：
技术员：
安全员：
测量员：
五、施工进度计划
本合同段内混凝土拌和站已经投入生产，桩基的施工准备工作均已完成，各相关专业技术人员及机械设备均已到位，具备开工条件，计划工期为2012年11月20日开始----2013年4月30日完成，如有其它因素影响变化，根据实际情况进行适当调整。
六、施工方法及工艺要求
本标段桩基施工采取冲击钻孔的方式成孔。
为防止冲击振动导致邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇灌砼强度,应避免相邻两孔同时冲击钻孔和邻孔砼抗压强度达到2.5MPa后方可开钻。
钻孔桩施工工艺流程图
6.1施工准备
钻孔场地应清除杂物、换除软土、平整压实。
场地位于浅水、陡坡、淤泥中时，可采用筑岛、或用枕木或型钢等搭设工作平台；当位于深水时，可插打临时桩搭设固定工作平台。
工作平台必须牢固，能承受施工作业时所有静、活荷载，同时还应考虑施工设备能安全进、出场。
6.2埋设钢护筒
护筒内径应根据钢护筒埋置深度来确定，一般控制在大于桩径20-40cm范围，护筒埋置深度符合下列规定：
黏性土不小于1.5m，砂类土不小于2m。
当表层土松软时将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m。
岸滩上埋设护筒，在护筒四周回填黏土并分层夯实；护筒顶面中心与设计桩位偏差不大于5cm，倾斜度不大于1%。
水中筑岛，护筒宜埋入河床面以下1M。
钻孔时孔内水位高出护筒底面0.5m或地下水位以上1.5-2.0m。
6.3泥浆制备
由于本工程地址条件变化较大，不易确定具体地址情况，所以无论土层土质如何、地下水分布如何，我工程均采用静态泥浆护壁钻进工艺。
现场设泥浆池（含回浆用沉淀池及泥浆储备池），一般为钻孔容积的1.5～2.0倍，泥浆池的底部和四周要铺设塑料布或采取其它封闭措施，防止泥浆外流。
造浆后应实验全部性能指标，钻孔过程中应随时检验泥浆比重和含砂率，并填写泥浆实验记录表，并随时注意地质变化，根据地质情况的变化随时调整泥浆的性能指标，保证泥浆的各项指标符合规范要求。
钻孔施工现场设置回收泥浆池用作回收护壁泥浆使用，泥浆经沉淀净化后，输送到储浆池中，在储浆池中进一步处理经测试合格后重复使用。
钻孔中留下的钻渣由装载机和运输车运出施工现场，根据当地地形情况拟将钻渣运到距现场800M处的冲沟内。
泥浆性能指标如下：
泥浆比重：
岩石不大于1.2，砂黏土不大于1.3，坚硬大漂石、卵石夹粗砂不宜大于1.4。
粘度：
一般地层16～22s，松散易坍地层19～28s。
含砂率：
新制泥浆不大于4%。
胶体率：
不小于95%。
PH值：
大于6.5。
6.4.钻孔
6.4.1安装钻机
安装钻机时要求底部应垫平，保持稳定，不得产生位移和沉陷，钻头与孔位中心偏差不得大于50mm。
6.4.2钻进
开始钻进时，进尺应适当控制，在护筒刃脚处，应短冲程钻进，使刃脚以下处处有坚固的泥皮护壁。
待钻进深度超过钻头全高加正常冲程后可按不同地质情况以正常速度钻进。
如护筒外侧土质松软发现漏浆时，可提起钻锥，向孔中到入粘土，再放下钻头冲击，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆继续钻进。
在砂类土或软土层钻进时，易坍孔。
宜选用平底钻锥、控制进尺、低冲程、稠泥浆钻进。
泥浆补充与净化：
开始前应调制足够数量的泥浆，钻进过程中，如泥浆有损耗、漏失，应予补充。
并及时检测泥浆指标，遇土层变化应增加检测次数，并适当调整泥浆指标。
每钻进2m或地层变化处，应在沉渣池中捞取钻渣样品，查明土类并记录，及时排除钻渣并置换泥浆，使钻头经常钻进新鲜地层。
同时注意土层的变化，在岩、土层变化处均应捞取渣样，判明土层并记入记录表中以便与地质剖面图核对。
6.4.3清孔及检测
清孔采用换浆法清孔，清孔时注意保持孔内水位。
