武汉天兴洲大桥铁路引桥及相关配套工程钻孔桩作业指导书.docx

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武汉天兴洲大桥铁路引桥及相关配套工程钻孔桩作业指导书

武汉天兴洲大桥铁路引桥及相关配套工程

部分站前线下工程TZQ-1标

钻孔桩基础施工作业指导书

编制：

复核：

审批：

日期：

2005.3.10

中铁七局集团有限公司武汉工程指挥部工程管理部

二00五年三月十日

钻孔灌注桩施工作业指导书

一、施工准备

1、场地平整

1）场地平整。

首先勘察地下管线，确定是否位于桩位处，避免施工造成的破坏，然后清除地表杂物，平整场地并夯填密实。

在鱼塘中，用筑岛法填筑钻孔平台，为便于钻机钻孔，严禁填筑大块石料。

在钻孔场地附近，红线内适当位置设置泥浆池，严禁泥浆外泄造成污染。

2）熟悉设计图纸，搜集当地的地质资料。

了解地质条件及地层岩性的分布情况，另外，根据设计院提供的地质图，在钻孔时，将地质图附在钻机上，随钻随复核地质情况，并做好记录。

3）在旱地上，应清除杂物，整平场地，如遇软土，将护筒周围0.5-1.0m范围内的土挖除,夯填粘性土至护筒底0.5m以下。

4）在浅水中，用筑岛法施工，筑岛面积应按钻孔方法、钻机大小等要求决定。

5）接通水、电路。

6）钻位的测量放样，辅助机械的安装，材料的进场试验，选定配合比。

2、埋设护筒。

钻孔桩中心定位后，即可埋设护筒。

护筒用8mm的钢板焊制而成，护筒内径大于设计桩径20cm，护筒长度为2～3m。

护筒埋设方法采用挖埋式，埋深根据土层地质情况而定，粘土埋深一般3-5米，地质较差者可相应增加埋深，护筒顶高出施工地面0.5m，并高出施工水位或地下水位2m。

处于旱地时，除上述要求外还应高出地面50cm。

鱼塘中筑岛，护筒埋入塘底坚实土层中至少0.5m。

埋设护筒时先在桩位处挖出比护筒外径大80-100cm的圆坑，然后在坑底填筑50cm左右的厚的粘性土，分层夯实整平，然后使护筒垂直就位，此后即在护筒周围对称均匀回填粘性土并夯实，夯填时要防止护筒倾斜或移位。

