冲击钻孔灌注桩施工工法.docx
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冲击钻孔灌注桩施工工法
冲击钻孔灌注桩施工工法
1、前言
桥梁基础是桥梁下部结构重要组成部分，在诸多基础中冲击钻孔桩是止前比较普遍和常用的一种。
本工法根据龙大高速龙华段扩建工程K1+900加宽桥桩基施工经验整理而成。
2、工法特点
本工法施工过程较为简洁，灵活性较高；设备较简单，施工投入少，节省成本。
3、适用范围
本工法主要适用于砂性土、粉性土以及粘性土地质条件下大直径钻孔桩施工。
4、工艺原理
钻孔桩施工采用泥浆护壁，大扭矩旋转钻机钻孔，泥浆反循环排渣，垂直导管法灌注水下混凝土的成桩工艺进行施工。
5、施工工艺流程及操作要点
5.1工艺流程
冲击钻孔灌注桩工艺流程图如后。
5.2操作要点
1、钻孔桩施工前对桩位及周围场地进行平整，对软场地进行适当处理，以免在钻进过程中出现孔身倾斜现象，场地处理完后方可埋设钢护筒。
2、在施工准备完成后，测量定出桩位中心，并引出护桩，做出明显标记，注意保护好护桩，施工全过程要经常校核桩位。
3、埋设钢护筒
在埋设护筒时，先在桩位处挖出比护筒外径大40～80cm的圆坑，深度较护筒高度深50cm左右，然后在坑底填筑粘土至护筒底标高，分层夯实，以便埋设钢护筒。
通过护桩来恢复桩孔中心，并将其测设于坑底，再把护筒吊放进坑内，找出护筒的圆心位置，用十字线标识在护筒顶部或底部，然后调整护筒，使钻孔中心与护筒中心重合。
同时用水平尺寸或垂球检查，使护筒竖直。
随即在护筒周围对称均匀地回填粘土，分层夯实，达到最佳密实度。
护筒中心竖直线应与桩中心重合，平面允许误差为50mm，竖直线倾斜不大于1%，宜高出地面0.3m.护筒的高度不小于1.5m，内径较桩径大20～40cm，壁厚4～8mm，用卷板机加工制作。
若发现地基稳定性差，护壁能力不足，出现坍孔、缩孔时则应加深钢护筒长度。
护筒顶面至少高出地下水位1.5m，并保证高出施工地面不少于0.3m。
4、泥浆
泥浆原料使用符合要求的普通粘土，将粘土投入孔中加水后通过钻机的冲锤反复冲击而形成，泥浆的浓度可通过控制粘土的投入量来调整。
泥浆比重在砂砾层中控制在1.3～1.45之间，进入粘土层比重控制在1.2～1.3之间，进入基岩后比重控制在1.2左右。
施工中随时测定其比重、粘度、含砂率等指标。
以便达到浮碴和护壁的最佳效果。
泥浆设置在钻孔点附近距5m左右，按20～30m2设置，用于沉淀钻碴、贮存泥浆，施工过程中并用20×30cm的曲折排浆水沟将其与孔口相连。
通过泥浆泵来实现泥浆的循环利用。
防止泥浆漫流，保护环境。
5、钻孔
在埋好护筒和备足泥浆后，将钻机就位，立好钻架，对准桩孔中心，拉好缆风绳，即可开始钻孔。
开始时先在孔内灌注泥浆，泥浆比重等指标根据土层情况而定。
如孔中有水，可直接投入粘土，用冲锤以小冲程反复冲击造浆。
开孔及整个钻进过程中，应绐终保持孔内水位高出地下水位（施工河中水位）1.5～2.0m。
并低于护筒顶面0.3m，以防溢出。
掏碴后应及时补水。
护筒底脚以下2～4m范围内属河床表面，一般比较松易坍孔，可按1：
1投入粘土和小片石（直径不大于15cm），用冲击钻锤，小冲程反复冲击，使泥膏、片石挤入孔壁，必要时重复回填反复冲击2～3次力求孔壁坚实。