清孔的目的是清除钻碴和沉淀层，尽量减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留过厚沉碴而降低桩的承载力。
清孔分两次进行，第一次清孔在钻孔深度达到设计深度后进行，第一次清孔就应满足规范要求，否则不应下放钢筋笼。
待钢筋笼安装到位后下放导管再进行第二次清孔，灌注混凝土前清孔必须达到以下标准：
孔内排出或抽出的泥浆手摸无颗粒感觉，泥浆比重1.03-1.1，含砂率＜2%，粘度17～20s；浇筑水下混凝土前孔底沉碴厚度不大于5cm。
孔底沉碴的测量：
采用前端悬挂平砣的测绳在孔壁周围测量孔深，测点不少于4个，两者底标高之差为沉碴厚度，每次测量前必须采用钢尺对测量绳进行校核,严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔作业。
成孔质量标准和检验方法
序号
检验工程
允许偏差
检验方法
1
孔位中心偏心（mm）
≤50mm
检孔器
2
孔径（mm）
不小于设计孔径
检孔器检查，
测量孔顶、底、中
3
倾斜度（%）
<1%
4
孔深（m）
摩擦桩：
不小于设计孔深支承桩：
比设计深度超深不小于0.05
测绳检查
5
沉淀
厚度（mm）
摩檫桩
复核设计规定。
设计未规定时，对于直径≤1.5m的桩，≤200；对桩径>1.5m或桩长>40m或土质较差的桩，≤300
沉淀盒检查
支承桩
不大于设计规定；设计未规定时≤50
沉淀盒检查
6
清孔后
泥浆指标
相对密度：
1.03~1.10；粘度：
17~20Pa.s；含砂率：
<2%；胶体率：
>98%
用仪器检测
6.5钢筋笼制作、安装
6.5.1原材料检验
钢筋须按不同规格、等级、牌号及生产厂家分批验收，分别堆放，不得混杂，立牌以便识别。
钢筋应具有出厂质量证明书，使用前需按规范要求抽检，符合规范要求的方能使用到工程中。
6.5.2钢筋笼制作
钢筋在钢筋加工场下料，运至现场加工。
对于较短的桩基，钢筋笼宜制作成整体，一次吊装就位。
对于孔深较大的桩基，钢筋笼可分节制作（分段长度尽量加长，以减少分节节段），现场进行安装对接。
对接可采用镦粗直螺纹套筒连接、搭接焊或帮条焊（采用搭接焊时需在钢筋笼上预留搭接长度）。
4.5
15
10
9
10
9
定位筋
钢筋笼制作，先按2m间距排列加强箍筋，加强筋与地面接触处垫等高木方，然后在外侧绑扎主筋，最后绑扎螺旋筋，定位筋在钢筋笼骨架上间隔2m沿桩周等距离分布，以保证钢筋笼底居中下放。
在钢筋笼箍筋上按3～5m间距套上滚轮砼垫块，同一断面对称布置4个，以确保钢筋保护层厚度。
为使砼导管能顺利升降，防止与钢筋笼卡挂，钢筋焊接时，应使主筋内缘光滑，钢筋接头不得侵入主筋内净空，钢筋笼下端用加劲筋全部封住露头，保证下端平齐。
6.5.3骨架的起吊和就位
钢筋笼制作完成后，吊装和安装采用汽车吊，为了保证钢筋笼起吊时不变形，对于长骨架，起吊前应在加强箍筋处内焊接三角或十字支撑，以加强其刚度。
采用两点吊装时，第一吊点设在钢筋笼的下部，第二点设在距钢筋笼顶部三分之一处之处。
起吊前应在骨架内部临时绑扎两根杉木杆以加强其刚度。
起吊时，先提第一点，使骨架稍提起，再与第二吊同时起吊。
待骨架离开地面一定高度后，第一吊点停吊，继续提升第二吊点。
随着第二吊点不断上升，慢慢放松第一吊点，直到骨架同地面垂直，停止起升。
解除第一吊点。
当骨架进入孔口后，应将其扶正徐徐下降，严禁摆动碰撞孔壁。
然后，由下而上地逐个解去绑扎杉木杆的绑扎点及钢筋十字支撑。
当骨架下降到第二吊点附近的加强箍接近孔口，可用木棍或型钢（视骨架轻重而定）等穿过加强箍筋的下方，将骨架临时支承于孔口，孔口临时支撑应满足强度和刚度要求。
将吊钩移到骨架上端，取出临时支承，将骨架徐徐下降，骨架降至设计标高为止。
将骨架临时支撑于护筒口，再起吊第二节骨架，使上下两节骨架位于同一垂直线上进行焊接，全部接头焊好后就可以下沉入孔，直至所有骨架安装完毕。
并在孔口牢固定位，以免在灌注混凝土过程中发生浮笼现象。
骨架最上端定位，必须由测定的孔口标高来计算定位筋的长度，并反复核对无误后再焊接定位。