护筒的平面位置偏差不得大于50mm，夯填与桩轴线的偏差不得大于1%。

二、钻孔成孔工艺

1.旋挖钻机成孔时，先向护筒内灌注稳定液，稳定液起着泥浆护壁的作用。

然后开钻，钻机边钻进边添加稳定液，使成孔过程中，不会发生扩孔和塌孔现象。

钻头或钻杆中心与护筒顶面桩中心的偏差不得大于5㎝。

钻机开始钻进成孔，桩中泥土被装入钻头内，每掘进一定深度，钻头就提升出孔外，将钻头内泥土装入汽车运走。

然后钻头再入孔内继续作业，依此循环取出孔内泥土，直至设计标高。

钻孔应一次成孔，不得中途停顿，开钻时，宜低档慢速钻进，钻至护筒下2m后，再以正常速度钻进，钻进时，起落钻头速度宜均匀，不得过猛或骤然变速。

在钻进过程中，应经常注意土层变化，对不同的土层采用不同的钻速。

因故停钻时，孔口应加护盖，防止行人或机械不慎落入孔中。

孔内出土应及时运走，不得堆积在钻孔周围。

钻进时应经常检查孔径，钻孔达到设计深度后，应对孔位、孔径、孔深和孔形等进行检查，并填写钻孔记录。

孔位偏差不应大于10㎝。

钻孔扩底桩采用魔力铲斗进行扩孔作业，该作业程序是整个扩底桩的重要组成部分。

在钻孔扩底桩施工过程中，有一套严格的电脑控制系统，先将设计要求输入电脑，操作人员一边看电脑映象，一边操作铲斗扩底工作。

魔力铲斗的工作程序是：

铲斗边在旋转中，被平均分割为2份或4份挖掘，并在挖掘中进行水平扩底，当中产生的泥土砂砾被铲斗所容纳，铲斗闭合时将其带出地面，直至扩孔完毕。

旋挖钻机具有成孔速度快，干取土等特点，全程电脑控制，能有效减少土体的应力释放和泥浆的污染，保证成孔、扩孔及桩身质量的稳定性。

冲击钻施工时，应该注意泥浆的比重大小，随时监测单位时间段进尺，当发现钻头上浮时，要及时采取抢救措施，保护设备和已成桩孔的安全。

钻孔记录必须认真详实，不得隐瞒任何异常情况，以便下步采取可行的对策，处理有关施工问题。

如串孔等等。

2、钻孔异常处理

1）钻孔中发生坍孔后，应查明原因和位置，进行分析处理。

坍孔不严重者，可加大泥浆比重继续钻进；严重者回填重钻。

2）出现流砂现象后，应增大泥浆比重，提高孔内压力或用黏土做成大泥块或泥砖投下。

3）弯孔不严重时，可重新调整钻机或卡杆孔继续钻进。

发生严重弯孔、梅花孔、探头石时，应回填修孔，必要时反复几次修孔。

4）出现缩孔时，可提高孔内泥浆面或加大泥浆比重采用上下反复扫孔的方法，恢复孔径。

5）发生卡钻时，不宜强提。

应查明原因和钻头位置，采取晃动大绳或钻头以及其他措施，待钻头松动再提起。

6）发生掉钻时，应及时摸清情况，查明原因，采取措施，尽快处理。

如钻头被埋住，应首先清除泥砂，再进行打捞。

3、钻进时应遵守下列规定：

开钻前应纵横调平钻机，安装导向管。

在开始钻进，或穿过软硬土层交界处时，为保持钻杆竖直，宜缓慢进尺。

在含砖头、瓦块的回填土层或含水量较大的软塑粘性土层中钻进时，应尽量减少钻杆晃动，以免扩大孔径。

钻进过程中如发现钻杆摇晃或难钻进时，可能是遇到硬土、石块或硬物等，这时应立即提钻检查，等查明原因并妥善处理后再钻，以免导致桩孔严重倾斜、偏移，甚至扭断或损坏钻杆与钻具。

