钻灌桩施工技术指导书.doc

钻灌桩施工技术指导书编制： 审核： 审批： 中铁十四局邯黄铁路标二分部 年 月 日钻灌桩施工技术指导书1、目的明确钻灌桩施工的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范钻灌桩合理施工。2、编制依据邯郸至黄骅港铁路招标文件、合同、设计图纸客货共线铁路桥涵工程施工技术指南客运专线无砟轨道铁路工程施工技术指南铁路工程施工组织调查与设计办法施工图设计文件3、适用范围适用于邯黄铁路标段二分部的桥梁钻孔灌注桩技术施工。4、工程概况本工程段主要采用钻孔灌注方式进行桥涵施工。5、材料要求6、施工工艺及技术要求6.1、钻孔灌注桩施工方案及施工方法6.1.1施工工艺流程（见图1.1）施工准备埋设钻孔护筒搭设作业平台桩机就位钻 孔成孔检测安放钢筋笼浇注水下混凝土拔出导管、护筒桩基检测清 孔安放导管图1-1钻孔桩施工流程图6.1.2施工准备（1）场地平整场地为陡坡时，采用枕木搭设钻机施工平台；场地为平地时，首先平整场地，然后清除杂物，换填软土并夯打密实作为钻机施工平台。（2）测量放样 根据设计图纸，进行桩位坐标的计算复核，确认无误后，报测量监理工程师签字认可后方可使用。 施工放样采用GPS进行桩基施工放样。桩基放样点位精度小于5，桩橛顶钉上铁钉标示桩基中心位置。放样完成后现场施工人员做好“拴桩”（骑马桩），对放样结果最好保护。（3）护筒埋设护筒采用6mm厚钢板制作，长4m，内径比桩径大约2030cm。护筒采用挖坑法埋设，首先通过定位控制桩找出钢护筒的中心位置，用十字线标注在钢护筒底部或顶部，然后移动钢护筒，使钢护筒中心与钻孔中心位置重合；同时用水平尺或垂球检查，使钢护筒坚直并且位置准确。此后即在钢护筒周围对称、均匀地回填最佳含水量的粘土，分层夯实，达到最佳密实度，夯填时要防止钢护筒偏斜。钢护筒埋深3.5m，顶部高出施工地面0.5m。（4）泥浆池的设置及泥浆制备泥浆池隔孔开挖，上口尺寸10m10m，下口尺寸8m8m，深3m。泥浆采用优质泥浆，以水化快、造浆能力强、粘度大的膨润土作为原料，内掺碳酸钠、羟基纤维素和聚丙烯酰胺水解溶液，其掺量通过试验确定。新制泥浆必须符合以下要求：泥浆比重1.051.15；黏度：一般地层1622s，松散易坍塌地层1928s；含砂率4%；胶体率95%；PH值6.5。泥浆搅拌采用机械搅拌。为满足施工环保和泥浆重复使用，钻孔时设置制浆池、循环池和净化处理系统。净化处理系统通过泥浆池、沉淀池进行循环沉淀净化泥浆，泥浆循环顺序为：新制泥浆泥浆池桩孔泥浆池沉淀池泥浆池桩孔。6.1.3钻孔（1）钻机安装钻机安装前，检查钻机平台是否满足钻机施工需要，钻机底架应垫平，保持稳定，不得产生位移和沉降。利用护桩对钻头及钻杆中心进行校核，钻头或钻杆中心与桩位偏差不大于5cm。钻孔时，孔内水位高于护筒底脚0.5m以上。在旋挖钻机钻进中取渣和停钻后，及时向孔内补充性能指标满足施工要求的泥浆，保持孔内水头高度和泥浆比重及黏度。钻孔时，起、落钻头速度均匀，不得过猛或骤然变速，孔内出土严禁放置在钻孔周围。钻孔作业连续进行，当因故停钻时，将钻头提离孔底5m以上。（2）旋挖钻机钻孔 钻机安装好后，调整好钻机的垂直度和水平度，并利用护桩检查钻头是否对中。钻孔过程中，钻机每次提钻甩渣复位后，均对桅杆的垂直度和钻机的水平度进行调整，并利用护桩检查钻头是否对中。 开钻前在护筒内注入适量的泥浆，开钻时，先用低档慢速钻进，钻至护筒以下1米后，再调为正常速度。