钻孔灌注桩 施工方案.docx
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钻孔灌注桩施工方案
钻孔灌注桩施工方案
1.工程说明
XX基地码头位于上海市宝山区长江口XX岛东滩，为长江三角洲平原（河口、沙嘴、沙岛）地貌。
原码头由码头平台和三段引桥组成。
码头平台长654m，宽16m。
排架间距为7m。
钻孔灌注桩施工为在原旧码头的基础上，采用加桩的形式对原桩基进行补强。
需要增加32根钻孔灌注摩擦桩，桩径0.9米，桩长45m。
工期安排：
2012年3月1日至2012年3月18日
2.工艺流程
钻机就位
钢护筒固定
钢护筒校正
钢护筒制作
钢护筒沉放
混凝土凿除
测量放样
测量放样
钢护筒制作
混凝土凿除
钢护筒沉放
钢护筒校正
钢护筒固定
钻机就位
泥浆池
钻孔
钢筋笼制作
测定沉渣厚度
清孔
下钢筋笼
下导管
二次清孔
水下砼灌注至标高
桩头处理
图2-1钻孔灌注装施工工艺流程图
3.施工准备
3.1场地准备
选用原码头平台作为施工平台，清理杂物，设置好安全警示牌和标识牌。
3.2测量放线
测量人员依据设计施工图纸精确放出设计桩位的中心位置和两根桩的中轴线。
用记号笔或油漆做好标记。
3.3混凝土凿除
根据测量人员放出的桩位，在原码头平台上以桩位为中心，凿出直径为1200mm的孔洞。
混凝土凿除采用砼破碎机（啄木鸟）凿除，风镐配合。
为避免凿除的混凝土掉入钻孔位置，采用在码头下面挂安全网的方式。
安全网位于孔洞下放，待混凝土孔洞凿除完毕，根据实际情况，将混凝土下放至穿上，运至码头外抛弃。
4.主要施工方法
4.1钢护筒沉放
根据设计，护筒采用壁厚6mm的钢板卷制，护筒直径为Ф900mm，护筒长度为16m,钢护筒总重量为67.4t。
在岸上加工成型后，运至施工区域。
受条件的限制，护筒采用履带吊配振动锤沉放到位，采用围檩支架固定护筒，以保证沉桩的垂直度。
护筒沉设时标高为2.9m和3.9m，沉设时由两台经纬仪在岸上交会控制桩位和垂直度，护筒中心轴线对设计桩位中心的偏差不得大于5cm，垂直度控制在1%以内。
护筒沉放结束后，在两个护筒两侧用[100槽钢焊接固定，以保证护筒的稳定，同时兼作后续结构施工的平台基础。
4.2钻机就位
进场钻机采用GPS10钻机。
按规范要求将钻机部件：
动力机、卷扬机、钻架、泥浆泵、砂石泵、钻杆和水龙头等组装好，经技术人员检查后，方可使用。
将钻机由陆域牵引至码头桩位处。
用两台经纬仪在护筒上作出2条方向线测出桩中,钻头尖对准十字中心，偏差不得大于5cm，再调整钻机，校核钻头是否与桩中对齐,同时用水准仪对钻机找平,并测出护筒的顶标高,用于测孔深和沉渣厚度。
4.3成孔
4.3.1泥浆制备
根据工程地质条件，护壁泥浆由粘土、优质膨润土、外加剂与淡水拌制而成。
粘土应选用水化快、造浆能力强、粘度大的膨润土或接近地表经过冻融的粘土为好。
选择时应参照以下条件：
a.粘土风干后不易碾碎，颜色较深；b.水浸湿后有粘滑感，浸水后能大量膨胀；c:
胶体率不低于95%;d:
含砂率不大于4%。
泥浆主要是起护壁和浮悬钻渣的作用，在本工程中选用的泥浆比重控制在1.1-1.2之间。
将泥浆池、储浆池、沉淀池设置在码头平台上，并用循环槽连接，做好环境保护。
4.3.2泥浆循环
循环出来的泥浆先通过泥浆处理机再进入泥浆池，调整其性能指标后，再进入循环使用。
泥浆处理排出的钻渣及时清除运送到指定点。
4.3.3钻进成孔
护筒正位后，将钻机就位，纠正其偏差后，下钻头开钻。
钻孔开孔时，应先启动泥浆泵和转盘，待泥浆进入护筒内一定数量后，方可开始钻进。
钻进时注意控制进尺适当。
在护筒刃脚处，应低档慢速钻进，使刃脚处有坚韧的泥皮护壁，钻至刃脚下1m后，可按土质以正常速度钻进。
在粘土中钻进时，宜采用中等转速，大泵量、稀泥浆。
在粉砂土中钻进时，宜采用低档慢速，大泵量、稠泥浆。
泥浆要注意补充和净化。
开钻前应调制足够数量的泥浆，钻进中如泥浆有损耗、漏失，应予补充，并按时检查泥浆指标。
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，以便与设计资料核对。
