钻孔灌注桩施工控制.doc

1 钻孔灌注桩的施工控制 大板项目部 关键词：钻孔灌注桩 施工 控制 参考文献：桥涵施工技术规范、桥梁工程师手册 工程简介工程简介 我项目部承建的查干沐沦河特大桥是阿荣旗至北海省际通道（内蒙古境内）陈家营子至大板段公路建设中的一座特大桥，由左右两个半幅组成，桥中心里程桩号为 K112+830，全长 646.06m。该桥位于竖曲线半径 R=60000m（纵坡由 0.10%变至-0.55%，变坡点桩号 K112+800，高程 H=621.495m，T=195m，E=0.317m）的凸形竖曲线上及平曲线半径 R=4200 米（右偏 53o0413）的平曲线上。上部构造采用 8 联（420m）预应力混凝土组合连续箱梁，先简支后结构连续。下部构造为双柱式桥墩，肋板式桥台，均采用钻孔灌注桩，其中桥台桩：16 根、桩径 1.0m、桩深 30.0m；墩台桩：124 根、桩径 1.3m、桩深 40.0m。钻孔灌注桩钻孔灌注桩施工工艺施工工艺 （一（一）、平整场地、整修道路）、平整场地、整修道路 钻孔灌注桩可直接根据桩顶设计标高、自然地面高程，用机械配合人工平整场地，首先清除地面杂物，换出软土，整平压实钻机位置的场地，使钻机能够在施工中保持稳定不发生不均匀沉降等现象，钻孔平台能够承受施工中的动、静荷载。按钻孔平面布置修筑钻孔机械、混凝土运输及浇筑机械进出场道路，使施工机械能够顺利进出。场地面积要满足摆放钻机、挖设泥浆池及沉淀池，灌注混凝土时泵车及混凝土运输车停放等需要，还应留出摆放钢筋笼的位置，见图1。2（二（二）、桩位复核）、桩位复核 以监理工程师签认的导线点为基准点，根据施工图设计提供的测量坐标及现场三角控制网(如果有)，用全站仪定出孔位中心桩，测放出孔位桩及护桩，见图2 复核无误、监理工程师认可后，用表格形式交钻机负责人，钻机负责人接交后立刻用十字定位法固定桩位，并由质检员符合定位情况，对定位桩采取妥善的保护措施。（三）（三）、钻孔桩施工钻孔桩施工 埋设护筒埋设护筒 钢护筒用厚 10mm 钢板制成，护筒制成长 2m 整体，共埋深 4 米，护筒直径比桩径大 20cm，在护筒顶部开宽 40cm，高 30cm 的出浆口。先钻孔深达到 4 米后，再埋设护筒，并对桩位进行复测，护筒中心和桩中心的误差不大于 5cm，同时保证护筒的垂直度。护筒周围用粘土分层夯填。护筒顶端粘土面层向护筒四周设流水坡，以防止流水沿护筒外壁由底部向孔内渗水而引起护筒底部塌孔。钻孔施工钻孔施工 通过对设计图纸给出的地质情况柱状图分析，表层为砾卵石层（地孔 位 泥浆 钢筋 沉淀 钻机 混凝土 5M 5M 5M 图2 图1 3 表至标高 605.5m），以下依次为中粗砂含卵砾石层（标高 605.5585.9m）、中砂含砾石层（标高 585.9571.9m）、中砂层（571.9m 以下）,为提高钻孔效率，故使用旋挖钻机成孔，优质泥浆护壁方案。本工程选用 R12 型和 BG-15 型旋挖钻机，是目前世界上最先进的成孔设备，采用 NESSY 测量系统，该系统由控制台、内置式处理器、模拟集成电路、感应器和传送器等部件组成。在施工中能随时反映钻孔垂直度、孔深、并及时修正钻孔垂直度。钻头采用专用钻头，具有进尺快、孔底残余少的特点。泥浆设备配用泥浆搅拌机和 3PNL 泥浆泵 2 台。施工工艺为 成孔主要技术要求为：1)钻机就位 旋挖钻自备行走机构，到位后精确对中、整平，认真检查钻机上各仪表是否处于正常状态，保证钻机正常钻进时运转平稳牢固，并确保钻机的主动钻杆、钻头和桩位中心三点在一条垂线上。2）旋挖钻成孔施工（1）、根据护桩放中心线，钻头中心线与桩中心线必须重合，验收合格后方可开钻。（2）、根据施工场地水文地质情况，为防止坍孔，可注入适量的膨润土泥浆钻进。