钻进过程中应随时清除孔口积土和地面散落土。

遇到孔内渗水、塌孔、缩颈等异常情况时，应将钻具从孔内提出，研究妥善处理。

⑸在硬夹层中钻进时可采取以下方法：

对于匀质的硬土层可采用高转速、小给进量、均压钻进。

对于直径小于10cm的石块和碎砖，可用普通螺旋钻头钻进。

对于直径大于成孔直径1/4的石块，宜用镶焊硬质合金的耙齿钻头慢速钻进，石块一部分可挤进孔壁，一部分沿螺旋钻杆输出钻孔。

（6）钻孔完毕，应用盖板盖好孔口，并严令禁止在盖板上行车。

4.泥浆制备及性能指标要求

1）比重：

入孔泥浆比重控制在1.1～1.3。

2）黏度：

入孔泥浆黏度，一般地层为16～22s,松散易坍地层为19～28s。

3）含砂率：

新制泥浆不宜大于4%。

4）泥浆原料

可优先采用膨润土造浆。

为了提高泥浆的黏度和胶体率，可在泥浆中投入适量的烧碱或碳酸纳，其掺量由试验决定。

造浆后试验全部性能指标，钻进中，应随时检验泥浆比重和含砂率，并填写泥浆试验记录表。

钻孔桩施工工艺流程框图

探孔器

检测桩

直径、

垂直度

三、清孔

1、钻孔至设计高程经过检查后，应立即进行清孔。

浇注水下混凝土前允许沉渣厚度不大于10cm。

2、清孔方法：

采用换浆清孔，清孔时间以排除泥浆的含砂率与换入泥浆的含砂率接近为度。

扩底桩清孔方法为：

扩底桩钻孔完毕，检查沉渣若超过10cm，将采用特殊清渣泵进行清孔。

清渣前，先将钢筋笼安装于孔内，然后放入清渣泵，泵头到达孔底，将桩底沉渣吸入，通过自身管道排出孔外。

冲击成孔清孔时，每次碴桶必须到底，并随时注意保持孔内水头。

泥浆比重应该以现场试验确定是否达到标准要求。

注意：

不得用加深孔底深度的方法代替清孔。

清孔工作结束后,需进行钻孔检查。

钻孔要符合下列允许偏差：

平面位置：

群桩不大于100mm；

钻孔直径：

不小于图纸规定的直径；

倾斜率：

直桩不大于1%；

深度：

不得小于设计深度。

四、钢筋笼骨架吊入

1、钢筋笼制作需满足下列要求：

1）钢筋原材

钢筋应平直、无损伤，表面无裂纹、油污、颗粒状或片状老锈。

2）钢筋加工

钢筋笼在钢筋加工车间采用胎具成型法预制。

用型钢和钢板焊成组合胎具，每组胎具由上横梁、立梁和底梁三部分构成。

上横梁和立梁分别通过插轴、角钢与底梁连结，并与焊在底梁上的钢板组合成同径、同主筋根数、有凹槽的胎模。

为防止纵向倾斜，在斜拉杆插孔上插好斜拉杆。

每个胎膜的间距为设计加劲箍筋的距离，即按每节钢筋骨架的加劲箍筋数量设立胎具。

其场地必须垫平夯实，使胎具垂直于地面，且各胎具的轴线在一条直径上。

然后，将加劲箍筋就位于每道胎具的同侧，按胎模的凹槽摆焊主筋和箍筋。

全部焊完后，拆下上横梁、立梁，滚出钢筋骨架，即可焊制下节骨架。

3）加工质量要求

a、受力钢筋全长允许偏差不得大于±10mm，箍筋内净尺寸允许偏差不得大于±5mm。

b、受拉热轧光圆钢筋的末端应做180°弯钩，其弯曲直径不得小于钢筋直径的2.5倍，钩端应留有不小于直径3倍的直线段。

c、受拉热轧带肋钢筋的末端，应采用直角形弯钩，钩端的直线段长度不应小于3d,直钩的弯曲直径不得小于5d。

d、用光圆钢筋制成的箍筋，其末端应有弯钩（半圆形、直角形或斜弯钩）；弯钩的弯曲内直径应大于受力钢筋直径，且不应小于箍筋直径的2.5倍；弯钩平直部分的长度：

一般结构不宜小于箍筋直径的5倍，有抗震要求的结构不应小于箍筋直径的10倍。

e、钢筋宜在常温下加工，不宜加热弯制钢筋宜从中间开始，逐步弯向两端，弯钩应一次弯成。

4）钢筋连接

钢筋接头应设置在承受应力较小处，并应分散布置。

配置在“同一截面”内受力钢筋接头的面积，占受力钢筋总截面面积的百分率，应符合设计要求。

未提出设计要求时，应符合下列规定：

a、焊接接头在受弯构件的受拉区不得大于50%。

b、在同一根钢筋上应少设接头。

同一截面（两焊接接头在钢筋直径的35倍范围且不小于500mm以内，均视为“同一截面”）内，同一根钢筋上不得超过一个接头。

5）钢筋安装

①制好后的钢筋骨架必须放在平整、干燥的场地上。

存放时，每个加劲筋与地面接触处都垫上等高的方木，以免粘上泥土。

每组骨架的各节段要排好次序，便于使用时按顺序装车运出。

在骨架每个节段上都要挂上标志牌写明墩号、桩号、节号等。

尤其定位钢筋骨架，由于护筒顶面标高不同，其长度也不相同，因此更应标写清楚。

没有挂标志牌的钢筋骨架，不得混杂存放，避免搞错，造成质量事故。

存放骨架还要注意防雨、防潮，不宜过多。

②骨架运输工具采用带托架的平车或胶轮车。

运输过程中不得使骨架变形。

