瑞赣高速公路钻孔桩施工及水下砼灌注作业指导书.docx
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瑞赣高速公路钻孔桩施工及水下砼灌注作业指导书
钻孔桩施工及水下混凝土灌注作业指导书
一、编制依据
1.厦门至成都高速公路江西瑞今至赣州段《招标文件》
2.《公路工程技术规范》（JTJB01-2003）
3．《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）
4.交通部颁发的现行的公路规范、标准。
5．施工现场勘察获得的资料。
6.交通部部颁或国标其它相关规范、规程和标准。
二、工程概况
AS1标桥梁一队施工范围共有大桥2座，其中九堡河大桥位于瑞金市云石山回龙村，该桥跨越九堡河及入村公路。
桥区位于为山前冲洪积平原，地形平坦、地形开阔，海拔高度在187～189米之间，河流宽约60m，深约1m，河水流向自北而南。
桥位交通便利，水电供应方便，施工场地开阔。
桥位路线：
桥位平面位于曲线内，桥位纵断面位于竖曲线。
桥梁地质、水文：
根据现场地质调绘、钻孔资料及地质物探分析，在钻孔揭露范围内桥位区地层结构自上而下依次为：
粉砂、圆砾、卵石、岩溶凹斗充填物、弱风化石灰岩。
基岩面极不平整，高差较大，岩溶发育，充填物密实度小，施工过程中易垮塌。
区内水文地质条件简单，对钢筋砼无腐蚀性，新构造运动不明显。
桥区工程地质条件属复杂型。
本桥位于岩溶发育区，桩基施工应确保桩底完整岩层5m。
云石山大桥位于瑞金市云石山沿坝小学南侧，该桥跨越沿坝小学旁溪流及云万公路。
桥区位于为山前冲洪积平原，地形平坦、地形开阔，海拔高度在187～189米之间，溪流宽约10m，深约1m，河水流向自北而南。
桥位交通便利，水电供应方便，施工场地开阔。
桥位路线：
桥位平面位于直线内，桥位纵断面位于直陡段，纵坡i＝-0.69％。
桥梁地质、水文：
根据现场地质调绘、钻孔资料及地质物探分析，在钻孔揭露范围内桥位区地层结构自上而下依次为：
粉砂、圆砾、卵石、岩溶凹斗充填物、弱风化石灰岩。
基岩面极不平整，高差较大，岩溶发育，充填物密实度小，施工过程中易垮塌。
区内水文地质条件简单，对钢筋砼无腐蚀性，新构造运动不明显。
桥区工程地质条件属复杂型。
桥梁结构：
桥梁下部构造为：
双柱式桥墩，柱径Ф1.3米，桩径Ф1.5米；两桥台均为肋式桥台，直径为1.2米桩基。
施工要点：
本桥位于岩溶发育区，桩基施工应确保桩底完整岩层5m。
三、施工准备
1、场地清理、布置
1）钻孔场地在旱地时，应清除杂物、换除软土、平整压实，场地处于陡坡时，可用枕木、型钢等搭设工作平台。
2）在浅水中，宜用筑岛围堰法施工，筑岛应用黏土等分层夯实；筑岛面积按钻孔方法及设备大小等决定。
3）采用冲击法钻孔时，需设置泥浆循环净化系统，应在计划施工场地或工作平台时一并考虑。
2、测量放样
场地平整完毕后，由测量人员放出单根桩桩心位置，然后用一根Φ16x800mm的钢筋钉入桩中心位置作为标记，固定好后，组织相关人员对桩位进行复测，然后在周围打入4根护桩（钢筋护桩，砼包桩），护桩在灌注砼前必须保护好，如果施工过程中有碰撞，立即上报项目部工程部进行复测，重新定位后，经确认无误后方可进行下一步施工。
3、护筒埋设及泥浆池的布设
桩位放完之后即可进行护筒埋设、合理布设泥浆池、泥浆循环管路及泥浆泵。
埋设护筒应符合下列要求：
1）护筒一般用厚8~10mm钢板卷制，护筒内径应大于钻头直径。
