冲孔灌注桩施工工艺.doc

冲孔灌注桩及后注浆施工工艺
一、施工工艺原理
冲孔桩施工原理是桩机将冲锤提高到一定高度，然后运用冲锤自由落体的冲击能量冲击打坏土层或岩石，并通过泥浆循环出碴达成进尺成孔的目的。
二、机料工计划
1、重要施工机械表
种类（名称）
数量
型号
额定功率（kw）或容量m3吨位（t）
用途
挖掘机
1台
PC200

配合桩基施工
汽车吊
1台
QY-80A
20 t
桩机移机、安装钢筋笼
冲孔桩机
2台
CKZ-6T
45 kw
冲孔桩施工
冲孔桩机
1台
CKZ-8T
50KW
冲孔桩施工
泥浆泵
3台
1pn
25 kw
泥浆循环
电焊机
3台
AX4-500-1
30 kw
钢筋笼焊接、焊冲锤等
泥浆车
1台
10m3

泥浆外运
钢筋加工机械
1套

钢筋加工
水泵
1台
50DL

场地排水
高压注浆泵
1套
2TGZ型

后注浆用
2、劳动力需求特点
本工程的施工任务为冲孔灌注桩，需求的劳动工种重要涉及冲桩工、钢筋工及其他配套工种，由于本工程基本上属于机械化施工，故各工种是根据施工机械的配备数量进行配置的，劳动力随施工机械同时进场直至施工机械退场。
3、重要材料供应原则
材料供应做到：
（1）、按提前预算和抽出的小样，做出备料计划。
（2）、按公司材料科“合格供应商”名单每一种大宗材料，选择多家供应商，以保证供货不断流。
（3）、本工程的钢筋等材料，根据现场施工进度分批量进场根据工程实际情况进场。
（4）、密切关注工程进度部位情况以及材料的库存情况，对也许短缺的材料及时采用措施。
（5）、现场备用1辆小货车，用于采购零星材料。
（6）、施工现场钢筋、商品砼、钢筋等原材集中堆放，现场材料堆放使用管理，按公司《施工现场器材管理规定》执行。
重要材料进场计划表
材料名称
单位
需求量
使用部位
需求时间
备注
钢筋
t
80
冲孔桩
分批进场

桩芯混凝土
m3
4000
冲孔桩
随需随购

水泥
t
50
冲孔桩底
分批进场
后注浆用
其他材料
项
按需要
零星材料
随需随购

三、工艺流程
测量放线定桩位
开冲前准备
桩机就位较正
正循环冲进成孔
继续冲进成孔
终孔验收
钢筋笼吊安
灌注设备就位
正循环三次清孔
砼灌注
灌注设备退位
起拔护筒
回填清场
桩机移位
埋设护筒
换浆、浆渣外运
钢筋笼及压浆管制作
下入灌注导管
孔底沉渣检查
砼配制
浆渣外运
循环系统布置
泥浆配制
正循环清孔
正循环二次清孔
砼垫块制作
试件制作养护

