株洲石峰大桥主桥钻孔桩施工工艺细则.docx

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株洲石峰大桥主桥钻孔桩施工工艺细则

株洲石峰大桥主桥钻孔桩施工组织、施工工艺

一、工程概况

二、编制依据

三、施工图号及地质情况

四、施工方案及工期安排

五、材料

六、施工准备钻孔

七、制作及安放钢筋笼

八、清孔及浇注水下混凝土

九、质量保证措施及桩基质量评定

十、安全保证措施

十一、工期保证措施

一、工程概况：

株洲石峰大桥主桥横跨湘江，主桥桥型采用3×70m+3×94m+5×70m上承式箱肋拱方案。

从37#墩至48#墩，共12个墩。

除37#、48#两墩采用沉井基础外，其余10个重力式墩均采用Φ2.0m钻孔灌注桩。

各墩桩数不等，40#、43#墩各19根桩，38#、39#、44#～47#等6个墩各12根桩，41#、42#墩各14根桩，主桥合计138根桩（均为嵌岩桩）。

主桥各墩桩基长度如下表所示（单位以米计）：

墩号

桩顶标高

32.15

28.15

桩底标高

6.00

7.00

9.00

桩长

26.15

21.15

19.15

二、编制依据

1、株洲市城市公用事业资产经营有限公司“株洲石峰大桥招标文件”；

2、株洲石峰大桥施工组织设计；

3、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—89）

4、《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071—98）

三、施工图号及钻孔地质情况

1、施工图号株洲石峰大桥施工图下部构造（临时）

38、39、44~47号墩一般构造图图号X-43

40、43号墩一般构造图图号X-47

41、42号墩一般构造图图号X-52

38~47号墩桩基钢筋布置图图号X-56

2、地质情况介绍

根据湖南省地质工程勘察院关于株洲大桥《桥位详细工程地质勘察报告》，主桥工程地质情况为：

38#～47#墩位于湘江河床部位，第四系覆盖层除38#墩地处高漫滩，厚度较大及河床两侧的39#与47#墩位厚度稍大外，其它位于河床中部的40#～46#墩第四系覆盖层，厚度为0.90～2.93m，河床基岩为白垩系泥质粉砂岩夹粉砂岩、砾岩，其风化层厚度很薄，一般为0.13～0.50m，这表明河床具冲刷作用。

因此，主桥桩基基础需嵌入完整微风化岩体，其嵌岩深度不小于4.0米。

四、施工方案及工期安排

施工方案:

据《株州市石峰大桥工程投标文件》施工组织设计，大桥水中墩基础采用筑岛施工方案。

第一个枯水季节（1999底～2000初）完成水中38#～40#、43#～47#墩钻孔桩基础及下部结构的施工。

具体施工方案：

沿桥边线由长沙岸、衡阳岸分别至40#墩和43#墩填筑两条施工便道，同时在墩位上筑岛与便道连成一体进行38#～40#、43#～47#墩钻孔桩基础及下部结构的施工，筑岛及施工便道填筑材料采用就近河道内捞取砂卵石土。

开工后保证流水和通航畅通。

第一个枯水季节完成上述桥墩施工后，待到第二个枯水季节，于2000年9月份至2001年1月份进行41#、42#桥墩的筑岛、基础钻孔桩及下部结构的施工，41#、42#桥墩的筑岛采用水中孤岛方案，施工时材料、设备用船只运输至墩位,在41#～42#墩跨内设一台水上吊机。

施工时保持40#～41#、42#～43#墩两孔为通航孔位。

根据设计图和桥位地质勘测报告，以及总体施工组织设计的安排和工期要求水中墩钻孔桩施工主要采用正循环回转钻机钻孔，每墩根据桩数多少分别上两台和三台钻机钻孔要求每墩60天内完成钻孔桩的施工。