钻机到位 调 整 钻进 埋护筒 泥浆制造 钻进 清孔 验收 安放钢筋笼 下导管 灌注 破桩头 4（3）、及时调整孔内泥浆比重，泥浆指标符合规范要求。（4）、孔深达到 4 米后，埋设 4 米长护筒，并对桩位进行复测，然后继续钻进直至终孔。3）钻进操作要求（1）、注入适量的膨润土泥浆，采用钻头钻进，直到孔底设计标高。（2）、钻进中应认真细心观察进尺情况和机台上各仪表的读数，确保钻机处于正常工作状态。（3）、钻进参数应根据不同的地质情况来加以选择和调整，以获得经济钻速。（4）、钻孔到要求孔深，提钻后，测量桩底标高，校正孔深，钻渣超高时，必须下钻掏孔。（5）、提钻时应注意操作平稳，防止钻头拖刮孔壁并向孔内补浆，保持孔内水头高度，防止坍孔。4）成孔质量保证措施（1）、本工程成孔难点为砂砾层的孔壁稳定，钻进时采用优质膨润土泥浆护壁，现场设泥浆搅拌机制泥浆，配备专门的泥浆测试仪器，设专职试验员监测泥浆性能，并随时注意地层的变化，确保砂砾成孔的顺利进行。保证孔径满足设计要求。（2）、操作手在成孔进程中要随时注意钻机处动调平系统、仪表盘、孔深显示等各参数的变化。发现问题及时处理，保证成孔质量。（3）、钻进过程中要随时量钻头直径，保证孔径满足设计要求。5）成孔质量检查 钻孔深度达到设计标高后，应对孔深、孔径、孔形进行检查，符合要求后，方可进行清孔。5 成孔后由机长报知工程技术部并协同监理工程师对孔径、孔深、孔形、倾斜度、沉渣厚度和孔底地质是否与设计相符合等进行检查，并按有关技术规范检查泥浆：.用泥浆比重计测定泥浆比重(1.031.10)；.用标准漏斗黏度计检测泥浆粘度（1720Pa.s）；.用含砂率计测定泥浆含砂率%(2%)；同意终孔后，吊装钢筋笼就位，准备水下混凝土的灌注。钢筋笼及导管就位钢筋笼及导管就位 钢筋笼在吊装前，现场技术人员应协同监理工程师对钢筋笼进行检查，合格后放可进行使用。钢筋笼吊装就位过程中为防止其发生变形，可在钢筋笼中部约 1/3 长度范围内，用 3 根钢管沿圆周均布，绑扎加劲箍，然后用汽车吊起吊。钢筋笼焊接时，主筋应采用单面搭接焊，对钢筋笼的焊接要求如下：.施焊人员必须执有电焊工操作证方可进行焊接作业；.焊缝要求饱满、平整，并敲除焊缝药皮，以保证钢筋与砼的粘接强度；.为保证焊缝的有效长度，其搭接长度必须满足 10D+2cm，同一平面内的主筋搭接数量不超过主筋数量的 50%。.焊条必须采用同等强度的 506 焊条。.设计要求 25%钻孔桩成桩检测采用超声波声测管检测，该部分钻孔桩在下钢筋笼的同时，应将声测管绑扎在加强箍筋上，底端用钢板焊牢封底，不得漏水。声测管顶部搞出桩顶 20cm，底部下至桩底。浇筑砼前，向管内注满水，并用塞子将堵死。每根钻孔桩设置 3 根声 6 测管，均匀分布（两两之间夹角为 120。）。下导管前，应事先检查导管是否内光外直，清点根数，丈量管长，检查丝扣情况，连接处涂油并放置密封圈，保证导管的密封性。技术人员应及时计算导管长度以指导施工。导管内径为 25cm，中间节每节长度为 2.5m，底节导管的长度应大于 4m，另外，备有 0.5m、1.0m 和1.5m 长导管和一节，以便于调整导管总长度。进行二次清孔时，首先将导管放至孔底，稍提高 50cm 利用泵反循环将孔内较粗屑携出孔外，使孔内泥浆被置换，并测量返浆比重，泥浆比重1.15，保证孔底沉渣厚度300mm。混凝土灌注前，根据漏斗容量计算首批混凝土的方量约 2m3，结合钻孔桩每延米砼方量计算出底节导管的悬空高度 0.5 米，包证首批混凝土灌注后，导管底部埋深不小于 1.0m。具体计算公式如下：VD2/4（H1+H2）其中：V灌注首批混凝土所需数量（m3）D钻孔桩直径（m），本大桥取 D=1.3m；H1桩底至导管底部间距(m)，一般取 0.5m；H2导管初次埋深(m)，取 H2=1.0m.