钻孔灌注桩施工方案.docx
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钻孔灌注桩施工方案
桩基施工作业指导书
一、目的
明确桩基施工作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范桩基作业施工。
根据京石改扩建工程投标文件、图纸、相关技术规范及标准化实施细则要求，编制桩基施工作业指导书，以做参照执行。
二、桩基施工工艺流程
钻孔桩施工顺序：
桩位测量放样→场地准备→护筒制作与埋设→泥浆制备→钻孔→清孔→检孔器检孔→安装钢筋笼→灌注水下混凝土→检测。
桥梁钻孔桩施工工艺框图
1、桩基施工工艺、施工方法
根据沿线地质情况，本合同段桩基采用旋挖钻机进行钻孔施工，钢筋笼在钢筋加工场集中制作，拖车运至桩位处,采用吊车下放钢筋笼。
1.1、钻孔桩施工工艺
⑴施工场地平整和钻孔桩定位
施工现场首先采用人工配合推土机将原地面杂物清除并进行平整、压实。
利用全站仪放出钻孔桩孔位中心桩，并测放出十字护桩，作为钻进中的桩位控制点和检查点。
护桩要严格保护，直至水下砼灌注完成。
⑵护筒的制作和埋设
根据以往工程施工经验，粉质粘土、粉土及粉砂等较松散地质施工时，护筒埋设深度以能隔开孔口较松散状地层为主要原则。
护筒用4～6mm的钢板制作，其内径大于钻孔桩直径200mm，为便于泥浆循环，在护筒顶端设高30cm、宽20cm的出浆口。
护筒埋设高为2m，护筒埋设采用挖孔埋设的方法。
因砂的流塑性较强，开挖时要扩大开挖面积，在挖孔至一定深度并符合要求后，下护筒并采用优质粘土对护筒四周分层对称夯填。
在护筒上定出标高点，以控制钻进深度和孔底标高。
采用双十字交叉法合确保护筒中心与桩中心线重合，平面误差控制在50mm，倾斜度控制在1%。
待护筒埋设好后第二次复测桩中心线及护筒顶面高程，并在附近牢固点引一个水准点实时控制。
⑶泥浆制作
桩基施工中泥浆既起到悬浮钻渣的作用，同时又起到泥浆护壁的重要作用，根据本标段地质条件，要求制拌高标准的泥浆。
我部选用优质粘土制拌泥浆。
泥浆循环系统由制浆池、沉淀池、储浆池组成，沉淀池不少于2个，串联并用，每个容积不小于6m³，泥浆池的容积为钻孔容积的1.2～1.5倍。
泥浆制拌前，要在泥浆池底部铺设一层彩条布或采用其他措施，防止浆液渗漏。
灌注过程中要严格监控池内泥浆面，如有异常，立即采取措施，防止孔内水头降低，造成护壁不稳定而出现塌孔。
严格选用优质粘土制浆，注入孔口泥浆技术性至少达到下表中泥浆技术性能指标表的要求，并根据首桩施工相关泥浆指标数据，进行总结，确定最大泥浆比重。
施工过程中试验室应针对不同的地质层对泥浆的比重、粘度、含砂率进行试验测定，确定出最佳的泥浆性能指标。
⑷钻机就位
施工现场清表并压实后，作为钻机作业平台，必要时可在钻机底部铺设方木或钢板，以保证钻机工作平台稳定，防止钻机下沉。
钻机就位前，对钻机和各项准备工作进行检查，包括场地布置、钻机机座铺垫的枕木平整度、泥浆池设置和泥浆制备、水电供应等。
认真阅读地质资料，弄清地层情况，确定分段的泥浆浓度、钻速、钻压和泥浆泵量。
工地上配备钻机和泥浆泵的易损配件，以便机械出现故障时及时更换。
⑸钻孔作业
正式钻进前，先启动泥浆泵，使之空转一段时间，待泥浆输入孔口一定数量后方可正式钻进。