五、材料

拌制混凝土所使用水泥、水、骨料、掺加剂等材料的质量，应经过检验，试验方法应符合交通部标准《公路工程水泥混凝土试验规程》（JTJ—053—83）有关规定。

拌制砼标号与设计一致，设计砼强度等级为C25Mpa。

配制砼所用材料应符合下列要求：

1、水泥

⑴混凝土所使用的水泥，应符合GB175—85的规定，并附有制造厂的水泥品质试验报告等合格证明文件；

⑵水泥进场后，应按其品种、标号、证明文件以及出厂时间等情况分批进行检查验收；

⑶对用于重要结构的水泥或水泥品质有怀疑时，应进行复查试验，为快速鉴定水泥的现有标号，也可用促凝压蒸法进行复验；

⑷不同标号、品种和出厂日期的水泥应分别堆放；

⑸水泥如受潮或存放时间超过3个月，应重新取样检验，并按其复验结果使用。

2、细骨料

⑴主桥混凝土使用的细骨料，一般应使用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的中粗砂。

各类砂应按规定分批检验，各项指标合格时方可采用；

⑵砂中杂质含量应通过试验测定，其最大含量不宜超过规范规定；

⑶当对砂坚固性有怀疑时，应用硫酸钠进行坚固性试验，试验时循环5次，砂的总质量损失不应大于10%。

3、粗骨料

⑴混凝土的粗骨料，应采用坚硬的卵石，按产地、类别、加工方法和规格等不同的情况，分批进行检验；

⑵碎石或卵石用压碎指标法鉴定质量时，应符合规范规定；

⑶卵石中杂质含量应通过试验测定，其最大含量不宜超过规范规定。

4、拌和用水

拌制混凝土用的水，应符合下列要求：

⑴水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质或油脂、糖类及游离酸类等；

⑵污水、PH值小于4的酸性水及含硫酸盐量按SO3计超过水的质量0.27%的水不得使用。

5、混凝土的配合比

由于主桥钻孔桩的混凝土采用泵送，所以混凝土配合比应符合下列规定：

⑴砂率宜为40～50%；

⑵最小水泥用量250kg/m3；

⑶混凝土拌和物坍落度宜为18～20cm；

⑷宜掺适量的外加剂或混和材料；

⑸水灰比不得超过0.6。

6、钢筋

1、证书与鉴定

⑴钢筋进场应附有制造厂对钢筋包括试验报告的合格证书，同时应按规定要求抽样试验，合格后方可使用；

制造厂试验报告必须具有合格资格的法律保证人的工厂提供担保。

⑵每批供应有关工程中使用的钢筋在提交检验时，应附有生产厂家对该批钢筋标准的鉴条，鉴条应示出厂家的试验号、批号或其他能鉴别为该批钢筋发出的证书资料的名称。

钢筋的技术性能要求如下表：

表面形状

钢筋级别

强度等级代号

牌号

公称直径（mm）

屈服点不小于

（Mpa）

抗拉强度不小于

（Mpa）

伸长率不小于

（%）

冷弯

d=弯心直径

a=钢筋直径

光圆钢筋

Ⅰ

R235

AY3

8～25

2350

3700

180°

d=a

28～50

d=2a

变形钢筋

Ⅱ

R235

20MnSi

20Mnb6

8～25

3350

5100

180°

d=3a

28～50

3150

4900

90°

d=4a

钢筋化学成分含量（%）

钢号

不大于

A3AD3

0.14～0.22

0.12～0.30

0.40～0.65

0.045

0.055

20MnSi

0.17～0.25

0.40～0.80

1.20～1.60

0.050

2、抽样与试验

运到工地的每批钢筋都必须按JTJ055—83进行抽样试验，同一批钢筋应由相同截面和同一炉号的钢筋组成，每批（最多20t）中取三根，各截取3节试验，分别作拉力试验、冷弯试验和焊接试验。

