铁路钻孔灌注桩施工方案.doc

新建张家口至唐山铁路新建张家口至唐山铁路 ztsg-8 标段工程标段工程 钻钻 孔孔 灌灌 注注 桩桩 施施 工工 方方 案案 中交三航局新建张家口至唐山铁路中交三航局新建张家口至唐山铁路 ztsg-8 标段工程标段工程 项目经理部项目经理部 2010 年年 10 月月 20 日日 目录目录 一、编制依据一、编制依据.1 二、工程概述二、工程概述.1 2.1 工程简述.1 2.2 工程数量.1 2.3 工程主要特点.2 2.4 钻孔灌注桩地质条件.2 三、施工进度计划安排三、施工进度计划安排.3 四、机械设备选型及人员配置介绍四、机械设备选型及人员配置介绍.3 4.1 设备配置.3 4.2 人员配置.4 五、施工工艺流程五、施工工艺流程.5 六、施工工艺六、施工工艺.7 6.1 钻孔施工前准备7 6.2 测量控制.7 6.3 钢护筒施工.7 6.4 钻机移动.7 6.5 泥浆制备.7 6.6 钻孔施工.8 6.7 钢筋笼施工.9 6.8 水下混凝土施工.10 6.9 桩的质量检测方法及标准.11 七、质量保证技术措施七、质量保证技术措施.11 7.1 成桩垂直度控制11 7.2 防止塌孔措施11 7.3 防止缩孔措施12 7.4 混凝土施工控制.12 八、安全保证措施八、安全保证措施.13 8.1 技术安全措施13 8.2 施工工序安全措施14 九、文明施工及环境保护措施九、文明施工及环境保护措施.14 9.1 文明施工措施14 9.2 环境保护措施15 一、编制依据一、编制依据 (1)国家有关方针政策等。 (2)铁道部鉴定中心新建张家口至唐山铁路可行性研究评审报告 （鉴综 2009165 号） 。 (3)铁道部鉴定中心关于新建张家口至唐山铁路初步设计的批复 （铁鉴函 2010623 号） 。 (4)张家口至唐山铁路现场踏勘调查资料。 (5)铁路桥涵设计基本规范 （tb10002.1-2005） 。 (6)客货共线铁路桥涵工程施工技术指南 （tz203-2008） 。 (7)铁路混凝土工程施工技术指南 （tz210-2005） 。 (8)铁路桥涵工程施工质量验收标准 （tb10415-2003） 。 二、工程概述二、工程概述 2.1 工程简述工程简述 新建张家口至唐山铁路 ztsg-8 标起止里程桩号为 dk460+908迁曹 k113+900 正线长度 65.879km，地处唐山地区。本标段共设桥梁 33 座，其中特大桥梁 8 座， 大桥 4 座，中桥 21 座；站场 2 处；混凝土集中拌合站 3 处。 本标段桥梁工程钻孔桩数量较大，桩径采用 1.0 米、1.25 米、1.5 米， 以陆上桩基施工为主，桥梁经过河流时，桥墩桩基位于水下，采取水上钻孔灌注桩 工法进行施工。桩基施工原则以梁场架梁方向分段按流水线法推进施工。 根据施工区域地质资料及钻孔桩直径和钻孔深度要求，主要选用冲击钻机、反 循环旋转钻机和旋挖钻机等设备进行钻机钻孔施工。 2.2 工程数量工程数量 钻孔桩分布情况表 桩径（m）桩长(m)混凝土方量（m3） 1.011966193934 1.2517172106 1.5590010421 合计 127278106461 2.3 工程主要特点工程主要特点 新建张唐铁路，建设标准高：采用较多的新技术、新设备、新系统。地质条件 复杂，桥梁工程长大密集，工期紧迫。本标段多次跨越既有铁路公路，桥梁结构复 杂，施工制约因素多。 2.4 钻孔灌注桩地质条件钻孔灌注桩地质条件 2.4.1 地层岩性 本标段大部分地段基岩裸露。