钻孔桩施工作业指导书-secret.doc

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钻孔桩施工作业指导书

编制：

审核：

批准：

2008年7月5日

钻孔桩施工作业指导书
1 目的
明确桥梁桩基冲击钻施工作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范桩基作业施工。
2 编制依据
《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》
《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》
《京沪高速铁路客运专线施工图设计文件》
3 适用范围
适用于京沪高速铁路某段二工区的某特大桥、某河特大桥、某岭特大桥、某坡特大桥各种复杂地质的桩基施工。
4 施工方法及工艺流程
钻孔桩施工工艺框图见图4-1；

（1）图4-1 钻孔桩施工工艺框图
（1）施工准备
① 修筑平台
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、或用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。
② 测量放线定桩位
先定出桩基中心线，测量原地面标高，沿桩孔中心外护筒半径加1m设置十字护桩，以便在安设护筒、钻机就位、钢筋笼吊装定位时拉线恢复桩基中心线位置。
③ 护筒的埋设
护筒用厚8mm钢板卷制而成，使用冲击钻机其内径比桩径大约20cm，使用旋挖钻机其内径比桩径大约40cm，长度为2.0m~2.5m，并根据现场地质情况而定，护筒底部要落在同一地层上。同时为增加刚度防止变形，在护筒上、下端口和中部外侧各焊一道加劲肋，护筒顶面高处地面0.2~0.5m。
护筒埋设采用挖埋法，即用旋挖钻钻头或人工挖除所要埋护筒的土层后，将护筒放入其中，护筒就位校准可在护筒口外的十字护桩上挂十字线，用垂吊线锤的方式检查定位，护筒埋设应准确、水平、垂直、稳固，护筒中心与设计桩位中心的偏差不得大于2cm，垂直度偏差不大于0.5%。护筒就位后，其外侧开挖缝分层回填捣密护筒的四周应回填粘土并夯实。
④ 泥浆的制备
采用泥浆搅拌机制浆，进行集中制浆，冲击钻造孔的在每2个墩之间设置一个泥浆池，另外2个墩之间堆放复耕土；旋挖钻造孔的在每2个墩之间设置1个造浆池，另外2个墩之间设置回浆池。泥浆造浆材料选用优质膨润土。泥浆池周围用钢管制作防护栏，防护栏刷红白相间油漆。挂绿色防护网，并在靠便道侧正面悬挂安全标志标牌。
泥浆控制指标
正循环钻机、冲击钻机入孔泥浆比重为1.1~1.3；反循环钻机入孔泥浆比重可为1.05~1.15；黏度一般地层为16~22s，松散易塌地层为19~28s；含砂量新制泥浆不大于4％；胶体率不小于95％；pH值应大于6.5。
在钻孔桩施工过程中，对沉淀池中沉渣及浇筑混凝土时的废弃泥浆随时清理严防泥浆溢流，并用汽车弃运至指定地点倾泄，禁止就地弃渣，污染周围环境。
（2）钻机钻孔
Ⅰ 冲击钻
①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，钻头和钻杆中心与护筒中心偏差不得大于50mm。为防止冲击振动影响邻近刚灌注的混凝土的凝固，须待邻孔混凝土灌注完毕24h后再开钻。