当钻头顺时针旋转钻进时，底板的切削板和筒体翻板的后边对齐，钻渣进入筒体，装满一抖后，钻头逆时针旋转，底板由定位块定位并封死底部的开口后，提升钻头到地面卸土。
开始钻进时，严格控制进尺速度及钻压，采用“低压慢速”措施，以保证孔位不产生偏差。
待钻至护筒下3m后，再以正常速度钻进。
钻孔作业连续进行，不得中断。
因故必须停钻时，孔口加盖防护，并且把钻头提出孔道，以防埋钻。
在钻进过程注意以下几点：
绘制孔位处的地质剖面图，挂在钻台上，以供对不同土层选择适当的钻头、钻压、钻速和泥浆比重等作参考；在土层变化处捞取渣样，与设计地层作核对；经常对泥浆进行试验检测，随时补充损耗、漏失的泥浆，保证钻孔中的泥浆稠度和泥浆水头高度，防止发生坍孔、缩孔等质量事故；经常检查钻机钻盘、钻杆，如有倾斜或位移，及时予以纠正，使钻杆维持垂直状态，经常检查孔径和垂直度，做好钻孔记录；经常对钻头检查，钻机钻头磨损超过1.0cm时，及时更换、修补，以防孔径不足；由于本桥地质以砂土为主，孔壁稳定性较差，要求在钻孔施工过程中，缓慢提钻，减少钻头对孔壁的摩擦力，保证孔壁稳定；当钻孔离设计标高约1m时，注意控制钻进速度和深度，防止超钻。
（6）渣样留存和地质记录
渣样抽取频率最低满足0.5m取样一次、地层地质变化点进行加密取样，不得缺漏。
渣样装于密封的塑料袋内，在防水纸条上用碳素墨水书写注明工程名称、墩号、桩号、深度、岩性初步判断、取样人、取样时间等内容。
对地质变化点深度要仔细量测，力求准确。
渣样抽取后，钻孔过程中要存放于现场，采用条形木盒，按取样时间（深度）分隔存放，并于木盒显著位置注明“渣样盒”等字样。
相应的桩施工完成后，要将渣样放于专门地点，统一保存，保存期限至该经桩检测合格止（如有更高要求按更高标准执行）。
留有必要的照片等影像资料。
施工过程中及时与设计地质情况进行对比分析，对地质情况出入较大者，及时与监理、设计等单位联系，采取措施。
特别是桩底地质情况、嵌岩深度要仔细核查。
在自检的基础上，灌注前及时邀请监理单位对地质情况进行检查，设计单位对代表性桩的地质情况进行现场确认
（7）检孔
当钻孔深度达到设计要求时，对孔深、孔径和孔形、孔位等进行检查，并报监理工程师确认，符合要求后进行清孔。
孔深采用带刻度的测绳及测锤进行检测；孔径和孔形采用钻孔桩直径相等的探孔器进行检测，检孔器有效长度为4倍的桩径，直径等于设计桩径。
检测时用吊机垂直提升放入孔内，并在探孔器的顶部捆上测绳，使之一起下，以检查是否能下沉至桩底，下放时注意防止刮擦护壁。
孔位通过周围护桩检测，桩位偏差不得大于5cm。
（8）清孔
当钻孔深度达到设计要求并经监理工程师成孔检查验收后，立即进行清孔，以免间隔时间长，钻渣沉淀，造成清孔困难。
旋挖钻机清孔采用泥浆置换法。
清孔须达到符合设计及规范要求，即：
孔内排出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重控制在1.03~1.10，含砂率小于2%，粘度17～20s；浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度不大于30cm。
严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。
在清孔排渣时注意保持孔内水头，防止坍塌。