四、施工方法
1、设浆池、浆沟
由于冲孔桩施工会产生大量泥浆，因此，解决好泥浆是搞好现场文明施工的关键。为保持在施工期间的现场整洁有序，发明良好的施工环境，必须在冲孔灌注桩施工前先施工泥浆沟槽及泥浆循环池。为保证混凝土浇筑时泥浆的排放及保证场地地基的稳定，施工时要准备足够的泥浆车对泥浆进行外运解决。
2、埋设钢护筒
冲孔灌注桩成孔时，需采用孔口护筒，护筒埋设应符合下列规定：
⑴.护筒埋设应准确牢固，护筒中心与桩位中心的偏差不应大于50mm。
⑵.护筒用4～8mm钢板制作，内径大于冲锤头直径200mm，上部开设1个溢浆孔。
⑶.护筒埋设深度：在粘性土中不宜小于1.0 m；砂土中不宜小于1.5m，高度应满足孔内泥浆面高度的规定。
⑷.受水位涨落影响或水下施工的冲孔桩，护筒应加高加深，必要时应打入不透水层。
3、桩机对位
立好机架并调整和安设好起吊系统，将冲锤吊起，渐渐放进护筒内。冲击钻应对准护筒中心，偏差不大于±20mm。
4、冲孔
（1）开孔：在开孔阶段冲孔进度不宜太快，一般控制每小时进尺在1米以内，相应地提锤高度要小，冲击次数要多（见如下表），这样产生的冲击力小，使孔壁逐渐受水平力的挤压而密实。
土壤
提锤高度（厘米）
冲击次数（次/分）
泥浆浓度
土
40～60
20～25
1.1～1.3
砂  砾
40～60
20～25
1.3～1.5
此时假如冲击过猛，进度太快，孔壁不能较好地形成，反而会引起坍孔。所以在开孔阶段要严格控制冲孔进度，以利于加强孔壁。在开孔深度，护筒底以下3～4米范围之内，规定尽也许把孔壁护得牢实一些，此后进入正常冲孔，就不容易产生坍孔。
（2）正常冲孔：通过轻冲击的开孔阶段之后，即开始正常冲孔，以加快速度。提锤高度可增至1.5～2米以上，泥浆浓度相应减少，大体在1.5以下。在正常情况下，冲孔进尺每小时为1～1.5米左右，有时更多一些。
（3）冲打岩层：岩层表面大多是高低不平，或为倾斜面，因此在冲孔刚进到岩层时，最容易产生偏孔。所以在冲孔接触岩层时，要特别谨慎。通常是向孔底抛掷直径20～30厘米的片石，将岩层斜面和高低不平之处嵌补填平。然后进行绷紧绳子低锤快打，导致一个较紧密的平台，承托冲锤，均匀受力，防止偏孔。但要注意岩层倾斜突出部分没有冲平以前，仍不能提高锤，待岩层基本上打平后，方可高锤猛打，加快冲孔进度。
冲进岩层后，泥浆浓度降到1.2左右，以减少阻力和粘锤的情况，但不能太小，否则石渣浮不上来，泛渣困难。
5、下钢筋笼
①、钢筋笼制作：所使用钢筋等原材料必须经检查合格后才干使用。钢筋笼加工前，主管施工员先进行钢筋下料，画出钢筋成型后的图形及尺寸，然后对工人进行具体的技术交底。钢筋笼的制作必须严格执行有关验收规范和按图施工。制作完毕后必须进行隐蔽工程验收，经验收合格后即进行吊装。为满足钢筋笼的砼保护层达成设计规定，钢筋笼每隔2m处设立6cm高的f10钢筋环作为钢筋保护层措施。
②、钢筋笼吊安：当钢筋笼长度小于10米时可采用桩机吊装，长度大于10米时使用吊机进行吊装就位，吊时时要合理设立适当数量的吊点等办法防止钢筋笼产生变形。采用吊车时设立4-6个起吊点，钢筋笼下放前。 吊点加强焊接，保证吊装稳固。吊放时，吊直、扶稳，保证不弯曲、扭转。对准孔位后，缓慢下沉，避免碰撞孔壁。 起吊钢筋笼采用扁担起吊法，起吊点设在钢筋笼箍筋与主筋连接处，且吊点对称并一次性起吊。吊放钢筋笼入孔适应对准孔位，保持垂直，轻放、慢放入孔。若遇阻碍应停止下放，查明因素进行解决，严禁高提猛落和强制下入。下放钢筋笼时，规定有技术人员在场，现场测护筒顶标高，准确计算吊筋长度，以控制钢筋笼的桩顶标高及钢筋笼上浮等问题，钢筋笼安装到位后，用水平仪测量护筒顶高程，保证钢筋笼顶端到达设计标高，随后立即固定。下放钢筋笼时，规定有技术人员在场，使用4根φ16 吊筋以控制钢筋笼的桩顶标高。 安装钢筋笼完毕到灌注混凝土时间间隔不应大于4 小时。
