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冲击钻机钻孔桩施工工艺方案

一、编制依据

二、工程概况

三、机械设备的选择及配备

四、施工工艺及方法

五、钻孔灌注桩施工中出现问题的处理措施

六、灌注成桩后发现的质量缺陷的处理

七、施工控制措施

龙泉至庆元（浙闽界）公路土建工程LQA2合同段《钻孔灌注桩工艺试验施工方案》

冲击钻机钻孔桩施工工艺方案

一、编制依据

（1）《龙泉至庆元（浙闽界）公路土建工程施工招标文件》及招标文件范本

（2）《龙泉至庆元（浙闽界）段LQA2合同段两阶段施工图设计》

（3）《龙泉至庆元（浙闽界）段LQA2合同段施工图设计阶段工程地质勘察报告》

（4）龙庆高速公路LQA2合同段实施性施工组织设计及施工总体计划

（5）国家、交通部颁发的现行设计规范、施工规范、技术规程、质量检验评定标准及验收办法。

二、工程概况

本合同段起点桩号K117+750，终点桩号YK126+735（ZK126+723.781）,线路全长8.985公里。

本合同段地貌以侵蚀剥蚀低山区丘陵区地貌为主，间夹狭长条带状河谷平原，地面高程200-350米，第四纪地层厚度0.20-10米。

路线经过的地表水体主要属于瓯江水系，溪流多由大气降水和地下径流补给，受季节性雨量控制明显，为山溪性河流，洪水期间水位暴涨，流量大，流速快，携带大量砂砾，具有较强的冲刷力。

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LQA2合同段龙泉至庆元（浙闽界）公路土建工程《钻孔灌注桩工艺试验施工方案》

全线桥梁共计6座，其中大桥5座/4593.1m、中桥1座/84.92m。

钻孔灌注桩共计278根/5718.44m，其中直径1.2m桩基40根/867.84m、直径1.3m桩基88根/1616.8m、直径1.5m桩基16根/412.8m、直径1.8m桩基60根/1557.2m、直径2.0m桩基46根/789.4m、直径2.2m桩基28根/474.4m。

本合同段桥梁地质情况基本为粉质粘土、含粘性土砂砾、角砾、圆砾、含粘性土碎石、全风化混合花岗岩（σ=250kpa）、强风化混合花岗岩（σ=400kpa）、中风化混合花岗岩（σ=1500kpa）、全风化云母石英片岩（σ=250kpa）、强风化云母石英片岩（σ=450kpa）、中风化云母石英片岩（σ=1800kpa）。

根据以上地质情况，结合我公司多年的桥梁施工经验，本合同段钻孔灌注桩基础均拟采用冲击钻成孔，气举反循环清孔，吊车安放钢筋笼，导管法灌注水下砼。

三、机械设备的选择及配备

根据现场地质情况及以往的施工经验，遇到砂、角砾、碎石、孤石、硬岩等复杂地层，采用回转钻机钻进很难达到满意的施工效果，易造成钻孔倾斜、钻孔错台、钻杆折断、坍孔、施工进度缓慢、施工成本高等不利情况。

而冲击反循环破碎入岩工艺的破碎机理是利用冲击钻头对岩石进行较高频率的冲击,使岩石产生破碎,然后利用反循环排渣方式及时将破碎岩屑第一时间排出孔外。

冲击钻头由一根钢绳连接,无论起、下钻都非常方便,大大缩短了辅助时间。

在土层中由于冲击钻是通过钻头冲击了对土层向四周挤压成孔，孔壁密实及在泥浆护壁的作用下不易坍塌；在卵、

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冲击钻进效率高，一般比回,砾石层、漂石、块石、基岩施工中米左右）反复2倍,且由于钻锤在冲程内（一般转钻机要快2-3从而避免了回转钻机施工中易出现的桩基错台和多次垂直冲击，因地质不均匀而产生的钻孔倾斜；如遇大漂石、大块石、硬度较因此我部拟只用冲击钻机来完成。

