钻孔灌注桩施工(作业指导书).doc

钻孔灌注桩施工作业指导书

(一)编制目的
对钻孔灌注桩工程施工进行全面控制，确保工程质量达到设计及施工规范要求。
(二) 钻孔桩施工方案
将施工场地平整完成后，进行机械压实。按照测量放样确定的位置埋设钢护筒，护筒埋设深度根据覆盖层具体情况确定。
钻孔桩泥浆池（沉淀池）设置于相邻两墩台间，水源采取储蓄地表水和抽水相结合的办法满足施工用水。机械成孔，钢筋笼集中分节制作，现场吊装接长。
混凝土由拌合站集中成产、混凝土运输车运输、导管法水下灌注。施工全过程认真做好各项记录，及时完善内业资料。
(三) 钻孔桩施工前准备
（1）认真阅读施工图纸，领会设计意图，对工程数量进行复核计算。
（2）制定施工方案，编制施工组织计划。
（3）准备好施工所需的设备、材料、相应配套设施。
（4）建立工程质量保证体系，制定完善的安全技术措施，进行质量、安全技术交底。
(四) 钻孔桩施工工艺
钻孔桩施工工艺见图1。
排渣、投泥浆、测指标
养护、凿桩头、检验

钻机就位
钻 进
中间检查
终 孔
清 孔
测 孔

安放钢筋笼
安放导管

二次清孔
灌注混凝土
泥 浆 制 备
测孔深、泥浆指标、钻进速度
测孔深、孔径、倾斜度
测泥浆性能指标
监理工程师签字认可
监理工程师签字认可
检查泥浆指标及沉渣厚度
制作混凝土试件
水密性试验
测孔深、孔径
钢筋笼及检测管制作
埋设钢护筒
场地平整
钢护筒加工
测量放样

图1 钻孔桩施工工艺流程图
（五）钻孔桩施工方法
（1）护筒的埋设
由测量人员精确测放桩位。采用外引十字线法确定桩位，即在放好桩位的基础上，用螺纹钢或圆钢外引四角桩，位置一般在设计桩径外0.5～0.8m，拉十字线，使十字线交叉点与桩中心重合。然后挖孔，挖孔直径比护筒外径大5～10cm，深约1.5m，埋设护筒时再用十字调整护筒，使十字线交叉点于护筒中心重合，护筒外空隙用土填实，使护筒牢固，再将十字线引到护筒上（用锯条在护筒上锯一小口），这样即使四角桩不慎位移，也不影响十字线中心，便于下钢筋笼与桩位中心对中。护筒上口应约高出施工地面50cm，护筒底端应埋进较坚硬密实的土层至少0.5m。钢护筒直径应比钻头直径大40cm。
护筒埋设好后，再进行复核，并确保桩位中心与护筒中心相一致，平面允许误差为50mm，竖直线倾斜不大于1%。然后进行钻机就位工作，安装钻机时底架应垫平，保持稳定，不得产生位移和沉陷，钻机顶端应用缆风绳对称拉紧。钻机垂直轴线对准桩位中心，用经纬仪或吊锤测量钻具垂直度，钻头或钻杆中心与护筒顶面中心不得大于5cm。
护筒埋置深度须符合下列规定：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%。
（2）护壁泥浆
选用膨润土、CMC、PHP、纯碱等配制优质泥浆。根据地层情况及时调整泥浆性能，泥浆性能指标如下：
泥浆比重：一般地层1.1～1.3，坚硬大漂石、卵石夹粗砂1.4～1.6。
粘度：一般地层16～22s，松散易坍地层19～28s。
含砂率：新制泥浆不大于4%。
胶体率：不小于95%。
PH值：大于6.5。
采用泥浆分离器实现钻渣分离，确保泥浆和成孔质量，并加快成桩速度。
（3）成孔
钻机就位前，对钻孔各项工作再次进行检查，确保各项工作正常。钻机就位后，将钻杆中心准确对准孔位中心，保证底座和顶端平稳，钻进中不产生位移或沉陷。