钻进过程中，根据不同的地质情况选用不同形式的钻头，在砂粘土和砂土中钻进，直接用旋挖筒成孔和取渣；在砾石和砂卵石层中钻进，先用螺旋钻头将其松动，再用旋挖筒取渣。 钻进过程中，经常抽取渣样并检查泥浆指标，注意土层变化，以便及时对不同地层调整钻速、钻进压力、泥浆比重。在粘性土中钻进时，选用中等转速、大泵量、稀泥浆钻进 旋挖钻机钻孔取土时，依靠钻杆和钻头自重切入土层，斜向斗齿在钻斗回转时切下土块向斗内推进完成钻取土，遇到硬土时，自重力不足以使斗齿切入土层，此时通过液压油缸对钻杆加压，强行将斗齿切入土中完成取土。根据屏显深度，待钻筒内钻渣填满后，反转后即可关闭进渣口，由起重机提升钻杆钻斗至地面，拉动钻斗上的开关打开底门，钻斗内的土自动排出。卸土完毕关好斗门，再进行下一斗的挖掘。 每工作班开始时检测泥浆比重、粘度，以后钻进过程中每隔1小时或地质变化处测定一次泥浆性能指标，通过砂层时，由于泥浆在使用过程中不断受到污染，致使含砂率增大，泥浆指标不易控制，因此在钻进过程中加大泥浆指标检测频率，及时补充性能指标合格的泥浆，以防止塌孔。 在钻进过程中经常检查钻斗，尤其在中粗砂较密和砾石层，更加大检查力度及频率，对于磨损较严重的钻点及时更换，以确保钻孔孔径。 钻孔时在地层变化处及每钻进2m时留取碴样，查明土类并记录，以便与设计资料核对，如地质情况与设计不符，及时与设计联系处理。 达到设计孔深后，停止钻进。（3）一次清孔采用掏渣法进行一次清孔清孔。钻至设计孔深后，旋挖筒取渣时间相对延长，但不加压，即保证取尽钻渣，又避免超钻。如泥浆相对密度过大，采用高压水管插入孔底射水，直到泥浆性能指标满足要求为止。一次清孔泥浆性能指标要求比重不大于1.1g/cm3，含砂率小于2%，黏度1720s，沉渣厚度要求30cm。严禁采用超钻代替清孔。（4）成孔检验钻孔完成后，及时对孔深、孔径、孔位、倾斜度进行检查。 孔位检查利用护桩检查钻杆中心是否与桩位一致。 孔深检查采用测锤法检测。测锤的形状采用锥形，锤底直径1315cm，高2022cm，重46Kg，绳具采用标准测绳，测绳每次使用前均用钢尺进行标定。 孔径、倾斜度的检测采用自制探孔器进行检测。探孔器采用16钢筋制作，外径等于桩径， 1m直径桩基探孔器长度取6m。检测时，将探孔器吊起，孔的中心与起吊钢丝绳保持一致，对准钻孔中心慢慢放入孔内，上下通畅无阻表明孔径、倾斜度满足质量要求。桩径孔径46倍图1-2质量标准见桩基允许偏差表序号项 目允许偏差（mm）1孔径不小于设计孔径2孔深摩擦桩不小于设计孔深3孔位中心偏心群桩100mm4倾斜度1% 孔深5浇筑混凝土前桩底沉渣厚度摩擦桩300mm钻孔桩钻孔允许偏差表6.1.4 钢筋笼加工及吊装（1）钢筋骨架制作：钢筋笼骨架在加工场内采用胎具成型法制作，胎具采用槽钢和钢板组合焊接而成。将加劲箍筋就位于每道胎具的同侧，按胎模的凹槽摆焊主筋和箍筋，全部焊完后，拆下上横梁、立梁，移出钢筋骨架，然后吊起骨架搁于支架上，套入螺旋筋，按设计位置布置好螺旋筋并绑扎于主筋上。钢筋笼主筋采用闪光对焊，两结合钢筋轴线保持一致；接头位置按同一截面（35d长度区段）内不大于50接头数量布置、且同一根钢筋在35d长度区段内不得有两个接头。采用双面搭接焊时，焊缝长度5d，焊缝宽度0.7d，焊缝厚度0.3d；采用单面搭接焊时，焊缝长度10d，焊缝宽度0.7d，焊缝厚度0.3d。