钻孔桩工艺性试桩 总结.docx
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钻孔桩工艺性试桩总结
山西中南部铁路通道ZNTJ-21标段
桥梁桩基工程工艺性试桩总结
中铁二十三局集团山西中南部铁路通道项目部工程部
二○一一年一月
目录
1、工程概况1
2、工艺试桩的目的1
3、工艺试桩方案1
3.1试桩机械主要设备配置1
3.2试桩方法3
3.2.1施工工艺3
3.2.2试桩选址3
3.2.3场地布置4
3.2.4钻机就位4
3.2.5埋设钢护筒4
3.2.6泥浆制备5
3.2.7钻进5
3.2.8清孔及成孔检测6
3.2.9钢筋笼制作、安装7
3.2.10安装导管和第二次清孔9
3.2.11灌注水下混凝土9
3.2.14泥浆清理11
4工艺试桩施工计划11
5施工注意事项11
6质量目标及保证措施11
6.1质量目标11
6.2质量保证措施12
6.2.1建立健全质量保证体系和组织机构12
7安全目标与安全保证措施14
7.1安全目标14
7.2安全保证措施14
8试验成果15
钻孔桩工艺性试桩方案
1、工程概况
桥址区为丘陵地貌，地势较平坦，起伏不大，地表多为耕地及林地。
地面标高28.00～66.24m，相对高差约38.24m。
桥址区年平均气温为13℃，极端最高气温为38.3℃，极端最低气温为-13.8℃，年平均降水量为784.5mm，年平均降水日数为83.7天，平均风速为3.3（m/s）/东风，年平均雷暴天数为26.2天，土壤最大冻结深度35cm。
根据1∶400万《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）的划分，本桥址地震基本烈度Ⅶ度，本区地震动反应谱特征周期是0.40s。
本标段主要桥梁有邹家庄右线特大桥、邹家庄左线1号特大桥、邹家庄左线2号特大桥、西赵家庄中桥、西赵家庄小桥、川子中桥、川子大桥、上跨兖日线大桥、跨同三高速特大桥、跨G204特大桥、跨付疃河特大桥，其中桩长最长为32.5m。
本段施工范围内地质情况如下：
粉土、粉质粘土、细砂、中砂、砾砂、花岗岩、花岗片麻岩、角闪岩。
2、工艺试桩的目的
通过试验桩确定成孔方法，所需配套的机械设备，以及钻孔、安装钢筋笼、下放导管、清孔、灌注各工序所需施工时间。
确定各土层施工中泥浆的适宜指标，了解施工机械的性能，检验混凝土的施工性能。
确定施工过程中的需注意的问题。
通过试验桩的各工序施工时间确定本段桩基施工所需投入的钻机数量以及施工资源的配置。
3、工艺试桩方案
3.1试桩机械主要设备配置
1、钻机：
选用CZ30冲击钻机一台。
2、汽车吊：
此段钻孔桩钢筋笼的最大重量预计4.5~14.7吨,钢筋笼的长度10~33.5米,因此选用QY25型汽车吊。
3、混凝土运输车：
根据运距和理论灌注数量选择10立方米混凝土运输车5台；
4、BW-200泥浆泵三台：
3千瓦一台，也可选用潜水泵，主要用于钻孔时向孔内灌注泥浆；7.5千瓦一台，用于造浆或抽水：
12.5千瓦一台，主要用于清孔。
5、导管：
导管用Φ300mm无缝钢管制作，内壁光滑、圆顺、内径一致，接口严密。
导管管节长度，中间节为2.65m等长，底节为4.0m，另有1.0m、1.5m各一节搭配使用，总长40余米。
6、装载机：
ZL50装载机一台，倒运钻渣，平整场地。
7、变压器：
功率为500KW变压器一台，供试桩用电之用，200kw发电机一台备用。
8、8000L水车一台，用于造浆、清孔
试桩机械主要设备配置表