开孔前，由质检工程师检查验收合格后，才可开孔钻进。开始钻孔时应稍提钻具，以正循环方式在护筒内造浆（制浆前应先把粘土块打碎，使其在搅拌中易于成浆，提高泥浆质量），并开动泥浆泵进行循环，待泥浆均匀后开始钻进。若无法形成较理想的泥浆时，加入膨润土或优质粘土进行搅拌造浆，待泥浆性能符合要求后方可钻进。钻具下入孔内，钻头应距孔底钻渣面20～50cm，并开动砂石泥浆）泵，使冲洗液循环2～3min，然后开动钻机。钻进过程采用反循环钻进，慢慢将钻头放至孔底。轻压慢转数分钟后，逐渐增加转速和增大钻压，并适当控制钻速，特别是钻孔深度达到护筒埋置以下后，钻速适当减慢以防塌孔。
正常钻进时，应合理调整和掌握钻进参数，不得随意提动孔内钻具。操作时应精力集中，掌握升降机钢丝绳的松紧度，减少钻杆水龙头晃动。在砂砾层钻进时，易引起钻具跳动、蹩车、蹩泵、钻孔偏斜等现象，故操作时应特别注意，控制给进，加大泵量，降低转速。加接钻杆时，应先将钻具稍提离孔底，待冲洗液循环3～5min后再加接钻杆。钻进过程中要及时填写钻孔施工记录，交接班时应详细交待本班钻进情况及下一班需注意的事项。另外须随时注意护筒口泥浆面高度，发现有漏浆情况出现时，须及时报告，查明原因，并及时补水入护筒。
为了使泥浆得到充分利用，泥浆循环系统充分发挥钢护筒的作用。钢护筒埋设结束后，在护筒顶向下约1m处开一圆孔，用300mm的钢管将各桩的护筒串联起来，用作泥浆池和沉淀箱，泥浆经钻头吸入钻杆后，沿钻杆内腔水龙头，经泥浆浆渣分离系统后，流回至其它的护筒内，再经连通的钢护筒逐级沉淀，最后流回原孔内，形成一个完整的循环系统。钻渣和废浆外运至指定位置，以免造成环境污染。
钻进中控制水头高度，并经常测定泥浆性能，保持一定的比重、粘度和含砂率，否则进行更换或补浆。根据施工要求，泥浆比重一般不超过1.2，当沉淀池中的沉渣较多时，及时外运，以保证泥浆性能符合要求和泥浆循环系统畅通。
钻孔前先用水准仪确定护筒标高，并以此作为基点，按设计要求的孔底标高计算孔深，以钻具长度确定孔深，孔深偏差不短于设计深度，超钻深度不大于50cm；孔径用孔径仪测量，若出现缩径现象应进行扫孔，符合要求后方可进行下道工序。
（4）清孔
钻孔达到要求深度后采用灌注桩孔径检测系统进行检查，各项指标符合要求后立即进行清孔。旋转钻机清孔采用泥浆置换法。
清孔须达到符合设计及规范要求，即：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，含砂率小于2%，粘度17～20s；浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度，摩擦桩不大于20cm。严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。
在清孔排渣时注意保持孔内水头，防止坍塌。浇筑水下混凝土前，检查沉渣厚度，进行二次清孔，必要时用高压风冲射孔底沉淀物，立即浇筑水下混凝土，保证孔底沉渣厚度不大于设计要求。
（5）验孔
采用验孔设备检查孔深、孔径、倾斜度及孔底沉碴厚度，达到要求监理工程师签证后方可进入下道工序。
成孔质量标准：钻孔要求圆整垂直，倾斜度保证小于1%；桩位偏移应符合规范要求（小于50mm）；沉淀厚度≤5cm。
孔径：不小于设计桩径，孔径可用专门检孔器检测，也可用钢筋焊成圆柱体，其直径与设计桩径相同，高度可取桩直径的5 倍，当检孔器顺利进入孔底，刚认为成孔符合标准。钻孔桩钻孔允许偏差见表2。
表2
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%
记录：所有钻孔原始记录，包括开、终时间，钻具尺寸、标高、孔深、沉淀厚度、钻孔地质柱状图等均应详细记录，并由监理工程师签认，整理成册，妥善归档保管。
（6）钢筋笼制作、安装