3、防护与储存

⑴钢筋应存储在高于地面的平台、垫木或其他支承物上，尽量保护它不受机械损伤和不暴露在可使钢筋生锈的环境中，以免引起表面锈蚀；

⑵钢筋必须按不同钢种、等级、钢号、规格及生产厂家分批验收，分别堆放，做好标识，不得混杂，以利于检查和使用。

六、施工准备

（一）钻孔场地平整

主桥38#墩属旱地施工，为使施工方便，应清除杂物，整平夯实，防止钻机发生位移沉陷。

39#、40#、43#～47#墩属筑岛施工，岛边用编织袋装卵石、砂护坡，岛顶面填筑0.3m厚粘土，高于水面的岛面应分层夯实。

（二）泥浆池

泥浆池通常设两个，一个沉淀池，一个泥浆池。

泥浆池不考虑清除沉淀废物时，其容量约等于钻孔排渣量。

（三）孔口护筒

1、护筒应坚实、不漏水，护筒长度一般为2～3m，旱地护筒应高于地面0.3米。

对于任何情况应防止孔口物掉入孔中。

护筒底标高应深入粘土层中1.0～1.5m；对砂砾石土护筒埋置深度应不小于2.5m，水中筑岛施工墩护筒埋置深度应深入河床不小于0.5m，护筒周围挖除部分应回填粘土并夯实。

主桥钻孔桩护筒埋置深度如下表所示：

（单位以米计）

墩号

护筒顶标高

1～5

6～12

30.0

30.5

护筒底标高

26.0

25.5

25.0

26.3

27.0

26.8

27.5

护筒长度

1.50

3.0

4.0

4.5

5.0

3.7

3.0

3.2

3.0

2、护筒内径应比桩径大20～30cm。

3、护筒入土宜以压重、振动、锤击或辅以筒内除土等方法下沉。

对于株洲石峰大桥而言，宜先放出桩位，开挖护筒范围内土，再放置护筒，护筒四周应回填以较好的粘土并夯实，然后辅以护筒内除土，静压或震动下沉到位。

4、护筒埋设应注意其位置和倾斜度，护筒平面位置其中心位置偏差不得大于5cm，倾斜度偏差不得大于1%。

护筒埋设后，应检查护筒平面位置，可在护筒顶面放出桩位十字线标记，并作好桩中心至护筒尺寸记录，以便钻孔过程中随时检查桩中心位置，也便于钢筋笼定位检查。

5、护筒采用板厚δ=1cm钢板卷制，直径为2.3m，制作时内圈加支撑，保证其在制作和运输吊装时不变形。

（四）护壁泥浆

1、按钻孔方法和地质情况，一般采用泥浆浮悬钻渣和护壁，根据地质情况，除表层覆盖层为粘性土，能在钻进过程中形成合格泥浆外，开孔前应准备有足够数量优质粘土或膨润土，以供调制泥浆。

2、为保证泥浆具有浮悬钻渣和护壁性能，在钻孔过程中，泥浆中应掺入定量的填加剂，如纯碱等，对于各种不同地层，泥浆性能指标可参照JTJ041—89表5.2.4之规定。