冲程应根据土层情况分别调整，一般在通过土层中时，采用高冲程（100cm），通过松散砂、砂砾石或卵石土层时采用中冲程（75cm），在易坍塌或流砂地段宜用小冲程，并应提高泥浆的粘度和比重。
若遇倾斜岩层而使冲击面不平时，应先投入粘土，小片石将表面垫平，再用十字型钻锥进行冲击钻进以防止斜孔。
钻进过程中要注意均匀地松放钢丝绳的长度。
一般在松软土层每次可松绳5～8cm，在密实坚硬土层中每次可松绳3～5cm。
防止松绳过少，形成“打空锤”，使钻机、钻架及钢丝绳受到过大荷载而损坏。
松绳过多，则会减少冲程降低钻进速度，甚至使钢丝绳发生纠缠。
每钻进5m用检孔器检查一次钻孔直径和孔的垂直度与泥浆指标。
破碎的钻碴，部分和泥浆一起被挤进孔壁，大部分需清出孔外。
出碴的方法一是抽碴筒抽取，二是通过泥浆泵循环使碴浮起流入泥浆池沉淀。
当钻碴不能完全靠循环泥浆带出时则必须用抽碴筒抽出孔外。
一般在密实坚硬土层，每小时纯钻进小于5～10厘米，松软地层每小时纯钻进小于15～30cm时则应进行抽渣。
或每进尺0.5～1.0m掏渣一次，每次掏4～5筒；或掏至泥浆内含渣显著减少，无粗颗粒，比重恢复正常为止。
掏出的钻碴倒入泥浆池沉淀后捞出运往指定弃土场。
当钻进至设计标高或达到要求岩层后报请监理工程师检查，并进行终孔检查，作好记录，进行清孔作业。
用抽碴筒多次从孔内抽取钻碴，并同时向孔内注水以保持孔内水头高度。
当抽碴至泥浆中无2～3mm大的颗粒时则证明抽碴清孔已达目的。
为撑握孔底碴是否清完，还需用一个带钎的测锤和平底测锤分两次测孔，若两次测孔深度相同并与终孔数字相符时则证明孔碴已清理干净，否则就还需继续清孔直至达到要求。
沉碴厚度不得大于5cm。
6、钢筋笼制作与安装
根据设计图制作钢筋笼，关键在于保证加劲筋的直径、圆度。
加劲筋在固定的模型上制作确保其尺寸。
在加劲筋上标出钢筋笼主筋位置，并将主筋焊接在其上，按设计数量和间距将加劲筋装齐，制成牢固的圆筒形骨架，把外箍筋按间距缠绕在钢筋笼骨架上并点焊制成钢筋笼。
为保证钢筋笼的保护层，应在其外侧焊定位钢筋，加工钢筋笼时50%需预留用于桩基检测的三根φ57×3mm通长钢管。
钢筋笼从加工场运到孔位不得产生变形，然后用25t吊车起吊使钢筋笼直立于地面，移位慢慢放入孔中。
钢筋笼到达设计位置后用钢管和钢筋将其固定在护筒上，待混凝土灌注完毕且初凝后再将这些约束拆除。
6、灌注水下混凝土
用导管法灌注水下混凝土，导管直径Ф300，为便于导管拼接和拆除，单节导管长度分为4m、2m、1m三种规格，各节导管间用快速接头联接，拼接好的导管长度与护筒顶到孔底深度大至相等。
下放导管前应对导管进行水密及承压等试验。
导管在地面上拼接好，用吊车放入孔中再连接灌注漏斗，导管灌注前应下到距孔底40cm左右，向孔底送高压风吹起沉碴后立即砍断分隔球灌下第一斗混凝土，第一次灌注的混凝土要保证能封住导管底，并使其埋入一定深度。
水下混凝土开灌后要连续不间断进行，灌注过程中计算及实测混凝土顶面高度同时进行，随时获取埋管的准确深度，及时拆卸导管，其埋深严格控制在2～6m范围内。
桩身混凝土灌注至设计桩顶标高以上0.8m时则可停止灌注，抽出导管。