清孔达标后应抓紧安装钢筋笼和浇筑水下混凝土。
（9）钢筋笼的制作与安放
a、加工要求：
主筋纵向连接采用双面搭接焊，焊接长度不小于5d+2cm，焊缝宽度不小于0.8d，同一断面接头数量不得超过50%，主筋与加强筋采用点焊，不允许烧伤主筋。
b、吊装要求：
为防钢筋笼变形，钢筋笼采取分段加工分段吊装再连接方法，吊车操作应平稳、缓慢，避免落钩时速度过快，导致钢筋笼冲击变形，并对吊点处支撑环增“+”支撑。
每段钢筋笼至少采用两个起吊点，内部每隔2米设一道临时十字撑，吊至孔内时十字撑再拆除。
桩基钢筋笼分段加工分段吊放，现场再进行焊接成一整体。
两节钢筋笼对焊时，下一节钢筋放在工字钢或槽钢上，工字钢或槽钢不少于两根，且受力应均衡。
工字钢应垫在枕木上，不得直接支垫在护筒上。
对接时，应注意接头错开，同一断面内接头面积不得大于50%。
与电极接触的钢筋表面不得有明显烧伤，接头的弯折角度保证两根搭接钢筋轴线在一条直线上，轴线偏位不得大于0.1d（d为钢筋直径），且不得大于2mm；电弧焊接头表面不得有凹陷或焊瘤，接头区域不得有肉眼可见的裂纹。
c、钢筋绑扎
螺旋筋绑扎绑丝宜采用直径不小于0.7mm的铁丝绑扎，必要时采用电焊焊牢。
扎接后的绑丝头应伸入钢筋骨架内。
扎接宜逐点改变绕丝方向的八字形式交错绑扎。
d、安装检测管
按照京石改扩建工程筹建处关于桩基检测管的专项文件，我标段仅有北汪分离立交18根墩柱桩基（桩长42米，桩径1.5米）符合设置桩基检测管的条件。
按照规范要求此类桩基设置4根检测管，平均布置，并与钢筋笼绑扎牢固，底部与堵头焊接牢固，端部高出灌注结束时砼面不小于30cm，端口用塞子塞紧，防止混凝土或其它杂物进入。
检测管间连接采用套管丝扣连接，每根检测管高度保持一致。
焊接钢筋笼时，避免焊液流溅到检测管管体或接头上。
每埋设一节均应向检测管内加注清水，安装好盖橡胶顶盖时，检查检测管管内的水位，如管内水位不满，应补充灌满。
检测管放入桩孔时应防止扭曲，对接时应注意上下管顺直无错位，插入到位，丝扣接头处严紧。
e、安装导管
钢导管内壁应光滑、圆顺，内径一致，接口严密。
导管管节长度，中间宜为2m等长，底节为4m，漏斗下宜用1m长度。
导管使用前进行试拼和试压，按自下而上顺序编号和标示尺度。
导管的接头采用螺旋丝扣型接头，并且须有防松装置。
导管应位于钻孔中央，在浇筑混凝土前，应进行升降试验。
导管安装好后，利用其进行二次清孔，必要时用高压风冲射孔底沉淀物，立即浇筑水下混凝土，保证孔底沉渣厚度不大于30cm。
导管上设置封底漏斗，漏斗容积（即首批混凝土方量）应满足封底时导管埋深大于1m。
漏斗与导管间用自制活塞，封底时采用拔球法。
计算和控制首批封底混凝土数量，下落时有一定的冲击能量，能把泥浆从导管中排出，并把导管下口埋入混凝土中不小于1m。
足够的冲击能量能够把桩底沉渣尽可能地冲开，是控制桩底沉渣，减少工后沉降的重要环节。
f、钢筋笼吊装
钢筋笼顶部吊筋设置方法：
根据现场测量的护筒顶标高计算钢筋笼顶的设计标高，二者之差即为吊筋长度。
吊筋具体形状为闭合的弯钩形，底部与钢筋笼主筋进行焊接，灌注完砼后即切除定位钢筋。
钢筋笼吊装示意图
（10）泥浆处理
泥浆排放采用泥浆沉淀池、专用泥浆管路循环系统，配备泥浆分离器对循环泥浆进行分离。