在钻孔时，应经常对泥浆各方面性能进行检查，对不合格规定泥浆，应及时调整至合格为止。

泥浆性能包括：

①泥浆比重；②粘度；③静切力；④含砂率；⑤胶体率；⑥失水率；⑦酸碱度。

3、为保证灌注质量，在终孔时应进行换浆，泥浆比重控制在1.05～1.15范围内。

（五）钻孔

1、一般要求

⑴钻机就位前，应对钻机的各项准备工作进行检查，包括场地与钻机落座处的平整与加固。

主要机具的检查与安装，配套设备如清孔设备、泥浆材料准备等以及水电供应的接通。

⑵绘出地质剖面图，以便按不同土层选用适当的钻头，钻进压力，钻进速度和泥浆。

⑶准备钻孔施工记录表，及时填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。

⑷钻机就位应平稳，在钻进过程中，应经常检查平稳情况，发现问题及时处理。

对回转钻机顶部的起吊滑轮缘，转盘中心和桩孔中心三者应在同一铅垂线上，其偏差不得大于2cm。

⑸钻孔应连续进行，经常注意土层变化，并捞渣取样，判明土层，并记录表中，以便与地层剖面图核对。

⑹在任何情况下，应采取措施保证护筒内水头。

⑺提升钻头，提出孔口时，应防止碰撞护筒。

⑻桩的钻孔，只有在距该桩中心距离5m以内的其它任何桩的混凝土浇注24小时以后才能开钻。

2、钻进

⑴正循环钻孔开孔时，应先启动泥浆泵和转盘，待泥浆进入钻孔一定数量后，方可开始钻进，进尺应适当控制。

在粘性中，应中等转速、大泵量、稀泥浆钻进；在砂土中，应轻压、低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进；较硬碎石土中，宜用低档慢速，优质泥浆，慢进尺钻进。

⑵正反循环钻机均应采用减压钻进，即钻机的主吊钩始终承受部分钻具的重力，而孔底承受的钻压不超过钻杆、钻锥和压块重力之和的80%，以避免或减少斜孔、弯孔和扩孔现象。

⑶钻孔时一台钻机应至少配备一个钻头，经常检查钻头磨耗情况，磨耗后，不仅钻进速度减慢，且钻孔直径越来越小，须及时补焊。

当直径磨耗超过5mm时，必须更换，以免孔径不足。

3、钻孔事故处理

钻孔过程中可能发生坍孔、缩孔、漏浆、流砂、糊钻、卡钻、掉钻、钻孔偏斜或发生十字槽等，事故发生后，应仔细查明情况，分析原因，及时进行处理。

⑴坍孔

坍孔有孔口坍塌和孔内塌方两种情况。

孔口坍塌处理：

应及时回填粘土或砌粘土草袋加固防护后，继续钻孔。

若坍孔严重，宜拆除护筒回填或下钢护筒至未坍处以下1.0m，探其原因，一是护筒埋置过浅或回填粘土夯实不细密；二是护壁泥浆不浓，钻进过快，致使护筒脚处护壁不牢，以及孔口压力过大。