新生界地层有第四系全新统冲洪积层（q4al+pl） 、 冲积层（q4al） 、湖沼泽积层（q4l+h） 、海积层（q4m） 、上更新统冲积层（q3al+pl） 、 坡洪积层（q4dl+pl）及坡残积层（q4dl+el） ；中生层白垩纪（k）及侏罗纪（j） ； 古生界青白口系（qn） 、蓟县系（jx） 、长城系(ch)及太古界（ar） ；并发育中生代及 太古代侵入岩。局部表覆第四系全新统人工堆积层（q4ml）及坡积风（q4dl+eol） 。 2.4.2 不良地质及特殊岩土 （1）不良地质 该段线路以桥路形式通过，既有线并行地段分布填土，工程地质差，桥梁工程 需考虑其影响。 dk460+908迁曹 k113+900 曹妃甸北站表层的粉土、粉、细砂中，经判定部分 地段饱和的粉砂、细砂及粉土为地震液化层，最大厚度约 9.7m，最大埋深 20.0m。 零星分布，多呈透镜体状分布。分布于路堤地段的液化层，应采用强夯、挤密砂桩 或碎石桩进行加固处理；分布于桥梁地段的液化层设计时应考虑液化层对桩基的影 响，并应根据检算结果采用适当处理措施。此外，其它各类工程均需按规范要求进 行抗震设防及采取相应的抗震措施。 （2）特殊岩土 松软土：唐山地区 dk460+908dk467+200 冲洪平原中表层分布有透镜体状 淤泥质粉质黏土，最大埋深 8.0m，最大层厚 6.4m，dk467+200迁曹 k113+900 曹妃 甸北站湖沼泽积平原及海积平原地区在表层普遍分布有软土。岩性主要为淤泥质粉 质黏土及淤泥质黏土，颜色为灰褐色灰黑色，呈软塑流塑状态，含大量有机质。 最大埋深 19.8m，最大层厚 11.3m。需加固处理。 人工堆积层 公路、既有铁路路基、河渠两岸堤坝及乡村城镇附近分布有人工填筑土，局部 乡村城镇附近、煤铁矿场附近及沟谷内分布有大面积的尾矿碴等素填土及杂填土。 需换填或加固处理。 盐渍土 唐海至曹妃甸海积平原地区大部分被辟为水稻田及鱼虾池等，只有少部分地段 为旱地，经取样试验，局部表层分布盐渍土。其中 dk499+010dk504+787 表层易溶 岩含量 0.3140.361，为亚硫酸盐渍土；dk506+043dk510+752 表层易溶岩含量 0.3020.787，为亚硫酸盐渍土；dk513+993dk516+166 表层易溶岩含量 0.6350.896，为亚硫酸盐渍土；dk517+773dk521+327 表层易溶岩含量 1.412.08，为亚氯盐渍土氯盐渍土；dk525+566迁曹 k113+900 表层易溶岩含 量 2.032.60，为氯盐渍土。 三、施工三、施工进度计划安排进度计划安排 本工程钻孔灌注桩施工预计自 2010 年 11 月 1 日起，至 2011 年 5 月 31 日结束， 共计 7 个月，212 天。 四、机械设备选型及人员配置介绍四、机械设备选型及人员配置介绍 4.1 设备配置设备配置 本工程陆上设备主要选用 gps 型反循环旋转钻机等设备进行钻孔施工。gps 型 钻机主要机械性能见下表 4-1 表 4-1 主要机械性能 钻机型号 钻孔直径 （mm） 钻孔深度 （m） 转盘转速（ yn.m） 驱动力功率 (kw) 钻机重量 (kg) gps-25d1000-2500100 8、14、18、26、56、62 6815000 gps-20c1000-200080 8、14、18、26、56、62 4512000 钻孔灌注桩的主要施工机具包括 gps 型反循环旋转钻机、吊车、挖机、电焊机 等。 工程总量 127278m,总工期 7 个月，考虑冬季 12-2 月份施工工效为正常工效 1/3，计算得出单日总产量为 848.5m。