序号
设备名称
型号或功率
单位
数量
备注
1
冲击钻机
CZ30
台
1
2
吊车
QY25
台
1
3
砼运输车
容量≥10m3
台
5
4
泥浆泵
3
台
1
向孔内注浆
5
泥浆泵
7.5
台
1
造浆、抽水
6
泥浆泵
12.5
台
1
清孔
7
导管
Φ300mm
m
40
灌注水下砼
8
装载机
ZL50
台
1
倒运钻渣
9
水车
8000L
台
2
造浆用水
10
变压器
500KW
台
1
供试桩用电
11
发电机
200KW
台
1
备用
3.2试桩方法
3.2.1施工工艺
钻孔桩施工工艺流程图
3.2.2试桩选址
选择在邹家庄右线特大桥70#-6桩。
3.2.3场地布置
根据要求合理布置施工场地，将场地平整夯实，清除杂物；修通便道、找好水源、安装变压器。
将桩位放出，钉好十字保护桩，做好测量复核，并记录放样数据备查；规划行车路线时，使便道与钻孔位置保持一定的距离。
开挖泥浆池、沉淀池。
泥浆池大小宜为10m×5m×2.5m，沉底池大小宜为3m×5m×3.5m，泥浆池顺桥向布置，相邻处设置沉淀池，沉淀池和泥浆池在中间隔墙顶面下1m高度处联通，联通断面为1m×1m，以便泥浆循环使用和保证泥浆质量。
四周用Ф50mm钢管做成安全围护栏，围护栏水平分两层，底层横杆离地面高度为0.5m，上层横杆离地高度为1.2m，立杆每3m设置一根，平杆和立杆用钢管卡子进行牢固连接，所有钢管用红色和白色油漆进行50cm相间涂刷，防护栏杆外侧满布密目防护网，在靠近便道一侧悬挂泥浆池危险等标示牌。
3.2.4钻机就位
就位前检查、维修钻机各部位，一切正常后，利用吊车使钻机就位，利用千斤顶对钻机进行调整。
用装载机将所需钻头运至钻机旁备用。
3.2.5埋设钢护筒
根据本桥的地质资料，相当一部分桩孔位置的表层存在风化残积层，埋设护筒时需要对护筒加固处理，才能开孔钻进，在正式施钻前对护筒有关要求如下：
护筒采用钢护筒，用厚度不小于10mm的钢板卷制，护筒顶端设15cm宽的钢板条加劲箍和吊环。
根据护筒的直径和埋置深度，人工开挖至要求深度后，用钻机或吊车将护筒吊起慢慢放入孔内，护筒外侧的的空间用粘土回填夯实。
在护筒就位的过程中，中心偏差通过“十”字护桩进行控制，即下护筒的过程中，随时测量护桩到护筒边缘距离的变化，根据事先计算的结果进行尺量调整，将护筒中心与桩中心调整到规范允许之内，同时用水平尺调整护筒的竖直度满足验收标准要求。
护筒埋置深度符合下列规定：
黏性土不小于1m，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。
3.2.6泥浆制备
选择和备足良好的造浆粘土或膨润土，利用机械旋转造浆（符合在孔中造浆条件的孔，直接在孔中造浆），造浆量为2倍的桩的混凝土体积，泥浆比重可根据钻进不同地层及时进行调整。
泥浆性能指标要满足质量标准交底中的规定。
为提高泥浆黏度和胶体率，可在泥浆中掺入适量的碳酸钠、烧碱等，其掺量应经实验决定。
造浆后应试验全部性能指标，钻孔过程中应随时检查泥浆比重和含砂率，并填写泥浆试验记录表。
3.2.7钻进
钻进成孔:
开始钻进时，进尺应适当控制，在护筒刃脚处，应低挡慢速钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁。
钻至刃脚下1m后，可按土质以正常速度钻进。
如护筒外侧土质松软发现漏浆时，可提起钻锥，向孔中倒入粘土，再放下钻锥倒转，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、轻压、低挡慢速、大泵量、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。
