建筑工程规范之钻孔灌注桩工程施工方案.docx

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建筑工程规范之钻孔灌注桩工程施工方案

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钻孔灌注桩工程施工方案

一、编制依据

本施工方案的编制是以国道208线（金家湾—秀女河段）改建工程的招标文件、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000、《桥涵施工手册》、《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1-2004和两阶段施工图设计及相关文件为依据的。

二、工程概况

208国道改建项目合同段起始于大同市最北面的109国道，终点接与朔州交界的秀女河。

起点桩号为K20+000，终点桩号为K50+000，全长30km,支线4.5km。

一工区桥主要有:

御河大桥、十里河大桥、西干渠小桥、京大高速跨线桥。

其中御河大桥全长为486.96m，夹角90°，中心桩号为K31+296.39,桩基包括φ1.2m：

12根，φ1.5m：

46根；十里河大桥全长为312.84m，夹角90°，，中心桩号为K35+561,桩基包括φ1.5m：

24根，φ1.8m：

36根；西干渠小桥全长31m，中心桩号为K27+825.000,桩基包括：

1.2m：

12根，φ1.5m：

6根；京大高速跨线桥全长132.96m，右前夹角85°，中心桩号为K34+381.617，桩基φ1.5m：

18根，φ1.2m：

24根。

一工区桩基共178根，其中φ1.2m：

36根，φ1.5m：

106根，φ1.8m：

36根。

主要工程量为，C25水下砼：

10443.88m3，钢筋：

HRB335为726148.2kg，R235为94923.8kg。

三、施工计划及安排

计划于2010年5月25日在全面施工，于2011年5月20日结束桩基施工。

四、施工工艺的确定

根据设计图纸提供的地质报告，结合线外试桩验证，桩基施工选用旋挖钻成孔、人工造浆与孔内原土自然造浆相结合护壁、换浆法二次清孔、直升导管法灌注水下混凝土成桩的施工工艺，其施工工艺流程图附后。

五、施工技术措施

钻孔灌注桩是一项质量要求高，施工工序多，并需要在一个短时间内连续完成的地下隐蔽工程，要保证施工有秩序、快节奏的进行，必须做好以下工作：

1、施工准备

施工场地在设备进场前已经进行了平整，完全可以满足试验桩钻机停放和运转，同时按“三通一平”的原则进行场地规划，即：

施工便道通畅、通水、通电。

由于前期电力安装手续办理繁琐，安装工作相对滞后，据此项目自备100kW发电机一台，30kW发电机一台用于桩基首件工程施工用电，钻孔用旋挖钻，混凝土向商品混凝土厂家购买，仅泥浆循环清孔和钢筋笼制作、安装以及夜间照明需用电，两台发电机完全可以满足用电需要。

根据线外试验桩结果来看，地下水比较丰富，试钻钻孔深度20米，施工用水可从该孔抽取。

2、测量放样

①、平面位置控制。

平面定位采用全站仪放出桩中心位置，钉木桩固定于地面，并将该桩采用纵横两方向四点作为护桩，在护筒埋设完成后用护桩进行护筒定位，同时联系测量组进行桩位复核，在确保准确无误的情况下通知钻机可以开钻。

②、高程控制。

护筒埋设固定后将临时水准点引至护筒顶，测出护筒顶标高，考虑护筒顶面不平整，我们可以在测点作出明显标志，防止造成误差，影响桩基的长度控制，同时根据图纸提供的桩底标高，计算成孔孔深，为下一步钻进进尺、地层地质复核和桩长的控制提供依据。

在钻机钻进过程中如果发现护筒下沉、移位等情况应立即通知技术员进行重新复测，并将复测后结果及时通知钻机操作人员，防止错误信息再次传递。

③、验孔测量。

主要从以下几个方面进行控制，孔位、孔深、孔径和竖直度，成孔后进行桩位校核时，重新用全站仪放出桩中心于临时木板（铺设于护筒顶）上，与实际孔中心比较；孔深采用标定好的测绳来完成；孔深和竖直度采用验孔器来完成，详细操作步骤在下面的成孔验收中详细叙述。