①钢筋笼制作
所用钢筋应有出厂单位完整的合格证明，所有钢筋及焊接件应按规范要求的批次、频率作检测试验，合格后方可使用。
钢筋笼根据骨架长度分节制作，配料时应根据骨架总长度确定每节钢筋笼制作长度，以保证钢筋笼骨架底面高程符合规范要求。
钢筋笼接头设在钢筋承受应力较小处,并应分散布置,使接头错开，主筋接头采用闪光对焊，每一截面上接头数量不超过50%。箍筋连接采用单面焊接；箍筋与主筋连接处采用点焊，主筋较多时可交错点焊。钢筋笼的材料、加工、接头和安装须符合要求。
钢筋笼制作时，应严格按设计要求进行加工制作。焊工要持证上岗，其他操作工要选择有经验的人员，焊接时要选择适当电流，避免因电流过大造成钢筋损伤，要保证焊缝饱满。在钢筋笼上端应均匀设置吊环或固定杆，按竖向每隔2m设一道，每一道沿圆周布置4个。钢筋骨架的保护层厚度须符合设计要求。
根据设计图要求桩基内钢筋必须深入承台内，为保证该段钢筋质量要求和减少凿除桩头混凝土的工作量，将深入承台部分的钢筋（扣除设计要求增加部分：10cm）用胶套管套住，待承台开挖后拔除。
钢筋笼使用汽车吊吊装，接长安装钢筋笼，并在孔口牢固定位，以免在灌注混凝土过程中出现浮笼现象。
② 钢筋笼安放
成孔检验符合要求，钢筋笼检验合格后即可进行安放工作。
钢筋笼起吊时，起吊点必须设在加强筋的位置，以避免在起吊过程中钢筋笼变形。起吊时应保持钢筋笼处于平稳状态，吊至孔口要保持钢筋笼处于垂直状态，对准孔口后，缓缓下放，应避免钢筋笼下放过程中碰撞孔壁，引起坍孔。
为了保证钢筋笼有足够的保护层，钢筋笼外侧在桩身范围内每隔2米沿圆周等距离设置4个用C35混凝土预制内掺非金属纤维(100×100×70mm)的预制块定位件对钢筋笼进行定位。
在钢筋笼沉放过程中，如发现沉放困难，应转换方向或提升一定距离，再沉放钢筋笼，不能一味用力强行下沉，以防止钢筋笼变形或引起坍孔。
钢筋笼安放至设计位置后，准确定好钢筋笼位置，用吊筋固定于孔口，以防下沉和上浮。钢筋笼牢固定位后平面位置偏差不大于10cm，底面高程偏差不大于±10cm。
钢筋加工允许偏差和检验方法见表3 。
表3
序号
名 称
允许偏差（mm）
检验方法
1
受力钢筋全长
±10
尺量
2
弯起钢筋的弯折位置
20
3
箍筋内净尺寸
±3
钻孔桩钢筋骨架的允许偏差和检验方法见表4。
表4
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
（7）混凝土灌注
① 导管沉放
钢筋笼沉放结束后，应迅速组织人员拼装、沉放导管。导管拼装前，应进行试拼，试压、和密水试验，以保证接口紧密牢固，不漏水，试压的压力应等于孔底静水压力的1.5倍。导管直径为30cm，采用螺旋连接,导管长度中间节宜为2米,底节为4米,漏斗下节1米，并编号自下而上标示尺度,导管总长度应根据孔深、操作平台高度等因素确定。导管提升主要利用钻机上的卷扬机，如果卷扬机提升高度不够，可利用吊车进行导管的提升，首批混凝土灌注前导管下口至孔底距离应控制在30～40cm 以内。
② 灌注水下混凝土
a、灌注前必须检查沉碴层厚度，如超过5cm 以上，则需再次进行清孔，直到沉碴层满足设计要求。
b、灌注桩混凝土由拌和站集中搅拌，混凝土输送车运送至现场进行浇筑。试验室严格控制水下混凝土的配合比，使混凝土的坍落度、和易性符合规范要求。
c、尽量缩短清孔后首批混凝土的灌注时间。
d、为保证首批砼满足规范要求，考虑导管内平衡泥浆压力需要，经计算再确定首批砼的体积。