使用冲击钻机时，应比钻头大约40cm。
2）护筒顶面宜搞出施工水位或地下水位2m，还应满足泥浆面的高度要求，在旱地或筑岛时还应高出施工地面0.5m。
3）护筒埋设深度应满足下列规定：
a）岸滩上，粘性土不小于1m，砂类土不小于2m。
当表层土松软时，应将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m。
埋设时，应在护筒周围回填黏土并分层夯实。
可用锤击、加压、振动等方法下沉护筒。
b）水中筑岛上，护筒宜埋入河床面以下1m；水中平台上可按最高施工水位、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。
c）护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于5cm，倾斜度不得大于1%。
4、泥浆制备
在砂类土、碎（卵）石土或黏土夹层中钻孔，宜采用膨润土泥浆护壁。
在黏性土中钻孔，当塑性指数大于15，浮碴能力满足施工要求时，可利用孔内原土造浆护壁。
冲击钻机钻孔，可将黏土加工后投入孔内，利用钻头冲击造浆。
泥浆沉淀池的池面标高应比护筒低0.5~1.0m，以保证泥浆回流顺畅。
泥浆池和沉淀池要合理布置，以免影响钻机和吊机行走。
泥浆池容量为每孔排碴量，沉淀池容量为每孔排碴量的1.5~2.0倍。
应有专人负责清理泥浆沟槽内的沉淀物，以免淤塞。
泥浆性能指标，应按钻孔方法和地质情况确定并应符合下列规定：
（1）泥浆比重：
正循环旋转钻机、冲击钻机使用管形钻头钻孔时，入孔泥浆比重为1.1~1.3；冲击钻机使用实心钻头钻孔时，孔底泥浆比重砂黏土不宜大于1.3，大漂石、卵石层不宜大于1.4，岩石不宜大于1.2。
反循环旋转钻机入孔泥浆比重可为1.05~1.15。
（2）黏度：
一般地层16~22s，松散易坍地层19~28s。
（3）含砂率：
新制泥浆不大于4%。
（4）胶体率：
不小于95%。
（5）PH值：
应大于6.5。
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，其掺量应经试验决定。
造浆后应试验全部性能指标，钻孔过程中应随时检验泥浆比重和含砂率，并填写泥浆试验记录表。
5、钻机安装
1）钻机停放应平稳牢固，不得产生位移或沉陷。
钻机顶端应用缆风绳对称拉紧，钻头或钻杆中心与护筒中心偏差不得大于5cm。
2）钻机定位时，通过护桩拉设十字线，通过调整钻机桅杆的垂直度及桅杆到机体的距离，在指挥人员的指引下前后缓慢移动机体，左右移动桅杆，使钻尖与护筒中心在一条铅垂线上。
如选用旋转钻机，护筒中心与钻盘中心均需拉十字线，中心对正，并用水平尺检查钻盘水平。
钻机钻盘中心、桩中心均应在同一铅垂线上，钻机底座和顶部要平稳，以免钻进过程中出现沉陷和偏移。
3）钻机定位完毕后，测量护筒顶标高，以控制钻深。
按要求通知相关人员检查后，经监理签认即可开钻。
四、钻孔施工
钻机钻进时，应根据土层类别、孔径大小及供浆量确定钻进速度。
钻孔时，起、落钻头速度宜均匀，不得过猛或骤然变速。
钻孔时，孔内水位宜高于护筒底脚0.5m以上或地下水位以上1.5~2.0m。
钻孔作业应连续进行，因故停钻时，有钻杆的钻机应将钻头提离孔底5m以上，其他钻机应将钻头提出孔外，孔口应加护盖。
钻孔过程中应经常检查并记录土层变化情况，收集好各层地质样本，以备检查，并与地质剖面图核对，并填写钻孔记录表。