3、护筒埋设

孔口护筒起导正钻机，控制桩位，保护孔口，隔离地表水渗漏，保持筒内水头高度等作用。

同时护筒是要反复回收使用的设施，在材料的选用和结构设计上要有一定的强度和刚度，不易损坏变形，便于运输、安装、埋设和起拔拆卸。

为此选定护筒形式如下：

护筒采用δ＝6mm的钢板卷制而成，直径1.5米的桩基护筒内径180cm、长度为2.3m。

（十里河段砂层段，护筒会相对加长）

护筒埋设的好坏，对成孔和成桩质量有很大的影响。

护筒埋设位置不正，护筒中心轴线与桩位点偏差过大，埋设不当使护筒发生倾斜，都会使实际孔位偏离桩位或产生孔斜。

此外，护筒底口漏失，造成泥浆顺护壁上冒或向孔壁松土层渗漏，引起孔内水头高度跌落，底口处孔壁跨塌。

护筒埋设过浅，则不能有效隔离地表水和填土层；埋设过深则给拔起造成空难，甚至无法拔起，造成损失。

所以，认真做好护筒埋设是钻孔桩施工的重要环节。

试桩护筒埋设采用挖坑埋设法。

以桩位中心为圆心用旋挖机挖出直径为185cm，深1.5m的基坑，采用十字中心吊锤法（桩位中心与护筒中心重合）将护筒垂直固定于桩位处并进行校正，然后在护筒四周分层回填粘土并夯实。