钢筋加工允许偏差和检验方法见下表所示：序号名称允许偏差（mm）检验方法1受力筋全长10尺量2弯起筋的弯起位置203箍筋内净尺寸5（2）钢筋骨架的存放、运输与现场吊装 钢筋骨架临时存放的场地必须保证平整、干燥。存放时，每道加强箍筋与地面接触处都垫上等高的方木，离地高度为30cm50cm。以免生锈或沾上泥土。每组骨架的各节段要排好次序，做好标识，便于使用时按顺序装车运出。钢筋骨架在转运至墩位的过程中必须保证骨架不变形。采用炮车运输时要保证在每个加强箍筋处设支承点，各支承点高度相等。 钢筋笼入孔时，由吊车采用两点起吊。第一吊点设在骨架的下部，第二吊点设在骨架长度的中点到上三分之一点之间。起吊前先在钢筋笼箍筋内绑三根杉木杆以增强钢筋笼刚度，杉木杆成等边三角形布置。起吊时，先将两吊点同时抬离距地面1.0m左右，然后第一吊点保持不动，将第二吊点缓缓升高，直至钢筋笼竖直。吊放钢筋笼入孔时应对准孔口，保持竖直，轻放、慢放入孔，入孔后应徐徐下放，不宜左右旋转，严禁摆动碰撞孔壁，钢筋笼下放到杉木杆绑扎点时，将杉木杆绑扎点解掉，最后利用泥浆浮力将杉木杆浮出孔口。钢筋笼下放过程中，若遇阻碍应停止下放，查明原因进行处理，严禁高提猛落和强制下放。 钢筋骨架放到最后一节加强箍筋位置时，在加强箍筋下面平行穿进两根I20工字钢，将钢筋骨架临时支撑在孔口工字钢上，然后将吊点全部转到吊环上，然后下放骨架至设计标高。骨架最上端的定位，由测定的护筒顶标高、平台高度、钢筋搭接长度来计算吊环筋的长度。吊环筋采用16Q235钢筋，顶端弯成内径30cm的圆环，圆环与直筋采用双面搭接焊连接，焊缝长度8cm。吊环筋设置两根，对称与钢筋笼主筋焊接在一起，焊接采用单面搭接焊，焊缝长度16cm。钢筋笼中心与桩的设计中心位置对正，反复核对无误后在每根吊环筋吊环内插入一根I20工字钢，工字钢下面用枕木搭设平台，将工字钢放置于枕木上。其后撤下吊绳，用短钢筋将工字钢及吊环筋焊于护筒上。 在桩基钢筋笼上每隔2m对称设置4块砼保护层垫块，垫块抗压强度与桩基砼抗压强度相同，直径14cm，厚5cm。在垫块中心穿一根12长25cm钢筋与钢筋笼主筋点焊在一起以保证垫块牢固，剩余钢筋长度弯至钢筋笼内。 钻孔桩钢筋骨架的允许偏差和检验方法应符合下表的规定。钻孔桩钢筋骨架的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10mm3主钢筋间距0.5dmm尺量检查不少于5处4加强筋间距20mm5箍筋间距或螺旋筋间距20mm6钢筋骨架垂直度骨架长度1%吊线尺量检查6.1.5 导管安装导管采用内径30cm的钢导管，壁厚3mm，每节长2.02.5m，配2节长1m、1.5m短管。使用前对其进行水密承压和接头抗拉试验。导管使用前按顺序编号，每次使用时都应对法兰盘、橡胶圈、连接螺栓做认真检查。导管对准孔中下放，避免碰撞钢筋笼。导管支撑架用型钢制作，支撑架支垫在钻孔平台上，用于支撑悬吊导管。导管下放深度根据钻孔深度确定，孔内第一次灌注砼时，导管下口距钻孔孔底间距0.4m6.1.6二次清孔导管下放到位后，检查泥浆性能指标及孔底沉渣厚度是否满足砼灌注要求，若不满足要求，进行二次清孔。二次清孔采用换浆法。先在导管上口连接好管头，管头与导管采用螺栓连接，然后将高压泵与管头连接好，向孔内注入符合清孔后泥浆性能指标的新泥浆，清孔时，勤摇动导管，改变导管在孔底的位置，保证沉渣置换彻底。当泥浆各项指标满足要求后停止清孔，进行水下砼灌注。6.1.7水下砼灌注（1）采用直升导管法进行水下混凝土的灌注。