钻孔到设计深度后，应对孔位、孔径、孔深和孔形进行检验。
孔位偏差不得大于5cm。
冲击钻孔
冲击钻孔应符合下列规定：
（1）在碎石类土、岩层中宜用十字形钻头；在砂黏土、砂和砂砾石层中宜用管形钻头。
冲击法钻孔，钻头重量应考虑泥浆的吸附作用和钢丝绳及吊具的重量，使总重不超过卷扬机的起重能力。
（2）开始钻孔时应采用小冲程开孔，待钻进深度超过钻头全高加正常冲程后方可进行正常冲击钻孔。
钻进过程中，应勤松绳和适量松绳，不得打空锤；勤抽碴，使钻头经常冲击新鲜地层。
每次松绳量应按地质情况、钻头形式、钻头重量决定。
冲击钻头必须设置打捞环。
（3）吊钻头的钢丝绳必须选用同向捻制、柔软优质、无死弯和无断丝者，安全系数不小于12。
钢丝绳与钻头间须设转向装置并连接牢固，钻孔过程中应经常检查其状态及转动是否正常、灵活。
主绳与钻头的钢丝绳搭接时，两根绳径应相同，捻扭方向必须一致。
（4）钻孔工地应有备用钻头，检查发现钻孔钻头直径磨耗超过15mm时应及时更换修补。
更换新钻头前，应先检孔到孔底，确认钻孔正常时方可放入新钻头。
（5）在冲击钻进中取渣和停钻后，应及时向孔内补水或泥浆，保持孔内水头高度和泥浆比重及黏度。
（6）为防止由于冲击振动导致邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇注混凝土强度，应待邻孔混凝土抗压强度达到2.5MPa后方可开钻。
五、钻孔异常处理
钻孔过程中，如出现异常，可按下列要求进行处理：
（1）钻孔中发生坍孔后，应查明原因和位置，进行分析处理。
坍孔不严重时，可采用加大泥浆比重、加高水头、埋深护筒等措施后继续钻进；坍孔严重时，回填重新钻孔。
冲击法钻孔时，可投黏土块夹小片石，用低锤冲击将黏土和小片石挤入孔壁制止坍孔。
（2）钻孔中发生弯孔和缩孔时，一般可将旋转钻机的钻头，提起到偏斜处进行反复扫孔，直到钻孔正直。
如发生严重弯孔、梅花孔、探头石时，应采用小片石或卵石与黏土混合物回填到偏斜处，待填料沉实后再重新钻孔纠偏。
（3）发生卡钻时，不宜强提。
应查明原因和钻头位置，采用晃动大绳、交替松绳紧绳以及其他措施，使钻头松动后再提起。
（4）发生掉钻时，应立即打捞。
用打捞钩钩住钻头打捞环，将钻头捞起。
（5）发生卡钻、掉钻时，严禁人员进入没有护筒或其他防护设施的钻孔内。
必须进入有防护设施的钻孔时，应确认钻孔内无有害气体和备齐防毒、防溺、防埋等保证安全措施后，方可进入，并应有专人负责现场指挥。
六、溶洞处理
根据设计提供的地质勘探报告表明桩基施工范围内岩溶较发育，这加大了桩基施工的难度。
针对岩溶地区钻孔桩基础施工中因地质因素复杂所带来的施工困难，我方总结以往所遇到的岩溶不良地质条件和施工经验，制定以下施工处理方法和施工注意事项。
岩溶地层钻孔桩施工的难点在于岩溶地貌特征破坏了工程地质条件的连续性。
岩溶地区钻孔桩与普通地质条件下钻孔桩基础施工相比，技术难度复杂，病害类型较多，常见的施工病害有漏浆、卡钻、埋钻及漏混凝土等。
1、漏浆：
漏浆是岩溶地层钻孔桩施工常见故障之一，主要是由于岩溶裂隙透水、桩孔与溶洞突然贯通，或钢护筒底部漏浆等原因所造成的。
其预防措施有：