护筒埋设技术要求如下：

中心偏差

倾斜度

护筒顶高程

≤5cm

≤1%

高于原地表30cm

4、钻机就位

1）在桩位复核正确，护筒埋设符合要求，护筒、地坪标高已测定的基础上，钻机才能就位。

2）桩机定位要准确、水平、垂直、稳固，钻机导杆中心线、回旋盘中心线、护筒中心线应保持在同一直线。

3）旋挖钻机就位后，利用自动控制系统调整其垂直度，钻机安放定位时，要机座平整，机塔垂直，转盘（钻头）中心与护筒十字线中心对正，注入泥浆后，进行钻孔。

4）为准确控制孔深，应备有校核后百米钢丝测绳，以便在施工中进行测量、记录。

5）钻进过程中经常检查钻杆垂度，确保孔壁垂直。

6）钻进过程中必须控制钻头在孔内的升降速度，防止因泥浆对孔壁的冲刷及负压而导致孔壁塌。

5、泥浆的运用与管理

泥浆在桩基施工全过程中起非常重要作用，主要作用是携带钻渣，平衡地层压力，以及护壁防塌，润滑和冷却钻头等。

护壁泥浆在钻孔中非常重要，尤其是对大直径深孔，土层有砂层时，自身造浆能力差，泥浆控制显得尤为重要。

为保证钻孔桩施工的顺利进行，选用膨润土、水、碱等进行试配，初步选定泥浆比重1.25用于桩基首件工程施工。

针对设计图纸提供的地质资料，结合线外试桩土样分析，为保持桩孔不塌、不缩径，以孔外自然造浆为主，外运优质粘土造浆调整，结合当地施工经验，泥浆性能指标拟选定如下：

相对密度

粘度

（Pa.s）

含砂率

（%）

胶体率

（%）

失水率

ml/30min

泥皮厚

mm/30min

静切力

（Pa）

酸碱度

（PH）

1.2~1.4

22~30

≤4

≥95

≤20

≤3

3~5

8~11

①、泥浆的配制

泥浆由粘土、清水和泥浆化学处理剂按一定的配比搅拌制成的，也有利用地层粘土自然造浆而成。

造浆粘土选用水化性能好，造浆率高，含砂量少的膨润土粉或当地粘土，要求造浆胶体率不低于95％，含砂率不大于4％，造浆率不小于8m3/t。

根据地层天然条件和孔壁稳定情况，可在当地黏土中，掺入一定量的膨润土粉，以改善泥浆性能。

当地粘土一般可选塑性指数大于25，粘土颗粒小于0.5×10-2mm，且含量达70％以上，手搓无明显砂粒感觉的粘土。

泥浆化学处理可以根据需要加以选用。

泥浆的性能指标，按不同的成孔方法和地层条件，要通过配方试验选择确定。

施工中根据孔壁的稳定、孔底沉渣和泵组工作情况，对泥浆性能进行维护调整。

常用泥浆性能测定仪器有密度计、马氏漏斗粘度计、含砂率量测筒等。

各施工过程过程中性能指标要求见下表。

泥浆性能指数一览表

性质

阶段

试验方法

新制泥浆

循环再生泥浆

清孔泥浆

密度（g/m3）

≤1.08

≤1.25

≤1.1

10086型泥浆比重秤

黏度（s）

22-25

20-25

19-21

黏度剂

失水量（ml/30min）

≤17

≤20

≤20

失水量仪

泥皮厚（mm）

≤1.5

≤2

≤1.5

钢尺

胶体量（%）

99

≥96

≥98

量筒

含砂量（%）

≤0.5

≤3.0

≤1.0

含砂量测定仪

PH值

8-10

8-10

8-10

试纸

②、泥浆循环系统的设置

泥浆循环系统如下图：

泥浆循环系统通常包括泥浆池、沉淀池、贮浆池或搅拌池、循环槽等，根据场地条件、桩位布置、桩孔容积、地层情况、工艺方法、钻渣废浆的清除外运等因素综合考虑布设。

为简化循环系统，可在现场设计大的泥浆供应站和大型废浆池。

泥浆池的容积一般为单桩孔容积的1~1.2倍，以用砖块砌筑为好。

沉淀池的容积一般为6~20m3，以工艺方法和桩孔直径不同酌情选定，其数量以场地大小设置2~3个，以轮换使用。

可设小断面循环槽，其规格可选用300mm×250mm（宽×高），循环槽的坡度为1/100—1/150，循环槽长度大于10米。

③、废浆的排放

灌注砼时产生的废浆用泥浆泵直接抽放到规划的废浆池，废浆池选定在场地外空地处。

为了环保，同时也为了节约成本，我们要对泥浆进行回收利用。

对废渣，我们要集中堆放并晾晒处理。

6、成孔钻进

选用旋挖钻钻进成孔。

①、钻头的选择

选用性能良好的钻头，钻头直径为1.5m

②、钻进技术参数的选择

根据地层特性，采用分层钻进工艺确保成孔质量。

钻孔时，先将钻具装妥浸入护筒水中，通过启动真空泵和泥浆泵，待循环流动形成后，启动钻机并选择适当档位开始钻进。

开钻时先缓慢进尺，并及时检查和纠正钻头的偏位，待钻锥全部进入土层后，钻机方可加速钻进。

钻进速度控制拟定为：

粘土、亚粘土层6~8m/h；亚砂土、粉砂层1~3m/h；碎石层2~3m/h；泥岩层2~3m/h。

③、注意事项

a、钻进中经常检查泥浆性能，不合要求时随时改正；同时应经常注意地层变化，在地层变化处取样，判明土层，做好记录并与地质剖面图核对；

b、钻孔作业分班连续进行，填写钻孔施工记录；

c、钻孔过程中，始终要保持孔内外既定的水位差和泥浆比重，起到护壁固壁作用，防止塌孔；

④、成孔检验

成孔检验主要有两个指标：

孔深、孔径。

孔径检验采用检孔器，检孔器用钢筋焊成圆柱状，长6m、外径1.5m；孔深检验采用测深锤。

⑤、第一次清孔

孔深、孔径检验合格后立即进行清孔。

清孔采用换浆法，即在终孔后停止进尺，利用泥浆循环系统的泥浆泵将孔底钻渣清除干净。

清孔后泥浆比重控制在1.1～1.2之间，粘度20Pa.s左右，含砂率≤2%；沉淀厚度≤150mm（摩擦桩）；清孔过程中同时往孔内补充足够的新鲜稀浆；清孔完毕必须先下检孔器检测孔深、孔径、倾斜度等，合格后尽快吊放钢筋笼，否则必须扫孔。