4.3.4清孔
清孔的目的是抽、换孔内泥浆，清除钻渣和沉淀层，尽量减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留过厚沉淀土而降低桩的承载力；其次，清孔还为灌注水下砼创造良好条件，使测深正确，灌注顺利。
当钻孔进尺达到设计深度后，按规范对成孔进行质量检查，孔位、孔深、孔径符合要求后，应迅速清孔，不得停歇过久，使泥浆、钻渣沉淀增多，造成清孔工作的困难甚至坍孔。
清孔遵循“一次清孔为主，二次清孔为铺”的原则，保证孔底沉渣厚度符合技术规范要求。
回旋钻机采用反循环成孔正循环清孔。
沉渣厚度：
≤100mm。
清孔后的泥浆指标应控制在如下范围：
相对密度 1.03～1.10;
粘度17～20s；含砂率＜4%；胶体率＞98%。
4.3.5．成孔的质量要求
钻孔在终孔和清孔后，应下检孔器对孔位、孔径进行检查。
检孔器可用外径D等于钻孔桩钢筋笼直径加100mm（但不得大于钻头直径），长度不小于4D～6D的钢筋笼替代。
序号
项目
允许偏差
1
孔径
不小于设计孔径
2
孔深
不小于设计孔深
3
孔位中心
≤100mm
4
倾斜度
≤1%孔深
5
灌注前孔底沉渣厚
≤100mm
4.4下放钢筋笼
钻孔桩钢筋笼加工在后方钢筋加工场分段下料，分段制作钢筋笼，其长度以5~8米为宜，同槽制作好后，运到现场，汽车吊分节下放钢筋笼。
安装时相邻两段钢筋笼采用焊接接头，采用双面电焊搭接5d，且焊接牢固，主筋接头按规范错开，接头在孔口焊接后继续沉放到设计长度，用吊压结合的方法把钢筋笼固定在护筒上，以防止浇筑混凝土时钢筋笼上浮或下沉。
钢筋笼顶标高：
±50mm。
图4—1：
钢筋笼制作示意图
钢筋笼质量要求
序号
项 目
允许偏差
1
钢筋骨架外径
±10mm
2
主筋间距
±10mm
3
箍筋间距
±20mm
4
钢筋骨架垂直度
±0.5%
5
骨架底面高程
±50mm
6
骨架保护层厚度
±20mm
4.5混凝土浇注
4.5.1．灌注机具的准备：
漏斗和储料斗必须有足够的容量（即砼的初存量），应保证砼灌注后，导管埋入砼深度不小于1.0米，其最小初存量按下式计算：
V＝πk（H0+1）D2/4+πd2RW（H-H0-1）/4Rc
式中：
V－砼初灌量（m3）
k－超灌系数
H0－导管底与孔底高差（m）
H－孔深（m）
D－桩径（m）
d－导管直径（m）
RW－水容重
Rc－砼容重
4.5.2水下砼的供应与质量控制
采用拌合站集中供应砼，并保持设备状态良好，运力充足，道路畅通，以确保灌注时的均衡连续性。
原材料经试验合格后按试验室提供的配合比拌制，并在工地测定其坍落度，符合要求后方可灌注。
4.5.3．水下砼灌注
1．砼灌注时测深和导管埋深的控制
测深：
灌注水下砼时，应探测水面或泥浆面以下的孔深和所灌注的砼面高度，以控制沉淀层厚度、导管埋深和桩顶高度。
如探测不准确，将造成沉淀过厚、埋管过深拔不出、导管提漏或短桩事故。
因此测深是一项重要的工作，应采用较为准确的方法和探测工具。
a.测深锤法：
目前多采用绳系重锤吊入孔内，使通过泥浆沉淀层而停留在砼表面上（或表面下10～20cm），根据测绳所示锤的沉入深度作为砼的灌注深度。
探测时须仔细，并以灌注的砼数量校对，防止错误。
b.钢管取样盒：
钢管最下端设一铁盒，上有活盖，用细绳系盖随钢管向上引出，当浇注将近结束时，仅靠测绳不易测准确，可用上述钢管取样盒插入混合物内，牵引细绳将活盖张开，混合物进入盒内，然后提出钢管，鉴别盒内混合物是砼还是泥渣。
2．导管埋深控制
灌注砼时，导管埋入砼中的深度一般控制在2～6米范围。
在任何情况下，不得少于2米或大于6米。
少于2米时易发生拔导管时拔漏（拔出砼外）事故，大于6米以上时，易发生埋管拔不出来的事故。
拔管前须仔细测探砼面深度。
用测深锤测探时，须由2人用2个测锤测深，防止误测。
3．水下砼的灌注质量控制要点
灌注水下砼是钻孔桩施工的重要工序，应特别注意。
钻孔应经成孔质量检查合格后，方可开始灌注工作。
灌注前，对孔底沉淀厚度应再进行一次测定。
如厚度超过规定，可用喷射法向孔底喷射3～5分钟，使沉渣悬浮，然后立即灌注首批砼。