该设备为治理泥浆污染的专用环保设备，经分离后的钻渣成粉砂散状物，集中堆放，待集满一定数量后用自卸车运至指定的堆放场地。
分离出的洁净泥水可继续循环使用，减少泥浆对环境的污染，有利于施工环保。
（11）水下混凝土的灌注
清孔后沉渣厚度符合规范要求并经监理工程师同意后，开始灌注水下混凝土。
水下混凝土灌注采用导管法进行，导管内径为250～300mm；水下混凝土由拌和站集中拌制，混凝土运输车运送至施工现场。
①灌注准备
在清孔的同时，对各类设备进行检查，备足原材料；同时配备水泵、空压机及高压射水管等设备，以保证孔内水头，及时处理灌注故障。
安装导管，导管底部至孔底有300～400mm的空间，以利首批灌注混凝土顺利灌注；导管上口高出护筒顶面1m与储料斗相连。
导管使用前，进行水密、泵压和接头抗拉试验。
②水下混凝土灌注
导管安装好后，再次测量孔底沉碴厚度，如大于设计和规范要求，应再次进行清孔处理，确保孔底沉碴不超出设计要求。
确认沉碴符合设计要求、钢筋笼安放正确后，即可开始水下混凝土灌注。
首批灌注混凝土的数量满足导管初次埋置深度不得小于1.0m，且不得大于3m的要求，混凝土连续不断地灌注。
首批灌注砼的数量应满足导管首次埋置深度和填充导管内部需要，所需砼数量可参考如下公式计算：
V=3.14D2Hc/4+3.14d2h1/4
考虑扩孔系数1.1，实际首批灌注砼数量V1=1.1V
式中：
V-----灌注首批砼所需数量（m3）
D-----桩孔直径（m）
d-----导管内径（m）
h1-----孔内砼面高度达到Hc时，导管内砼柱平衡导管外所需的高度
h2-----导管初次埋置深度（≥1m）
h3-----导管底端至钻孔底间隙，一般为0.4m
Hc-----灌注首批砼时所需井孔内砼面至孔底的高度，Hc=h2+h3
③在水下混凝土灌注过程中，经常采用带测锤的测绳探测孔内混凝土面的标高，及时调整埋管深度。
一般埋管深度控制在2～6m左右，以防导管提离混凝土面发生断桩。
水下混凝土灌注连续有节奏地进行，中途不得中断，并尽量缩短拆除导管的间隔时间。
水下混凝土灌注高出设计桩顶0.5—1.0米，以保证钻孔桩与上部结构之间的混凝土连接质量。
④当砼面升到钢筋骨架下端时，为防止钢筋笼上浮，可采取以下措施：
a、当砼面接近和初进入钢筋骨架时，应使导管处于钢筋笼底口3m以下和1m以上处，并缓慢浇筑砼，以减小砼从导管底口涌出后向上的冲击力。
b、当孔内砼进入钢筋笼4-5m以后，适当提升导管，减小导管埋设长度，以增加骨架在导管口以下的埋设深度，从而增加砼对钢筋笼的握裹力。
（12）桩头破除
灌注桩混凝土强度达到设计强度80%以上时，破除桩头，按照“桩头破除七步法”进行，即：
基坑开挖→高程量测→无齿锯环切（桩顶高程+2cm）→剥出钢筋→切断桩头→吊除桩头→桩头清理。
1.2、深长桩基防止坍孔、缩孔措施和处理办法
安装钻机时要使转盘、底座平正，并经常校核。
钻杆较长，转动时地下摆动大，在钻架上增添导向架。
在钻孔过程中，详细绘制孔位处的地质剖面图，以便对不同土层选择合适的钻头、钻压、钻速、泥浆指标等。
做好钻孔准备工作，选择好钻机钻头，埋设好护筒。
在钻孔和清孔过程中，注意保持孔内的泥浆面高度，随时补充损耗、漏失的泥浆，保证钻孔中的泥浆浓度。
在砂层中钻孔，采用较大的泥浆比重，并加大护筒埋深，提高护筒顶面高度和孔内水位，以防止发生坍孔、缩孔。