成孔质量检验标准如下：

中心偏位

孔径

倾斜度

孔深

沉淀厚度

≤5cm

不小于设计值

≤1%

不小于设计值

≤15cm

7、钢筋笼的制作与安装

钢筋原材和焊接试件经检验合格后，开始钢筋笼的加工。

钢筋下料和制作必须严格根据配筋图进行。

钢筋笼加工采用分节预制孔口焊接方式。

分节数根据吊车拔杆长度和悬高以及钢筋笼长度来确定。

钢筋笼吊装采用25t吊车附两组钢丝绳，设6个吊点进行，并在护筒口逐节焊接牢固。

钢筋笼上端焊接4根φ25吊环，吊于护筒口支架上。

支架的作用是使钢筋笼定位，以防提升导管时钢筋笼被拔起。

钢筋笼分节对接采用单面搭接焊，焊缝长度不少于10d。

主钢筋接头错开35d间隔布置，钢筋笼笼体应牢固，每隔两米安置圆柱垫混凝土块，以使钢筋笼有足够的保护层。

声测管加工固定。

根据钢筋笼分节长度先将钢管在场地上焊接好，但必须保证顺直，接口采用加套管焊接，焊缝用胶带封住，然后用φ10“U型”钢筋将声测管固定在钢筋笼上，并在护筒口逐节焊接牢固。

钢筋笼加工成型后，存放时要求统一进行编号，安排专人及机械进行运输、吊装，要谨防变形。

8、导管安装

导管采用内径φ300mm壁厚为5mm的钢管，导管长度根据成孔孔深确定，按0.5、1、1.5、2.65、3.8m分节，连接口为丝扣，导管使用前进行水密、接头抗拉试验，水密试验的水压不小于孔底水压的1.3倍。

