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安芸静 水下混凝土钻孔灌注桩施工

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水下混凝土钻孔灌注桩施工
内容提要 通过对水下混凝土钻孔灌注桩施工的实践体验，主要介绍了钻孔灌注桩施工的工艺标准及要求,钻孔质量保证措施及安全环保保证措施。
关键词 水下混凝土 钻孔灌注桩 施工工艺标准 要求
1.工程概况
京津城际轨道交通试验段工程永定新河特大桥桩基施工里程DK84+210。22～DK90+000,全长5790m，墩台179个，共计1715根钻孔灌注桩,桩长46～72m,钻孔灌注桩用C30水下混凝土，钻孔桩径为1～1.5m。
地层分布情况为：瘀泥质粉质黏土，褐黄色~灰褐色，流塑～软塑，厚3。5～7。5m；粉质黏土，软塑，褐黄色，厚0～1.5m;粉土,密实,褐黄色，厚1。0~2.3m；瘀泥质粉质黏土,褐黄色～深灰色，流塑,厚2。8～8.5m;粉质黏土,软塑～硬塑，褐灰色，同部夹砂层、粉土、黏土透镜体。
2.施工单元划分及施工顺序
每台钻机施工时以相邻三个墩台为一个施工单元,钻机在第一个墩台钻完第一根桩后，转到第二个墩台钻第二根桩，再转到第三个墩台钻第三根桩，再转到第一个墩台钻第四根桩，依次循环直到本单元所有桩基完成后转到下一施工单元。施工时，围绕60+100+600悬灌梁、32+48+32现浇梁为重点,依次展开施工.
3。主要机械设备
按照“同行先进、满足需求、性能良好、互相配套"的原则进行施工机械设备的配置。保证按时进场，足量到位。
表1 机械设备配备表
序 号
名 称
数 量
性 能
1
旋挖钻机
18
良好
2
25t吊车
16
良好
3
混凝土运输车
12
良好
5
挖掘机
10
良好
6
自卸车
16
良好
7
发电机
5
良好
4.钻孔桩施工工艺标准及要求
4。1。施工准备
4.1.1。施工便道已全线贯通，横向便道也延伸至桩基施工平台处。
4.1.2.桩基施工平台处场地已整平并碾压密实,能保证钻孔和灌桩的正常连续作业。
4。1。3.对各桩位置由测量队进行准确测量放样后，布设并开挖泥浆池和沉淀池,按照泥浆各项指标拌制泥浆。
4.1.4。准备埋设护筒。
采用锤击、加压、振动等方法下沉护筒，护筒四周应回填黏土，并分层夯实。
护筒要求：采用钢护筒，坚实不漏水，直径大于孔径20cm，壁厚不小于4mm。埋深要求为：在岸滩上，黏性土、粉土不小于1m,砂类土不小于2m，当表面土层松软时，应将护筒埋置在较坚硬密实的土层中至少0.5m.当在水中筑岛时，护筒埋入河床不小于1m.护筒顶面应高出地面0.2～0.3m.
4。1。5.钻机就位。要求钻机稳固、水平，天车轮前缘、立轴中心线必须在同一条铅垂线上，并经监理工程师和现场质检员检查验收合格后,方可开钻.
4。2。钢筋加工
钢筋加工应符合现行《铁路混凝土与砌体工程施工规范》（TB10210)中的有关技术要求.
4.2。1。钢筋必须经抽检合格，焊接试件必须试验合格。
4。2.2。钢筋加工前应调直，无局部弯曲;表面无削弱钢筋截面的伤痕；油渍、漆污、水泥浆、浮皮、铁锈等物应提前清除干净.