考虑天气、转场等因素，影响系数按 1.3 考 虑，设备人员配备须达到单日总产量 1103.1m。 按每台机组 4 人 10 小时连续施工计算，每台机日成桩量 50m，准备进场 22 台 旋挖钻机。 表 4-2 主要设备配置计划表 机械名称型号数量（台）设备完好率 反循环旋转钻机gps 型 22 完好 吊车 25t8 完好 挖机 5 完好 电焊机 24 完好 4.2 人员配置人员配置 人员配置详见表 4-2 表 4-2 人员配置表 序号工种人数备注 1技术员5 2工 长5 3实验员5 4安全员5 5操作人员88 6起重工10 7砼 工24 8钢筋工40 9电焊工24 10电 工5 合计211 五、施工工艺流程五、施工工艺流程 图 5-1 陆上钻孔桩施工艺流程图 测量定位 陆上钻机平台填筑 钻机就位 护壁泥浆制备钻进成孔 检测及清孔 钢筋笼加工安放钢筋笼 导管就位 水下混凝土灌注 桩头处理 钻机进场 混凝土准备 施工准备 护筒定位、埋设钻机保养 钻渣临时存放 孔内泥浆排放 钻渣、泥浆外运 移交下道工序 检验 合格 不合格 不合格品处理 图 5-2 水上钻孔桩施工艺流程图 泥浆回收 多余泥浆外运 护筒内壁清理 制作钢筋笼胎模 施工准备 钢栈桥搭设 在筑岛上搭建钻孔平 台 钢护筒定位下沉 钻机就位 钻进成孔 清孔换浆 提钻移机 检孔 安放钢筋笼 下导管 钢护筒的制作导向架的制作 制作钢筋 笼笼笼笼 导管水密试验 合格 不合格 沉渣厚度测试 灌注水下混凝土 桩底注浆 桩基检测 二次清孔 合格 造 浆 泥浆处理、循环 钻渣收集 钻渣外运 六、施工工艺六、施工工艺 6.1 钻孔施工前准备钻孔施工前准备 本标段钻孔桩部分位于陆上，部分位于水中。陆上桩施工前先将地面整平，根 据桩中心坐标用全站仪放出桩位，用木桩、钢钉标示，然后用灰线标示出护筒开挖 边线。 水中桩采用筑岛法布设钻孔平台施工：在筑岛上搭建钻孔钢平台，施工通道采 用钢栈桥；回填土质：采用附近岸侧地面范围内含粘土的原状土，采用挖机碾压； 回填完成后，用挖机整坡，迎水面铺设土工布后用袋装砂或袋装碎石护坡，必要时 打设木桩。 6.2 测量控制测量控制 桩位测量控制：平面定位采用全站仪极坐标法，高程放样采用精密水准仪几何 水准法。 6.3 钢护筒施工钢护筒施工 桩位测放后，在桩位四周布设 4 个护桩，详细记录护桩到桩中心距离，在埋设 护筒时以此控制，确保护筒埋设正确。 钢护筒壁厚 10mm，陆上施工钢护筒内径大于设计桩径 20cm；水上施工钢护筒 内径大于设计桩径 30cm，以确保施工顺利进行，长度 1.5-2.0m。陆地桩基利用人工 配合汽车吊机埋设钢护筒。护筒采用就地挖埋法设置，护筒外周回填粘土夯实。护 筒的埋深，能有效地保证护筒在整个钻孔桩施工中的稳定，尽可能将护筒埋置在较 坚硬密实的土层中至少 0.5m；护筒顶高于地下水位 2m ，并高出施工地面 0.5m。水 上钢护筒采用振动锤振动下沉，一般钢护筒底部伸入不透水层（粘土质土层）中 护筒顶端高出原地面 0.3m，定位埋好后固定钻机底盘。 护筒埋设完成后用全站仪再次复核孔位。调整后将护桩引至护筒顶外边缘，并 用红油漆及钢筋头做好标记，在钻孔过程中以此校核桩位，确保桩位正确，同时记 录好桩机平台高程，以控制桩长和下放钢筋笼深度。 6.4 钻机移动钻机移动 钻机通过吊车和滚筒横移就位，用垂球及钢水平尺对中、整平，合格后报现场 技术员检验，技术员自检合格后报现场监理工程师检查。 