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冲击钻孔灌注桩施工作业指导书

1.适用范围
本作业指导书适用于孔径在100～200cm之间的实心锥冲击钻施工作业。
2.作业准备
2.1场地准备：钻孔场地应清除杂物、换除软土、平整压实。场地位于浅水、陡坡、淤泥中时，可采用筑岛、枕木或型钢等搭设工作平台；当位于深水时，可插打临时桩搭设固定工作平台。工作平台必须坚固稳定，能承受施工作业时所有静、活荷载，同时还应考虑施工设备能安全进、出场；对于有浅埋岩溶地层或存在地面塌陷隐患的桩孔，要先进行溶洞加固后方可进行钻孔作业。
2.2技术准备：施工图纸审核完成，对现场管理人员和操作人员进行技术交底、培训，要求各工序现场管理人员和操作人员熟练掌握冲击钻孔灌注桩施工的施工方法、工艺流程及验收标准，并经过考核合格后上岗。
3.技术要求
表3-1 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%
测量或超声波检查

表3-2 钻孔桩钢筋骨架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
尺量检查不小于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
7
钢筋保护层厚度
不小于设计值
检查垫块

4.施工工艺流程
图4-1 冲击钻孔灌注桩施工工艺流程图
5.施工要求
钻孔桩灌注桩施工主要内容包括：泥浆池开挖和泥浆制备、冲击钻孔作业、钢筋笼加工吊装、导管安装、二次清孔及灌注水下混凝土等。
每个泥浆制备及循环分离系统由泥浆搅拌机、一个小泥浆池、一个沉淀池组成。
泥浆的制备性能指标见表5.1，泥浆比重可根据钻进不同地层及时进行调整。
表5.1 泥浆性能指标
钻孔方式
地质情况
泥浆比重
黏度（s）
含砂率（%）
胶体率（%）
PH 值
冲击钻
一般地层
1.1～1.20
16～22
≤4
≥95
＞6.5
易坍地层
1.2～1.30
19～28
≤4
≥95
＞6.5
卵石、大漂石
≤1.40
19～28
≤4
≥95
＞6.5
岩石
≤1.20
16～22
≤4
≥95
＞6.5
5.1护筒安装及钻机就位
护筒内径比桩径大约20～40cm，护筒埋置深度符合下列规定：黏性土不小于1m，砂类土不小于2m。
当表层土松软时将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m。岸滩上埋设护筒，在护筒四周回填黏土并分层夯实；护筒顶面中心与设计桩位偏差不大于5cm，倾斜度不大于1%。水中筑岛，护筒宜埋入河床面以下1m。钻孔时孔内水位高出护筒底面0.5m或地下水位以上1.5～2.0m，护筒顶面高出原地面约50cm。
安装钻机时要求底部应垫平，保持稳定，不得产生位移和沉陷，顶端用缆风绳对称拉紧，钻头在护筒中心偏差不得大于50mm。
5.2钻孔施工
钻孔时尽量安排两相邻桩间隔错开施工，确实无法错开时，则要等到相邻钻孔桩混凝土强度达到5.0MPa 后方可开钻，避免影响相邻已施工完的钻孔桩质量。
对于钢护筒底脚以下 2～4m 范围内或地质较差的地段，孔内应多放些粘土采用低冲程冲砸。一般细粒土层可采用浓泥浆、小冲程、高频率反复冲砸，使孔壁密实不坍不漏，孔内沉碴较多时 采用抽碴筒取碴，或换浆排碴，反复多次，直至沉碴基本抽取干净。
钻机正常钻进时的要求：
（1）冲程应根据土层情况分别进行调整：一般在通过坚硬密实卵石层或基岩漂石之类的土层中宜采用 3～5m 的高冲程，但在任何情况下，最大冲程不宜超过6m。在通过粘土、松散砂、砾类土或卵石夹土层中时宜采用1～3m的中、低冲程。在通过高液限粘土时，宜采用中冲程。若遇到流砂和淤泥层，应及时投入粘土和小片石，采用小冲程冲进，必要时反复冲砸。
