灌注桩作业指导书.docx
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灌注桩作业指导书
钻孔灌注桩作业指导书
编制人：
审核人：
批准人：
大广高速解放至二莫段
中铁十三局集团第一工程有限公司SLR03标段项目经理部
2010年11月1日
钻孔灌注桩作业指导书
1目的
明确桥梁桩基础灌注桩作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范桩基础作业施工。
2编制依据
《公路工程质量检验评定标准》（土建工程）JTGF80/1-2004
《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000；
《宁江松花江特大桥施工图设计文件》
3适用范围
适用于砂类土、碎（卵）石土或中等以下基岩的墩台桩基施工。
施工前根据不同的地质采用不同的钻头。
本作业指导书主要针对特大桥桩基础施工。
4施工方法及工艺要求
钻孔灌注桩施工工艺流程见图1。
4.1施工准备
钻孔场地根据地形、地质、水文资料和桩顶标高等情况结合施工技术的要求，需做准备工作如下：
首先确定钻孔桩位：
按照基线控制网及墩台设计坐标，用全站仪精确放出桩位。
钻孔场地在旱地且施工期间地下水位在原地面以下大于1m者，应平整场地，清除杂物，更换软土，夯填密实。
钻机座不宜直接置于不坚实的填土上，以免产生不均匀沉陷。
修通旱地位置便道，为施工机具、材料运送提供便利。
钻孔场地在陡坡时，应挖成平坡。
如有困难，可用排架或枕木搭设工作平台。
钻孔场地在浅水时，宜采用筑岛法。
岛顶面通常高出施工水位0.5～1.0m。
筑岛面积按钻孔方法、设备大小等决定。
主桥深水桩基础搭设钻孔施工平台，平台结构及面积根据钻机设备大小及数量确定。
图1钻孔桩施工工艺框图
4.2泥浆制备
本桥地质为易塌地层，地质情况如下：
①、细砂②、中砂③、粉质粘土④、粗砂⑤、全风化泥岩⑥、强风化泥岩⑦、弱风化泥岩。
由于本地缺乏优良粘质土，可使用膨润土来改善泥浆性能指标。
膨润土分为钠质膨润土和钙质膨润土两种。
前者质量较好，大量用于炼钢、铸造中，钻孔泥浆中用量也很大。
膨润土泥浆具有相对密度低、粘度底、含砂量少、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆能力大的优点。
一般用水量8%，即8Kg的膨润土可掺100L的水。
对于粘土质地层，用量可降低到3%-5%。
较差的膨润土用量为水的12%左右。
钻孔施工时随着孔深的增加向孔内及时、连续地补浆，维持护筒内应有的水头，防止孔壁坍塌。
主要泥浆性能指标如下：
相对密度1.06-1.1，粘度18-28Pa.s，含砂率≤4%。
桩孔砼灌注时，孔内溢出的泥浆引流至泥浆池内，利用于下一桩基钻孔护壁中。
4.3埋设护筒
钻孔前设置坚固、不漏水的孔口护筒。
护筒内径大于钻头直径，护筒顶面高出施工水位或地下水位2m，埋设钢护筒，护筒内径比桩径大20-40cm，还需满足孔内泥浆面的高度要求，在旱地或筑岛时还高出施工地面0.3m。
护筒埋置深度符合下列规定：
岸滩上，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；护筒顶面中心与设计桩位偏差不大于5cm，倾斜度不大于1%。
水中用锤击、加压、振动等方法下沉护筒。
护筒埋入河床面以下1m；水中平台上按最高施工水位、流速、冲刷及地质条件等因素确定埋深，必要时打入不透水层。
在水中平台上下沉护筒，由导向设备控制护筒位置。
4.4钻机就位及钻孔
4.4.1钻机就位前，应对钻孔各项准备工作进行检查。
钻机安装后的底座和顶端应平稳，在钻进中不应产生位移或沉陷。
就位完毕，施工队对钻机就位自检。
4.4.2钻孔前，按施工设计所提供的地质、水文资料绘制地质剖面图，挂在钻台上。
针对不同地质层选用不同的钻头、钻进压力、钻进速度及适当的泥浆比重。
4.4.3钻孔作业应分班连续进行，填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。
应经常对钻孔泥浆及钻机对位进行检测，不符合要求时，应及时改正。
应经常注意地层变化，在地层变化处应捞取渣样保存。
4.4.4钻孔作业保持连续进行，不中断。
4.4.5当钻孔深度达到设计要求时，对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查，确认满足设计要求后，立即填写终孔检查记录，并经驻地监理工程师认可，方可进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作。
4.5清孔
钻孔完成后，用监理工程师指定的检孔器进行检孔。
孔径、孔垂直度、孔深检查合格后，再拆卸钻机进行清孔工作，否则重新进行扫孔。