高的岩层回转钻机是无法钻，配备了相应的按工艺的要求，采用冲击钻进是成孔的有效方法。

机具设备。

具体机具设备进场情况见下表：

主要机械设备清单

序号设备名称型号、规格数量来源情况

1自备1挖掘机PC200

自备1吊车JQZ162

自备43钻机8T

自备8泥浆泵4

自备1110KW柴油发电机5

自备1QW40A6弯曲机

自备1GQ40A切断机7

自备2BX400

电焊机8

自备9配电箱若干

自备4ZX50泥浆分离器10

自备1

11空压机V-6/7

四、施工工艺及方法

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1、工艺流程图

施工准备→桩位测量放样→护筒制作与埋设→泥浆制备→成孔→清孔→成孔检测→安放钢筋笼→二次清孔→灌注水下砼→桩基检测。

2、钻孔前的准备工作

（1）场地准备

用挖掘机挖除表面的松散土方及淤泥，控制好标高及平整度，根据现场需要填筑宕渣，然后夯实，平整基底，做为钻孔桩的施工平台。

施工便道已贯通。

（2）钻孔灌注桩测量放样

根据每根钻孔灌注桩中心坐标值及已知控制点坐标值，计算出偏角及水平距离，采用极坐标法，利用全站仪进行放样。

待护筒就位和钢筋笼就位后，均要进行复核。

桩位放出后，在桩位四周设置4个临时保护桩，以便复核钻孔过程中偏位情况和钢筋安装定位。

水准测量采用水准仪进行测量。

按规范要求精度进行检测。

（3）护筒埋置

护筒是钻孔灌注桩施工的重要环节之一，有固定桩位、导向钻头、隔离地面水并保证孔内水头高出施工水位一定高度，形成静水压力，以保证孔壁不致坍塌。

在施工过程中往往由于护筒埋

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设不规范，发生坍孔、偏位等事故，造成不必要的损失。

护筒直径比设计桩径大20-40cm，护筒埋深根据水文地质情况确定，陆上区钢护筒埋设深度不宜小于2m，护筒顶端要至少高出地面0.3m,将护筒周围0.5m--1.0m范围内的土挖除，夯填粘性土；

（4）泥浆池的建设及泥浆循环系统

清表后开始修建，首先用石灰粉撒出泥浆池的边线，用挖掘机按照1：

0.75的坡度向下开挖2.5米深，开挖的过程中人工配合将底部泥土清除，同时人工开挖纵横向排水沟。

据现场施工情况沉淀池采用尺寸长8m宽7m深3.0m、容积168立方米；泥浆循环池采用尺寸长5m宽5m深3.0m、容积75立方米；泥浆循环池与泥浆沉淀池间设置过滤网分离钻渣，两个泥浆池用泥浆槽连接。

泥浆在泥浆池中进行堆放，经泌水或风干后再作进一步处理，以免污染环境。

排出的泥浆经泥浆分离器对出渣与泥浆进行分离排入泥浆沉淀池沉淀后循环使用。

泥浆池四周设置安全防护网，防护网骨架采用φ40钢管立柱，防护网采用网眼为5cm的钢丝网。

沉淀池四周的醒目位置标明沉淀池深度及警示牌。

（5）钻机就位

钻机就位前对钻机的各项准备工作进行检查，包括场地布置与钻机坐落处的平整和加固，主要机具的检查与安装，包括导管使用前应进行水密承压试验和接头抗拉试验。

进行水密试验的水

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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的1.3倍。

钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，在钻进和运行过程中不应产生位移和沉降,并应随时检查钻机平台是否水平。

检查护筒中心位置及钻头中心位置，确保钻头位置为桩基设计中心位置。

冲击钻基准面为护筒顶面，并在钻进过程中经常对基准面高程进行检查。

根据地质资料，每墩台绘制钻孔地质剖面图，挂在钻机台上，以便对每个钻孔的不同土层选用适当的钻头、调整钻进速度和合适的泥浆。

3、冲击钻成孔

1、冲击锤起吊应平稳，防止冲撞护筒和孔壁；进出孔口时，严禁孔口附近站人，防止发生钻锤撞击人身事故；因故停钻时，孔口应加盖保护，严禁钻锤留在孔内，以防埋钻。

2、施工时，应在钢丝绳上作标记以控制冲程，冲击到底后要及时收绳提起冲击钻头，防止钢丝绳缠绕冲击钻具。

3、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5cm-8cm，在密实坚硬土层每次可松绳3cm-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的意外荷载，遭受损坏。