（2）钻孔桩如通过软硬不均或岩石面倾斜较大的岩层时，需向孔内投入坚硬片石，采用低锤快打，形成一个平台后，方可采取较高冲程，避免偏孔、卡钻事故的发生。
（3）钻进过程中应注意均匀地松放钢丝绳的长度。一般在松软土层每次可松绳3～5m。应注意防止松绳过少，形成“打空锤”，使钻机、钻架及钢丝绳受到过大的意外荷载，遭受损坏。松绳过多，将会减少冲程，降低钻进速度，严重时使钢丝绳纠缠发生事故。
（4）钻进过程中随时捞取钻渣，判断地层是否与设计相符，如不相符及时通知技术人员，并停止钻孔作业，并做好记录。及时检验泥浆指标，根据地层变化情况，采用不同钻速、冲程，适时调整泥浆性能，孔内随时补浆并始终保持孔内液面高于孔外水位1.5～2.0m，加强泥浆护壁，保持孔壁稳定。
（5）钻孔应连续进行，当遇到特殊情况需停钻时，提出钻头，补足孔内泥浆，始终保持孔内规定的水位和泥浆的相对密度、粘度。
（6）钻机旁应常备一个钻头，两个钻头轮换使用，经常检查钻头的磨耗，磨耗超过1.5cm时要及时用耐磨焊条补焊。为防止卡钻，一次补焊不宜过多，且补焊后在原孔使用时，宜先用低冲程钻进一段时间，方可用较高的冲程钻进。
5.3终孔检查及初次清孔
钻孔完成后，用检孔器进行检孔。孔径、孔垂直度、孔深检查合格后进行清孔工作，否则重新进行扫孔。
清孔的目的是使孔底沉渣、泥浆比重、泥浆中含砂量等指标符合规范要求。具体要求见后文二次清孔的泥浆指标。
5.4钢筋笼制作、安装及导管配置安装、二次清孔
（1）钢筋笼制作
①钢筋笼在钢筋棚加工制作。主筋在制作前必须整直，没有局部的弯折。主筋一般应尽量用整根钢筋，分段后的钢筋接头应相互错开，保证同一截面内的接头数目不超过主筋总数的50%，接头错开间距不小于35d（d为钢筋直径），且不得小于50cm。
②钢筋笼的焊接、绑扎必须牢固，应保证焊缝长度和饱满度。桩身钢筋笼分段制作完后，吊运至现场边下放边连接。分段制作时采用搭接焊，两钢筋搭接端部应预先折向一侧，使两接合钢筋轴线一致，接头的长度单面焊不小于10d，双面焊不应小于5d。焊缝要求清除焊渣、焊缝饱满。
③钢筋加工满足表3-2的规定。加强箍筋与主筋连接全部焊接。钢筋骨架的保护层厚度可用与桩身等强度的圆型混凝土垫块来保证，每两米设置4个。

图5.4-1 钢筋笼成品加工

（2）钢筋笼安装
①钢筋笼顶端应根据孔顶标高设置吊筋。
②钢筋笼起吊时，吊点应拴牢并布置于直径方向，起吊过程中必须防止钢筋笼变形，使钢筋笼吊起后呈自然铅直状态。
③钢筋笼接长时，两钢筋笼必须保持垂直和对位良好。
④吊入钢筋笼时对准孔位轻放、慢放。若遇阻碍，随起随落和正反旋转使之下放。不高起猛落，强行下放，以防碰坏孔壁而引起塌孔。
⑤下放过程中，时刻注意观察孔内水位情况，如发现异常现象，马上停放，检查是否坍孔。
⑥钢筋笼下放至设计标高后，要检查钢筋笼是否中心偏位，使之满足规范要求，并宜用4根φ16钢筋将其与钢护筒焊接，以防止钢筋笼在混凝土灌注过程中下沉或上浮。
（3）导管配置及安装
导管使用前进行试拼，并进行水密性试验；按自下而上顺序编号和标示尺度。导管组装后轴线偏差不超过钻孔深的0.5%，并不大于10cm；组装时，连接螺栓的螺帽宜在上；水密性试验压力为孔底静水压力的1.5倍。
导管采用直径为30cm的无缝钢管，内壁应光滑，内径一致，接口严密；中间节长度宜为2m等长，底节可为4m，储料都下宜用1m长导管。导管长度应根据孔深和孔口作业平台高度等因素确定，灌注水下混凝土前，保证导管底距孔底约40cm。
图5.4-2 导管水密性试验