6、清孔
桩孔成孔满足规定后，需用优质泥浆对桩孔进行清孔换浆，排除桩孔中的泥渣，以减少泥浆比重及砂率，保证桩身砼的灌注质量。在成孔过程中通过泥浆的循环换浆，已将大部分泥碴排出孔外。
每根桩终孔验收后，在安装箍筋笼之前，均必须使用泥浆指标检测仪器检测桩孔底部的泥浆指标参数，涉及泥浆比重、砂率、粘度等三项泥浆指标，保证泥浆指标符合质量规定，并做好泥浆检测记录。钢筋笼安装前，孔底500mm范围的泥浆指标参数控制标准：比重应介于1.15～1.25间，含砂率≤8%，粘度22～28S。
清孔后，由于安装钢筋笼及导管一般需要约一个小时，因此灌注水下砼之前必须再次测量孔底沉渣厚度，如沉渣厚度小于50mm（抗拔桩为200mm），方可灌注砼，否则必须进行二次清孔。
7、灌注水下混凝土
水下砼必须具有良好的和易性，配合比要通过实验拟定，坍落度宜为180～220㎜。为保证水下砼具有良好的和易性，需选用性能较好的水泥，选用适当粒径的碎石，并掺入适当的外加剂提高砼的和易性及流动性，延长初凝时间和终凝时间，使之适应水下砼浇捣的工艺规定。本工程为防止砼被腐蚀还需在砼中掺入BC-502复合氨基醇阻锈剂掺量为8kg/m3。
本工程重要采用预拌商品砼，开工前先安排有关人员联系好预拌砼的供应商，并与供应商的技术人员进行砼配合比设计及试配工作，安排好运送路线，制定好有关措施。
采用f250导管，导管壁厚3mm，导管底部分节长度不少于4m。开塞时导管底离孔底300～500mm，导管顶部安装砼漏斗，使用砼隔水塞，隔水塞上部垫一块橡皮，保证砼与水隔离，采用漏砍球法开塞。导管及漏斗吊在冲桩机上，随着砼面的升高而适度提高。拟采用两种开塞方式：
（1）搅拌车（或汽车砼泵）直接灌注方式： 对于桩位场地比较宽敞的桩孔，在铺设好场地道路的基础上，将砼搅拌车开至桩孔位置，直接将砼卸入砼漏斗中，待砼漏斗装满一斗砼后开塞，并让搅拌车的砼连续灌入漏斗中，保证砼连续灌注，满足开塞时的埋管深度规定。 搅拌机无法到达的桩位，采用汽车泵灌注。
（2）挖掘机（或吊车）吊斗灌注方式：对于桩位场地比较狭窄、搅拌车无法到达的桩孔，则采用挖掘机（或吊车）吊斗灌注方式，即用吊斗将砼一斗一斗的灌入漏斗中。开塞时，先使砼漏斗装满一斗砼，再用吊斗准备好一斗砼在漏斗上，开塞后即刻将吊斗中的砼卸入漏斗中，以使两斗砼连续灌入桩孔。
水下灌注工艺规定：开塞时必须进行砼埋管深度计算，保证开塞时的砼灌注高度不小于800mm，使砼导管底端离桩孔底部300mm，则埋管深度不小于500mm。 之后连续灌入砼。水下砼灌注过程中，必须严格控制埋管深度在2~6m范围内，严禁导管拔空，并随着砼面上升到一定高度提高导管并拆管以防止导管埋管过深。水下砼灌注过程中，由一个技术人员专门负责水下砼灌注过程以及导管提高、拆除等工作，并做好水下砼灌注记录。
为保持桩身砼质量，在砼面到达设计桩顶标高后，需留置800mm的超浇浮浆层。每根冲孔桩在水下砼灌注过程中，每50M³砼随机抽样做一组砼抗压强度试块，并且每根桩留置不少于一组的试块；每车砼随机抽样测量一次砼塌落度并作记录。