混凝土灌注期间用吊车吊放拆卸导管。（2）水下混凝土施工采用混凝土灌车运输。灌注前应检测混凝土入孔温度、含气量、坍落度等指标，符合要求后灌注。混凝土灌注工作要在首批混凝土初凝以前的时间内完成。（3）水下灌注时先灌入的首批混凝土，其数量必须经过计算，使其有一定的冲击能量，能把泥浆从导管中排出，并保证把导管下口埋入混凝土的深度不小于1m且不宜大于3m，采用储料斗灌注。首批灌注砼的数量采用如下公式计算：V（D2/4）(H1+H2)+（d2/4）h1 V灌注首批混凝土所需要的数量（m3）D桩孔直径（m）H1桩孔底至导管底端间距，取0.4mH2导管初次埋置深度（m）d导管内径（m）h1桩孔内混凝土达到埋置深度H2时，导管内混凝土柱平衡导管外（或泥浆）压力所需的高度（m），即h1=Hww /cw井孔内泥浆的重度（KN/m3）Hw井孔内泥浆的深度（m）c混凝土拌合物的重度（KN/m3）直径1.0m桩基首灌砼数量计算如下：D=1.01.06=1.06m（取1.06的扩孔系数），H1=0.4m，H2=1.0m，d=0.3m，w=11KN/m3，Hw=43+6=49m（孔深取最大孔深，另考虑6m虚钻长度），c=24KN/m3。经过计算：V2.82m3,桩径为1.25m时V3.59m3。（4）使用拔球法灌注第一批混凝土。灌注开始后，应紧凑、连续地进行，严禁中途停工。在整个灌注过程中，导管埋入混凝土的深度一般控制在2m-6m以内。严格控制导管埋深，防止导管提漏或埋管过深拔不出而出现断桩。导管埋深要考虑砼表面的浮渣厚度。灌筑砼过程中要做好记录。（5）灌注水下混凝土时，随时探测钢护筒顶面以下的孔深，并计算所灌注的混凝土面高度，以控制导管埋入深度和桩顶标高。（6）在混凝土灌注过程中，要防止混凝土拌和物从漏斗溢出或从漏斗外掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝固，致使测深不准。同时应设专人注意观察导管内混凝土下降和井孔水位上升，及时测量复核孔内混凝土面高度及导管埋入混凝土的深度，做好详细的混凝土施工灌注记录，正确指挥导管的提升和拆除。探测时必须仔细，同时以灌入的混凝土数量校对，防止错误。（7）施工中导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。加快拆除导管动作，拆装一次时间一般不宜超过15min。要防止工具掉入孔中，已拆下的导管要立即清洗干净，堆放整齐。 (8)砼灌筑顶面要高出设计桩顶约0.51m，在浇筑完710天后将砼凿除至设计标高。然后按要求逐桩对桩基进行检验，检验合格后进入下道工序。6.1.8破桩头桩身混凝土浇筑完成710天后，人工开挖钻孔桩周围至承台底标高。桩头采用空压机破除桩顶混凝土，破除混凝土时预留1020cm高度人工凿除。剩下的1020cm混凝土人工用凿子破除至桩顶设计标高，并保证桩顶混凝土表面大致平整。凿除桩头混凝土时风镐头不能直接接触钢筋，以免弄伤钢筋，损坏钢筋的整体性；破除混凝土时人工不能硬扳钢筋，以免折断钢筋。当人工破除混凝土至桩顶标高时，避免破坏桩顶标高以下桩身混凝土保护层。6.1.9 钻孔施工作业注意事项（1）成孔时为防止偏孔，施工前要注意做好场地平整、压实工作；钻机安置就位稳定牢固，钻架要竖直；同时注意埋好护筒，选用性能好的泥浆；钻具要保持垂直度、刚度、同心度，防止钻机跳动、钻杆晃动等。