在钢筋笼上拉上十字线，找出钢筋笼中心，根据护桩找出桩位中心，钢筋笼定位时使钢筋笼中心与桩位中心重合。
然后在定位钢筋顶的吊圈下面插入两根平行的工字钢或槽钢，在护筒两侧放两根平行的枕木（高出护筒5cm左右），并将整个定位钢筋支托于枕木上。
钢筋骨架的制作和吊装的允许偏差为：
主筋间距±0.5dmm；箍筋间距±20mm；骨架外径±10mm；骨架倾斜度±0.5％；骨架保护层厚度±20mm；骨架中心平面位置20mm；骨架顶端高程±20mm；骨架底面高程±50mm。
钻孔桩钢筋骨架允许偏差
序号
工程
允许偏差（mm）
2
主筋间距（mm）
±10
3
箍筋间距（mm）
±20
4
外径（mm）
±10
5
倾斜度（mm）
0.5%
6
保护层厚度（mm）
±20
7
中心平面位置（mm）
20
8
顶端高程（mm）
±20
9
底面高程（mm）
±50
6.6、砼灌注
6.6.1灌注准备
水下混凝土的灌注采用垂直导管法，导管内径为25～30cm。
导管使用前应进行水密承压和接头抗拉实验，严禁用压气试压。
进行水密实验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注砼时最大内压力p的1.3倍，p=rchc-rwHw
式中：
p为导管可能受到的最大内压力（kPa）；
rc为砼拌和物的比度（24kN/m3）；
hc为导管内砼柱最大高度（m），以导管全长或预计的最大高度计；
rw为井孔内水或泥浆的比度（kN/m3）；
Hw为井孔内水或泥浆的深度（m）。
安装导管
导管采用内径φ25-30cm，壁厚大于6mm的钢管，每节2～3m,另配1节0.5m，1节1.0m的短管。
钢导管内壁光滑、圆顺，内径一致，接口严密。
导管长度按孔深和工作平台高度决定。
漏斗底距钻孔上口，大于一节中间导管长度。
导管接头法兰盘加锥形活套，底节导管下端不得有法兰盘。
采用螺旋丝扣型接头，设防松装置。
导管安装后，其底部距孔底有250～400mm的高度。
6.6.2二次清孔
浇筑水下混凝土前应检查孔底沉渣厚度，沉渣厚度应满足设计要求；当设计无要求时：
柱桩不大于10cm；摩擦桩不大于30cm。
如沉渣厚度超出规范要求，则利用导管换浆进行二次清孔。
6.6.3首批封底混凝土
计算和控制首批封底混凝土数量，下落时有一定的冲击能量，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。
足够的冲击能量能够把桩底沉渣尽可能地冲开，是控制桩底沉渣，减少工后沉降的重要环节。
6.6.3.1首批灌注砼的数量公式（例桩径D=1.25）：
V≥πD2/4（H1+H2）+πd2/4h1；h1=Hwrw/rC；导管底口与孔底的距离为25-40cm，H1表示砼桩底到导管底口的高度，H2表示首批灌注砼的最小深度（导管底口到砼面的高度）为1m，h1表示泥浆底部到砼面的高度，保证导管埋入砼中的深度不小于1m。
h1=Hwrw/rC=11×68/24=31.17m
Vr1.25=3.14×（1.25/2）2×（H1+1）+3.14×（0.25/2）2/4h1=3.14×（1.25/2）2×（0.5+1）+3.14×（0.25/2）2/4×31.17=2.23m3
对孔底沉渣厚度应再次测定。
如厚度符合设计要求，然后立即灌注首批砼。
6.6.3.2砍球
将首批灌注混凝土放入漏斗并砍球，首批砼灌入孔底后，立即探测孔内砼面高度，计算出导管内埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。
如发现导管内进水，表明砍球失败，需及时进行清孔，进行二次砍球。
6.6.4水下混凝土灌注
桩基混凝土采用罐车运输并配合导管灌注，灌注开始后，应连续紧凑地进行，严禁中途停止。