并应按泥浆检查规定，按时检查泥浆指标，遇土层变化应增加检查次数，并适当调整泥浆指标。
每钻进2m或地层变化处，应在泥浆槽中捞取钻渣样品，查明土类并记录，及时排除钻渣并置换泥浆，使钻锥经常钻进新鲜地层。
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，并对取渣样品编号注明保存。
钻孔过程中严格按实际钻进尺度及时间记录钻孔记录表，要求记录要准确及时。
3.2.8清孔及成孔检测
①钻孔达到设计的孔深后，必须核实地质情况，同时应将孔底松散的钻渣清除干净。
终孔时须提前通知现场主管技术人员以便终孔时立即进行测量孔深，该孔深为无沉渣的实测孔深。
②沉淀一段时间后在吊装钢筋笼之前采用掏渣法或泥浆循环法进行清孔，清孔应达到质量标准交底中的要求。
③清孔完成后进行成孔检测，对桩孔平面位置通过护桩拉线进行复测，对孔径、孔深、倾斜度、沉渣厚度的检测采用检孔器、测锤法等简易法检测，确保成孔质量达到设计图纸要求和验收标准的要求。
④采用检孔器、测锤法等简易法检测时应符合以下要求：
a、检孔器采用Φ20钢筋制作，其外形似小形钢筋笼，要有一定的刚度，防止在使用过程中发生变形，同时制作必须规则，减少周壁突出，防止在检孔过程中对孔壁造成破坏。
b、孔径检测：
在钻孔成孔后，采用吊车或钻机将检孔器放入孔内，检孔器进入孔内后，利用护桩放样中心点，通过吊绳进行检孔器对中。
检孔器对中后，上吊点必须位置固定且在整个检孔过程中不能变位，否则重新对中。
检孔器在孔内下落时，靠自重下沉，不得借助其它外力。
如果检孔器能在自重作用下顺利下至孔底（检孔器系有测绳），则表明孔径能满足设计桩径要求。
如果在自重作用下不能下至孔底，则表明孔径小于设计桩径，则应重新扫孔或重钻至满足设计桩径要求。
c、竖直度检测：
当检孔器在孔顶对中下落后，通过在护筒（壁）顶观测吊绳相对于护桩放样中心点偏移情况，可计算成孔后孔的倾斜度，如下图所示。
d、测锤法检测孔深、孔底沉渣厚度：
测锤的制作需符合以下要求：
测锤用铁铸成柱形，平底，锤底直径5cm左右，高20cm，重量约4kg。
测锤顶端系上测绳，把测锤慢慢沉入孔底，凭人的手感判断沉渣的顶面位置，此时，读出测绳上的深度值，与终孔时的深度值相比较即可得出沉渣厚度。
钻孔桩钻孔允许误差
序号
项目
允许偏差（mm）
1
孔径
不小于设计孔径
2
孔深
不小于设计孔深H，且小于H+0.5米
3
孔位中心偏心
≤50
4
倾斜度
≤1%孔深
5
浇筑混凝土前桩底沉碴厚度
≤100
3.2.9钢筋笼制作、安装
钢筋笼在DyK1250+130处钢筋场加工场提前制作,按照设计图纸及施工规范要求进行钢筋笼的制作，钢筋笼主筋接头采用纵向加工闪光对焊，每一截面上接头数量不超过50%，钢筋笼每隔两米设置一道加强筋，没每两米沿圆周等距焊接4根定位钢筋，桩身的净保护层厚度为70mm。
钢筋笼的材料、加工、接头和安装须符合设计和规范要求。
桩身钢筋笼分段制作，分段吊装，施工前根据钢筋笼的长度进行合理分段，上面和中间节的分段长度一般为18m，由最下的一节调整钢筋笼总长度，孔口进行对接。
采用两点吊法起吊钢筋笼，吊点的布置以钢筋笼变形最小为原则，正式起吊前先进行试吊，待调整到最佳起吊点后方可进行正式起吊，必要时在钢筋笼内增加临时纵横支撑，确保钢筋笼起吊过程中不发生变形。