①穿透溶洞时，应密切注意护筒内泥浆面的变化，一旦泥浆面下降漏浆，应立即提出钻头，向孔内补充泥浆或注水，保持住孔内水头压力并投入粘土和片石混合物；②当岩溶裂隙较大，因透水性强而发生漏浆时，应采取加大泥浆比重，改善泥浆稠度和控制钻进速度等措施进行处理；③当钻头击穿顶板进入溶洞时，若能保持桩孔内水压力，可向桩孔内抛填封堵漏浆的混合料，经小冲程反复冲砸后，形成新的造孔壁；④当钢护筒底部漏浆后，可继续下沉钢护筒，并用粘土封闭护筒周围缝隙，防止地表水继续渗入，然后向孔内填掷粘土块和碎石，填筑高度以高出钢护筒底1m为宜，最后用小冲程反复冲砸，达到加固钢护筒底部孔壁与堵漏的目的；⑤若不能保持水压力，表明空溶洞较大或其他溶洞连通，此时应先停止钻孔，加大堵漏混合物的抛填，再按钢护筒底部漏浆处理措施进行封堵。
2、卡钻：
使用冲击钻钻孑L时，由于钻头的抖动往往会有冲破孔壁，致使孔壁不圆，或形成梅花孔现象；此外，由于钻头磨损未及时补焊，钻孔直径逐渐变小，新钻头或补焊后钻头直径过大，以及在施钻过程中，由于冲程过大，突然击穿溶洞顶板，使钻头旋转不能提钻等均可导致卡钻。
预防措施有：
①及时更换或补焊钻头，并向桩孔中回填片石，在钻进面先用小冲程钻进，然后逐渐加大到正常冲程，转入正常钻孔；②在溶洞顶板施钻时应先用小冲程开孔，并注意旋转钻头，溶洞开口后，要及时抛填片石和粘土块填筑，逐渐进入正常钻孔。
3、埋钻：
埋钻是钻孔中常见的而不易处理的故障，主要是由于孔壁塌陷造成的。
在岩溶地层钻孔，钻孔穿越的溶洞顶板较薄、埋深较浅时，由于冲程过大，砸击溶洞顶板就可能出现溶洞坍塌，地表下陷，施工不慎便会发生掩埋钻头的情况。
预防措施有：
①发现漏浆应及时提起钻头，向孔内补水注浆，保持水压力，采取相应措施，堵住漏浆；②穿越溶洞时应改用小冲程钻进，防止击垮溶洞顶板，并准备好拖拉设施，系好滑车钢丝绳，做好钻机撤离准备。
4、漏混凝土：
钻孔桩基础出现灌注混凝土泄漏的原因通常是由于混凝土的密度大于泥浆的密度。
这是由于灌注水下混凝土时孔壁侧压力增大，冲破已形成的片石粘土孔壁封闭环而产生混凝土泄漏。
预防措施有：
①对高度比较小的溶洞，在按照上述方法形成孔壁封闭环后，再次抛入粘土和片石混合物，并超过溶洞顶板底面一定高度复打，使混合物填充溶洞，增大孔壁抗侧压力。
②对高度比较大的溶洞使用钢护筒。
处理孔内事故，应遵循以下原则：
认真分析事故类型，找准事故原因，准确确定事故深度，为采取合理的措施提供依据。
施工时严格遵守操作规程，并采取必要的措施防止事故的发生，这才是最根本的目的。
钻孔过程中，如出现异常，可按下列要求进行处理：
七、清孔及钢筋笼的安装
（一）清孔
根据钻孔记录，确认达到设计孔深后，应停止钻进，用专门的探孔器进行检孔。
检孔器直径一般为钻孔桩钢筋笼直径加100mm，长度不小于4~6倍D（D为钻孔桩直径）。
检孔完毕后及时清孔，如钢筋笼入孔后不影响清孔时，应在清孔前吊入钢筋笼。
清孔可选用以下方法：
（1）抽渣法适用于用于冲击或冲抓法钻孔；
（2）吸泥法适用于土质密实不易坍孔的冲击钻孔；
（3）换浆法适用于正、反循环旋转钻孔及旋挖钻机钻孔。
不论采用何种方法清孔，都应及时向孔内注入清水或新鲜泥浆，保持孔内水位，避免坍孔，严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。
清孔如达到如下标准后，可进行钢筋笼安装和浇注水下混凝土：
（1）孔内排出或抽出的泥浆手摸无2~3mm颗粒；
（2）泥浆比重1.03~1.1；
（3）黏度17~20s；
（4）含砂率小于2%；
（5）浇注水下混凝土前孔底沉渣厚度满足设计要求，设计无要求时：
柱桩不大于5cm；摩擦桩不大于20cm。
（二）钢筋笼的吊放
钢筋笼的材料、加工、接头和安装，应符合相关施工技术标准的有关规定。