清孔的目的是使孔底沉碴、泥浆相对密度、泥浆中含钻渣量和孔壁厚度等指标符合规范要求。
钻孔至设计高程经对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查确认合格后，即进行清孔。
浇筑水下混凝土前沉渣厚度要满足设计要求。
严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。
不论用何种方法清孔，在抽渣或吸泥时要及时向孔内加注清水或新鲜泥浆保持孔内水位。
清孔达到以下标准：
孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重1.03-1.1，含砂率小于2%。
清孔时注意事项：
在清孔排渣前必须注意保持孔内水头，防止坍孔；清孔后，孔底提取的泥浆指标符合设计要求。
在灌注水下混凝土前，1.5m直径桩孔底沉淀厚度保持不大于10cm，2.0m、2.5m直径桩孔底沉淀厚度保持不大于20cm。
4.6钢筋笼骨架的制作安装
钢筋笼在加工车间下料，分节同槽制作。
根据运输、起重设备性能，确定单节钢筋笼长度。
钢筋笼主筋接头采用机械连接，每一截面上接头数量不超过50%，加强箍筋与主筋连接全部焊接。
钢筋笼的材料、加工、接头和安装，符合要求。
每个断面接头数量不大于50％，相邻接头断面间距不小于1.0m。
加工好的钢筋笼按安装要求分节、分类编号堆存。
为防止钢筋笼吊安运输过程中变形，每节端头、钢筋笼内环加强圈处用钢筋加焊防变形支撑，待钢筋笼起吊至孔口时，将支撑割除。
按设计在钢筋笼内侧四周均匀设置通长超声波检测管，检测管接头顺直牢靠，与钢筋笼的主筋牢固连接。
为确保混凝土灌注后管道畅通，检测管安装后，在检测管内注水，其上、下端口用钢板密封，严禁泥浆或水泥浆进入管内。
钢筋骨架的保护层厚度可采取焊接钢筋“耳朵”。
“耳朵”用钢筋制作，见下图。
设置密度按竖向每隔2m设一道，每一道沿圆周布置4个。
对于孔深较大的桩基，钢筋笼需要现场焊接的，钢筋笼分段长度不宜少于18米，以减少现场焊接工作量。
现场焊接按设计及规范要求施工。
钢筋笼制作好后，用平车运至各桩位，骨架安装采用汽车吊，为保证骨架不变形，需用两点吊：
第一吊点设在骨架的下部，第二吊点设在骨架长度的中点到三分点之间。
起吊时先提第一吊点，使骨架稍稍提起，再与第二吊点同时起吊，待骨架离开地面后，第一吊点停止起吊，继续提升第二吊点。
随着第二吊点不断提升，慢慢放松第一吊点，直到骨架同地面垂直，停止起吊。
检查骨架是否顺直。
骨架入孔时应慢慢下放，严禁摆动碰撞孔壁。
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直线上进行焊接，焊接时应先焊顺桥方向的接头，最后一个接头焊好后，全部接头就可以下沉入孔，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。
钢筋骨架的制作和吊装的允许偏差为：
主筋间距±10mm；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。
钢筋笼吊装入孔后不能及时灌注混凝土时应该将钢筋笼提出孔外，重新放置时应对孔的完整性、沉渣厚度等检验项目进行检查。
钢筋笼吊装时，入孔后要准确、牢固定位，平面位置偏差不大于10cm，底面高程偏差不大于±10cm。
为防止钢筋骨架在浇筑混凝土时上浮，在钢筋笼上端均匀设置吊环或固定杆，支撑系统应对准中线，防止钢筋骨架的倾斜和移动。
同时当灌注混凝土顶面距钢筋笼底部1米左右时应降低混凝土灌注速度。
当混凝土拌合物上升到距钢筋笼底口4米以上时提升导管，使底口高于骨架底口2米以上，即可恢复正常灌注。
4.7导管
钢导管内壁光滑、圆顺，内径一致，接口严密。
导管直径与桩径及混凝土浇筑速度相适应。
使用前进行试拼、水密、承压和接头抗拉试验，按自下而上顺序编号和标示尺度。
导管组装后轴线偏差，不超过钻孔深的0.5%并不大于10cm。
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。
导管位于钻孔中央，在浇筑混凝土前，进行升降试验。
导管吊装升降设备能力，与全部导管充满混凝土后的总重量和摩阻力相适应，并有一定的安全储备。
混凝土浇筑支架用型钢制作，用于支撑悬吊导管，吊挂钢筋笼，上部放置混凝土漏斗。
导管安装后，其底部距孔底有250～400mm的空间。
4.8浇注混凝土前二次清孔
导管安装完毕后，立即测量孔底沉渣和泥浆质量，如果不符合要求，则应马上进行二次清孔。
二次清孔采用换浆法。
用内径为0.5m的导管做成的圆筒，一端封闭，另一端用法兰盘和导管连接，侧面开口，焊接同泥浆泵水带大小一致的钢管，并用铁丝将其与水带绑扎紧密，避免漏水漏气。
开动泥浆泵进行换浆，直至沉渣厚度及泥浆符合要求后及时拆除，安放好漏斗，进行水下砼灌注。
4.9灌注水下混凝土