钢筋笼慢慢吊起移至孔口，在操作人员的扶持下将正位后的钢筋笼骨架慢慢吊入孔内。
在骨架入孔时，应清除骨架上的泥土和杂物，修复变形或移动的箍筋，重焊或绑扎已开焊的焊点。
末段钢筋笼最上端设两根定位筋，由测定的护筒顶标高来计算定位筋长度，在顶部箍筋下至孔口时，在该箍筋上拉设“十”字交叉线绳交出钢筋笼的中心，将钢筋笼下放至设计标高后（可预先抽出部分泥浆，以保证顶部箍筋外露），根据桩孔中心的护桩拉设“十”字交叉线绳交出桩位中心，悬吊垂球调整钢筋笼的位置和桩位中心重合，并将定位吊筋点焊于槽钢上，防止灌注混凝土的过程中定位吊筋碰撞变位。
钻孔桩钢筋骨架的允许偏差和检验方法
序号
项目
允许偏差（mm）
检验方法
1
钢筋骨架在承台底以下长度
±100
尺量检查
2
钢筋骨架直径
±20
3
主钢筋间距
±0.5d
尺量检查不少于5处
4
加强筋间距
±20
5
螺旋筋间距
±20
6
钢筋骨架垂直度
1%
吊线尺量检查
3.2.10安装导管和第二次清孔
试拼、检验、安放导管。
利用导管二次清孔。
导管用Φ300mm无缝钢管制作，内壁光滑、圆顺、内径一致，接口严密。
导管管节长度，中间节宜为2.65m等长，底节为4.0m，配1～2节长0.5～1.5m短管。
使用前对导管进行试拼和试压，满足要求后方可使用。
导管组装后轴线偏差，不超过钻孔深的0.5%并不大于10cm；试压压力为孔底静水压力的1.5倍。
导管安装后，其底部距孔底留400～500mm的空间。
导管安装：
验孔完成且合格之后，即可进行导管的安装工作，在安装导管之前先要复测孔深，根据孔深推算出需要安装多长的导管。
在安装导管时，长节即4m节放在底部，中间安放标准节，上部根据需要安装0.5m、1.0m、1.5m导管。
第一次清孔达到要求后，由于安放钢筋笼及导管，这段时间内，孔底又会产生沉渣，所以钢筋笼及导管就位后，进行第二次清孔。
清孔的方法是用利用导管进行泥浆置换法，最大限度地减小沉渣厚度。
复测沉渣厚度，符合要求后立即灌注水下混凝土。
3.2.11灌注水下混凝土
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，并把导管下口埋入混凝土中不小于1m，且不大于3米。
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。
根据技术标准的要求，应准备封底用的大料斗和正常灌注时的小料斗，封底用的大料斗的容积应满足混凝土初灌量能满足导管初次埋置深度（不小于1m）的需要，经计算为2.44m3且下端采用丝扣和导管进行连接，而且丝扣处设防松装置。
正常灌注时用的小料斗的容积以灌注过程中混凝土不溢出为宜，下端插入导管，插入导管段的长度不得小于15cm。
灌注连续进行，中途停歇时间不超过30min。
在整个灌注过程中，及时量测导管埋深，以便提升导管，导管在混凝土埋深控制在2～6m之间。
导管提升时，要保持位置居中，根据导管埋置深度确定提升高度，提升后导管埋深应控制在1～3m范围内。
拆除导管时动作要快，不宜超过15分钟。
每根桩的灌注时间不应太长，宜控制在8小时内完成。
并作好成孔记录和灌注记录。
在灌注过程中，经常测探孔内混凝土面的位置，及时地调整导管埋深。
为防止钢筋骨架上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时，应降低混凝土的灌注速度。
当混凝土上升到骨架底口4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢复正常灌注速度，除采取以上措施外还应在筒孔对钢筋笼予以固定。