4、冲击成孔时应及时清碴，通过捞渣有效地降低钻孔含砂率，并经常检查钢丝绳和钻头的磨损情况。

5、进入岩层时应及时确认岩面位置及入岩情况，在入岩前需

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对锤头进行检查并修正，确保锤头直径不小于设计孔径。

6、冲程应根据土层情况分别规定：

开钻时宜采用小冲程，当孔底在护筒下3－4m后，可根据实际情况加大冲程，一般在通过坚硬密实卵石层或基岩漂石之类的土层中时宜采用高冲程（100－200cm），在通过松散砂、砾类土或卵石夹土层、高液限粘土及含砂低液限粘土时，宜采用中冲程（约75－100cm）。

在易坍塌或流砂地时应用小冲程，并提高泥浆的粘度和相对密度，可适当投入片石，以加固孔壁。

7、在通过漂石或岩层，如表面不够水平，应先投入粘土、小片石，将表面垫平，再用十字形钻锤进行冲击钻进，防止发生斜孔、坍孔事故。

在砂及卵石夹土等松散层开孔或钻进时，按1∶1投入粘土和小片石（粒径不大于15cm），用冲击锤以小冲程反复冲击，使泥膏、片石挤入孔壁。

8、在基岩中冲击钻进时，宜采用长冲程，加快冲击频率，增加冲击动能，冲程可为2.5－3.5m,冲击频率可为8－12次/min，应不断转动钻头，改变钻头在孔底的冲击位置，防止发生梅花形孔底或孔斜。

发生梅花形孔或孔斜时，应即停钻，测量事故孔深位置，用碎石和粘土回填至事故部位以上，采用不大于1m的短冲程10-16次/min的冲击频率，冲击纠斜重新成孔。

9、每次停钻后再次钻进时,应由短冲程逐渐增大到正常冲程，以免卡钻。

10、施工时应经常性对钢丝绳接头、卡扣等部位进行检查，防

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止掉锤。

11、在钻进过程中经常性将泥浆管放至孔底进行清孔，以保证钻渣及时排出。

施工注意事项

①交接班时应交代钻进情况及下一班应注意事项。

②钻孔时要高度重视泥浆护壁，根据不同的地质，泥浆指标也应调整，每4小时测一次泥浆密度、粘度、含砂率、胶体率等主要指标。

钻孔过程中，护筒内的泥浆顶面，应始终高出地下水位至少1m以上。

当遇到易坍层时，要适时提高泥浆比重，但泥浆比重应符合施工技术规范规定。

③将地质资料绘制成钻孔地质剖面图，挂在钻机平台上，以便钻进过程中根据地质情况调整钻进速度

④为确保成孔后护筒内桩周砼质量，需对护筒内壁泥皮进行清扫。

可在钻头上加上用钢丝绳制成的钢丝刷，将钻头下入孔内至护筒底脚位置，清除附着于护筒内壁上的泥皮（最好在钻进过程中对于护筒范围内孔壁预先进行扫孔下钻）。

⑤水头控制：

在施工过程中，要求钢护筒内浆液面控制在水位以上1.0m～1.5m，以保证有足够而适当水头压力，防止护筒底部漏浆或泥浆反串现象。

应随时注意孔内外水位差的变化，及时调整水头高度，作到平衡钻进，以防孔壁坍塌。

发现漏浆情况，应及时堵漏和补浆，必要时应投入粘土或水泥进行堵漏，并用粘土搅浆补给。

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⑥钻进过程中，随时注意钻进进尺情况，如有异常，及时停钻，甚至提钻观察钻头，分析孔底情况，若发现地质情况与设计图纸描述的有显著差别时，及时向上级部门进行反映。