（2）成孔时，为保持孔壁稳定，防止坍孔，注意选好护壁泥浆；护筒要埋深、埋正，护筒底部与周围用粘土夯实，在松散的粉砂土层钻进时，应适当控制钻进速度，不宜过快；终孔后，清孔和做灌注混凝土的准备工作时，仍应保持足够的补水量；孔内有一定的水头高度，并尽量缩短成孔后间歇和浇筑混凝土时间。（3）保持桩的垂直度：保证钻机基础的坚实，钻机就位时，保持机座水平；钻进过程中，用仪器定期对桩位和钻机进行检测，如出现位移和沉陷，及时地调整；成孔后，用检孔器对桩孔进行检测，检测时保持检孔器中心和桩位中心一致。（4）钻进过程中，要及时掌握钻孔深度，根据地质层变化，及时调整钻进压力、钻进速度和适宜的泥浆稠度，以防钻进不利地层时塌孔。（5）钻进中随时注意地层变化，在地层变化处均应留取渣样，判断地质类别，记入记录表中，并与设计院提供的地质剖面图相对照。钻渣渣样编号保存，以便分析备查。（6）泥浆弃运方式：在地界内适当位置挖足量泥浆沉淀池，沉渣、泥浆运至指定地点。6.1.10 钻孔灌注桩施工过程中事故原因及预防、处理措施（1）塌孔塌孔的表征是孔内水位突然下降，孔内冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷明显增加等a）塌孔的原因： 泥浆的相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮。 未及时补浆（或水）或河水上涨，或孔内出现承压水或钻孔通过砂砾等强透水层，孔内水流失等而造成孔内水头高度不够。 护筒埋设太浅，下端孔口漏水，坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软，或钻机直接接触护筒，由于振动使孔口坍塌，扩展成较大塌孔。 在松软砂层中钻进进尺太快。 吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。b）坍塌的预防和处理在松散粉砂土和流砂中钻进时，应控制进尺速度，选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆。水位变化过大时；应采取提高护筒，增高水头。发生坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂（或粘土）混合物到塌孔处1-2m，如塌孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后在进行钻进。吊入钢筋笼时应对准孔中心竖直插入，严防触及孔壁。（2）斜孔a）斜孔原因钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。b）斜孔的预防及处理安装钻机时要使底座水平、起重滑轮缘、护筒中心三者应在一条竖直线上，并经常检查校正。在有倾斜的软、硬地层钻进时，应控制进尺，低速钻进。（3）扩孔和缩孔扩孔比较多见，一般表现为局部的孔径过大。在土质松散地层处或钻头摆动过大，易于出现扩孔，扩孔发生的原因同塌孔相同，轻则为扩孔，重则为塌孔。若只是孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理。若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按塌孔事故处理。缩孔即孔径超常缩小，一般表现为钻机钻进时发生卡钻，提不出钻头或者提钻异常困难的迹象。