灌注水下砼灌注水下砼 灌注水下砼是钻孔桩施工的关键工序，应严格按照工程技术部编制的钻孔桩施工作业指导书进行施工。钻孔应经成孔质量检验合格后，方可开始灌注工作。混凝土的配制除应符合设计要求和公路桥涵施工技术规范的 7 规定外，从气温、水泥品种、砼标号、水灰比、坍落度、外加剂等方面控制砼的初凝时间。本桥因桩身较长，为了使每根导管的砼灌注工作，在该根导管首批灌注的混凝土初凝以前完成，可在砼中掺入缓凝剂以延长砼的初凝时间。具体掺入量根据水泥种类、缓凝剂性能通过现场试验决定。采用强制式搅拌机生产砼，混凝土输送泵（或混凝土运输车）运送混凝土，用导管通过漏斗（或将混凝土倒入灰斗，用汽车吊吊入大锅）灌注水下砼，使用隔水球或塞，采用铁丝悬挂于导管内，位于管内泥浆面附近，剪断铁丝，使首批混凝土入孔。首批混凝土灌注量应保证导管底部埋管不少于 1.0m。灌注前，应对孔底沉淀层厚度应再进行一次测定，满足规范要求后立即灌注首批砼。钻机在砼灌注完成前禁止离开原位以做为备用起吊设备。为了保证整个灌注过程紧凑、连续地进行。现场备用一套搅拌设备、一台 120KW 发电机和一台汽车吊，防止停电或机械故障使灌注中断。同时注意观察管内砼下降和孔内水位上升情况，及时测量孔内砼面高度，以便及时提升或拆除导管。混凝土接近钢筋笼时，应控制混凝土下入速度适当提升导管，导管提升要平稳，避免出料冲击过大或钩带钢筋笼上浮错位。在灌注砼时，按规定制作砼标养试块，检测砼的 7 天和 28 天强度，填写试验报告单。有关砼灌注情况，如灌注时间、混凝土面的深度、导管埋深、导管拆除以及发生的异常现象等，指定专人进行记录，以便确定处理方案及时总结经验，指导下一根桩的施工。成桩质量检测应按监理工程师的要求进行检测并报监理工程师审核后方可进行下道工 8 序。钻孔灌注桩钻孔灌注桩质量控制质量控制 1 1、在钻孔过程中发生坍孔如何处理？在钻孔过程中发生坍孔如何处理？（1）质量问题及现象 在钻孔过程中或成孔后井壁坍塌。（2）原因分析 由于泥浆稠度小，护壁效果差，出现漏水；或护筒埋置较浅，周围封堵不密实而出现漏水；或护筒底部的粘土层厚度不足，护筒底部漏水等原因，造成泥浆水头高度不够，对孔壁压力减小。泥浆相对密度过小，致使水头孔壁的压较小。在松软砂层中钻孔时进尺过快，泥浆护壁形成较慢，井壁渗水。钻进时未连续作业，中途停钻时间较长，孔内水头未能保持在孔外水位或地下水位线以上 2。0m，降低了水头对孔壁的压力。操作不当，提升钻头或吊放钢筋笼时碰撞孔壁。钻孔附近有大型设备作业，或有临时通行便道，在车辆通行时间生振动。清孔后未及时浇注混凝土，放置时间过长。（3）预防措施 在钻孔附近，不要设临时通行便道，禁止有大型设备作业。在陆地上埋置护筒时，应在底部夯填 50cm 厚的粘土，在护筒周围也要夯填粘土，并注意夯实，护筒周围要均匀回填，保证护筒稳固和防止地面水的渗入。水中振动沉入护筒时，应根据地质资料，浆护筒沉穿淤泥及透水层，护 9 筒之间的接头要密封好，防止漏水。应根据设计部门提供的地质勘探资料，根据地质情况的不同，选用适宜的泥浆比重、泥浆粘度及不同的钻进速度。如在砂层中钻孔时，应加大泥浆稠度，选用较好的造浆材料（如可购买专用造浆材料膨润土），提高泥浆的粘度以加强护壁，并适当降低进尺速度。灌孔桩泥浆性能指标要求见表13。当汛期或潮汐地区水位变化较大时，应采取升高护筒，增加水头或用虹吸管等措施保证水头压力相对稳定。钻孔时要连续作业，无特殊情况中途不得停钻。提升钻头、下放钢筋笼时应保持垂直，尽量不要碰撞孔壁。若浇筑准备工作不充分，暂是不要进行清孔，清孔合格后要及时浇筑混凝土。供水时不得将水管直接冲射孔壁，孔口附近不得集聚地表水。