4.2.3。箍筋弯制前应按照设计半径制作相应转盘,弯起应平滑、规则、成圆形.加强固筋接头处采用双面搭接焊，焊接长度不得小于5d。搭接接头钢筋的端部应在垂直于箍筋整体截面的截面上预弯，使搭接钢筋的轴线位于同一弧线上。
4.2。4。主筋接头处采用双面搭接焊，焊接长度不得小于5d.搭接接头钢筋的端部应预弯，使搭接钢筋的轴线位于同一直线上。
4.2。5.搭接焊焊缝饱满，焊缝深度不得小于6mm；宽度不得小于14mm，。定位应采用2点固定，定位焊缝应离搭接端部20mm以上。
4。2.6.焊接时应在搭接钢筋的一端引弧,在搭接钢筋的另一端收弧，弧坑应填满。要保证焊接地线与钢筋接触良好，主焊缝与定位焊缝应熔合良好。
4。2。7.钢筋接头应设置在钢筋承受应力较小处,并应分散布置，相互错开。并应避开钢筋弯曲处，距离弯曲点不应小于20cm.
4。2.8.焊接的钢筋骨架在运输、安装和浇筑混凝土过程中不得有变形、开焊或松脱现象,并应符合下列规定：
4。2。8。1.在钢筋的交叉点处,加强箍筋用点焊与主筋连接。螺旋筋采用直径22＃的扎丝绑扎，按照逐点改变绕丝方向（8字型)交错扎结，或双对角线（十字型）方式扎结。
4。2。8。2。钢筋骨架的箍筋，应与主筋垂直围紧.
4.2.9.桩基钢筋骨架应每隔2m设置穿孔圆柱混凝土块，每个截面120度设置穿孔圆柱混凝土块三处，并采取梅花型布置.保证保护层的厚度.
表5—1 钢筋加工允许偏差和检验方法
序号
名 称
允许偏差（mm)
检验方法
1
受力钢筋的全长
±10
尺 量
2
弯起钢筋的弯折位置
20
3
箍筋内净尺寸
±3
表5—2 钻孔桩钢筋骨架的允许偏差和检验方法
序号
项 目
允许偏差
检验方法

1
钢筋骨架在承台底以下长度
±100mm
尺量检查
2
钢筋骨架直径
±20mm
3
主钢筋间距
±0。5d

尺量检查不少于5处
4

加强筋间距
±20mm
5
箍筋间距或螺旋筋间距
±20mm
6
钢筋骨架垂直度
1％
吊线尺量检查
4.3。施工过程
4。3.1。护筒埋设
采用锤击、加压、振动等方法下沉护筒，护筒四周应回填黏土，并分层夯实。
埋深:黏性土、粉土不小于1m，砂类土不小于2m，当表面土层松软时，应将护筒埋置在较坚硬密实的土层中至少0.5m.护筒顶面应高出地面0.5m。
护筒中心线与桩中心线重合，平面误差小于5cm,倾斜度小于1％。
4。3。2.护壁泥浆
由于本工程地下水位高且地层中大多存在淤泥层、粉砂、细砂层，旋挖钻机施工时，采用静态泥浆护壁，在现场每两个墩身位置根据泥浆用量设一个泥浆拌合池和泥浆存放池。泥浆指标根据试验室提供数据控制,并符合规范要求，比重应在1.1～1.3克/cm3，泥浆黏度在16～22s,含砂率＜4％，PH值＞6。5。废弃的泥浆，存于场内的泥浆池内，用泥浆罐车或其他方式倒运到指定的弃渣场处理.
4.3。3。钻机安装
安装钻机时，底架应垫平,保持稳定，不得产生位移或沉陷,否则要及时处理.
钻头或钻杆中心与护筒顶面中心的偏差不得大于5cm.
4。3.4.钻孔
开钻时，待泥浆输进钻孔中高于护筒底0.5m，方可开始钻进。开始钻进时，低档慢速钻进，待钻进深度超过护筒刃脚处，方可按正常速度钻进。在粘质土中钻进时，由于泥浆粘性大，易糊钻，采用中等转速、大泵量、稀泥浆钻进；在砂类土或软土层钻进时，易坍孔，宜控制进尺、轻压、低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进。钻屑进入筒体，装满一斗后,将钻头提出卸落钻渣,再将钻斗下落至地面，正旋关盖复位。起、落钻头速度要均匀，不得过猛或骤然变速。孔内出土，应立即清走，不得堆积在钻孔周围.