混凝土使用商品混凝土，由运输车运送至桩位处倒入料斗浇注混凝土，混凝土粗骨料不大于40mm，含砂率40～50%，水灰比0.5～0.6，坍落度18～22cm，初凝时间控制在3小时以上，具有较好的和易性。
8、桩基检查与验收
桩基混凝土达到一定强度后清除孔口泥浆，按设计要求用风镐凿除桩头，然后50%采用超声波检测法和小应变法对桩基进行检测，必要时进行抽芯检测。
5.3劳动力组织
1、项目部根据钻孔桩施工的不同工作内容下设装吊班、钢筋班、电工班、混凝土班。
施工现场设有专职安全人员、质检人员、试验人员、测量人员、技术人员、机械操作工、电工等专业工种配置齐全。
具体人员及分工如下表所示：
序号
工种名称
主要工作内容
1
管理人员
工期安排及物资调配
2
质检人员
现场施工质量监控
3
安全人员
现场安全检查及巡视
4
技术人员
按工艺方案指导现场施工
5
测量人员
钻孔桩高程、桩位测量
6
试验人员
混凝土试验
7
钢筋工
钢筋搬运、下料、加工、绑扎成型
8
电焊工
钢筋焊接
9
混凝土工
混凝土浇筑、桩头清理等
10
机电工
机械操作、维修、保养
11
普工
以上工作内容以外的其它工作
12
后勤人员
日常生活安排
2、每台钻机设钻机长、副钻机长及技术员，负责组织施工人员进行现场施工，现场将相关责任人名、手机号悬挂标明，责任落实到人。
3、现场设专职安全员，在孔径钻进过程中对现场安全进行定期检查和不定期抽查。
4、现场设专职质检人员，负责对泥浆指标、混凝土性能、钢筋连接情况等进行检查，每道工序结束后进行自检，合格后及时报检。
5、配备足够的专职的孔径检孔人员，对成孔情况进行检测。
7、试验员负责对钢筋、砂石料等原材料的试验及进行混凝土的入模温度、含气量、塌落度等检验。
8、设置机电保障小组，进行机械维修和保养工作。
6、机械设备
主要施工机械设备表
序号
机械名称
规格、型号和用途
1
履带式起重机
50t
2
振动打桩机
DZ-120（配夹持器）
3
振动打桩机
DZ－90
4
钻孔平台龙门吊机
30t，32m跨
5
汽车吊机
25t
6
钢筋切割机
钢筋加工
7
焊机
15KW
8
钢筋弯曲机
钢筋加工
9
泥浆泵
15KW
10
空气压缩机
20m3/min
11
泥浆处理系统
ZX-230
12
砼运输车
BJ5250
13
水封导管
Φ325
14
推土机
场地平整
15
挖掘机
7、质量控制
为确保工程质量，着重对生产过程和原材料质量进行检查和控制。
在施工中，建立操作人员自检、班组互检、工序交接检和工前检查、工中检查和工后检查以及分项检验、定期检验和随机抽查的内部检查制度。
1、工地试验室根据施工进程超前进行材料和半成品试验送检，作好混凝土配合比设计；跟踪进行实体试验、成品监测，发现问题立即纠正处理。
2、施工全过程质量保证措施
钻孔施工全过程要经常检查桩位、中线偏差、泥浆质量等，发现问题及时纠正处理，对钢筋笼要注意控制好钢筋焊接质量，吊装时要确保钢筋笼不变形。
要经常检查钢筋焊接、绑扎质量，检查护筒安装质量和施工全过程的质量情况。
3、混凝土施工保证措施
成立以项目副经理为组长的混凝土灌筑施工管理组，主要负责实施混凝土施工的组织管理工作，确保混凝土连续供应和按施工工艺组织施工，从而保证混凝土施工质量。