6.5 泥浆制备泥浆制备 泥浆:泥浆原料选用优质粘土或膨润土造浆，并在泥浆中掺入适量烧碱或碳酸 钠等外加剂，其掺入量由试验决定。 泥浆池施工：利用挖掘机开挖，人工整修基底，采用砖块砌筑，水泥砂浆抹面； 水上施工采用钢制泥浆池，同时设置 zx-250 型泥浆分离器。 泥浆拌制：每个泥浆搅拌站采用两台拌浆机造浆，拌浆机设置在泥浆池旁的拌 浆机房内。 泥浆输送：利用泥浆泵通过 100 泥浆管路输送至各孔位处使用。 泥浆处理：泥浆通过泥浆处理器净化处理后循环使用。钻碴经晾晒后运至弃土 场存放。 用造浆机制浆，并储存于泥浆池中。钻孔施工时，根据地层情况及时调整泥浆 性能指标，以保证成孔速度和质量，施工中随着孔深的增加向孔内及时、连续地补 浆，维持护筒内应有的水头，防止孔壁坍塌。桩孔混凝土灌注时，孔内溢出的泥浆 引流至泥浆池内，利用于下一基桩钻孔护壁中。 6.6 钻孔施工钻孔施工 开孔时，开启钻机将钻筒中心对准设计桩位中心，先将钻头垂吊稳定后，再慢 慢导正下入桩孔，然后匀速下放至作业面，液压装置加压，旋转钻进，按低钻速、 轻压慢钻的原则缓缓钻进。 钻机钻进成孔分为三个阶段：护筒内钻进阶段、护筒外钻进阶段、第一次清孔 阶段。钻机在钻进过程中应做好原始记录，并做好地层的渣样记录及保证渣样的影 响资料。如遇有与设计地址相差比较大时，应及时通知施工技术人员，并报监理工 程师确认，且做好原始记录。 5.6.1 护筒内钻进阶段 从护筒底口 2.0m 以上，采用反循环加压清水钻进，每小时进尺控制在规范允 许范围内。孔内补充清水，混合泥浆经泥浆净化器处理后泥浆回流入护筒。 6.6.2 护筒外钻进阶段 护筒底口以上 2m 至孔底，调换改进型平底钻头，开钻时钻头反循环空转，启 动泥浆循环系统，置换孔内泥浆，当孔内泥浆指标符合要求后，优质泥浆护壁反循 环减压钻进，在护筒底口附近慢速钻进，形成稳定孔壁，每小时进尺控制在 0.30.8 左右。钻头出护筒 5m 后恢复正常钻进，根据不同土层的特点，在钻孔过程中及时调 整护壁泥浆指标和钻进速度，每小时进尺不得超过 5m，孔内补充优质泥浆。 将钻渣用车清运至适当地点进行弃方处理，以免造成水土流失或农田污染。 施工过程中可以通过钻机本身的三向垂直控制系统反复检查成孔的垂直度，确 保成孔质量。 6.6.3 第一次清孔阶段 钻机钻到设计标高后，经测量达到设计标高并经监理工程师确认。终孔后，提 升钻头离孔底 50cm100cm，维持泥浆循环，用循环池泥浆对孔内泥浆进行置换清 孔，清孔过程中，始终保持孔内泥浆面高于河水水位 2.0m。 泥浆指标满足要求后，与监理联系进行第一次检孔，对泥浆指标、成孔垂直度、 桩径等进行检测，达到设计和规范要求后进行下步工序施工。泥浆性能指标表 技术参数 序号项 目 钻进时护壁清孔 1 相对密度1.21.451 2 粘 度（s）19281720 4 含砂率（%）842 5 胶体率（%） 96 7 酸碱度（ph 值）810 8 泥皮厚(mm/30min) 2 6.7 钢筋笼施工钢筋笼施工 钢筋笼骨架在钢筋加工场地分节制作（钢筋原材检验及搭接焊试验在钻孔桩施 工前已报送监理检查，经检查符合规范要求后才开始使用） 。钢筋笼长度根据桩长调 整。钢筋笼制作时先将主筋间距布置好，待固定好架立筋后再绑扎螺旋筋。主筋与 架立筋、螺旋筋之间的接触点采用电弧焊固定。在钢筋笼上加设加劲箍，加劲箍间 距 2.0m。加工好的钢筋笼按安装顺序分节、分类编号，并挂标识牌，并在下钢筋笼 前报请监理验收，合格之后才使用。 钢筋笼保护层垫块根据设计图纸定型制作。 钢筋笼采用吊车吊装，逐段接长放入孔内，先将第一段钢筋笼对准孔位，垂直 缓慢放入孔中，避免碰撞孔壁，利用钢筋笼顶端的架立筋暂时固定在桩架上。