钻孔作业分班连续进行，一次成孔。在钻进过程中，根据钻进速度及钻碴情况，准确判定并详细记录钻进过程地质变化情况，必要时请监理工程师确认。
钻进过程中产生的泥浆、钻碴经沉淀池净化处理后方可排放沉淀水。在排放过程中不能造成对农田及周围水源的污染，沉淀池中的沉淀物用汽车运至指定弃淤场堆放处理。
4。3.5。验孔、清孔
钻孔达到设计桩底标高后，停止钻进，在监理工程师在场的情况下，对孔位中心偏差、孔径、孔深、钻孔垂直度、孔底沉碴厚度等采用测量仪器、测绳、验孔器等工具进行全面检查，签字确认合格后，换浆清孔。在清孔时，注意保持孔内水头高度，防止塌孔.清孔后，孔底沉碴厚度、泥浆质量指标要满足规范要求。沉碴厚度要求≤10cm，泥浆密度≤1.1g/cm3.
表5—3 钻孔桩钻孔允许偏差和检验方法
序号
项 目
允许偏差
检验方法
1
护筒
顶面位置
50mm
测量检查
倾斜度
1％
2
孔位中心
50mm
3
倾斜度
1％
444.3。6。安装钢筋笼及导管
验孔、清孔并经监理工程师检查合格后,安放钢筋笼。钢筋笼在钢筋加工场按设计图下料加工，采用整体吊装，加强箍筋采用双面搭接焊，焊缝长度、高度等应符合现行《铁路混凝土与砌体工程施工规范》有关要求。钢筋笼要垂直缓慢吊放,防止安装过程中撞击孔壁引起塌孔,钢筋笼安放至设计标高后,用短钢筋将钢筋笼焊接在钢护筒上,以防止钢筋笼在混凝土灌注过程中下沉或上浮。
钢筋笼安放完成后，安放混凝土灌注导管，导管采用内径为φ250、φ300mm，内壁光滑的钢管，底节长4m,普通节2-3m，加配1m、0.5m长的调节导管。导管在安放前要通过试拼，进行水密、承压和接头抗拉试验，试验合格后将每节导管进行编号。下导管时要按照编号进行，缓慢下放,防止碰挂钢筋笼.每节导管应联结牢固，有防止松脱装置。导管长度根据孔深、漏斗高度等计算确定，导管底距孔底距离为25-40cm。
444.3。7.灌注水下混凝土
导管下放完成后，再次检查孔底沉碴厚度，不符合要求时，采取二次换浆清孔，清孔至孔底沉碴厚度满足要求后,及时快速灌注首盘混凝土,封底混凝土量经计算后确定，保证封底后导管埋入混凝土中的深度不得小于1m并不宜大于3m。
灌注开始后必须连续进行，不得中途停顿，拆除导管时，尽可能缩短拆除导管的间隙时间.在混凝土灌注过程中，由专人负责经常测量、记录混凝土灌注面高度及导管埋入混凝土的深度，以便指导拆、拔导管，调整导管埋深,导管的埋深控制在2～6m之间，防止埋管过深提升困难和导管拔出混凝土面而造成断桩事故，保证灌注混凝土时混凝土顺利上翻,当混凝土灌注至比设计桩顶标高高出1m时,方可停止灌注混凝土，以保证桩顶混凝土强度,桩顶多余部分混凝土在承台施工前凿除至设计标高.
在混凝土灌注过程中，孔内溢出的泥浆，引至泥浆循环池内回收，防止污染环境。
4。3。8.凿除桩头
在混凝土初凝时，应及时清除桩头富含泥浆混凝土,使桩顶无浮浆，露出包含碎石的新鲜混凝土面，清除时应预留10～20cm，在混凝土达到一定强度后人工进行清除至设计标高.
4。3.9。桩基检测
桩基灌筑完毕后，由试验室负责联系检桩单位对各墩钻孔桩采用无破损法逐根进行完整性检测.要求桩身匀质、完整，达到规范中Ⅰ、Ⅱ类桩的要求。
5。钻孔质量保证措施
5.1。钻孔控制
严格规范钻孔桩施工工艺，尤其是对桩基沉降和桩径摩擦力影响较大的沉碴厚度和泥浆护壁厚度的控制,确保钻孔桩各个环节的施工质量。具体控制措施如下：
5。1。1。严格成孔后、一、二次清孔后和灌注前孔深及孔底沉渣厚度的检测，尽量缩短终孔到灌注的时间。
5。1.2.配备必须的、足够的检测仪器，完善检测手段。
5。1。3.严格控制泥浆比重、含砂率、稠度等性能指标，以控制泥皮厚度，保证成孔质量.