②钻孔前在孔内加适量粒径不大于15cm的片石，顶部抛平，用低冲程冲砸，钻进0.5～1.0m，再回填粘土，反复二、三次。开始钻进时，进尺需适当控制，使初成孔竖直、圆顺，直至孔深达护筒下3～4m后，方可转入正常钻进，钻进过程中及时排除钻渣，经常检查泥浆的主要指数。
③开始钻进时，进尺应适当控制，在护筒刃脚处，应低挡慢速钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁。钻至刃脚下1m后，可按土质以正常速度钻进。如护筒外侧土质松软发现漏浆时，可提起钻锥，向孔中到入粘土，再放下钻锥倒转，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆水头继续钻进。
④在砂类土或软土层钻进时，易坍孔。宜选用平底钻锥、控制进尺、轻压、低挡慢速、大泵量、稠泥浆钻进。
⑤泥浆补充与净化：开始前应调制足够数量的泥浆，钻进过程中，如泥浆有损耗、漏失，应予补充。并应按泥浆检查规定，按时检查泥浆指标，遇土层变化应增加检查次数，并适当调整泥浆指标。
⑥钻孔时，孔内水位高于护筒底脚0.5m以上或地下水位以上1.5～2.0m；在冲击钻机钻进取渣时和停钻后，应及时向孔内补水，保持一定的水头高度。
⑦每钻进1m或地层变化处，应在泥浆槽中捞取钻渣样品，查明土类并记录，及时排除钻渣并置换泥浆，使钻锥经常钻进新鲜地层。同时注意土层的变化，在岩、土层变化处均应捞取渣样，判明土层并记入记录表中以便与地质剖面图核对。
⑧ 钻孔作业必须连续进行，不得中断。因特殊情况必须停钻时，孔口加保护盖，并严禁钻头留在孔内，以防埋钻。
⑨及时详细地填写钻孔施工记录，交接班时交代钻进情况及下一班应注意的事项。当钻孔深度达到设计要求时，及时对孔内地质情况进行核实，并报设计单位和监理单位进行现场确认。
⑩确认后用测绳对孔深、用检孔器对孔径和倾斜率、用十字护桩对孔位等项进行检查，经自检合格后填写终孔检查证，并经驻地监理工程师检查认可后，立即进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作。
Ⅱ 旋挖钻
① 钻机就位前，应对钻孔各项准备工作进行检查。钻机安装后的底座和顶端应平稳，在钻进中不应产生位移或沉陷。就位完毕，施工队对钻机就位自检。
②钻孔前，按施工设计所提供的地质、水文资料绘制地质剖面图，挂在钻台上。针对不同地质层选用不同的钻头、钻进压力、钻进速度及适当的泥浆比重。
③ 在钻进埋设护筒深度及护筒下1米钻深范围内，应该会钻孔位置进行符合与控制，防止因原地面底层多样性造成的孔位偏移，如发现偏移量超出验标允许范围，应对偏移部位用粘土回填夯实后，重新钻进。
④钻孔作业应分班连续进行，不中断，认真填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。应经常对钻孔泥浆及钻机对位进行检测，不符合要求时，应及时改正。应经常注意地层变化，在地层变化处应捞取样渣保存。
⑤当钻孔深度达到设计要求时，对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查，确认满足设计要求后，立即填写终孔检查证，并经驻地监理工程师认可，方可进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作。
（3）清孔
① 钻孔达到设计要求深度后，应采用泥浆泵、掏渣工具及时进行清理，避免延时过长，泥浆、钻渣沉淀，造成清孔困难或坍孔。
清孔采用换浆法施工，即钻孔完成后提起钻锥至距孔底约20cm处继续冲击，然后以相对密度较低的泥浆逐步把钻孔内悬浮的钻渣和相对密度较大的泥浆换出。