再将 第二段钢筋笼吊起，钢筋笼按设计要求采用套筒挤压或焊接方法连接接长。钢筋笼 下放到设计标高后，在钢筋笼顶设置临时钢撑架，临时钢撑架固定在桩架上，防止 混凝土灌注时钢筋笼上浮、下坠及左右偏位。 对于采用声测管的长桩，必须保证声测管接头严密、不漏浆。灌注混凝土前， 用木塞将测管管口封闭，以防异物掉入，影响检测。 6.8 水下混凝土施工水下混凝土施工 6.8.1 混凝土配合比基本要求： 强度：25mpa; 坍落度：1822cm； 粗骨料最大粒径：31.5mm; 初凝时间：不小于 68h（根据环境温度适时调整） 。 6.8.2 首批灌注混凝土的数量： 计算简图 计算公式： vd2/4h1+d2/4hc 首灌料方量示意图 说明： v首批砼所需数量（m3） ； h1孔内混凝土面高度达到 hc 时， 导管内混凝土柱所需的高度（m）, h1rwhw/rc hc灌注首批混凝土时所需孔内混凝土面至孔底的高度（m） hc=h2+h3； hw孔内混凝土面以上泥浆深度； d井孔直径（1.0 m、1.25 m、1.5m） d导管直径（0.3m） rw泥浆容重 1.2104kn/m3 rc砼容重 2.4104kn/m3 h2导管初次埋置深度，取 2.0m h3首次灌注时导管底端至孔底的间隙，取 0.4m 计算后的首批混凝土浇注量如下： 桩径（mm）首批砼所需数量（m3） 10000.785 12502.4 15003.9 6.8.3 砼灌注用导管法浇注。砼由拌和站集中拌制，砼灌车运输，汽车泵或砼 hw h1 hc h2 h3 拖泵泵送入仓。砼浇注时导管埋深控制在 26m。 6.9 桩的质量检测方法及标准桩的质量检测方法及标准 6.9.1 按照规范和图纸要求需用声测管法检测，判定桩身混凝土的强度和均匀 性。 6.9.2 浇注混凝土时，按规范要求留置试件并测定其 7 天和 28 天强度。 6.9.3 桩质量检测标准见下表。 桩质量检测标准 序号项目允许偏差 1 孔位偏差不大于 10cm 2 孔径不小于设计孔径 3 倾斜度小于 1%桩长 4 孔深不小于设计规定 5 孔内沉淀土厚度不大于 10cm 七、质量保证技术措施七、质量保证技术措施 7.1 成桩垂直度控制成桩垂直度控制 为了保证导管顺利下放，钻孔灌注桩垂直度按设计 1/100 控制，争取控制在 1/200 内。 7.1.1 钢护筒控制 钢护筒采用全站仪控制中心，平面偏位控制在 3以内，垂直度控制在 1/100，争取控制在 1/200。 7.1.2 钻孔控制 a 钻机钻杆刚度满足施工要求。 b 开钻前，钻架动力头、底盘、钻杆及孔位中心三点在一条直线上。 c 钻孔过程中，保证钻机底盘不移位，钻架与钻盘始终垂直。 d 采用配重低速减压钻进。 7.2 防止塌孔措施防止塌孔措施 钻进过程中，孔位易坍塌，采取以下相应措施。 7.2.1 泥浆控制 a 使用泥浆分离器及增大循环路径，让粉细砂沉淀下来，以确保泥浆指标优良， 从而保证成孔质量。 b 新制泥浆、钻进中泥浆、清孔泥浆严格控制，保证孔壁护壁良好。 7.2.2 钻孔中控制 a 钻进速度宜慢，防止钻进过快护壁不好或冲洗孔壁。 b 始终保持孔内泥浆承压水头高度保持在 2m 以上，特别是反循环阶段启动和 停机时，因泥浆排量大，泥浆面急速下降，因此开始送风前应先往孔内送浆（补浆） ， 停止清孔时应先关气后断浆。清孔过程中，特别要注意补浆量，严防因补浆不足 （水头损失）而造成塌孔。 7.2.3 成桩时间控制 a 从钻孔施工到桩基混凝土灌注时间间隔不能太长。 