缩孔的原因有两种：一种是钻头焊补不及时，严重磨耗的钻头往往钻出较设计桩径稍小的孔；另一种是由于地层中有软塑土（俗称橡皮泥），遇水膨胀后使孔径缩小。为防止缩孔，前者要及时修补磨损的钻头，后者要使用失水率小的优质泥浆并快速钻进，并二次复钻。（4）钢筋笼上浮a）原因当混凝土灌注至钢筋笼下，若此时提升导管，导管底端距离钢筋笼仅有1m左右的距离时，由于浇注的砼自导管流出后冲击力较大，推动了钢筋笼上浮； 由于砼灌注超过钢筋笼底部且导管埋深较深时，其上层砼因浇注时间较长，已接近初凝，表面形成了硬壳，砼与钢筋笼有一定握裹力，如果此时导管底端未及时提到钢筋底部以上，混凝土在导管流出后将以一定的速度向上升，同时也带动钢筋笼上移。b）预防措施将钢筋笼定位钢筋与钢护筒连接在一起；在钢护筒的上端用型钢压住护筒，型钢可以与周围的钻孔平台联成一体，形成一个整体以稳定钢筋笼，保证其有一个稳定的体系。桩基混凝土灌注应注意选用合适的坍落度，确保混凝土的坍落度在18-22cm之间，必要时适当添加聚羧酸减水剂，下部可利用混凝土的下冲力使混凝土密实；当混凝土面接近钢筋笼底时应保持较大的埋管深度。放慢浇筑速度，以减少混凝土向上的冲击力，待混凝土灌注深度达到2米左右应减少导管的埋深，并加快浇筑速度，以增加钢筋笼埋深。当混凝土面高于钢筋笼底2-3m后即可恢复正常的浇注速度。（5）导管进水a）原因首批混凝土储量不足，或虽然混凝土储量已够，但导管底口距孔底的间距过大，混凝土下落后不能埋没导管底口，以致泥水从底口进入。导管接头不严，接头间橡皮垫损坏，或焊缝破裂，水从接头或焊缝中流入。导管提升过猛，或测深出错，导管底口超出原混凝土面，底口涌入泥水。b）预防措施为避免发生导管进水，事前要采取相应措施加以预防，万一发生，要当即查明事故原因，采取以下处理方法：若是上述第一种原因引起的，应立即将导管提出，必要时需将钢筋笼提出采取复钻清除。然后重新下放骨架、导管并投入足够储量的首批混凝土，重新灌注。若是第二、三种原因引起的，立即停止灌注，将导管、钢筋笼拔出，重新钻孔，对导管整修，从新做气密性实验。（6）卡管在灌注过程中，混凝土在导管中下不去，称为卡管。卡管有以下两种情况：初灌时隔水栓卡管；或由于混凝土本身的原因，如坍落度过小、流动性差、拌和不均匀，以及运输途中产生离析、导管接缝处漏水、雨天运送混凝土未遮盖等，使混凝土中的水泥浆被冲走，粗集料集中而造成导管堵塞。处理办法可用长杆冲捣管内混凝土，用吊绳抖动导管，或在导管上安装附着式振捣器等使隔水栓下落。如仍不能下落时，则需将导管连同其内的混凝土提出钻孔，进行清理修整（注意切勿使导管内的混凝土落入井孔），然后重新吊装导管，重新灌注。一旦有混凝土拌和物落入井孔，须按前述第二项处理方法将散落在孔底的拌和物粒料等予以清除。机械发生故障或其它原因使混凝土在导管内停留时间过久，或灌注时间持续过长，最初灌注的混凝土已经初凝，增大了导管内混凝土下落的阻力，混凝土堵在管内。其预防方法是灌注前应仔细检修灌注机械，并准备备用机械，发生故障时立即调换备用机械；同时采取措施，加速混凝土灌注速度。（7）埋管导管无法拔出称为埋管，其原因是：导管埋入混凝土过深，或导管内外混凝土已初凝使导管与混凝土间摩擦阻力过大，或因提管过猛将导管拉断。预防办法：应按前述要求严格控制埋管深度一般不得超过68m；在导管上端安装附着式振捣器，拔管前或停灌时间较长时，均应适当振捣，使导管周围的混凝土不致过早的初凝；首批混凝土掺入缓凝剂，加速灌注速度；导管