灌注混凝土应连续进行，混凝土的灌注时间不得长于首批混凝土初凝时间。
当灌注混凝土接近设计标高时，应减缓灌注速度，反复测量混凝土的标高。
桩顶的灌注标高比设计标高高出1m。
灌注桩的桩顶是首批混凝土组成的，它从开始灌注完成，始终与泥浆接触，易受到浸蚀；在灌注过程中还难免有泥浆、钻渣等杂物混入，其质量较差。
灌注完毕后，待进行下道工序时将桩头破除。
在混凝土初凝前，将钢护筒拔出。
3.2.12泥浆清理
为保护环境，钻孔桩施工中产生的废弃泥浆，经泥浆分离器处理后，运往指定的废弃泥浆堆放场地，并做妥善处理。
4工艺试桩施工计划
钻孔桩试验桩计划2011年1月7日开始施工，于2011年1月23日时完成水下混凝土灌注。
5施工注意事项
1、为了防止砂层出现扩孔现象，泥浆比重按1.25～1.3控制，粘度增大按22-25s控制，可通过增加膨润土和优质粘土调和。
2、钢筋笼整体起吊采用2点起吊的方式，以钢筋笼不变形为原则。
3、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，不可突然大量地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，使混凝土灌不下去。
4、钻机操作人员必须穿绝缘胶鞋，带安全帽。
5、钻进过程中应随时注意孔内有无异常情况，钻架是否倾斜，各连接部位螺栓是否松动。
6、导管提升不能过猛，防止导管拉断，同时也防止导管提离混凝土面，造成断桩事故。
6质量目标及保证措施
6.1质量目标
严格按照设计文件和国家及铁道部现行的技术标准、规范进行施工，杜绝一切质量事故的发生。
本工程必须全部达到国务院279号令颁发的《建设工程质量管理条例》及国家和铁道部现行的工程质量验收标准，符合工程设计文件和有关技术规范要求，确保达到优良等级标准。
实现全部工程确保一次验收合格率达到100%的质量目标。
6.2质量保证措施
6.2.1建立健全质量保证体系和组织机构
项目经理部成立以项目经理为组长、项目总工为质量管理代表、各业务主管领导为组员的全面质量管理领导小组，下设质检部，配专职质检工程师，架子队、班组配专（兼）职质检员，形成自上而下的质量检查工作网络。
6.2.1．1项目经理
负责所施工项目的全面管理，组织制定项目部生产计划、技术措施，制定项目管理目标组织贯彻实施。
具体实施集团公司的质量方针和质量目标，对所负责的工程项目过程中的工程质量负领导责任，履行工程项目合同，组织以分部、分项合同工程质量、进度的检查、监督。
组织制定上报工程项目质量计划及施工组织设计，提出项目部人员及施工人员的组成并与处签订用人合同，落实项目部管理职责，提出分公司经理任务方案
负责对施工进度、工程质量状况及质量体系文件的执行情况进行监督检查，组织对不构成质量事故的一般不合格品的处置，组织对纠正、预防措施的实施，组织实施对不合格品的处置方案。
负责上下及内外协调，合理组织施工力量，保证工程施工中的资源供给，保证工程质量、安全生产和工期满足合同要求。
对所承担工程项目的生产管理和经营效益负领导责任。
6.2.1.2总工程师
在项目经理领导下，主持本项目的施工技术管理工作，对所施工的工程质量负技术指导责任。
协助项目经理贯彻执行集团公司的质量方针和目标，指导质量体系在本单位有效运行。
负责组织编制工程项目施工组织设计和质量计划，组织有关技术人员解决和处理施工技术问题，组织学习技术规范、施工规范、工艺标准、质量标准并进行监督、检查。