在灌注过程中，应防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，致使测探不准确；应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，正确指挥导管的提升和拆除；导管的埋置深度应控制在2～4m。
同时应及时测探孔内混凝土面的位置，即时调整导管埋深。
导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。
如导管法兰卡挂钢筋骨架，可转动导管，使其脱开钢筋笼后，再移到孔位中心。
拆除导管动作要快，一般控制在5min，最长不能超过15min，否则容易造成堵管。
已拆下的管节要立即清洗干净，堆放整齐。
循环使用导管多次后应重新进行水密性实验。
在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，不可整斗地快速灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气柱，造成堵管。
当混凝土面升到钢筋骨架下端时，为了防止钢筋笼被混凝土顶托上浮，可采取以下措施：
①尽量缩短混凝土总的灌注时间，防止顶层混凝土进入钢筋笼时混凝土的流动性过小。
②当混凝土面接近和初进入钢筋笼时，应使导管底口处于钢筋笼底口3m以下和1m以上处，并慢慢灌注混凝土，以减小混凝土从导管底口出来后向上的冲击力；③当孔内混凝土进入钢筋骨架4m～5m以后，适当提升导管，减小导管埋置深度，以增加钢筋笼在导管口以下的埋置深度，从而增加混凝土对钢筋笼的握裹力。
混凝土灌注到接近设计标高时，要计算还需要的混凝土数量，通知拌和站按需要数拌制，以免造成浪费。
在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高减小,超压力降低,而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大.如在这种情况下出现混凝土顶升困难时,可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉渣，使灌注工作顺利进行。
在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。
因为耐久性混凝土粉煤灰掺量较大，部分粉煤灰可能上浮堆积在桩头，超灌高度应考虑此因素。
为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应超灌100cm以上。
在灌注混凝土时，每根桩应至少留取一组试件，对于桩长较长、桩径较大、浇筑时间很长时，根据规范要求增加。
如换工作时，每工作班都应制取试件。
试件应施加标准养护，强度测试后应填实验报告表。
强度不合要求时，应及时提出报告，采取补救措施。
有关混凝土灌注情况，在灌注前应进行坍落度、含气量、入模温度等检测；在各灌注时间、混凝土面的深度、导管埋深、导管拆除以及发生的异常现象等，应指定专人进行记录。
6.6.5灌注砼测深方法
灌注水下砼时，应及时探测孔内混凝土面至孔口的深度，以控制导管埋深。
如探测不准确，易造成导管提漏，发生断桩，或导管埋深太多，不容易提升导管。
因此，灌注水下混凝土中，测深工作桩中是一项非常重要的，一定要由责任心强的人来操作。
目前测深多用重锤法，重锤的形状是锥形，底面直径不小于10cm，重量不小于5kg。
用绳系锤吊入孔内，使之通过泥浆沉淀层而停留在砼表面（或表面下10－20厘M）根据测绳所示锤的沉入深度作为砼灌注深度。
6.6.6桩基检测
根据设计要求，在所有钻孔桩砼浇注完毕并达到龄期（28天）后，应采用超声波逐桩进行检测，以判定桩身混凝土的质量；如果监理工程师要求对个别桩进行抽样检测，取芯后应压注同标号水泥砂浆。
采用超声波检测桩基质量，在浇筑砼时，按设计要求预埋声测管，埋设声测管应满足以下要求：
七、防断桩及灌注施工各类事故的处理措施
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