掏渣及捞取渣样频率：

采用焊接在1/2锤头处掏渣筒掏渣；进入岩层后，捞取渣样频率为间隔半小时或每进尺0.5米，渣样洗净装袋并填写取样标签（记录取样桩位、高程、时间、取样人），将渣样分档编号存档。

⑦由于基岩分化不均，部分区域起伏较大，钻孔深度应进行设计桩长和嵌岩深度双控，控制应以嵌岩深度为主，设计桩长为辅。

进入中风化临界层时，会同监理，设计代表确定临界面，以控制嵌岩深度。

⑧相邻桩孔不得同时施工，间隔时间应在24小时以上，防止窜孔后对桩身质量造成影响。

4、清孔和成孔检测

清孔采用正循环清孔及反循环清孔的两种方式，不管采用那种方式清孔，清孔后各项指标均应满足规范和设计要求要求，并不得以加深孔底深度代替清孔。

正循环清孔时采用过滤网或泥浆分离器，滤去石渣等。

二次清孔后泥浆各项指标均必须满足规范，即泥浆比重1.03-1.10，含砂率＜2%，粘度17-20s。

钻孔完成后，用探孔器检测孔深、孔径和倾斜度，其中孔径和孔深不小于设计要求，倾斜度不得大于1%桩长，且不大于500mm。

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5、钢筋笼制作及安装

（1）、桩基钢筋骨架统一在钢筋加工场地采用长线法一次制作成型。

加工场预留下料空间，安置2条加工线，设计4套骨架定位模具，成品钢筋笼按对接依序分类分节编号。

根据前场需要，再通过平板车转运至现场施工点。

钢筋材质要求：

为保证钢筋质量，要求对现场钢筋的种类、钢号及规格进行严格检查验收，每种钢筋必须附有出厂证明书，使用前应作原材抗拉、抗弯及焊接件抗拉强度检测和可焊性试验及机械接头连接试验。

（2）、钢筋笼的制作及焊接要求：

①钢筋及深测管宜堆放在仓库（棚）内，露天堆置时应垫高并加遮盖。

钢筋制作应在加工棚内进行。

在钢筋下料区、加工制作区及半成品应挂设半成品检验标识牌，表明该钢筋的检验状态，半成品检验标识牌悬挂于半成品的醒目位置处，钢笔填写，及时检验更换，确保质量受控。

②钢筋笼制作前应将主筋校直，清除表面污垢、蚀锈，钢筋下料时应按钢筋笼设计图纸下料配筋，主筋间距采用模具控制，以保证主筋位置准确，成笼垂直度好，无扭曲现象。

钢筋笼制作几何尺寸须控制在规范允许偏差内。

加强筋与主筋之间采用电焊连接，箍筋先点焊后绑扎，焊接时不得烧伤主筋。

钢筋笼分节制作，每节长度9-12m左右，主筋接头应错开，同一截面钢筋接

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2cm～每根主筋端头150%头数量不超过。

主筋采用机械连接，要切除，切面要平整以保证螺纹有效丝扣以及对接时主筋顺直度。

③钢筋笼应经监理工程师验收合格后方可安装，钢筋笼在起起吊点宜设在加强箍筋运输和安装中应采取措施防止变形。

吊、同时对加强箍与主筋的连接部位加强箍筋设置框架内撑；位置，进行加强，在吊点部位对主筋进行加强；起吊宜用十字扁担，采个吊点进行。

用4钢筋笼制作安装精度表主保护骨架骨架架骨骨架筋项箍筋层厚底高倾斜外径间间距目程度度偏位距允许±±0，－偏差50

5

0.5±10

20

±±20

10

＋（mm）%

、钢筋笼安装（3）钢筋笼吊放入孔①钢筋笼孔口对接时主筋采用螺纹接头连接，时，应对准孔位轻放、慢放。

遇阻应上下轻轻活动或停止下放，查明原因后进行处理，严禁强行下放。

钢筋笼全部入孔后，按设计要求检查安放位置标高并做好记录，符合要求后，将笼固定，防止因笼子下落或灌注砼时上下串动造成错位。

不能参照护筒中②钢筋笼应根据桩基理论中心位置进行定位，心来定位。

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③为防止钢筋笼上浮，可采用两根与主筋同直径钢筋悬挂器将钢筋笼与平台固定。