主持不合格品实施处理及上报工作，纠正和预防措施的提出及实现。
对本单位的检测、测量和试验设备的配置、测试及管理承担指导和领导责任。
负责新技术、新工艺、新材料的应用和推广，负责科技成果及合理化建议和上报，指导全面管理QC小组的活动。
6.2.1.3安质部（部长、质检工程师）
进行质量交底，主持内部质检工作，在达到规范要求后，呈报监理工程师协同复检。
负责材料供应商的资料评审及进场所有材料的检验与测试工作。
下发质量问题通知单，并对技术部门提出的处理方案进行审核。
对不满足质量要求的工作或服务采取行动，包括停工及向项目经理汇报。
制定质保培训计划，并按计划对有关部门及人员进行培训。
负责收集、整理施工原始记录、质检报告及竣工资料编制工作。
6.2.1.4试验工程师
严格遵守试验操作规程，认真填写试验记录，对试验方法和提供的试验数据承担法律责任。
认真计算砼和砂浆的配合比，填写砼配料通知单，同时严格检查计量器具的准确度，经项目总工程师签字后方可进行砼浇注。
在砼浇注和砂浆拌制等过程中，严格按试验规程制作砼砂浆强度试件，按规定周期进行标准养护，按时送试验室进行强度试验，认真做好试件的各种数据记录、统计分析。
对运至现场的原材料，按规定采集样品，填写试验委托单，送公司试验室进行试验或复检。
7安全目标与安全保证措施
7.1安全目标
建立三级安全保证体系，坚持“安全第一，预防为主”的方针，实现“三杜绝、三无、一创”目标。
即：
杜绝发生一切重大伤亡事故和安全等级事故；杜绝因工死亡事故，年负伤率小于1.2‰；杜绝因施工造成的管道（线）和通讯光缆损坏等责任事故。
无重大设备事故；无重大交通事故；无重大火灾事故和煤气中毒。
创建安全标准工地，避免直接经济损失在5万元以上的其它事故。
7.2安全保证措施
1、高空作业人员必须进行身体检查，凡患有高血压、心脏病、贫血、癫痫病者以及其它不适于高空作业者，不得从事高空作业。
2、凡2m以上悬空和无平台处作业要戴安全带，挂好安全带钩。
有平台的要安装好防护栏杆和安全网，防止人员跌落。
3、大风、大雨等不良气候条件下不得进行高空作业。
搭设的脚手架，要设揽风绳，剪刀撑。
8试验成果
通过钻孔桩工艺性试验，我们在钻孔方面掌握了一套较为完整的参数，为以后施工打下了良好的基础，现将整个过程总结如下：
（1）钻孔桩工艺性试验从2011年1月17日开始到2011年1月23日结束，共计施工7天。
总钻进时间140小时。
钻进过程中土层进尺3.0米/小时，全风化层进尺0.35米/小时，强风化层进尺0.25米/小时,弱风化层进尺0.05米/小时。
泥浆指标：
钻孔时比重1.2～1.3左右，粘度在18～22秒之间，含砂率为4%，PH值8～10之间，快接近终孔时泥浆指标通过间断的往孔内添加清水，使泥浆指标下调，最终满足设计及规范的要求，比重1.07，粘度21s，含砂率1.5%，PH值8，胶体率96%。
（2）在施工过程中耽误的主要时间是因为弱风化花岗岩强度高，锤头磨损严重，需要补焊耐磨块。
（3）通过预拼钢筋笼，整体吊装，大大节约了钢筋笼的下放时间。
钢筋笼沉放用时2小时，安装导管用时1小时，二次清孔用时1小时。
（4）混凝土灌注是一个完整、连续、不可间断的工作，灌注工作开始前，机械管理人员和负责司机应对混凝土灌注所使用的全部机械进行维修、保养，保证机械在施工过程中正常运转。
混凝土灌注用时是2小时。
该试验桩后经检测单位检测，确认为一类桩，证明了我标段工艺试桩方案的可行性。
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