② 清孔注意事项：在清孔排渣前，必须注意保持孔内水头在地下水位1.5～2.0m以上，防止坍孔；清孔后的泥浆性能指标应符合质量标准要求，孔径、孔形、倾斜度及孔底沉渣厚度应符合规范要求。
③ 不得用加深孔深来代替清孔。
④清孔应达到以下标准：孔内排出或抽出的泥浆手模无2~3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，黏度17~20s；浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度，柱桩不大于5cm，摩擦桩不大于20cm。
（4）检孔
对于桩径为Φ1.0m、Φ1.25m、Φ1.5m的桩基，分别采用φ20mm钢筋制作成的长度6米、直径为1.0m、1.25m、1.5m的钢筋笼检孔器来检验孔径及倾斜度，保证检孔器能自由通过。（检孔器见下图）
图4-3笼式检孔器
（5）钢筋骨架的制作和安装
① 钻孔桩钢筋笼在钢筋加工场整体或分段制作，骨架应具有足够的刚度和稳定性，以便运送、吊装和浇注混凝土时不致变形；制作时每隔2ｍ增设架立钢筋一道。为增加钢筋笼强度，主筋与箍筋结点处全部采用点焊。
工厂加工时，钢筋笼钢筋接长采用双面搭接焊或闪光对焊，孔口接长时主筋采用单面搭接焊，钢筋焊接要求参见钢筋作业指导书。
② 骨架上端应均匀设置吊环，数量不少于2个。
③在主筋上套环形C30混凝土垫块，以保证钢筋的保护层。
④ 钢筋笼由测定的孔口标高来计算吊环钢筋的长度，为防止钢筋笼掉笼或在灌注过程中浮笼，钢筋笼的定位采用Φ20的螺纹钢吊筋，钢筋笼采用25T吊车吊装入孔，吊筋吊环位置穿设足够强度的钢管，钢管悬挂在枕木搭设的灌注平台上，利用护桩悬挂十字线垂吊定位，钢筋笼中心与设计桩中心位置在允许误差范围内后，将吊筋和焊接定位于钢护筒上，完成钢筋笼的安装。
（6）导管的安装
① 采用内径30cm的丝扣式导管灌注水下混凝土，在导管外壁用明显标志逐节编号，导管吊装前先试拼，接口连接牢固，封闭严密，并进行导管水密性试验，试压的压力宜等于孔底静水压力的1.5倍。同时检查拼装后的垂直情况。
②根据桩孔的深度，确定导管的拼装长度，导管下口至孔底的距离宜为25～40cm。
③ 吊装时导管位于井孔中央，根据配管计算的导管管节长度逐节稳步安放，做好导管安装记录，防止卡挂钢筋笼，并在浇注混凝土前进行升降试验。
每次混凝土灌注完毕必须马上清洗后用干净编织袋包裹丝口端，导管确保导管内壁光滑圆顺，丝扣表面干净。因使用时间过长而变形、磨损的导管应剔除。
（7）原材料
钻孔桩采用强度为C30的水下混凝土灌注，粗集料连续级配为5~31.5mm，砂为符合设计及规范的河砂。混凝土塌落度控制在180～220mm。
（8）水下混凝土灌注
① 灌注水下混凝土是钻孔桩施工的重要工序，在灌注前，要再次检测孔内泥浆及孔底沉淀厚度，不符合规范要求时需要再次清孔，直到泥浆指标和沉渣厚度满足要求为止（摩擦桩装地沉渣不大于20cm，柱桩桩底沉渣不大于5cm）。
灌注前及时报请监理单位进行报验，验收合格后开始灌注水下混凝土。
② 混凝土输送到灌注地点时，应经常抽检其和易性、塌落度等情况。
③ 灌注首批混凝土时应注意下列事项：
A 根据孔深与导管长度，计算首批封底混凝土的数量（不小于1.8m3），以满足导管初次埋置深度的需要（1m≤埋深）。
初浇混凝土量必须满足导管底部埋深不小于1.0m并不宜大于3m，储料斗的混凝土初存量可按下式计算。