剪球、拔栓或开阀，将首批砼灌入孔底后，立即测探孔内砼面高度，计算出导管内埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。
如发现导管内大量进水，表明出现灌注事故，应按后述事故处理方法进行处理。
灌注开始后，应紧凑地、连续地进行，严禁中途停工。
在灌注过程中要防止砼拌合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，而使测深不准确。
导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升，导管法兰卡挂钢筋骨架，可稍作旋动，使其脱开钢筋骨架后移到钻孔中心。
拆除导管要及时，时间一般不宜超过15分钟。
要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中，并注意安全，已拆下的管节要立即冲洗干净，堆放整齐。
当孔内砼面进入钢筋骨架4～5米后，适当提升导管，减小导管埋置深度（不得小于2m），以增加骨架在导管底口下的埋置深度，从而增加砼对钢筋骨架的握裹力，以防骨架被顶脱上升。
为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应超灌一定高度。
超灌量，以不小于1.0米控制。
当拔除最后一节导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下而形成泥心。
水下砼的坍落度以18～22cm为宜，并宜有一定的流动性，保持坍落度降低至15cm的时间，一般不宜小于1.0小时。
在灌注砼时，每根桩应制作不小于三组（每组3块）试块，并经妥善养护。
强度测试后，应填入试验报告表，强度不合格时，应及时提出报告予以补救处理。
有关砼灌注情况，灌注时间，砼面深度，导管埋深，导管拆除以及发生的异常等，应指定专人进行记录。
4.6桩的质量检测方法及标准
按设计及规范JTJ248-2001《港口工程灌注桩设计与施工规程》要求进行，桩的质量检测标准见钻孔灌注桩质量检测标准表。
灌注桩沉桩完成后应100%进行完整性检测，具体的方法可采用低应变动力检测或者超声波检测。
钻孔灌注桩质量检测标准表
项目
控制标准
孔位偏差
陆上
单桩和边桩
±50mm
群桩的中间桩
±100mm
内河和有掩护的海域
单桩和边桩
±100mm
群桩的中间桩
±150mm
无掩护的海域
单桩和边桩
±200mm
群桩的中间桩
±300mm
孔深
摩擦桩
达到设计标高
端承桩
超深50mm
孔径
不小于桩径
垂直度
≤1%
孔底沉渣厚度
摩擦桩
300mm
端承桩
50mm
泥浆
相对密度
1.1-1.2
含沙率
4%-6%
粘度
20-22s
4.7施工中的事故预防和处理措施
灌注水下砼是成桩的关键性工序，灌注过程中应明确分工，密切配合，统一指挥，做到快速、连续施工，灌注成高质量的水下砼，防止发生质量事故。
如出现事故时，应分析原因，采取合理的技术措施，及时补救。
4.7.1坍孔
在灌注过程中发现井孔护筒内水（泥浆）位忽然上升溢出护筒，随即骤降并冒出气泡，应怀疑是坍孔现象，可用测深锤探测。
如测深锤原系停挂在砼表面上未取出的，现被埋不能上提，或测深锤探测砼面时，达不到原来深度，相差很多，均可证实确为坍孔。
1、坍孔原因
1）泥浆比重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。
2）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，或钻机装置安在护筒上，由于振动使孔口坍塌，扩展成较大坍孔。
3）在松软砂层中钻进，进尺太快。
4）水头太高，使孔壁渗浆或护筒形成反穿空。
5）清孔后泥浆比重、粘度等指标降低；泥浆吸走后未及时补水，使孔内水位低于地下水位；清孔操作不当，供水管直接冲刷孔壁；清孔时间过长或清孔后停顿过久。
6）吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。
2、坍孔的预防和处理