混凝土浇筑前，由项目总工程师组织人员进行技术交底，明确混凝土浇筑的工艺、特点和施工注意事项等，项目副经理负责组织施工机具、运输工具以及劳动力的安排，项目质检工程师和技术主管专职负责相应部位的灌筑质量控制，全过程现场旁站监控。
钻孔桩质量要求
序号
项目内容
允许偏差
备注
1
桩孔位中心线
±50mm
2
桩孔径
不小于设计桩径
3
桩的垂直度
＜1/100
4
孔深
比设计深度超深不小于50mm
5
沉淀厚度
不大于5cm
8、安全措施
1、完善各项安全生产管理制度，针对各工序及各工种的特点制定相应的安全管理制度，并由各级安全组织检查落实。
2、建立安全生产现任制，落实各级管理人员和操作人员的安全职责，做到纵向到底，横向到边，各自作好本岗位的安全工作。
3、项目开工前，由项目经理部编制实施性安全技术措施，对项目作业编制专项安全技术措施，经领导小组同意后实施。
4、严格执行逐级安全技术交底制度，施工前由项目经理部组织有关人员进行详细的技术安全交底。
项目工程队对施工班组及具体操作人员进行安全技术交底。
各级专职安全员对安全措施的执行情况进行安全技术交底。
各级专职安全员对安全措施的执行情况进行检查、督促并作好记录。
5、加强施工现场安全教育
针对工程特点，定期进行安全生产教育，重点对专职安全员、安全监督岗岗员、班组长及从事特种作业的起重工、电工、焊接工、机动车辆驾驶员、混凝土工等进行培训和考核，学习安全生产必备的基本知识和技能，提高安全意识。
通过安全教育，增强职工安全意识，树立“安全第一，预防为主”的思想，提高职工遵守施工安全纪律的自觉性，认真执行安全操作规程，做到：
不违章指挥、不违章操作、不伤害自己、不伤害他人，不被他人伤害，确保自身和他人安全，提高职工整体安全防护意识和自我防护能力。
6、认真执行安全检查制度
项目经理部保证检查制度的落实，按规定定期检查，经理部每10日检查一次，工程队安检部门每7日检查一次，作业班级实行每班班前、班中、班后三检制，不定期检查视工程进展情况而定，如：
施工准备前、施工危险性大、采用新工艺、季节性变化、节假日前后等不时要进行检查，并要有领导值班。
对检查中发现的安全隐患，建立登记、整改制度，按照“三不放过”的原则制定整改措施。
在隐患没有消除前，采取可靠的防护措施。
如有危及人身安全的险情，立即停工，处理合格后方可施工。
9、环保措施
1、实行施工环保、水土保持和文明施工管理责任制，将施工环保、水土保持和文明施工与各作业班组和管理人员奖金分配挂钩。
2、制定施工环保、水土保持、文明施工、施工现场管理、施工秩序管理、施工安全管理细则，并认真落实。
3、项目经理部每10日一次施工环保、水土保持和文明施工检查，针对检查中发现的问题限期整改。
4、施工现场内道路平整、顺畅，排水良好。
临时设施均按标准硬化地面，设备周围砖砌排水沟，生活污水经过滤沉淀处理后排入沟谷，钻孔桩泥浆由汽车拉到指定的排放场。
10、资源节约
11、效益分析
12、应用实例
龙大高速公路龙华段扩建工程K1+900加宽桥基础，共计24根钻孔灌注桩。
其中左侧D1500桩12根，平均深度35M；右侧D1500桩4根，平均深度32M，D1200桩8根，平均深度30M。
24根桩基础均为嵌岩桩，嵌入微风化层3.0m~4.0m。
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