钻孔过程中，严禁提住钻头钻进、转速太快、空转时间太长。
常见钻孔事故的预防和处理办法见下表。
常见钻孔事故的预防和处理办法
序号
类别
产生原因
预防和处理措施
1
坍孔
⑴泥浆比重不够及其它性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮。
⑵护筒埋置太浅，下端孔口漏水。
⑶孔内水流失造成孔内水头高度不够。
⑷松散砂层中进尺太快。
⑸钻头、钢筋笼碰撞孔壁。
⑴在松散砂层中钻进要严格控制进尺；投入粘土等挤入孔壁起护壁作用。
⑵发生孔口坍塌时，拔出护筒用粘土回填重新埋设再钻。
⑶发生孔内坍塌，判明其位置，用砂和粘土回填到坍孔处以上1～2米，待沉积物密实后再钻。
⑷清孔指定专人补水；吊入钢筋笼时应对准钻孔中心竖直插入。
2
钻孔
倾斜
⑴扩孔较大处钻头偏向一方。
⑵在有倾斜度的软硬地层交界处钻头受力不均。
⑶钻机底座不平，钻杆弯曲。
⑴钻进时低钻速，控制进尺。
⑵经常检查钻机底座水平、钻杆接头，逐个检查及时调正。
3
扩孔
孔壁坍塌。
局部扩孔不影响钻进至设计标高，可不处理；若扩孔后继续坍塌，按坍孔处理。
4
缩孔
钻锥严重磨耗或软塑土遇水膨胀。
及时焊补钻锥；上下反复扫孔以扩大孔径。
5
掉钻
落物
⑴钻杆疲劳断裂。
⑵操作不当，使不应反转的钻机反转，钻杆松脱。
⑴开钻前清除孔内杂物。
⑵经常检查钻具、钻杆。
三、安全保障措施
3.1、钻机安设时，做到支撑稳定牢固，并做好防护设施，防止机具倾斜和高空坠物。
3.2、钻孔桩施工时，工作平台及钻机平台处设置栏杆、走道，并随时清楚杂物，没有施工的孔口均加盖防护盖，钻机作业人员均应戴好安全帽。
3.3、起吊钢筋笼、导管及更换钻头等吊装作业时，应设专人指挥，吊装物下放严禁站人。
3.4、泥浆池四周设置防护栏，并在醒目位置设标识牌。
泥浆池用完后应及时进行回填整平。
3.5、焊接钢筋笼时，电焊机及发电机周围应设围栏，非施工人员不得进入施工现场。
电线布置要合理，严禁私拉乱接现象发生。
四、质量控制措施
桩基是一种深入地下的隐蔽工程，其质量不能直接进行外观检查，在施工全过程中，必须采取有效的质量控制措施，以确保灌注桩质量完全满足设计要求。
桩基质量控制点包括桩位、桩径、桩斜、桩长、桩底沉渣厚度、桩顶浮渣厚度、桩的结构、混凝土强度和匀质性、钢筋笼等内容。
4.1、桩位控制
为确保桩位质量，采取精密测量方法，即用全站仪定位，护筒埋设完，再次进行复测。
采用焊制的坐标架校正护筒中心同桩位中心，保持一致。
对相邻已施工的桩的桩身倾斜情况必须事先掌握；当已完成的灌注桩存在桩身倾斜的情况时，特别是两侧桩都已浇筑完成的情况，由设计、监理和施工单位共同确定未施工桩的开孔位置，以保证此桩施工不破坏两侧桩体。
4.2、斜桩控制
埋设护筒采用护筒内径上下两端十字交叉法定心，通过两中心点，能确保护筒垂直。
钻进中及时测定倾斜率，保证倾斜率小于1%。
发现孔斜过大，立即采取纠斜措施。
4.3、桩径控制
根据地层情况合理选择钻头直径，对桩径控制有重要作用。
孔径可比钻头直径大5～10cm。
在砂层、砾石等松散地层，为防止坍塌掉块而造成超径现象，合理使用泥浆。
4.4、桩长控制
施工中对护筒口高程与各项设计高程都要搞清楚，正确进行换算。
土层中钻进，锥形钻头的起始点要准确无误，根据不同土质情况进行调整。
机具长度丈量要准确。