在混凝土浇至钢筋笼底时，应适当放慢浇灌速度，以免因混凝土顶升造成钢筋笼上浮。

钢筋笼主筋不得向内弯折，同时提拔导管应慢慢垂直进行，以免提拔导管时钩带钢筋笼。

④声测管安装要求：

a声测管按照直径大于1.5m或桩长超过40m的桩基100％设置，小于等于1.5m的桩基50％设置。

当桩径不大于1.5m时埋设3根，桩径大于1.5m时埋设4根。

声测管采用内径φ57mm，壁厚3.5mm的钢管。

b底管的安装，用铁丝（直径最少为1.5mm）把声测管底管固定在钢筋底笼的主筋上，固定点的间距一般不超过2m，其中声测管的底端和接头部位宜设固定点。

c铁丝的绑法：

先把铁丝在声测管上缠绕两圈，然后以编辫子的方法编至30-50mm长，再把铁丝叉开捆在钢筋骨架上绑好。

d对接安装：

声测管一般随钢筋笼分段安装，钢筋笼放入桩孔时应防止扭曲，声测管对接时应注意上下管顺直无错位，插入到位，焊接饱满；每埋设一节均应向声测管内加注清水。

声测管安装完毕后应将上口加盖或加塞封闭，以免浇灌混凝土时落入异物，致使孔道堵塞。

声测管固定牢固，防止掉入孔内。

e声测管埋设深度在灌注桩的底部以上50mm，声测管的上端应高于灌注桩顶面500mm，同一根桩的声测管外露高度宜相同。

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f在灌注基桩水下混凝土之前，应检查声测管内的水位，如管内的水不满，则应补充灌满。

焊接钢筋时，应避免焊液流溅到声测管管体上或接头上。

④主筋螺纹接头质量要求及检查方法：

直螺纹连接质量的控制，主要是控制其丝扣加工质量，从三方面进行检验：

螺纹中径、螺纹长度及螺纹的牙形。

a游标卡尺检查，剥肋长度及直径符合要求，有效丝扣长度应不小于1/2连接套筒长度，（误差0±2P）

b筒手拧紧时钢筋丝头外露0-3扣（接近0扣时螺纹配合不能有手感觉到的间隙）。

c测丝头牙型应饱满，螺纹光洁，螺纹牙顶无偏心；螺纹齿底不得过宽，不完整齿累计不超过1扣。

d连接质量检查：

用扳手拧紧直螺纹接头后，外露完整螺纹不得超过两扣。

6、二次清孔

二次清孔是在钢筋笼下放结束后利用导管进行二次清孔。

为达到更好的清孔效果，我部拟采用气举法进行二次清孔，具体做法是：

1、导管下放深度以出浆管底距沉淤面300～400mm为宜，风管下放深度一般以气浆混合器至泥浆面距离与孔深之比的0.55～0.65来确定。

2、主要参数：

空压机的风量6～9m/min，导管出水管直径3

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＞Φ200mm，送风管直径（水管）Φ25mm，浆气混合器用Φ25mm水管制作，在1m左右长度范围内打6排孔、每排4个Φ8mm孔即可。

3、开始送风时应先孔内送浆（补浆），停止清孔时应先关气后断浆。

清孔过程中，特别要注意补浆量，严防因补浆不足（水头损失）而造成塌孔。

4、送风量应从小到大，风压应稍大于孔底水头压力，当孔底沉渣较厚、块度较大，或沉淀板结时，可适当加大送风量，并摇动出水管（导管），以利排渣。

5、随着钻渣的排出，孔底沉淤厚度较小，出水管（导管）应同步跟进，以保持管底口与沉淤面的距离。

6、清孔后，孔内泥浆比重应小于1.03-1.10，粘度18～20s，孔底沉渣厚度≤5cm。

排出的泥浆经泥浆分离器将出渣与泥浆分离后排入沉淀池沉淀后流入循环池进行循环清孔。

在灌注水下混凝土前，测出沉淀盒内沉淀物厚度满足设计及规范要求，泥浆各项指标均必须满足规范，即泥浆比重1.03-1.10，含砂率＜2%，粘度17-20s，方可灌注水下混凝土。