当骨架长度在6m以内时，可用两部平车运输，当长度超过6m时，需在平车上加托架。

骨架装车时要保证每个加劲筋处设支承点，各支承点高度相等，以保证它的结构形状。

在运输中标志牌不得刮掉，便于校对检验。

2、钢筋笼骨架吊入

钢筋笼骨架吊入用吊车，吊点设在加强箍筋处，避免笼体变形。

吊入钢筋笼时应对准孔位轻放、慢放，注意不撞孔壁，防止坍孔，并防止将泥土杂物带入孔内。

钢筋分段焊接、吊放，焊接时先将下段挂在孔口，再吊上第二段进行焊接，逐段焊接逐段下放，吊入后校正轴线位置垂直度，勿使扭转变形。

根据吊车情况，如果条件允许也可将钢筋笼一次焊接成型，一次吊装。

钢筋笼骨架上事先安设控制钢筋骨架与孔壁净距的混凝土垫块，垫块应可靠地以等距离绑在钢筋骨架周径上，其沿桩长的间距不超过2m。

钢筋笼骨架在吊入后在顶面采取有效方法进行固定,可将吊环与护筒用横向钢筋焊接固定，防止砼灌注过程中钢筋骨架上升。

支承系统应对准中线防止钢筋骨架倾斜和移动。

钢筋骨架底面高程允许偏差为±50mm。

钢筋笼在入孔吊装前，自检合格后，报请监理工程师检查，并签认钢筋检查证后方可进行吊装。

五、下导管

导管由管径不小于250mm的管节组成，导管内壁应光滑圆顺，内径一致。

使用前应试拼、试压、不得漏水，并编号及自上而下标示尺度。

安装导管，其下端距孔底高度控制在0.3～0.5m。

根据计算储料斗容量不小于2m3，确保封底一次成功。

下导管采用吊车。

严禁吊入过程中碰撞钢筋笼。

六、灌注水下混凝土

1、水下混凝土要求

水泥标号根据混凝土强度确定，其初凝时间不早于2.5h;粗集料采用级配良好的碎石;粗集料最大粒径为40mm，且不得大于导管内径的1/8及钢筋最小净距的1/4;细集料宜采用级配良好的中砂;混凝土的含砂率宜为40%-50%;坍落度宜为180-220mm;水泥用量应不少于300kg/m3;水灰比宜为0.5-0.6。

2、首批混凝土量

首批混凝土量应满足导管初次埋置深度不小于1m和不大于3m。

3、灌注水下砼

灌注开始后，应紧凑、连续地进行，严禁中途停工。

在灌注过程中，要防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝固，致使测深不准确。

灌注过程中，应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，设专人及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除。

导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。

如导管法兰挂钢筋骨架，可转动导管，使其脱开钢筋骨架，移到钻孔中心。

当导管提升到法兰接头露孔口以上有一定高度，可拆除1节或2节导管（视每节导管长度和工作平台距孔口高度而定）。

此时，暂停灌注，先取走漏斗，重新系牢井口的导管，并挂上升降设备，然后松动导管的接头螺栓或快速接头，同时将起吊导管用的钓钩挂上待拆的导管上端的吊环，待螺栓全部拆除或快速接头拆除后，吊起待拆的导管，徐徐放在地上，然后将漏斗重新插入井口的导管内，漏斗出灰口不得直接接触地面，避免混凝土灌注过程中杂物落入孔中。

校正好位置，继续灌注。

在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。

在灌注混凝土时,每根桩应至少留取两组试体,桩长20m以上者不少于3组;如换工作班时，每工作班都应制取试件。

试件应施加标准养护，强度测试后应填试验报告表。

灌注时使用隔水栓隔离导管内水与漏斗内砼。

灌注用砼来源于集中搅拌楼，用砼运输罐车运至灌注地点。

砼的和易性及坍落度控制在18cm-22cm,并满足灌注水下砼要求。

导管埋深控制在2～3m。

需连续不断灌注，灌注中断时间不得超过30min，灌注标高应高出桩顶设计标高0.5～1.0m，以便清除浮浆和消除测量误差。

同时，要保证孔内水头，不至因孔内、孔外水压力差造成坍孔。

在灌注将近结束时，由于导管内混凝土柱高度减小，超压力降低，而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加，相对密度增大。

如在这种情况下出现混凝土顶升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土,使灌注工作顺利进行.在拔出最后一段长导管时,拔管速度要慢,以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管形成泥心。