孔内坍塌处理：

坍孔不严重时，加大泥浆比重继续钻进，严重时回填重钻。

坍孔原因：

一是泥浆性能不好，未形成可靠护壁；二是孔内水头不足，造成孔内外水压力差等。

⑵缩孔

缩孔处理：

钻头上下反复扫孔，使之扩大，其原因是淤泥质土遇水膨胀使孔径缩小或钻头严重磨耗使孔径缩小。

⑶糊钻

其原因是钻进的进尺过快，钻碴加大，循环泵量不够，泥浆比重过大。

处理办法：

控制进尺，减慢钻进速度，加大泥浆循环量。

⑷钻孔偏斜弯孔

纠偏处理：

弯孔不严重时，可上、下钻头反复扫孔纠正；偏斜严重时则需回填，并待其沉淀密实后重钻。

出现其它钻孔事故，均应及时处理，查明原因，使钻孔能顺利进行。

4、成孔检验

钻孔应一次完成，钻孔达到设计深度并清孔后，应对孔位、孔深、孔径及泥浆沉淀厚度进行检查。

孔位检查通过检查钻杆中心位置；根据钻具及钻杆长度检查孔深及沉淀厚度；通过检查钻头直径或下检孔器的方法检查孔径和孔形。

判断是否有缩孔和孔径不足，检孔器可采用钢筋制作成其直径等于设计孔径、长度为4～6D的小钢筋笼进行检查。

钻孔在成孔前、钻孔过程中和成孔后，应通过检查钻杆竖直度和转盘水平检查孔是否有斜孔、弯孔及成孔垂直度。

七、制作及安放钢筋笼

1、制作钢筋笼的钢筋表面应洁净，使用前应将表面油渍、漆皮、鳞锈清除干净，钢筋应平直，无局部弯折。

2、制作钢筋笼长度及吊装高度可做成整体吊装，亦可分段吊装焊接。

3、制作钢筋笼骨架，必须具有足够刚度和稳定性，以便在运输、吊装和浇注砼时不致松散变形，因此，每2m处设一道加强钢筋，并在起吊位置增设吊环与主筋焊接。

4、钢筋笼的焊接质量应合规范之规定。

钢筋的焊接采用搭接或帮条电弧焊时，应尽量做成双面焊缝，只有在不能做成双面焊缝时，才允许采用单面焊，焊接接头配置在同一截面的钢筋接头，其数量不得超过钢筋总根数的50%。

5、在安放钢筋笼后，施工人员应对钢筋笼及孔位进行检查：

⑴孔底深度是否符合要求；⑵孔壁有无妨碍骨架、吊放和正确就位情况。

6、吊放钢筋笼入孔时，应对住孔位轻轻慢下，严禁钢筋笼高起高落，强行下放，以防碰撞孔壁而引起坍塌；下放过程中，要注意孔内水位变化情况，如发现异常情况，马上停放，查明是否坍孔。

7、当钢筋笼下放到位后，应检查其位置并使用钢筋牢固固定，防止钢筋笼偏位和上浮。

8、声测管制作及安装：

每桩设3根D50×2.5mm无缝钢管，作为对桩身砼质量声测用钢管应均布于钢筋笼内圈的内侧，钢管接头在车间采用焊接，现场接头采用丝接，不管是哪种接头应保证其密封不漏水，施工时对每个接头应认真检查。

声测管应安装牢固，与钢筋笼之间采用点焊和铁丝绑扎相结合。

钢筋笼骨架允许偏差如下表所示：

（单位以mm计）

序号

检查项目

允许偏差（mm）

检查方法

钢筋笼骨架长度

±10

用尺量

钢筋笼骨架直径

±5

用尺量

主钢筋间距

±20

用尺量

保护层厚度

±10

用尺量

钢筋笼骨架安装允许偏差，中心偏离设计中心不大于5cm，钢筋笼标高与设计标高误差不大于5cm，顶标高以桩头钢筋锚入承台长度不小于设计长度。

八、清孔及浇注水下混凝土

1、钻孔完成到设计标高后，应用检测器对孔深、孔径、孔形进行检查，合格后，立即进行清孔，安放钢筋笼。

清孔可采用两次清孔的方法。

安放钢筋笼前用换浆清孔；安放钢筋笼后，根据孔底沉渣情况采用导管进行换浆和吸泥机清孔，直到孔底沉渣厚度满足设计规定要求为止。

利用反循环和吸泥机清孔时应特别注意保持孔内水头，防止坍孔。

灌注水下砼前桩底容许沉碴厚度：

柱桩不大于5cm。

2、灌注水下砼导管直径不小于25cm，长度根据孔深、工作平台高度决定，导管接长应顺直，其轴线误差一般不宜超过孔深的0.5%，亦不宜大于10cm，导管应保证不漏水，不透水，连接牢固，装卸方便，并带有密封圈。

