桩基施工指导意见.doc

高速公路梁桥施工技术指导意见桩基江苏省交通科学研究院2012-04-16目 录1 施工工艺11.1 施工准备21.2 成孔阶段31.3 清孔方法及要求41.4 钢筋加工及安装41.5 声测管对接与安置61.6 导管对接与吊放61.7 灌注混凝土72 质量控制措施82.1 成孔质量保证措施82.2 钢筋笼质量保证措施92.3 混凝土灌注过程中的质量保证措施93 施工中重点问题的控制方法钢筋保护层厚度质量控制方法123.1 控制部件的制作123.2 控制部件施工方法13高速公路梁桥桩基施工指导意见1 施工工艺钻孔灌注桩利用各种钻机成孔，然后灌注混凝土成桩，可形成大直径的特长桩，且没有接头，为目前高速公路桥梁工程中十分常见的桩型。此类桩以泥浆护壁施工法为典型代表，本文以此为主要研究对象，提供相关指导意见。泥浆护壁法钻孔灌注桩的工艺流程如图1-1所示： 平整产地泥浆制备埋设护筒铺设工作平台安装钻机并定位准备工作钻进成孔清孔放钢筋笼灌混凝土拔出护筒检查质量图1-1 泥浆护壁施工法流程图此类桩在钻进过程中，用泥浆防止孔壁坍塌，并籍泥浆的循环将孔内碎渣带出孔外，钻进方法有冲击和旋转两种。冲击钻进时，常用正循环法排出碎渣；旋转钻进时，则多用反循环法排渣，反循环法的清底效果较好。这种成孔工艺可穿过任何类型的地层，且不用套管因而较经济。其缺点是成孔的直径不规则，孔底易存有沉泥，严重影响桩尖承载力的发挥。从已建的一些公路桥的钻孔灌注桩的实测资料分析，桩的端部承载力发挥较少。因而采用泥浆护壁灌注桩时，必须注意清底工艺。同时钻孔灌注桩采用水下灌注混凝土法，工艺要求严格，易出现缩颈、断桩、露筋、离析、泥夹层等缺陷。施工过程如图1-2所示： (a) (b) (c) (d) (a)钻孔(b)下钢筋笼及导管(c)灌注混凝土(d)成型1-泥浆机；2-钻机；3-护筒；4-钻头；5-钻杆；6-泥浆；7-沉淀泥浆；8-导管；9-钢筋笼；10-隔水塞；11-混凝土图1-2 冲击钻孔法施工图1.1 施工准备1、测量控制网布设，孔位标高测量放样及报验放线前首先将施工场地平整，依据设计图纸与交桩成果，由测量人员用全站仪统一测放各桩准确位置，钉十字控制桩。桩位测放执行两级复核制度，并经监理验收合格后进行钻孔。2、泥浆池设置方式、地点在桩孔位置附近就近开挖泥浆池。进行开挖泥浆池前，泥浆池周围挖探坑确定无地下管线后方可开挖。泥浆池四周码放土袋围堰，并满铺塑料布等防渗材料，设专人看护。采用膨润土制浆，使用一次成浆在1m3以上的搅浆机将膨润土在水中浸透并搅拌均匀，泥浆比重保持在1.1左右，视土质不同随时调整。现场设制浆站，配备一台高速搅拌机和泥浆泵3台。对新配制储浆每8小时用空压机搅动一次，每24小时测试合格后方能应用。成孔过程中每进尺35m测一次粘度和比重，在清孔结束后测一次，浇注混凝土前再测一次，并做好原始记录。3、探坑试挖钻孔前，为保障地下管线不受损坏，在桩位人工开挖深度不小于3m的探坑，经监理确认并同意后，方可施工；若遇地下管线立即上报，处理后经监理确认方可施工。1.2 成孔阶段1、钻机选择 根据地质情况，选择旋挖斗式或冲击式钻机。2、钻机安装要求（1)钻机就位时，须将路基垫平填实，钻机按指定位置就位，并在技术人员指导下，调整桅杆及钻杆的角度对准桩心位置。对正调整时，将旋挖斗下钻头部位对准桩中控制桩的十字线交叉点。对正后，锁死钻机罗盘，使每次挖斗回旋至同一位置。（2)钻机安装就位之后，精心调平，确保施工中不发生倾斜、移位现象等。（3)施工之前，钻机先试运转检查，以防止成孔中途发生故障。（4)对地层较软和有坡度的地基，可用推土机推平，再垫上钢板或枕木加固。3、护筒埋设要求（1)护筒内径比桩径大200400mm。（2)埋设护筒时，护筒中心轴线对正测定的桩位中心，其偏差不得大于20mm，并保持护筒的垂直。