导管安装采用吊车分段安装。

导管须经水密试验不漏水，其允许最大内压力必须大于Pmax。

本工程导管可能承受的最大内压力必须大于Pmax。

本工程导管可能承受的最大内压力计算式如下：

Pmax＝1.3（γc×hxmax－γwHw）

Pmax——导管可能承受的最大压力（kPa）；

γc——混凝土重度（kN/m3），取24kN/m3；

hxmax——导管内混凝土柱最大高度（m），取70m；

γw——孔内泥浆的重度（kN/m3），取11kN/m3；

Hw——孔内泥浆的深度（m），取70m，

Pmax＝1.3×（24×70-11×66）=1240kPa，即1.24MPa

9、二次清孔

导管安装完毕须进行灌注前清孔，俗称二次清孔。

二次清孔利用清孔器接住导管顶口，清孔器再跟泥浆循环系统连接，打开泥浆泵循环泥浆。

二次清孔过程中我们需要在泥浆池内调配泥浆，以满足灌注前孔内泥浆指标要求。

灌注前泥浆指标为：

相对密度1.03~1.1，粘度17~20Pa.s，含砂率要小于2%。

等泥浆指标满足要求，且孔底沉淀满足要求时向监理报检，报检合格方可要混凝土灌注。

10、水下混凝土灌注

①、砼运输便道。

进行水下混凝土灌注前，先用山皮土铺设主便道与桩基间的便道。

②、砼性能要求。

坍落度，18~22厘米；初凝时间，4~6h；无显着离析泌水现象。

③、首批砼数量的确定

V=

＝3.14×1.532/4×（0.4+1）+3.14×0.302×19/4

=3.9m3

式中：

D-----桩孔直径，取1.53m；

H1----桩孔底至导管底端间距，取0.4m；

H2----导管初次埋置深度，取1.0m；

d-----导管内径，取0.30m；

h1-----导管内砼柱平衡导管外（或泥浆）压力所需的高度。

h1＝Hwγw/γc＝42×11/24=19

④、砼灌注方式。

砼采用灌车运输，直接将砼倒入漏斗内，吊车配合灌注。

漏斗砼储满后，打开悬挂钢丝，在漏斗砼泄入导管的同时，罐车砼迅速放入漏斗，第1车砼要8m3以确保管端部的砼封底成功。

首批砼灌注正常后，要连续不断灌注砼，严禁中途停工，在灌注过程中，应经常用测锤探测砼面的上升高度，并适时提升、逐级拆卸导管，保持导管的合理埋深。

砼灌注时间必须控制在埋入导管中的砼不丧失流动性的时间内。

⑤、导管埋深的控制。

首次埋置深度≥1m；灌注过程控制在2~6m。

⑥、砼顶标高的控制。

混凝土的最终灌注标高为设计桩顶标高+50cm~80cm。

⑦、在实际浇灌混凝土过程中，经常检查导管埋置深度。

要连续浇灌混凝土，不得中断，导管埋置深度最大不得大于6m，起拨导管时，应先测量混凝土面高度，根据导管埋深，确定拨管节数；要勤检查，均匀拨管。

混凝土灌注必须连续进行，中间不得间断。

拆除后的导管及时清洗干净；混凝土升到钢筋笼下端时，为防止钢筋笼被混凝土顶托上升，应采取以下措施：

在孔口吊筋固定钢筋笼上端；灌注混凝土的时间尽量加快，以防砼进入钢筋笼时其流动性减小；当孔内混凝土接近钢筋笼时，应保持埋管较深，并放慢灌注进度；孔内混凝土面进入钢筋笼l~2m后，应适当提升导管，减小导管埋置深度，增大钢筋笼在下层混凝土中的埋置深度；在灌注将近结束时，由于导管内混凝土柱高度减小，压力差降低，而导管外的泥浆及所含渣土的稠度和比重增大，如出现混凝土上升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，用泥浆泵抽出部分沉淀物，使灌注工作顺利进行。

混凝土灌注过程中，应始终保持导管位置居中，提升导管时应有专人指挥掌握，不使钢筋骨架倾斜、位移，如发现骨架上升时，应立即停止提升导管，使导管降落，并轻轻摇动使之与骨架脱开；混凝土灌注到桩孔上部6.0m以内时，可不再提升导管，直到灌注至设计标高后一次拔出。

灌注至桩顶设计标高后必须多灌一倍桩径长度，以保证凿去浮浆后桩顶混凝土的强度。

凝土浇筑应做混凝土强度试块，每根桩留设一组标养试块，试块应养护好，达到一定强度后立即拆模送往养护室标准养护；混凝土施工完毕后，及时收集混凝土出厂合格证、混凝土强度报告。

⑧、注意事项：

a、当灌注遇阻时，应上下轻轻活动导管，畅通后方可继续灌注；

b、在砼浇注完毕后24小时内，距桩位5m以内不得进行钻孔施工或其他具有振动性的作业，以保护新浇注的砼；

c、及时、真实、准确填写现场灌注记录。

直升导管法水下砼灌注示意图

六、常见事故的预防与处理

（1）、塌孔的预防与处理

南京这边的地层可能发生塌孔事故，塌孔的特征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量显着增加而不见进尺，钻机负荷显着增加等