处理措施 如有轻微坍孔时，可采取增大泥浆比重、提高泥浆水位的措施，保证水头压力。坍孔部位不深时，可改用深埋护筒，将护筒周围回填、夯实，重新钻孔。若发生严重坍孔，应马上退出钻，重新用粘土回填，待回填土密实后再重新钻孔。2 2、钢筋笼就位后，灌注混凝土前孔底沉淀厚度超过规定如何清孔？、钢筋笼就位后，灌注混凝土前孔底沉淀厚度超过规定如何清孔？（1）质量问题及现象 泥潭回淤深度过大，致使灌注混凝土无法全部顶超淤泥，造成桩头混凝土夹杂泥浆，强度降低，到接近桩顶时混凝土灌注困难。10 降低桩基承载力。工后沉降超限。（2）原因分析 清孔不彻底。清孔后放置时间较长，未及时浇注水下混凝土。（3）预防措施 清孔的目的是通过抽、换孔内浆，清除钻渣和沉淀层，尽量减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留过厚沉淀泥浆而降低桩的承载能力；其次清孔还为灌注水下混凝土创造良好条件，使检测正确，灌桩顺利。清孔时要注意一次清到符合设计要求或规定值。（4）处理措施 钢筋笼就位后，灌注混凝土若回淤厚度超过规定时，可采取抽浆或换浆方法进行清孔，具体方法如下：用空压机风管将压缩空气输进排泥管，使泥浆形成密度较小的泥浆空气混合物，在水柱压力下沿排泥管向外排出泥浆和沉淀，同时用水泵向孔内注水，保持孔内水位不变，直至沉淀厚度达到设计要求为止。此法适用于地质条件良好、孔壁不易坍塌的柱桩或摩擦桩。也可用钻机的泵吸反循环系统，通过换浆进行清孔。即将钻杆底端放至距孔底 1015cm 处，持续吸淀换浆，直至排出泥浆的含砂率与换人泥浆的含砂率接近及回淤厚度满足规范要求为止。吸潭换浆时要及时向孔内注入新鲜泥浆，保持孔内水头压力，避免塌孔。注意：a、在清孔时必须注意保持孔内水头，提管时避免碰撞孔壁防止坍孔。b、回淤深度的检查方法：在灌注混凝土前必须进行回淤深度检查，应 11 在清 孔完毕立即把开口铁合坠到孔底，待到混凝土灌注前取出，直接测量沉淀在合内的沉潭厚度；或在采用二次测量差时（钻孔完成时所测量的井深与在钢筋笼就位后灌注混凝土前所测数据之差），所用测量器具底面应具有一定的面积，防止测量器具沉入淤泥使所量回淤深度有误。c、清孔合格后，马上进行水下混凝土灌注。d、不可用加深孔底深度来代替清孔。3 3、如何保证钢筋笼不上浮？、如何保证钢筋笼不上浮？质量问题及现象 在灌注混凝土时钢筋笼上浮。在提升导管时，钢筋笼上浮。原因分析 当灌注的混凝土接近钢筋笼底部时灌注速度过快，混凝土将钢筋笼托起；或提升导管速度过快，带动混凝土上升，导致钢筋笼上浮。在提升导管理，导管挂在钢筋笼上，钢筋笼随同导管一同上升。预防措施 当所灌注的混凝土接近钢筋笼时，要适当放慢混凝土的灌注速度，待管底口提至钢筋笼内至少 2。0m 以上时方可恢复正常的灌注速度。在安放导管时，应使导管的中心与钻孔中心尽量重合，导管接头处应做好防挂措施，以防止提升导管时挂信钢筋笼，造成钢筋笼上浮。处理措施 钢筋笼卡住导管后，可设法转动导管，使之脱主钢筋笼。发现钢筋笼有上浮迹象时，可适当加压，以防止继续上浮。4 4、如何保证桩柱接头质量如何保证桩柱接头质量？凿桩头应注意哪些问题？凿桩头应注意哪些问题？12 质量问题及现象 破桩头时间过早，混凝土受到扰动后影响强度的形成或使桩头混凝土产后裂缝。把桩头凿成盆状，接柱前不易清除污染物，影响接柱质量。擅自采用爆破法破桩头，且剂量控制不准，造成对桩头爆破过度，致使桩身上部出现碎裂。原因分析 在混凝土强度未形成或未达到一定强度（70%）就进行凿除时，会对混凝土产生扰动，破坏混凝土的强度形成，或使混凝土内部产生细小裂纹。对设计桩顶的标高计算或测量不准，导致灌注混凝土提前结束，致使桩头标高低于设计标高。