5。1。4.选用相同的施工机械设备和方法，保证施工工艺的稳定性,以确保相邻墩台的工后沉降差。
5。1.5。严禁采用加深孔底深度的方法代替清孔。
5.2.施工过程中重点控制项目
5.2.1。钢筋笼长度
在钢筋加工场骨架加工完毕后,应立即测量检查骨架长度并予以记录;运至现场后，再次检查钢筋笼长度,并记录好。
5。2。2。桩基位置
由测量队现场定位后,引出护桩并保护好.同时将水准高程引测至桩基附近或护筒边缘上，以便于控制桩底高程（桩基深度)、钢筋笼下放深度。
5.2。3.泥浆比重
由试验室按照钻孔进度适时检测泥浆比重、指导泥浆拌和,以防止坍孔等现象的发生。
5.2。4.钻孔深度
在钻孔过程中，利用测锤等检测工具准确地控制好钻孔深度.
5.2。5.沉渣厚度
沉渣厚度检测过程分三次进行：钻到设计高程时测量钻孔深度、钢筋笼下放完检测沉渣厚度、导管安装完检测沉渣厚度.
如果沉渣厚度超标（大于20cm)，应根据现场情况采取换浆、射水（射风）冲射孔底等方法进行清孔。
5。2.6。导管安装顺序、安装长度、混凝土灌注过程中拆除长度
导管的安装应遵照试拼时的顺序进行，不得随意更改。安装的深度应比孔底高25-40cm。
混凝土灌注过程中应测量、记录好灌注高度、方量，指导好导管拆除长度，防止导管提出混凝土面或埋置过深,形成断桩。
5.2。7.现场技术员对施工工序对照检查，详细列出了每道工序质量控制的指标，严格按此标准进行质量控制，合格后在现场认真填写，实行“谁签字谁负责”的责任追究制。
5.3.钻孔桩沉降控制措施
对桥梁墩台基础工后沉降量及相邻墩台沉降差要求标准很高，须在设计和施工中严格进行沉降控制。沉降控制是一个系统工程，需要对墩台基础的沉降及时监测,以便随时掌握其沉降值，确保达到工后沉降的标准。
在承台施工完成后，测定承台上沉降观测点的高度,并以此作为承台沉降观测点的初测高程.在墩身浇筑前、后，盖梁浇筑前、后,架梁前、后，轨道板安装前后等各阶段分别再进行沉降观测。根据观测结果,分阶段对后续施工的盖梁顶面标高进行适当调整；梁部架设完成后，采用调整支座标高的形式对沉降差进行调整.
5.4.钻孔桩成品保护措施
5.4.1.钢筋笼采用下垫上盖保护，防止受潮淋雨；在下钢筋笼前，用隔离材料将设计伸入承台部分的钢筋进行密封包裹，防止灌注混凝土过程及以后过水生锈.
5。4。2.对桩基混凝土顶部1。0m的桩头部分到强度后再凿除,以保护桩基本身强度.
5。5.施工异常处理
5.5.1.钻孔中发生坍孔后，应立即报现场技术员，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；严重者回填夯实重钻。
5.5。2.出现流沙现象后,应增大泥浆比重,提高孔内压力或用黏土作成大泥块投下。用钻头将大泥块挤入流沙层，加强孔壁，堵住流沙。
5.5。3.出现弯孔，不严重时可重新调整钻机继续钻进。发生严重弯孔、梅花孔、探头石时，应回填修孔，必要时要反复几次修孔.