7、水下混凝土灌注

1、导管安装

导管采用2.8米Φ250mm管，丝扣连接导管，底管3.7米长、中间管每节2.8米、顶管采用1.0米或1.5米调节，使用前

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必须做水密试验，合格后方能使用。

导管下入长度按管底口与孔底的距离能顺利排出隔水球内胆和砼为度，一般控制在25-40cm。

下入孔内的导管每根再仔细检查，清除丝扣上浮渣，检查密封圈是否完好，并在丝扣上重新涂黄油作进一步密封，使导管连接牢固顺直，接口严密，不漏泥浆。

2、砼灌注

混凝土由搅拌站集中搅拌，罐车运送至钻孔平台。

砼塌落度控制在18-22cm，如过小则应重新搅拌，严禁现场加水拌和。

要求每车检查砼塌落度，确保灌注顺畅。

砼灌注是确保成桩质量的关键,单桩砼灌注时间不得超过8小时。

初灌时，先在导管中放置隔水球胆，然后用圆形铁板将漏斗出口盖严，足量砼倒入初灌斗后，提出圆形盖板使混凝土一次灌入孔内，保证导管埋入混凝土不少于1.0m，孔口大量翻出泥浆，说明初灌成功，可进行连续灌注作业。

初灌量必须根据规范计算确定。

砼的初灌量按下式计算：

V≥πD/4（H+H）＋h1πd/4

2221式中:

V——灌注首批砼所需数量（m）；3D——钻孔桩直径（m），有扩孔时，应按扩孔后的直径；

H1——桩孔底至导管底端间距，一般为0.3～0.4m；

H2――导管初次埋设深度（m）≥1m；

d——导管内径（m）；

h1――桩孔内砼达到埋置深度H2时，导管内砼柱平衡导管

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HwRw/Rc＝），即h1的（或泥浆）压力所需的高度（m）——孔内水面至初次砼灌注后砼面高度（mHw；，取11KN/mRw——孔内水或泥浆容重（KN/m）33。

，取24KN/mRc——砼拌合物容重（KN/m）33灌注过程要连续进行，不得中断，尽量缩短砼灌注时间，以

防止桩孔内顶层砼失去流动性，顶升困难，造成质量事故。

灌注随时注意观察管内砼面下降过程中应有专人负责检测记录工作，并及时提升和分及孔内翻水情况，及时检测孔内砼面上升情况，。

应经段拆除上端导管。

导管下口在砼内的埋置深度宜为2-6m应保持常测量孔内砼面的位置及时调整导管埋深。

导管提升时，导管轴线垂直，防止接头卡挂钢筋笼。

为确保桩顶质量，砼的顶测定砼面确已达到上述要求1.0m，面应高出桩顶设计标高0.5～后方可停止灌注。

灌注快完毕，导管应缓慢拔出，使砼面缓慢弥砼灌注完毕后应及时拆除悬挂器，禁止快拔，以防泥浆混入。

合。

（编号并注并用钢筋网片加盖洞口。

每根桩要按规范制作砼试块，记入砼灌注记录中，试件制做应随机取样，分批明取样深度）小时后脱模，243组。

试块制作制作，每次做一组，每桩不少于进行标准养护，按时进行试验，并将试压结果汇档归案。

混凝土之间。

实际浇灌量不得小于计算值，充盈系数控制值1.0-1.2桩的完整性利用施工过程中预留的声测管进行超声波检测。

钻孔桩成桩质量检验标准见下表检查方法和频率规定值或序检查项目

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号允许偏差

在合格标准按JTGF080-2004附MPa）1混凝土强度（录D检查内100群桩用全站仪、检查纵、孔的中心2横方向位置50

单排桩用超深波检测仪不小于设计孔径3

检测桩径

，不大于1%用超深波检测仪4于且不大倾斜度检测500mm

计设不小于5孔深用测绳量测值沉淀支承桩6

≤50mm沉淀盒层厚度相对密1.03—度1.10