在灌注水下混凝土时未按规范要求进行超灌、超灌高度不足或无法进行超灌（混凝土不能再向上托起泥浆）。泥浆稠度大且回淤厚度大，造成混凝土与泥浆的混合层较厚。清孔不彻底或回淤测量有误。灌注混凝土完成后，立即掏浆至桩顶设计标高，可能使泥浆掺入混凝土内，同时减小了对桩头混凝土的压力，致使混浊凝土的强度有所降低。预防措施 不混凝土至距桩头较近进，要提高漏斗口至少高出桩顶 4.0m，也可搭3.0m 高的平台，在平台上进行灌注混凝土，以便混凝土在压的作用下能够将泥浆顶起。灌注混凝土时应比桩顶设计标高至少超灌 80cm，以保证桩处混凝土超灌部 分自重作用下的密实，同时保证桩头处的混凝土中不含泥浆。13 在混凝土灌注后必须达到一定强度（要求 70%以上。平均气温在 15c以上时，一般龄期达到 7d 即可，气温较低时必须延长龄期）时才能破除桩头。严禁混凝土灌注完毕后随即进行掏浆（如果先行掏浆，则会降低对桩附近的混凝土的压力，使混凝土的密度有所降低，或使泥浆进入混凝土内，导致混凝土的强度有所降低）。凿桩头时当凿至距设计位置 10cm 左右时，应注意先对设计桩标高处的四周进行凿除，然后再凿除中间部分，桩头丰除后的形状应呈平面或桩中略有凸起（注意凿毛），以利接柱或浇筑系梁混凝土前冲洗桩头。严禁使用爆破法进行破桩头。（4）处理措施 若因意外原因，在凿除桩头后混凝土中仍含有泥浆，则应继续向下凿除，直致混凝土中不含泥浆且强度满足设计要求时为止。此时可支模板浇注混凝土，深度较大时需先行接柱，若深度较浅时可在浇筑承台混凝土时同时浇筑。5 5、如何防治桩基出现缺陷？如何防治桩基出现缺陷？（1）质量问题及现象 桩身混凝土灌注完成达到一定强度后（一般龄期为 7d），经无破损检测发现。桩身有缩径。混凝土离析。软弱夹层。断桩。（2）原因分析 在灌注混凝土时导管提升速度过快，且提升量过大（即混凝土上升速度 14 小于导管提升速度，使掺杂泥浆的混凝土成为桩身混凝土的一部分），导致缩径。在下钢筋笼后钻孔又出现缩径。混凝土拌和时间短、或计量出现误差造成配合比变化，或使用小型车辆运输导致混凝土离析。在灌注混凝土过程中，由于泥浆护壁薄、灌注时间长致使局部坍塌形成软弱夹层。（3）预防措施 灌注混凝土前，要对拌和机的计量系统进行标定，尺可能使用混凝土搅拌运输车运送混凝土。当只能使用小型车辆时，应尽量缩短运距，避免混凝土离析。在提升导管时，速度不可过快，同时拆卸导管时一次只能拆除一节（长度不得超过 2.5m）。灌注水下混凝土的准备工作要充分发挥，匀速灌注，尽量缩短灌注时间，防止坍孔。（4）处理措施 经无破损检测若发生缩径或软弱夹层，可根据其位置采用不同的处理办法：a 若处于距地表 5.0m 以内，且地质条件良好时，可采用开挖法，挖至需处理部位后，将泥浆或掺杂泥浆的混凝土清除，露出良好 a Greek gift 的混凝土时，将钢筋上的泥浆清除干净，支模后，浇注掺有适量膨胀剂的强度高于桩身混凝土设计强度的混凝土。b 若需处理部位处于距地表 5.0m 以下、10.0m 以内时，或虽距地表 5.0m 以 15 内但地质条件不良时，可采用下套管方法进行处理，其余方法同上。c 若需处理部位处于距地表 10.0m 以下时，可使用直径略小于钢筋笼内 径的冲击钻在原桩们进行冲击钻孔至钢筋以下 1.0m，然后将钢筋拆除，再进行二次扩孔至设计直径，清孔后重新灌注混凝土。桩桩基无破损检测基无破损检测 砼灌注完毕后进行桩基无破损检测：A、根据水下混凝土的灌注记录检查灌注情况；B、检查预留试块的抗压强度不低于设计强度，每根桩不少于 3 组；C、桩身混凝土质量检测采用无破损法进行，检验桩数根据设计或规范要求执行；无破损检测按低应变锤击法基桩无损检测工作执行；D、单桩垂直承载检验，应按设计要求进行。