五、灌注桩后注浆的施工工艺流程
1、灌注桩后注浆的施工工艺流程如图所示：
管阀制作
准备工作

灌注桩施工（压浆导管埋设）

压浆设备选型及加筋软管
与桩身压浆管连接安装

打开排气阀并
开泵放气调试

按设计水灰比拌制水泥浆

关闭排气阀压清水开塞

水泥浆通过过滤至储存桶

待压浆管通畅后压注水泥浆液

桩检测

（1）压浆设备及压浆管的安装
①压浆系统由浆液搅拌器、带滤网的贮浆斗、压浆泵、压力表、高压胶管、预埋在桩中的压浆导管和单向阀等组成。
② 压浆泵系统的选型
压浆泵是实行后压浆的重要设备，压浆泵一般采用额定压力6-12MPA，额定流量30-100L/min的压浆泵，压浆泵的压力表量程为额定泵压的1.5-2.0倍。考虑到压浆过程中流量和压力调整的方便，工程中常采用流量及压力可调整的高压泵，如2tgz-120/105型高压压浆泵，该泵的浆量和压力根据实际需要可以随意变档调速，可吸取浓度较大的水泥浆、化学浆液、泥浆、油、水等介质的液浆，吸浆量和喷浆量可大可小。
．浆液搅拌器的容量与额定压浆量相匹配，搅拌器浆液出口应设立水泥浆滤网，避免水泥团进入贮浆筒后吸入压浆导管内而导致堵管或爆管事件。
．压浆泵与压浆管之间采用能承受2倍以上最大压浆力的加筋软管，其长度不超过50cm，输浆软管与压浆管之间设立泄压阀。
（1） 浆液的制备
采用与灌注桩水泥同强度等级的普通硅酸盐水泥与清水拌制成水泥浆，水灰比根据压浆情况适时调整，一般水灰比0.45-0.6。工程施工时，后压浆正式压浆作业前，应进行试压浆，对浆液水灰比、压浆压力、压浆量等工艺参数调整优化，最终拟定工艺参数。刚开始拌制水泥浆液时，水灰比应适中，以便根据压浆情况上下调整水灰比。施工中，工程具体做法为:通过试压浆搅拌水泥浆液时拟定各种水灰比浆液容量，在搅拌器中找出各水灰比浆液（如水灰比0.45\0.48\0.51\0.54\0.57\0.6）的高度刻度，并在搅拌筒的外侧壁标示出相应的刻度。搅拌时，先在搅拌桶内放入比现场合需刻度稍低的清水，然后加入水泥搅拌均匀，根据现场压浆情况拟定所需要的水灰比再加水搅拌均匀，过滤后可放入储浆筒以备压浆，浆液在储浆筒内应不断搅拌，避免浆液长时间静置而沉淀。
（2）开塞
压浆前，为使整个压浆线路畅通，先用压力清水开塞，开塞的时机为成桩2-7天后，用高压水冲开出浆口的管阀密封装置，开塞采用逐步升压法，当压力骤降，流量突增时，表白通道已经开通，立即停机，防止大量水涌入地下。
（3）压浆
开塞后立即进行压浆，原则上开一管注一管，不允许普遍开塞。压浆应连续进行，压力采用由小到大逐级增长的原则。
2、后压浆技术的施工要点
（1）压浆管埋设
压浆管管径采用>25管壁厚度>2.5的焊接钢管，管阀与压浆管焊接连接。压浆管随同钢筋笼一起沉入钻孔中，边下放钢筋笼边接长压浆管，压浆管紧贴钢筋笼内侧，并用铁丝绑扎或焊接在适当位置固定牢固，压浆管应沿钢筋笼圆周对称设立，压浆管的根数根据设计规定及桩径大小拟定（一般设计已明确）。压浆管压浆后可取代等强度截面钢筋。
桩底压浆时，管阀底端进入桩端土层的深度应根据桩端土层的类别拟定，持力层过硬时可适当减小。