b 注意工序衔接，合理安排后续施工，减少间隔时间。 7.3 防止缩孔措施防止缩孔措施 防止发生缩孔现象，采取如下相应措施。 7.3.1 泥浆控制 a 控制好钻进过程中泥浆的失水量指标，防止粉质粘土遇水膨胀使孔径缩小。 b 提高泥浆比重及粘度胶体率指标，提高泥浆护壁效果，保证不发生缩径现象。 7.3.2 钻孔中控制 a 根据施工实际情况，钻机采用快转慢进，并可复钻二三次防止缩径。 b 保持孔内泥浆的水头高度，保证对孔壁的水头压力，同防止塌孔措施。 c 钻进中应根据施工实际情况，及时检查钻头磨损情况，钻头尺寸不能满足施 工要求时及时修补磨损钻头或更换钻头。 7.4 混凝土施工控制混凝土施工控制 7.4.1 原材料控制 a 细集料 严格控制并检测每批砂的含泥量、含水率、坚固性、泥块含量及碱集料反应等。 筛分试验要求其细度模数(mx)为:中砂 mx=2.33.0。 b 粗集料 严格控制并检测碎石的级配在 531.5mm 之间,不超过导管内径的 1/6，并小于 钢筋最小间距的 1/4。进场碎石混合均匀，储存时不出现级配离析现象。 c 水泥 选用大型的且有国家免检水泥生产资质的水泥厂生产的免检牌号及标号的水泥， 强度不低于 42.5 且符合国家标准硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥 ，除进场时提供 相应的质保书外，同时严格按规范对其取样进行标准稠度用水量、凝结时间、安定 性及胶砂强度试验，检验合格后投入使用。 d 减水剂 进场减水剂必须要注明名称、用途和有效物质含量，并附有产品鉴定合格证， 同时还需取样检查减水剂的减水率及对砼的影响及水泥适应性检验，保证砼强度、 弹性模量及良好的灌注性能，检验合格后投入使用。 7.4.2 混凝土拌制 搅拌站设置采用强制式搅拌机拌制，拌和时选定的理论配合比换算成施工配合 比，并严格按照施工配合比配料和称量。称量系统在规定的校验时间内。水泥、水、 减水剂的用量准确到+1%，粗细集料用量准确到2以内。计量完成后，原材料按 砂、碎石、水泥、水、减水剂的先后顺序投料搅拌，搅拌时间不小于规定时间。砼 拌和过程中及时进行砼坍落度、和易性、保水率的试验和观察。为保证砼顺利浇注 至桩顶，由孔底带上来的砼仍具有良好的流动性，保证料斗灌注时的坍落度达到 180220mm。 八、安全保证措施八、安全保证措施 为确保工程杜绝重大工伤、死亡事故，杜绝重大机械及火灾、中毒事故，建立 一套完整的安全管理体系组织监督各个工序、各个环节按安全操作规程进行操作。 8.1 技术安全措施技术安全措施 施工技术安全是施工安全最重要的一环，必须保证施工技术方案安全可行，在 施工技术上保证安全；现场技术管理应加强，严格按施工技术要求进行管理，确保 施工安全。 8.1.1 施工技术方案方面 各项工序施工前，由工程技术人员对施工人员进行技术交底，并做好相应资料。 8.1.2 现场技术管理方面 a 按照国家规定建立健全各级安全管理机构和设立专职或兼职安全员。 b 吊机吊装重型物件时，根据吊机性能和现场实际情况，对钢丝绳、卡环、吊 重等进行简易验算。 c 对于从事电气、起重、焊接、车辆驾驶、机动船艇驾驶等特殊工种的人员， 经过专业培训，获得合格证书后，方准持证上岗。 d 所有起重作业必须由起重工指挥吊装。 e 定期进行安全培训，要求施工人员对本工种的安全技术措施操作规程熟悉并 且掌握。 f 施工现场严禁嬉戏、打闹；施工作业人员上岗前，必须按规定穿戴防护用品， 没有按规定穿戴防护用品的人员不得上岗。 g 佩戴好安全帽、救生衣、安全带，安