①、塌孔原因

a、泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮；

b、由于出渣后未及时补充泥浆，或孔内出现承压水，或钻孔通过砂砾等强透水层，孔内水流失等而造成孔内水头高度不够；

c、护筒埋置太浅，下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软，或钻机直接接触在护筒上，由于振动使孔口坍塌，扩展成较大坍孔；

d、在松软砂层中钻进进尺太快；

e、提出钻锥钻进，回转速度过快，空转时间太长；

f、水头太高，使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔；

g、清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低；

b、清孔操作不当，供水管嘴直接冲刷孔壁、清孔时间过久或清孔停顿时间过长；

i、吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。

②、预防和处理

a、在松散粉砂土或流砂中钻进时，应控制进尺速度，选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆；

c、发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻；

d、如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂和粘质土（或砂砾和黄土）混合物到坍孔处以上1m-2m，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进；

e、清孔时应指定专人补浆（或水），保证孔内必要的水头高度。

供水管最好不要直接插入钻孔中，应通过水槽或水池使水减速后流入钻中，可免冲刷孔壁；

f、吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。

（2）、扩孔和缩径的预防、处理

扩孔比较多见，一般表局部的孔径过大。

在地下水呈运动状态、土质松散地层处或钻锥摆动过大，易于出现扩孔，扩孔发生原因与坍孔相同，轻则为扩孔，重则为坍孔。

若只孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理，只是混凝土灌注量大大增加。

若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按坍孔事故处理。

缩孔即孔径的超常缩小，一般表现为钻机钻进时发生卡钻、提不出钻头或者提外鸣叫的迹象。

缩孔原因由于地层中有软塑土遇水膨胀后使孔径缩小。

为防止缩孔，要使用失水率小的优质泥浆护壁并须快转慢进，并复钻二三次；或者使用卷扬机吊住钻锥上下、左右反复扫孔以扩大孔径，直至使发生缩孔部位达到设计要求为止。

对于有缩孔现象的孔位，钢筋笼就位后须立即灌注，以免桩身缩径或露筋。

（3）、斜孔的预防与处理

①、偏斜原因

a、钻孔中遇有较大的孤石或探头石；

b、在有倾斜的软硬地层交界处，岩面倾斜钻进；或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均；

c、扩孔较大处，钻头摆动偏向一方；

d、钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移；

e、钻杆弯曲，接头不正。

②、预防和处理

a、安装钻机时要使转盘、底座水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条竖直线上，并经常检查校正；

b、由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大。

必须在钻架上增设导向架，控制杆上的提引水龙头，使其沿导向架对中钻进；

c、钻杆接头应逐个检查，及时调正，当主动钻杆弯曲时，要用千斤顶及时调直。

d、孔斜较大时，抛砖回填重新钻进。

（4）、浮笼的预防与处理

①、预防

a、钢筋笼的制作、安装严格按前述技术措施进行；

b、混凝土灌至钢筋笼底附近，放慢灌注速度，等导管底口高出钢筋笼底口再按正常速度灌注。

②、处理

灌注过程如发现钢筋笼有上升趋势时，及时减慢灌注速度，合理减少导管埋深。

七、断桩事故的预防与处理

（1）、首批混凝土封底失败

a、事故原因和预防措施

⑴.导管底距离孔底大高或太低

原因：

由于计算错误，使导管下口距离孔底太高或太低。

太高了使首批砼数量不够，埋不了导管下口（1米以上）。

太低了使首批砼下落困难，造成泥浆与混凝土混合。

预防措施：

准确测量每节导管的长度，并编号记录，复核孔深及导管总长度。

⑵.首批砼灌注不连续

原因：

准备不充分，现场指挥失误。

预防措施：

认真组织，确保首灌顺利。

⑶.首批混凝土品质太差

原因：

首批砼和易性太差，翻浆困难。

或坍落度太大，造成离析。

预防措施：

混凝土严格按施工配合比拌合，确保混凝土质量。

⑷.导管进浆

导管密封性差，在首批砼灌注后，由于外部泥浆压力太大，渗入导管内，造成砼与泥浆混和。

b、处理办法

首批混凝土封底失败后，应拨出导管，提起钢筋笼，立即清孔。

（2）、供料和设备故障使灌注停工

a、事故原因和预防措施

原因：

由于设备故障，混凝土材料供应问题造成停工较长时间，使混凝土凝结而断桩。

预防措施：

施工前材料部门要与混凝土厂家沟通、联系好，确保混凝土供应。

b、处理方法