持力层较软弱及孔底沉渣较厚时可适当加深。一般管阀进入桩端土层的深度为：
桩端土层的类别
粘性土、粘土、砂土
碎石土、风化岩
管阀进入土层深度
≥200mm
≥100mm
为保证管阀顺利进入桩底持力层中，管阀应超过引导压浆钢筋笼底端一定长度，超过长度根据土层类别或设计拟定，保证管阀进入土层长度符合规定。安装过程中防止钢管在安装过程中发生扭曲，压浆管与钢筋笼加劲箍和螺旋筋焊接或绑扎固定。压浆管采用钢套管连接，连接应牢固和密封，不漏水，上端用丝堵封口，避免杂物落入管内导致堵管。在吊放钢筋笼过程中，严禁撞笼、扭笼、墩笼，钢筋笼应竖直缓慢下放，进入持力层后，钢筋笼不得扭动，以免管阀在进入土层时受到损坏。
管阀采用与压浆管同材料制作，长30cm，其中小孔喷射段20cm，均匀钻10mm孔于管壁上，喷射段小孔用环形橡皮由上而下逐层搭接封闭密实，最后在外面包裹一层橡皮，上下用铁丝扎紧。
（2）水泥浆配制
先根据实验按搅拌筒上相应刻度拟定出一定水灰比的水泥浆液，在正式搅拌前，将一定水灰比水泥浆液的相应刻度在搅拌机筒外壁上作出标记。配制水泥浆液时先在搅拌机内加一定量的水，然后边搅拌边加入定量水泥，根据水灰比再补加水，水泥浆搅拌好后达成相应刻度，搅拌时间不少于3MIN，浆液中不得混有水泥结石、水泥袋等杂物。水泥浆搅拌好后，过滤后放入贮浆筒，水泥在储浆筒内也保证不断搅拌。
（3）压浆
·正式压浆作业之前，应进行试压浆，对浆液水灰比、压浆压力、压浆量等工艺参数调整优化，最终拟定工艺参数。
·在压浆过程中严格控制单位时间内水泥浆注入量和压浆压力。压浆速度一般控制在30-50L/MIN。
·压浆量和压浆终止压力根据设计进行。
下列公式计算压浆量：
桩底压浆水泥用量：GQ=π（h.t.d+￡.na.d3）
式中：GQ—桩底压浆水泥用量
d—桩直径（m）
h—桩底压浆时浆液沿桩侧上升高度（m）
桩底单压浆时，h可取10-20m，桩侧为细粒土时取高值，为粗粒土时取低值；t--包裹于桩身表面的水泥结石厚度，可取0.01~0.03m，桩侧为细粒土及正循环成孔取高值，粗粒土及反循环成孔取低值；
n0--桩底土的天然孔隙率，n0=e0/（1+e0），e0为天然孔隙比；
￡-水泥充填率，对于细粒土取0.2-0.3，对于粗粒土取0.5-0.7；
·压浆压力可通过试压浆拟定，也可以根据pg=pw+￡x∑γihi计算拟定，式中pg泵压;pW---桩侧，桩底压浆处静水压力;γi、hi-----压浆点以上第i层土有效重度和厚度；￡x---压浆阻力经验系数，与桩底桩侧土层类别，饱和度，密实度，浆液稠度，成桩时间，输浆管长度等有关。桩底压浆时￡x，的取值见下表：
土层
类别
软土
饱和粘性土、粉土、粉细沙
非饱和粘性土、粉土、粉细沙
中粗砂、砾卵石
风化岩
￡x
1.0~1.5
1.5~2.0
20~40
1.2~3.0
10~40
当土的密实度高，浆液水灰比小，输浆管长度大，成桩间歇时间长时取高值。
·被压浆桩离正在成孔桩作业点的距离不小于10d（d为桩直径），桩底压浆应对两根压浆管实行等量压浆，对于群桩压浆，应先外围，后内部。