1）在松散粉砂土或流砂中钻进时，应控制进尺速度，选用较大比重、粘度、胶体率的泥浆；
2）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；
3）发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填粘土到坍孔处以上1～2米,如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进；
4）清孔时应指定专人补浆，保证钻孔内必要的水头高度。
供水管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孔中，可免冲刷孔壁。
扶正吸泥机，防止触动孔壁。
不宜使用过大的风压，不宜超过1.5～1.6倍孔中水柱压力。
5）吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入；
4.7.2钻孔偏斜
1、偏斜原因
1）钻杆弯曲，接头不正。
2）钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷。
2、预防和处理
1）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。
2）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，控制钻杆上的提引水龙头，使其沿导向架对中钻进。
3）钻杆接头应逐个检查，及时调正，对主动钻杆弯曲时，要用千斤顶及时调直。
4.7.3.掉钻落物
1、掉钻落物原因：
1）卡钻时强扭、操作不当使钻杆超负荷断裂；
2）钻杆接头不良或滑丝；
3）电动机接线错误，钻机反向旋转，钻杆松脱；
4）转向环、转向套等焊接处断开；
5）操作不慎，掉入扳手、撬棍等物。
2、预防和处理
1）开钻前应清除孔内落物，零星铁件可用电磁铁吸取，较大落物和钻具，可用冲抓锥打捞，然后在护筒口加盖；
2）经常检查钻具、钻杆和联接装置；
3）掉钻后应及时摸清情况，若钻锥被沉淀物或坍孔土石埋住应先清孔，使打捞工具能接触钻锥。
打捞工具有以下几种：
打捞叉、打捞钩、打捞活套、偏钩或钻锥平钩、打捞钳等。
4.7.4.糊钻
在软塑粘土层钻进时，因进尺快、钻渣量大、出浆口堵塞而造成糊钻。
预防处理可选用刮板小、出浆口大的钻锥。
若已严重糊钻，应将钻锥提出钻孔口，清除钻锥残渣，降低泥浆稠度。
4.7.5.扩孔和缩孔
扩孔是孔壁坍塌而造成的结果，若仅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，只是砼数量增加而已。
若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按坍孔事故处理。
缩孔原因有两种：
一种是钻锥补焊不及时，严重磨损的钻锥往往钻出比设计桩径小的孔。
另一种是由于地层中有软塑土，遇水后膨胀使孔径缩小。
各种钻孔方法均可能发生缩孔，可采用上下反复扫孔的方法以扩大孔径。
4.7.6．钻杆折断
一旦发生折杆，钻机的负荷立即减轻，驱动机械的运转噪声减小，钻进速度接近于零，即使提钻后再钻进仍无效，则证明确系发生了折杆故障。
1、折断原因
1）用水文地质或地质钻探小孔径钻孔的钻杆来作桥梁大孔径钻孔桩用，其强度、刚度太小，容易折断。
2）进中选用的转速不当，使钻杆所受的扭转或弯曲等应力增大因而折断。
3）钻杆使用过久，连接处有损伤或接头磨损过甚。
4）地质坚硬，进尺太快，使钻杆超负荷工作。
5）孔中出现异物，突然增加阻力而没有及时停钻。
2、预防和处理
1）选择合适的钻杆。
2）不使用弯曲严重的钻杆，要求各节钻杆的连接和钻杆与钻头的连接丝扣完好，以螺套连接的钻杆接头要防止反转松脱的固锁设施。
3）钻进过程中应控制进尺速度。
遇到坚硬、复杂的地质，应认真仔细操作。
4）钻进过程中要经常检查钻具各部分的磨损情况和接头强度是否足够，不合要求者，及时更换。
5）在钻进中若遇异物，须经处理后再钻进。
6）如已发生钻杆折断事故，应将掉落钻杆打捞上来，并检查原因，换用新或大钻杆继续钻进。