e、灌注时现场设专人测量混凝土面的上升高度，以便确定导管埋入混凝土的深度，确保首次埋入深度至少不小于1.0m。灌注过程中混凝土应连续灌注，及时拆除导管，并尽量缩短灌注时间，同时要保证导管埋入砼深度在2m～6m，以保证砼的灌注质量。灌注时应密切注意桩径变化，根据混凝土浇筑数量和孔内混凝土上升高度，判断有无缩径。
f、要求灌注结束时混凝土面至料斗顶距离至少3～4m。灌注桩顶比设计桩顶要高出不少于100cm，以保证桩顶砼密实无夹层。
g、为检查桩身砼质量是否合格，桩身砼必须留有试块，每根桩至少留有2 组试件（按照规范要求），并做好养护工作。
h、桩头处理和测桩：混凝土浇筑完成并且强度达到75％后，要对桩头顶部进行处理：将桩头上部松散混凝土凿除到桩顶设计标高，并进行凿毛。同时请有关具备桩基检测资质的部门对桩基进行无破损检测，检查混凝土的灌注质量，同时按照施工技术指南要求抽取该桥总桩数量的3％～5％钻芯取样验证桩底沉碴厚度。
（六）钻孔桩质量检测
所有钻孔桩桩身混凝土质量均进行低应变动测法检测；每一根桩作混凝土检查试件不少于一组；对质量有问题的桩，应钻取桩身混凝土鉴定检验；对结构需要控制的柱桩的桩底沉淀渣厚度，按柱桩总数3%～5%钻孔取样检验。
为准确检测成桩混凝土灌注质量，所有钻孔桩身砼质量均应进行低应变动测法检测；地质条件差、桩长超过50m的桩应按设计要求进行超声波检测；每根桩作砼检查试件不少于一组；对质量有问题的桩，应钻取桩身砼鉴定检验。
（七）钻孔桩质量保证措施
（1）钻孔桩位必须定位准确，经过校核后方可施工。
（2）成孔设备平整稳固，确保在施工过程中不发生倾斜和移动。
（3）护筒在粘土层中埋深不小于l米，在砂土层中不小于1.5米，护筒内的液面水位高于地下水位2米以上，确保孔壁不坍塌。
（4）护壁泥浆制备选用高塑性粘土，在钻进过程中，根据不同的地质条件，经常测定泥浆的比重、粘度、含砂率和胶体率等主要性能指标，并及时调节，以确保孔壁稳定。
（5）钻孔桩成孔后，应用测绳检查孔深，核对无误后进行清孔。清孔结束提钻后，会同监理工程师对孔深、孔底沉渣等情况进行检查，并及时填写好成孔验收单。
（6）灌注桩清孔过程中，必须补给足够的泥浆以保持孔内浆面的稳定。
（7）清孔后的孔底沉渣厚度，端承桩不得大于50mm，或不大于设计规定值，摩擦桩不得大于20mm。
（8）钢筋笼搭接，应用电弧焊或闪光对焊，保证桩身受力时钢筋
笼接头处的坚固牢靠。
（9）在下好钢筋笼和导管后，进行二次清孔至达到浇筑砼的要求，并合同监理工程师验收和填好成桩验收单。
（10）水下浇筑的砼必须具有良好的和易性，其配合比应通过试验确定，坍落度宜为180～220mm。
（11）灌注成桩用的导管应密封良好，防止在浇筑中因漏水造成砼离析引发堵管，造成断桩事故。砼浇筑要保持连续性，加强砼面深度的测量工作，严禁将导管拔空，造成砼质量缺陷。
（12）水下砼浇筑中，控制好导管的埋置深度，并派专人测量且填写好水下砼浇筑记录。浇筑应连续进行，不得中断。
（八）水下砼质量保证措施
（1）混凝土具有良好的和易性，坍落度为180～220mm。
（2）浇筑砼时导管始终插入砼中，其埋深大于2ｍ，一般埋深为2～6ｍ．严格控制导管埋深及拆除长度，禁止将砼导管拔出砼面，以免发生质量事故，砼浇筑时认真做好浇筑记录。
（3）每小时砼浇筑量控制为30～50ｍ3，砼到工地后，先测定坍落度，每根桩做砼抗压试块一组。
（4）砼浇筑顶面高出设计标高300～500mm，成桩至浇筑完砼累计时间一般不超过12小时。
（5）导管接口密封良好，拆除方便，避免因导管接口漏浆造成管内砼离析而引发堵管造成质量事故。
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