·在压浆过程中，当出现下列情况之一时应改为间歇压浆，间歇时间30~180min，间歇压浆可适当减少水灰比，间歇时间超过60min，应用清水清洗压浆管和管阀，以保证后续压浆能正常进行。
··压浆压力长时间低于正常值;
··地面出现冒浆或周边桩孔串浆.
（4）压浆过程采用”双控”的方法进行控制,压浆终止条件,当满足下列条件之一可终止压浆:
·压浆总量和压浆压力均达成设计规定:
·压浆总量已经达成设计值的70%,且压浆压力达成设计值并维持5min以上：
·压浆总量已经达成设计值的70%，且桩顶或地面出现明显上抬。桩体上抬不得超过2mm。
（5）压浆作业过程记录应完整，并经常对后压浆的各项工艺参数进行检查，发现异常情况时，应立即查明因素，采用措施后继续压浆。
（6）注意事项
·后压浆施工过程中，应经常对后压浆的各工艺参数进行检查，发现异常立即采用解决措施。
·压浆作业工程中，应采用措施防止爆管，甩管，防漏电等安全措施。
·前台观测人员与后台开泵人员分工明确，并保持密切联系，及时解决灌浆过程中的意外情况。
·压浆泵压力表应定期检定。
·水泥浆液中可根据实际需要掺加外加剂
·施工过程中，应采用措施防止粉尘污染环境。
六 、质量控制措施
（1）成桩质量标准应符合JGJ94《建筑桩基技术规范》的相应规定，采用此规范相应条款进行验收。
（2）后注浆施工过程中，经常对后注浆的各项工艺参数进行检查，水灰比采用现场抽查形式，根据搅拌筒上的刻度进行水灰比计量，压浆压力采用跟踪检查压力表的形式发现异常应采用相应措施。
（3）工程竣工后，应按照现行JGJ94《建筑桩基技术规范》有关规定进行单桩竖向承载力及桩身完整性检查。承载力检查应在注浆后20D后进行，浆液中掺入早强剂时可提前进行。
（4）对于注浆量等施工重要参数达不到试桩的相应值时，应征求设计单位的解决意见进行施工解决。
（5）后注浆施工完毕后应提供下列资料：材质检查报告、压浆设备性能资料、试压浆记录、设计工艺参数、后注浆作业记录、后注浆桩检查及特殊情况解决记录。
七 、安全环保措施
1．用本工法进行灌注桩后压浆施工，一方面严格遵守安全生产六大纪律，遵守国家及各有关部门关于安全生产的各项规章制度。
2、设备安装时指派专人负责安全监督指导，非工作人员严禁进入施工现场。
3、配电箱、机电设备应有接地装置，接地电阻符合规定，电线架设合理，危险区域设立警示标志。
4、非专业电工严禁随便移接电器线路、设备，临时用电线不允许有中间接头。
5、做好明火防范工作，施工现场配备灭火器具。
6、工地采用防火、防盗、防触电、的措施，施工人员杜绝酒后上班。
7、制订完整的安全生产管理制度，明确分工，各负其责。专职安全员负责平常安全生产检查，督促安全管理工作。
8、现场使用的袋装水泥，应设立水泥专放区域，采用彩条布或土工布等防尘工具防止现场扬尘，废水泥袋应设立专门堆放区，集中回收，严禁乱扔乱放等现象出现。
9、现场清洗设备的污水，采用集中排往沉淀池沉淀的方式解决，污水严禁未经沉淀直接排往市政管网。
10、操作人员应佩戴安全帽，防护眼镜，防尘口罩。