（4）二次清孔
浇筑水下混凝土前应检查沉渣厚度及泥浆指标。当沉渣厚度不满足要求时应进行二次清孔。沉渣厚度要求：柱桩不大于5cm，摩擦桩不大于20cm。泥浆指标要求如下：
孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒。
泥浆比重不大于1.1。
粘度为17～20s。
含砂率小于2%。
含砂率

粘度

泥浆比重

图5.4-3 泥浆三大指标检验仪器

如沉渣厚度及泥浆指标超出设计或上述要求时，则进行二次清孔。直到孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重≯1.1，含砂率＜2%，粘度17～20s；浇筑水下混凝土前摩擦桩沉渣厚度≤20cm，柱桩沉渣厚度≤5cm。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔作业。
5.5冲击钻孔桩的灌注
(1)首批封底混凝土的灌注
导管顶部应设置储料斗。储料斗容量需满足首批混凝土灌注量要求，即保证首批混凝土灌注后导管埋入混凝土中的深度不小于1m，且不宜超过3m。最小容量可参照下图和下式计算：

图5.5-1 首盘混凝土数量计算示意图
V≥πd2/4×h1+πD2/4×Hc
式中：V———— 首批混凝土所需数量，m3。
h1———— 井孔混凝土面高度达到Hc时，导管内混凝土柱平衡导管外水（或泥浆）压所需要的高度，即h1≥Hwγw /γc，m。
首先关闭阀门后向漏斗上料，将罐车驶入适当位置后向储料斗注入混凝土，当注入到储料斗中的混凝土满足首批灌注需要的混凝土数量后立即开启阀门，使混凝土即迅速下落到孔底，并同时加大油门往料斗中注入混凝土，直到顺利封底。
(2)正常灌注阶段
当混凝土面接近和初进入钢筋骨架时，应使导管底口处于钢筋笼底口3m以下和1m以上位置，并减慢灌注速度，以减小混凝土从导管底口出来后向上的冲击力。当孔内混凝土进入钢筋笼骨架4～5m以后，适当提升导管，减小导管埋置长度，以增加骨架在导管口下的埋深，增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。
浇筑过程中经常量测孔内混凝土面的上升高度，并适时缓慢平稳提升，逐级快速拆卸导管，导管的埋置深度应控制在2～6m，并在每次起升导管前，探测一次孔内混凝土面标高、确定提升高度。导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。拆除导管时间一般不宜超过15min。要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中。已拆下的管节要立即清洗干净，堆放整齐。循环使用导管4～8次后应重新进行水密性试验。

混凝土浇筑开始后，应快速连续进行，不得中断。最后拔管时注意提拔及反插，保证桩芯混凝土密实度。
混凝土浇筑面按高出设计桩顶标高1.0m以上来控制，多余部分在承台施工前凿除，确保桩头无松散层。
5.6钻孔及灌注过程中泥浆的处理
钻孔桩施工中，产生大量废弃的泥浆，为了保护当地的环境，这些废弃的泥浆，运往指定的废弃泥浆的堆放场地，并做妥善处理。
5.7钻孔时的注意事项
(1)冲击钻起吊应平稳，防止冲撞护筒和孔壁。进出孔口时，严禁孔口附近站人，防止发生钻锥撞击人身事故。因故停钻时，孔口应加盖保护，严禁钻锥留在孔内，以防埋钻。
(2)现场钻孔操作人员，要仔细检测泥浆比重及粘度，尤其是含砂率的检测，不同地层必须按要求进行相应调整。
(3)各工序之间衔接紧密，每道工序结束后，尽快进入下道工序，尽量缩短间隔时间。
(4)当无法施工时，需提起钻头，调整泥浆比重，保持孔内灌满泥浆。
(5)应常备两个钻头轮换使用，经常检查钻头的磨耗，磨耗超过1.5cm时要及时用耐磨焊条补焊。为防止卡钻，一次补焊不宜过多，且补焊后在原孔使用时，宜先用低冲程钻一段时间，方可用较高的冲程钻进。