钢筋笼主筋与加强筋必须全部焊接。
如需长距离运输时，采用带托架的平车或胶轮车，运输过程中不得使骨架变形，严禁用装载机、挖掘机等机械吊运钢筋笼。
吊装时，应标好起吊点，用吊车平衡吊起，垂直下放，防止将泥土杂物带入孔内，严防孔壁坍塌。
钢筋笼入孔后应准确、牢固定位，平面位置偏差不大于10cm，底面高程偏差不大于±10cm。
在钢筋笼上端应均匀设置吊环或固定杆，并与护筒焊接牢固，以免在浇注混凝土过程中出现上浮现象。
钢筋笼外侧应对称设置控制钢筋保护层厚度的垫块。
八、水下混凝土灌注
1、水封导管的安装
灌注导管一般采用内径25~30cm的螺纹导管，严重锈蚀、管壁过薄、接头严重变形、连接不密实的导管禁止使用。
管节长度中间宜为2m等长，底节为4m，漏斗下宜用1m导管。
导管在使用之前应进行试拼和试压，按自上而下顺序编号和标示尺度。
导管组装后轴线偏差不得超过钻孔深的0.5%并不得大于10cm；水密试验的压力，不应小于孔底静水压力的1.5倍。
导管安装时应居中，防止卡挂钢筋笼；导管总长度应按孔深及工作平台高度决定。
漏斗底距钻孔上口，应大于一节中间导管长度。
导管接头法兰盘宜加锥形活套，底节导管下端不得有法兰盘。
导管可采用螺旋丝扣型接头，但必须有防松装置。
导管下口距离孔底距离为30~50cm。
安装完毕后，应重新检测孔底沉渣厚度，如超限，应进行二次清孔。
2、水下混凝土灌注
当孔深、沉渣厚度及泥浆的相关指标经检查符合规定后，可进行水下混凝土浇注。
水下混凝土浇注应符合下列规定：
（1）混凝土的初存量应满足首批混凝土入孔后，导管埋深不得小于2m且不大于5m；当桩身较长时，导管埋深可适当加大。
漏斗底口必须设置严密、可靠的隔水装置，该装置必须有良好的隔水性能并能顺利排出。
（2）水下混凝土应连续浇注，中途不得停顿。
并应尽量缩短拆除导管的间断时间，每根桩的浇注时间不应太长，宜在8小时内浇注完成。
混凝土浇注完毕，位于地面以下及桩顶以下的孔口护筒应在混凝土初凝前拔出。
（3）为防止钢筋笼上浮，在混凝土顶面距钢筋笼1m左右时，应降低混凝土灌注速度，当混凝土面上升到钢筋笼底口以上4m时，提升导管，使导管底口高于钢筋笼底口以上2m左右，即可恢复正常浇注速度。
（4）在浇注混凝土过程中，应经常测量孔内混凝土顶面位置，以保证导管埋深始终在1~3m范围内。
当混凝土浇注面接近设计高程时，应用取样盒等容器直接取样确定混凝土的顶面位置，保证混凝土顶面浇注到桩顶设计高程以上1.0m左右，还应考虑导管及护筒拔除后混凝土面下降的高度。
（5）水下混凝土浇注过程中，如发生导管漏水，导管拔出混凝土面、机械故障或其他原因，造成断桩事故，应予重钻或与有关单位研究补救措施。
（6）灌注过程中，孔内泥浆从护筒侧面空口流出，应保持流动畅通，防止泥浆四溢。
（7）拆除的导管应整齐架空堆放整齐，及时冲洗干净，不得乱堆乱放。
严禁在拖地拉送。
九、环保措施
1、加强文明施工管理力度，作好各方面预防措施；
2、防止油类或其他有害物质泄漏；
3、严格保证泥浆循环系统的性能，防止泥浆泄露造成污染；
4、钻碴等废碴排放到指定地点，严禁排入灌溉渠内对渠道产生淤积阻塞；
5、采取有效措施，降低施工机械的噪音污染；
6、雨季施工期，应随时检查、预防施工场地内各种有害物质流失。
十、安全、文明施工
（一）安全注意事项
施工人员进入施工现场必须佩戴安全帽，在施工过程中，始终坚持贯彻“安全第一，预防为主”的方针，建立健全安全生产保证体系，和各级安全岗位责任制，责任落实到人。