4.9.1灌注砼测深
灌注水下砼时，应探测水面或泥浆面以下的孔深所灌注的砼面高度，以控制沉淀层厚度，导管埋深、桩顶高度。
如探测不准确，将造成沉淀过厚，导管提漏，埋管过深拔不出或短桩事故。
因此，测深在钻孔灌注桩中是一项非常重要的工作，一定要由具有高度责任心的人来操作。
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厘米）根据测绳所示锤的沉入深度作为砼灌注深度。
本方法完全凭探测者手中所提测锤在接触顶面以前与接触顶面以后不同重量的感觉而判别。
测锤不能太轻，而测绳又不能太重，否则，探测者手感会不明显，在测深桩，测锤快接近桩顶面时，由于沉淀增加和泥浆变稠的原因，就容易发生误测。
探测时必须要仔细，并以灌注砼的数量校对以防误测。
4.9.2导管埋深控制
灌注砼时，导管埋入砼的深度，一般宜控制在2－6m较好。
大于6m以上时，易发生埋管事故。
因此控制导管埋深，直接影响成桩质量，所以拔管前须仔细测探砼面深度，用测深锤测孔时，采用三点测法，防止误测。
4.9.3水下砼的灌注
（1）灌注水下砼是钻孔桩施工的重要工序，应特别注意。
钻孔应经验孔质量检验合格后，方可开始灌注工作。
（2）灌注水下砼采用钢导管灌注，采用导管内径为25-30cm。
导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，严禁用压气试压。
进行水密试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为砼拌和物的重度（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重度（kN/m3）；
Hw为井孔内水或泥浆的深度（m）。
4.9.4灌注水下砼的技术要求
（1）首批灌注砼的数量公式：
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）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。
灌注前对孔底沉淀层厚度应再次测定。
如厚度超过规定，可用前述的喷射法向孔底喷射3－5分钟，使沉渣悬浮，然后立即灌注首批砼。
（2）打开漏斗阀门，放下封底砼，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。
（3）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。
致使测深不准确。
灌注过程中，应注意观察管内砼下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内砼面高度，正确指挥导管的提升和拆除。
拆除导管动作要快，时间一般不宜超过15分钟，要防止螺栓、橡胶和各种工具等掉入孔中。
（4）在灌注砼过程中，当导管内砼不满，含有空气时，后续砼要徐徐灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。
（5）为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上加灌一定高度。
增加高度，可按孔深成孔方法，清孔方法确定，一般不宜小于0.5～1m。
5质量检验标准
表1钻孔桩钻孔允许偏差
序号
项目
允许偏差（mm）
1
孔径
不小于设计孔径
2
孔深
摩擦桩
不小于设计孔深
3
孔位中心偏心
≤50mm
4
倾斜度
≤1%
5
浇筑混凝土前桩底沉渣厚度
摩擦桩
1.5m桩≤10cm，2.0m、2.5m桩≤20cm
表2钻孔桩钢筋骨架允许偏差
序号
项目
允许偏差（mm）
1
钢筋骨架在承台底以下长度
±100
2
钢筋骨架外径
±10
3
主钢筋间距
±10
4
加强筋间距
±20
5
箍筋间距或螺旋筋间距
±20
6
钢筋骨架倾斜度
0．5%
7
骨架保护层厚度
±20
8
骨架中心平面位置
20
9
骨架顶端高程
±20
10
骨架底面高程
±50
6、施工安全注意事项：
（1）、钻孔机械就位后，应对钻机及配套设备进行全面检查。
钻机必须安设平稳，牢固。
（2）、钻机使用的电缆线要定期检查，接头必须绑扎牢固，确定不透水、不漏电；对经常处于水、泥浆浸泡处架空搭设。
挪移钻机时，不得挤压电缆线。
（3）、钻孔使用的泥浆，宜设置泥浆循环净化系统，并注意防止或减少环境污染。
（4）、钻机停钻，必须将钻头提出孔外，置于井架上，不得滞留孔内。
（5）、对于已埋设护筒未开钻或已成桩护筒未拔除的，应加设护筒顶盖或铺设安全网遮罩。
（6）、吊放钢筋笼及导管时，要有专人指挥吊车，吊车作业半径内禁止站人。
（7）、泥浆坑旁必须设有明显警示标志，避免发生意外。
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