要求在灌注水下砼前对接长导管作一次水密试压试验，试压压力宜等于孔底静水压力的1.5倍，时间不小于5分钟。

3、灌注水下混凝土

⑴清孔后应立即连续作业进行水下砼的灌注。

如耽搁时间超过4小时，在灌注前应再检测孔底沉碴厚度，如大于规定，再次清孔，但必须注意孔壁稳定，以防坍孔。

⑵灌注前作好灌注前的准备工作，填写好灌注前检查记录，并经监理工程师同意后方可开盘灌注。

⑶灌注前应检查漏斗、阀门、吊斗清洁情况，必要时浇水湿润。

⑷灌注砼开始时，砼的储存量应满足首批砼入孔后导管埋入混凝土深度不小于1.0米，水中墩桩基初落量不少于5.0m3。

灌注过程中，导管埋深不宜小于2m，不宜大于6m。

⑸灌注过程中，值班人员应用容重1.7～2.0测锤经常测砼面高度,确定导管埋深并填好水下砼灌注记录表，并对砼数量随时作好记录。

⑹水下砼灌注应连续进行,不得中途停顿,因故停盘时,应立即采取有效措施并报工程师。

⑺水下砼灌注砼面应高出桩顶高度0.5～1.0m，以便清除浮浆，确保砼质量及桩长。

⑻在灌注接近桩顶时，灌注漏斗底口应高出桩顶不小于4.0m。

4、灌注水下砼，发生故障在有可能的条件下应及时处理，但须注意下列事项：

⑴首批砼灌注导管埋深不够进水后，立即停止灌注工作，重新吸泥，沉碴厚度合格后才能重新进行灌注。

⑵灌注时发生堵管现象时，可上下活动导管，严禁使用振捣设备振动导管，如处理无效时，应及时地将导管拔出，将已灌注的桩砼吸出，将钢筋骨架拔出，然后重新清孔，吊装钢筋骨架和灌注砼。

⑶按上述方法处理达不到要求时，应重新钻补桩或会同有关单位研究补救措施。

九、质量保证措施及桩基质量评定

1、制定三检制度（自检、值班技术员检查、专职质量员检查）并严格按要求进行。

2、严格执行工程质量“自检、互检和交接检”的三检签认制度，凡应检查的工序，必须经检查签认后才能转入下道工序施工。

3、对于每道工序施工前必须进行技术交底，使每位员工明确自身的工作内容和工作要求。

4、每根灌注桩应留取15×15×15cm标准砼抗压强度试件至少两组，以作为对桩身质量的评价。

5、对每一根桩的完整性经监理工程师同意后利用无破损检测法进行检验，并取总桩数的3%随机选择取芯试验。

6、在施工过程中应作好钻孔灌注桩完整记录，包括原始记录，试验资料，检查签证，并妥善保存。

7、认真进行各工序工程的隐蔽工程质量检查验收工作和隐蔽记录的会签。

根据公路工程质量评定标准中有关条例，对桩身质量进行评定。

钻孔灌注桩实测项目如下表所示：

项次

检查项目

规定值及允许偏差

检查方法及频率

砼强度（MPa）

在合格标准内

按附录D检查

桩位偏移（mm）

100

用经纬仪检查纵横方向

钻孔倾斜度

小于1%

查灌注前记录

沉淀厚度

50cm

查灌注前记录

钢筋骨架底面高程

±50mm

查灌注前记录

十、安全保证措施

1、强化安全意识，建立并完善安全体系，牢固树立“安全第一，预防为主”的思想。

2、实行定期和不定期的安全检查，及时纠正违章行为，消除事故隐患，特别是要对大型临时设施进行签证制度。

3、严格执行三级安全教育和技术交底制度，未经安全教育和交底的人员，不准上岗作业。

4、特殊工种（如电工、起重工、机械工、电焊工等）必须持证上岗。

5、各种施工人员必须严格遵照安全操作过程的有关规定进行作业。

十一、工期保证措施

1、按照进度计划的要求组织好钻孔机械设备、人员进场；

2、由项目经理部派专人负责水中墩施工的筑岛工作如期完成，并按计划落实好钻孔用钢护筒的制作和埋设；

3、尽快落实衡阳岸施工场地的征地拆迁，进行砼工厂建安，电力供应如不能如期达到要求，应考虑临时接当地农用电，确保桩基施工的如期进行和完工；

4、上足人力、设备，精心组织，科学管理，充分调动各种潜力，优化方案、工艺，缩短施工周期，加快施工进度；

5、提前作好用料计划组织好材料的采购、储存和供应，确保工程施工的需要。