充分发挥各级安检人员的监督作用，即使发现和排除安全隐患。
1、钻孔施工
（1）因故停钻时，应将钻头提离孔底5m以上，防止泥砂沉淀埋住钻头，并保持孔内具有规定的水头差和要求的泥浆密度和粘度。
如长时间停钻，应将钻头提出孔外。
（2）钻机上的螺栓、扳手、夹具及其他零件要放置稳当，不得掉入孔内；接换钻杆、钻头时应盖好孔口板，防止人员掉入孔内。
（3）钻进过程应注意孔内水头变化是否有异常，孔内水头应高出地下水位2m以上。
（4）钻机使用的电缆线要定期检查。
接头必须绑扎牢固，确保不透水、不漏电；对经常处于水、泥浆浸泡处应架空搭设；挪动钻机时不得挤压电缆。
2、灌注水下砼
（1）灌注前应进行技术交底，明确分工、密切配合、统一指挥，作到连续施工。
（2）导管提升不能过猛，防止导管挂住钢筋笼，同时防止将导管提出砼面造成断桩事故。
（3）严格控制砼拌合质量，以免造成导管堵塞停灌过久而发生质量事故。
（二）文明施工措施
1、施工现场必须以开展创建文明工地为主要工作来抓，严格控制施工质量，党员和领导干部要起模范带头作用；
2、积极开展文明施工窗口达标活动，施工场地布置以及所采取的相应安全措施符合有关规定；
3、施工现场必须作到挂牌施工和管理人员陪卡上岗，管理和施工人员服饰要各自统一佩带；
4、工地现场施工材料必须堆放整齐，工地生活设施必须清洁文明；
5、建立奖惩制度，保证文明施工管理措施落实。
责任到人，有奖有罚。
（三）机具、材料管理
1、在施工过程中，始终保持现场整齐干净，清理掉所有多余的材料、设备和垃圾，拆除不需要的临时设施，作好文明施工。
2、材料进场后进行分类堆放，并按照有关文件要求进行标识。
工地一切材料和设施不得堆放在围栏外，在场内离开围栏分类堆放整齐。
3、施工机具同意在确定场所内摆放，并用标识牌标明每类施工机具摆放地点。
4、所有施工机具保持整洁机容，每天进行例行保养。
十一、质量保证体系
1、各级自检人员应由施工经验丰富、具有专业技术职称、熟悉规范和图纸以及有优良工作作风的技术人员担任。
2、钻孔桩质量控制
钻孔达到设计高程后，应复核地质情况和桩孔位置，应用检孔器检查桩孔孔径和孔深，施工偏差应符合下表规定：
序号
项目
允许偏差
1
孔径
不小于设计孔径
2
孔深
摩擦桩
不小于设计孔深
柱桩
不小于设计孔深，并进入设计土层
3
孔位中心偏心
群桩
≤100mm
4
倾斜度
≤1%孔深
5
浇注混凝土前桩底沉渣厚度
摩擦桩
≤200mm
柱桩
≤50mm
（1）每根钻孔桩砼试件不少于3组；
（2）钢筋必须按不同钢种、等级、牌号、规格及生产厂家分批进行验收。
钢筋进场时每批（同牌号、同炉罐号、同规格、同交货状态的钢筋，每60t为一批，不足60t也按一批计）应提供质量保证书，并按每批次进行拉伸试验、冷弯试验、焊性试验抽检。
钢筋焊接以每300个同类型接头为一批，不足300个也按一批计。
（3）水泥应符合客运专线现行标准。
并附有厂家合格证及试验报告等。
水泥进场时每批（同厂家、同批号、同品种、同强度等级、同出厂日期且连续进场的散装水泥每500t为一批，袋装水泥每200t为一批，不足上述数量的也按一批计）进行抽检。
（4）砂、石应按产地、类别、规格等不同情况分批进行检验，每批数量不超过400方。
十二、附图
钻孔灌注桩施工工艺流程图
钻孔桩灌注桩施工工艺流程图
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