混凝土灌注到接近设计标高时，工地值班人员要计算还需要的混凝土量（计算时应将导管内及混凝土输泵泵管内的混凝土数量估计在内），通知拌和站按需要数拌制，以免造成浪费。

钢护筒可在灌注结束后，混凝土凝结前拔出。

为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌一定高度，以便灌注结束后将此段混凝土清除。

增加的高度，可按孔深、成孔方法和清孔方法确定，一般不宜小于0.5m，长桩不宜小于1.0m。

灌注完毕后，待桩上部混凝土初凝后，即解除钢筋笼的固定措施，以便使钢筋笼随同混凝土收缩，避免粘结力的损失。

拆除导管动作要快，时间一般不宜超过15min。

要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中。

要注意安全。

已拆下的管节要立即清洗干净，堆放整齐。

有关混凝土灌注情况，各灌注时间、混凝土表面的深度、导管埋深、导管拆除以及发生的异常现象等，应指定专人进行记录。

在整个灌注时间内,出料口伸入先前注的砼内至少2m，以防止泥浆及水冲入管内，且不大于5m，经常测量孔内导管埋入深度，及时调整导管出料口以及砼表面的相应位置。

为保证灌注砼有足够的压力，砼漏斗距桩头要控制在8m左右。

灌注砼时，溢出的泥浆引流至适当位置处理以防止污染或堵塞河道或交通。

当混凝土面到达钢筋笼底面时，应减慢混凝土下灌速度，控制导管埋深，防止钢筋笼上浮。

混凝土连续灌注，直至灌注的砼顶面高出理论截断面1.0m,以保证截断面以下的全部混凝土具有满意的质量。

七、桩的质量检测

每根桩均作混凝土检查试件二组，一组试压7天或14天强度，一组试压28天强度。

除作混凝土检查试件检查桩身砼强度外，还须按设计及有关规定委托桩基检测单位用小应变法检验钻孔桩的完整性,并出具检测报告。

八、对钻孔桩质量通病的防治措施

（一）坍孔的预防和处理

1.在松散粉砂土或流砂中钻进时，应控制进尺速度。

2.发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻,或下钢护筒至未坍处以下至少1m。

3.如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂和粘质土（或砂砾和黄土）混合物到坍孔处以上1m～2m，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。

4.吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。

（二）钻孔偏斜的预防和处理

1、安装钻机时要使转盘、底座水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条竖直线上，并经常检查校正。

2、由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大。

必须在钻架上增设导向架，控制钻杆上的提引水龙头，使其沿导向架对中钻进。

3、钻杆接头应逐个检查及时调整，当主动钻杆弯曲时，要用千斤顶及时调直。

4、偏斜不严重时，可重新调整钻机继续钻进。

较严重时，可提吊起钻头在弯孔处上下反复扫孔，使钻孔正直。

严重时，孔内回填砂粘土。

（三）钻孔缩颈的预防和处理

地层中夹有塑性土壤，遇水膨胀后使孔径缩小，或钻头磨耗严重未及时焊补，钻出小于设计桩径的孔。

遇到上述情况时，可用上下反复扫孔的方法扩大、或回填砂粘土，待密实后重钻。

（四）断桩的预防和处理

断桩的主要原因是混凝土浇注不连续。

预防措施如下：

1、保证混凝土连续浇注，制定混凝土运输预案，充分保证工地搅拌站车辆、积极排除机械故障，已确保混凝土的连续供应。

2、在浇注过程中，每隔十分钟，上下移动导管一次，及时上拔导管，防止导管一次埋设过深。

3、混凝土搅拌站严格控制塌落度，防止大石块。

（五）钢筋笼错位

钢筋笼在下设过程中，钢筋笼放置位置不准确，或在灌注过程中钢筋笼浮起或跑位。

预防措施如下：

1、在钢筋笼放设过程中利用护筒进行效位。

2、在钢筋笼加工过程中加设保护层钢筋

3、在灌注过程中对钢筋笼上部施加固定措施，防止钢筋笼浮起。

中铁七局集团有限公司武汉工程指挥部工程管理部

2005年3月10日