正确丈量钢绳长度，并考虑负重后的伸长值，发现错误及时更正。
4.5、桩底沉渣控制
土层、砂层或砾石层钻进，一般用泥浆换浆方法清孔。
合理选择泥浆性能指标，换浆时返出钻孔的泥浆比重小于1.10，才能保持孔底清洁无沉渣。
孔底淤积厚度，严格按清孔标准规定执行，防止沉渣过多而影响桩长和灌注混凝土质量。
4.6、桩顶控制
灌注的混凝土，通过导管底部流出，把孔底的沉渣冲起并填补其空间。
随着灌注的继续，混凝土面不断升高，由于沉渣比重比混凝土小，始终浮在最上面，形成桩顶浮渣。
浮渣的密实性较差，与混凝土有明显区别。
当混凝土灌注至最后一斗时，准确探明浮渣厚度。
计算调整末斗混凝土容量。
灌注完以后再复查桩顶高度，达到设计要求时将导管拆除，否则补料。
4.7、混凝土强度控制
根据设计配合比，进行混凝土试配，快速保养检测。
对混凝土配合比设计进行必要的调整。
严格按规范把好水泥、砂、石的质量关。
有质量保证书的也要进行核对。
灌注过程中，经常观察分析混凝土配合比，及时测试坍落度，试配时为节约水泥可加入适量的外加剂，降低水量，提高混凝土强度。
严格按规定作试块，在拌合机出料口或浇筑现场取样，保证取样质量和数量。
混凝土试块一组由3个150mm×150mm×150mm立方体组成。
4.8、桩身结构控制
制作钢筋笼不能超过规范允许的误差，包括主筋的搭接方式、长度。
垫块是控制保护层厚度的主要措施，不能省略。
钢筋笼的全部数据都按隐蔽工程进行验收、记录。
起吊部位可增焊环筋，提高强度。
起吊钢绳放长，以减少两绳夹角，防止钢筋笼起吊时变形。
确保导管密封良好，灌注时活动导管时提高不能过多，防止夹泥、断桩等质量事故发生。
如发生这些事故，将导管全部提出，处理好后再下入孔内。
4.9、原材料控制
对每批进场的钢筋、水泥、外加剂等原材料，严格检查标号、出厂日期和出厂实验报告等材质证明文件并抽样检查，各项性能指标均符合设计要求才能使用，严禁使用不合格或过期硬化水泥。
除外加剂另委托相资质的试验室进行1～2次专门检验外，其余原材料抽样检查的主要要求如下：
a水泥：
工地试验室按每400t为一个抽样批次进行抽样送检，检验项目包括强度等级、凝结时间、安定性等指标。
取样与检验方法依据有关水泥标准。
b砂石：
每日对拌和楼料场的砂石料进行抽样试验，试验项目包括筛分析和含泥量，试验结果对应于当日的浇筑桩孔。
c钢筋:
当钢筋直径超过12mm时，进行机械性能及可焊性性能试验；进场后的钢筋每批（同品种、同等级、同一截面尺寸、同炉号、同厂家生产的每60t为一批）内任选三根钢筋，各截取一组试样，每组3个试件，一个试件用于拉伸试验（屈服强度、抗拉强度及延伸率）；一个试件用于冷弯试验；一个试件用于可焊性试验；如果有一个试件试验失败或不符合标准要求，另取两个试件再做试验。
如果两个试件中有一个试验结果仍不符合要求，则该批钢筋将不得接收，或根据试验结果由监理人审查决定降低级别用于非承重的结构。
d膨润土：
按每100t为一个抽样批次进行原材料试验；对进场的膨润土进行泥浆配合比试验，为泥浆搅拌站提供泥浆配合比，并根据进场膨润土的变化，随时调整制浆配合比；施工中每日对泥浆站泥浆进行日常检验，主要检测泥浆的密度、粘度等指标。
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