式中：V—初浇混凝土体积，m3；
d、D—导管内径和桩孔设计直径，m；
α—扩孔(充盈)系数；
Ha—初浇混凝土高度，m，Ha ＝ h1＋h2；
H—孔内混凝土面深度，m；
Hb—孔内混凝土高度达到埋管深度时，导管内混凝土柱与导管外液柱的平衡高度，m，Hb ＝ ( r1/r2)×H；
r1、r2—孔内泥浆和混凝土重度，kN/m3；
h1—导管底端到孔底的距离，取0.25m；
h2—导管埋入混凝土内的深度，一般取1.0m。
B 首批混凝土开浇采用隔水胶球法灌注，开浇前，导管内放置略小于导管内径的隔离胶球作为隔离体，隔离泥浆与混凝土。
C混凝土灌入孔底后，立即探测孔内混凝土面高度，计算出导管的埋深，如符合要求，即可正常浇注测锤一般采用锥形锤，锤底直径5～8cm，高10～15cm，质量0.4～0.8kg。
④灌注开始后，应连续有节奏的进行，并尽可能缩短拆除导管的间隔时间，导管内混凝土不满时，混凝土应沿料斗边徐徐灌注，防止在导管内造成高压气囊，压漏导管。
提升导管时不可过猛；混凝土面上升到钢筋笼底标高位置或发现钢筋笼上浮时，要适当放慢灌注速度，必要时采取措施，控制浮笼现象。
⑤ 在灌注过程中，经常保持孔内水头，防止坍孔，经常用测绳探测孔内混凝土面的位置，保持导管出口经常埋入混凝土中的长度不小于2.0m，且不宜大于6.0m。
⑥灌注将要结束时，导管内混凝土柱高度减小，混凝土落差降低，而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加，比重增大。在混凝土顶升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，并换出部分沉淀土；或提升混凝土料斗至一定高度，增大混凝土落差，使灌注工作顺利进行。
⑦为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上加灌混凝土0.5~1.0m；混凝土初凝以前必须完成灌注。
⑧ 在灌注混凝土时，每根桩应制作不少于4组（共12块）的混凝土试件。
⑨ 处于地面及桩顶以上的整体式钢护筒，在混凝土灌注完后立即拨出。
⑩所有钻孔桩桩身混凝土质量均应进行低应变动侧法检测，地质条件差、桩长超过50m的桩应按设计有要求进行超声波检测。对质量有问题的桩，应钻取桩身混凝土鉴定检验。
5 质量保证措施
（1）桩基钻孔施工
① 桥基施工前要对线路控制桩进行精密复测，确保控制点的准确性，测量放样时，必须进行资料复核和换手复测。
② 钻孔桩施工时，护筒内径、高度、厚度、长度及钻孔泥浆的各项指标能满足钻孔的顺利进行，成孔后要确保孔深、孔径、垂直度、泥浆比重和沉渣厚度等符合设计规范要求，
③冲击法钻孔时，为防止冲击震动使邻孔孔壁坍塌或影响邻孔混凝土的凝固，应待桩基施工完24h后，或抗压强度达到2.5Mpa，才能进行邻孔的冲击作业。
（2）桩基钢筋施工
①保证钢筋骨架的绑扎和焊接质量，绑扎要牢固，位置要准确，并特别注意保护层厚度。
②为保证钢筋的施工质量，所有钢筋笼及钢筋半成品一律在钢筋加工场集中加工，悬挂好标示牌。
③ 钢筋笼在现场临时存放时，注意上盖下垫，防止钢筋污染锈蚀。
（3）原材料质量保证
① 所有原材料在使用前均进行试验检测，坚决做到不合格材料不验收、不使用，使用指定的水泥品种和指定生产厂家的合格水泥，对砂、石料等地材进行性质、强度试验，并严格控制其粒径及含泥量不超过规范要求。
② 坚持施工过程中的试验制度。在混凝土浇筑现场对每批混凝土皆进行坍落度试验，并作好记录，控制在标准坍落度的范围内，保证混凝土强度试验的频数、试件组数达到规定要求。
③ 混凝土拌合采用自动计量拌合站集中拌制，保证混凝土质量。
④ 水下混凝土的塌落度以18～22cm为宜，每根桩的灌注时间不宜太长，且必须连续灌注，任何原因中断混凝土灌注不得超过水下混凝土初凝时间。
6 工艺效果
（1）钻孔桩桩位偏差不超过50mm，桩身倾斜度不超过1%桩身，桩径及桩长符合设计要求。
（2）对钻孔桩桩身混凝土进行无损伤检测，桩身混凝土应均匀、完整，无离析、夹泥、短桩及断桩等质量事故。
（3）桩头凿除预留超灌部分混凝土后，应无残余松散层和未达到设计强度标准的薄弱混凝土层。
（4）嵌入承台内的混凝土桩头及锚固钢筋长度应符合设计要求。
（5）灌注水下混凝土时，为防止意外事故发生，需配备一台足够功率的发电机和一台备用混凝土搅拌机。
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