5。5.4.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。5。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，使钻头松动后再提起。
5.5.6.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。
5。5.7。浇筑过程中，当因导管漏水或拔出混凝土面、机械故障、操作失误或其他原因，造成断桩事故时，应报现场技术员同意重钻或会同有关部门研究补救措施。
5。6.冬季混凝土施工质量保证措施
5.6.1.当昼夜平均气温低于5℃或最低气温低于—3℃时,冬季搅拌混凝土前，先经过热工计算，并经试拌确定水和骨料需要预热的最高温度，以满足混凝土最低入模温度(不小于5℃）要求。优先采用加热水的预热方法调整拌和物温度。当加热水还不能满足要求或骨料中含有冰、雪等杂物时，也可先将骨料均匀地进行加热。水泥、外加剂及矿物掺和料可在使用前运入暖棚进行自然预热，但不得直接加热。
5.6。2.严格控制混凝土的配合比和坍落度。投料前，先用热水或蒸气冲洗搅拌机，投料顺序先放骨料，再加水,拌合后，最后加水泥和掺外加剂，搅拌时间较常温时延长50％，直至混凝土拌合均匀为止。
5.6.3。混凝土的运输时间应尽可能缩短，确保入模温度不得低于5℃，可采用混凝土输送车或输送泵外包裹棉被等减少散热，入模时插入温度计观测。
5。6。4.钻孔桩冬季施工时,为保证桩头混凝土的质量，采取比规范要求再超灌100厘米的技术保证措施.
5。6.5。钢筋的焊接、冷拉要根据实际使用的环境温度选用，并在使用时和环境温度条件下进行配套检验,以满足规范要求的使用标准.
6.安全环保保证措施
6。1安全保证措施
6.1。1.建立安全保障体系，明确各自岗位职责。
6。1。2.钻机各岗位工作人员，在上岗之前，都必须经过针对性的培训，持证上岗，全部人员都必须熟知桩基的整个施工过程，同时要熟练掌握自己所承担的工作内容和操作规程.不符合条件者不得上岗。
6。1.3。坚持“安全第一，预防为主"的方针，定期和不定期组织人员进行安全学习和安全教育。
6。1.4。钻机就位后，必须经技术人员检查，合格后方可作业.
6.1。5。钻机作业时设指挥一名，在作业过程中，钻机工作人员必须严格执行指挥的调度指令。
6。1.6.施工现场设专职安全员一名，各醒目部位要张贴各种安全提示标志，时刻提醒施工人员安全生产。
6。1.7.严格设备交接班制度，认真作好交接记录。要做好钻机的日常保养和定期保养，并做好记录，使设备能够安全、正常的工作。
6.1.8。加强劳动保护,现场施工人员要配齐各种防护用品，并安排合理作息,严禁疲劳作业.
6。1.9.所有电器设备必须有可靠的接地装置和防漏电保护装置。
6.1。10。整体钢筋笼运输安全措施
6.1。10.1。加强监督管理，在交通要塞处增派安全员.
6。1。10.2.司机要遵守场内行车所有规章制度.
6.1.10。3.控制路中行车速度，不能超过10km/小时。
6.1.11.整体钢筋笼吊装安全措施
6.1.11。1.加强监督管理，而且选择合适吊点，吊点位置的加强箍筋与所有主筋点旱要饱满;
6。1.11。2。吊具及钢丝绳起吊前要检查并定期更换，发毛与断股时要求立即更换,钢丝绳并经常涂黄油保养;
6。1.11.3。钢筋笼起吊时要用风绳牵引,吊车并要控制好起吊和水平位移速度；
6.1。11。4.吊车要求有专人指挥，起吊前要检查支腿平稳和地基强度情况,钢筋笼离地10cm确保安全后开始起吊。
6。1。11.5.吊车操作时符合《起重机安全操作规程》
6。2.环境保护措施
6.2。1。各种机械设备及人员不得随意进入田地,严禁侵入征地界限外。
6。2。2.施工驻地产生的各种生活垃圾应集中存放，定期送至垃圾回收站,不得乱弃。加强施工驻地周围的净化，做到定期消毒。
6。2.3。做好施工燃油的保管工作，油料存放应做到密封保存.
6。2。4。钢筋焊渣、桩基弃渣应在施工完毕运至指定的弃土场，集中堆放，统一处理.
6。2。5.废弃泥浆应采用罐车运至指定地点，不得随意乱排,污染土地或水系。
6.2。6.混凝土、泥浆罐车统一洗涤地点，洗涤废水集中存放。