4.7.7．导管进水
1、其主要原因
1）首批砼储量不足，或砼储量足够，但在提升导管准备开启栓阀时，导管底口距孔底的间距过大，砼下落后，不能埋设导管底口，以致泥水从底口进入。
2）导管接头不严，接头间橡皮垫被导管高气囊挤开，或焊缝破裂，水从接头或焊缝中流入。
3）导管提升过猛，或测深错误，导管底口超出原砼面，底口涌入泥水。
2、预防和处理方法：
查明事故原因，采取相应措施加以预防。
并可采取如下处理方法：
1）若是上述第一种原因引起，应即将导管提出，将散落在孔底的砼拌合物用空气吸泥机或抓斗清出，然后重新下管并准备足够储量的首批砼，重新灌注。
2）若是第二、三种原因引起的，应视具体情况，拔换原管重新下管，或用原导管插入续灌。
但灌注前均应将进入导管内的水和沉淀土用吸泥和抽水的方法吸出。
最后用潜水泵将管内的水抽干，继续灌注。
3）若砼面在水面以下不很深，且尚未初凝时，可于导管底部设置防水塞，将导重新插入砼内，导管上面再加重量，以克服水的浮力，导管内装满砼后，稍提导管，利用砼自重将底塞压出，然后继续灌注。
4.7.8浇短桩头
产生原因：
灌注将近结束时，浆渣过稠，用测深锤探测难于判断浆渣或砼面，或由于测深锤太轻，沉不到砼表面，发生误测，拔除导管，中止灌注而造成浇短桩头事故。
预防办法：
1．测深锤加重。
2．灌注将近结束时加注清水稀释泥浆并掏出部分沉淀土。
4.7.9卡管
在灌注过程中，混凝土在导管中下不去，称为卡管。
1、主要原因
1）混凝土拌合不均匀,运输途中产生离析,或雨天运送混凝土未加遮盖，使混凝土中的水泥浆被冲走。
2）机械发生故障使混凝土在导管内停留时间过长，或灌注的时间持续过长，最初灌注的混凝土已经初凝，增大了导管内混凝土下落的阻力，混凝土堵在管内。
2、预防办法
1）加强混凝土质量控制。
2）灌注前应仔细检修灌注机械，并准备备用机械。
4.7.10埋管
其原因是：
导管埋入混凝土过深，导管内外混凝土已初凝使导管与混凝土间的摩阻力过大，或因提管过猛将导管拉断。
预防办法：
严格控制埋管深度，一般不得超过6m；待灌期间，经常抖动导管；首批混凝土掺入缓凝剂，加快灌注速度；导管接头螺栓事先应检查是否稳妥；提升导管时不可猛拔。
5.人员配置情况
表1项目部人员组织机构情况
部门
人数
项目经理
1人
项目总工
1人
项目副经理
1人
工程部
4人
质检部
1人
安全部
1人
物资部
1人
综合部
1人
合计
11人
（2）灌注桩施工劳动力计划投入28人。
劳动力组织情况
工种
计划投入人数
电焊工
1人
钢筋工
10人
普工
5人
起重工
2
合计
18人
6.施工安全、文明施工及环境保护
1.现场管理
①门口应设置企业的“形象标志”，力争美观。
②进入施工现场所有工作人员必须佩带工作卡、安全帽和救生衣。
2.材料堆放
①建筑材料、料具必须按施工现场总平面布置合理堆放。
②建筑材料及其他料具等必须做到安全、整齐堆放（存放），不得超高。
堆放分门别类，设置标牌，标明名称、品种、规格等。
③建立材料收发管理制度，落实到人，做到工完料尽、场地清、车辆进出场地应防止将泥带出。
建筑垃圾和生活垃圾及时清运，临时存放现场的也应集中堆放整齐、设置标牌。
施工机具和设备不用时妥善保管。
3.现场防火
施工现场必须建立健全消防防火责任制和管理制度，并成立领导小组，配备足够、合适的消防器材等。
4.施工现场标牌
①主要进出口设置施工现场宣传栏，宣传栏上设置牌图，标牌规格统一，位置合理，字迹端正，线条清晰，表示明确。
②施工现场应合理设置安全生产宣传和警示牌，标牌悬挂牢固可靠，特别是主要施工部位、作业点和危险区域以及主要通道口都必须有针对性的悬挂醒目的安全警示牌。
5.环境保护
①遵守上海市有关环保、市容、场容管理的有关规定，加强现场用水，排污
的管理，保证排水畅通无积水，场地整洁无垃圾，搞好现场清洁卫生。
②合理调整施工时间，在施工过程中采取一些降低噪音的措施，把对外界的影响尽量降低，以适当控制施工现场的噪音，减少对周围居民工作和休息的干扰。
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