6.劳动组织
表6.1 人员配置表
序号
工 种
人数
工 作 内 容
1
技术人员
3
负责现场指导、交底、检查、放样
2
安全员
1
负责安全防护
3
试验员
2
负责试验检测
4
队长
1
负责施工现场协调工作
5
电焊工
2
负责钢筋焊接
6
钻机司机
2
负责桩基钻进
7
普工
3
配合钻孔桩施工
8
混凝土运输车司机
3
负责运输混凝土
合计
15

7.材料要求
钢护筒采用厚度宜为8mm的钢板卷制，内径宜比桩直径大0.2～0.4m；声测管采用钢管，内径50mm、壁厚为3.5mm；钢筋及混凝土垫块等材料使用前已验收合格，满足施工和规范要求。
8.设备机具配置
冲击钻机（含泥浆制备设备）、混凝土运输罐车3台、汽车起重机3台、轮式装载机1台、水泵2台；测绳、50m钢卷尺、全站仪1套、水准仪1套。
9.质量控制及检验
表9.1 质量控制项目及检验方式
序号
质量控制项目
检验要求
检验方式
1
测量放样
桩位放样误差：要求中心位置≤50mm；
测量检验
2
护筒埋设
顶面位置偏差≤50mm；倾斜度≤1%
测量检验
3
钻机
有防止钻机下沉和位移的措施，对中误差≤10mm；钻头直径满足成孔孔径要求；
测量检验
4
终孔
孔深≥设计孔深 、孔径≥设计桩径、
倾斜度≤1%。
测量检验
5
清孔
泥浆比重≤1.1，含砂率＜2%，黏度 17～20s；沉渣厚度≤5cm，摩擦桩沉渣厚度≤20cm
试验检测、测绳测量
6
混凝土浇筑
混凝土浇筑高度高出设计桩顶1.0m。
测量检验
7
混凝土
坍落度18～22cm，标准试件强度
≥设计强度的1.15 倍
试验检测
10.安全文明及环保措施
（1）安全技术措施：
①钻机安设时，需做到支撑稳定牢固，对溶岩发达地区做好防护设施，谨防机具倾斜和高空坠物。
②钻孔桩施工时，没有施工的孔口均加防护盖，钻机作业人员均戴好安全帽。
③钻机的卷扬机钢丝绳在卷筒上排列整齐，卷绕钢丝绳时，严禁工作人员在其上跨越。卷扬机筒上的钢丝绳预留量不得小于三圈，严禁人拉钢丝绳卷绕。
④起吊钢筋笼、导管及更换钻头等吊装作业时，设专人指挥。
⑤钻进作业中，经常检查钢丝绳的损伤情况，如断丝超过5%时，及时更换。
⑥钻孔桩施工时，所有现场作业人员均须戴好安全帽。
⑦做好泥浆池的安全维护，及设置安全警示牌。
（2）文明施工技术措施：
①应经常保持现场清洁，泥浆及弃渣应及时清理外运。
②道路及施工现场应有排水设施，不得有积水和泥泞，应铺渣防滑。
③在居民聚集区施工时应注意控制噪音，防止扰民。

图10-1 泥浆池安全维护
（3）环保施工技术措施：
①注意做好施工场区和生活区的排水系统，经常清理，保持排水畅通。
②施工中尽量减少对自然环境的破坏，施工机械按规定线路行驶，严禁随意碾压线路规定以外处，不得人为扩大活动范围，破坏周边环境。
③生活区内周围的植被，严禁随意践踏和故意破坏，并在生活区设立植被宣传保护牌，告示人们对植物的保护人人有责。