护筒固定在正确位置后，用粘土分层回填夯实，以保证其垂直度，防止泥浆流失及位移、掉落。（3)护筒连接处要求筒内无突出物，应耐拉、压，不漏水。（4)护筒上口用钢丝绳对称吊紧，防止下窜,保证护筒牢固并位置正确后，测量护筒高程。（5)护筒高度要高出地面不低于0.3m。（6)护筒埋置深度应根据设计要求或桩位的水文地质情况确定,一般情况埋置深度宜为24m,特殊情况应加深以保证钻孔和灌注混凝土的顺利进行。（7)护筒埋置的位置（桩位）必须经现场监理验收合格后方可进行下道工序施工。4、泥浆性能钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度，泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。泥浆性能建议指标如表1-1所示：表1-1 泥浆护壁施工法泥浆性能要求钻孔方法地层情况泥浆性能指标旋挖式钻机一般土层相对密度粘度(Pas)含砂率(%)胶体率(%)失水率(mL/30min)泥皮厚(mm/30min)静切力(Pa)酸碱度(P)1.05-1.216-228-4962521.0-2.58-10清孔后的泥浆指标：相对密度：1.01-1.10, 粘度：17-20 Pas 含砂率：2% 胶体率：98%1.3 清孔方法及要求钻进至设计高程后，采用测孔锥进行孔径和孔的垂直度进行检验。必须保证测孔锥顺畅下入孔底，如入孔过程中有不顺畅或卡锥现象，及时用钻机进行清孔。对采取泥浆护壁的各桩，在钻进到设计孔底标高时，视孔底沉渣情况，并检测泥浆比重。如泥浆比重过大，孔底回淤超标，采用抽浆置换法降低泥浆比重。另外，孔底沉渣厚度大于30cm时，应回钻清渣后，方可灌注混凝土。在清孔后，应将孔口用泥土围档，并将孔口处杂物清理干净。清孔结束后，由质控人员进行自检，合格后约请监理检查验收，合格后方可进行下道工序的施工。1.4 钢筋加工及安装1、钢筋进场、报验钢筋进场前,由试验人员按钢筋送检数量及标准进行取样送检,确定合格后经监理工程师批准方可进场,进场后按规范要求进行钢筋的复试,复试合格后方可使用。钢筋混凝土中的钢筋必须符合现行钢筋混凝土用热轧光圆钢筋（GB 13013）钢筋混凝土用热轧带肋钢筋（GB 1499）、冷轧带肋钢筋（GB 13788）、低碳钢热轧圆盘条（GB 701）的规定。钢筋必须按不同钢种、等级、牌号、规格及生产厂家分批验收，分别堆放，不得混杂，并设立识别标志。钢筋在运输过程中，避免锈蚀和污染。钢筋宜堆置在仓库（棚）内，露天堆置时，采用方木均匀垫高,钢筋最底面要与地面保持2040cm,并加以苫盖。钢筋具有出厂质量证明书和试验报告单。对桥涵所用的钢筋抽取试样做力学性能试验。2、钢筋笼的加工（1)根据设计，计算箍筋用料长度、主筋分布段长度，将所需钢筋调直后用切割机成批切好待用。由于切断待焊的主筋、箍筋的规格尺寸不尽相同，注意分别摆放，防止用错。（2)如果钢筋笼长度较长，需分段进行绑扎，分段过程当中，注意分段后钢筋笼长度，确保结构质量。（3)在钢筋圈制作台上制作箍筋，焊接时搭接长度：单面焊不小于10d，双面焊不小于5d。(4)钢筋的纵向焊接采用闪光对焊。(5)将支撑架按23m的间距摆放在同一水平面上对准中心线，然后将配好定长的主筋平直摆放在焊接支撑架上。(6)将主筋按设计要求套入箍筋内并保持与主筋垂直，进行点焊或绑扎，同一截面内接头面积不得超过钢筋总数的1/3。(7)箍筋与主筋焊好或绑扎后，将绕筋按规定间距绕于其上（如无特别要求，建议为200mm），用绑丝绑扎并间隔点焊固定。(8)将制作好的钢筋笼稳固放置在平整的地面上，放置时必须采用垫木将钢筋笼与地面隔离。(9)钢筋笼保护层采用保护层钢筋（螺纹22、每隔2m设一组、每组4根）。(10)钢筋笼加工完毕后，经自检合格，约请监理检查验收合格后，方可使用。3、钢筋安装（1)根据钢筋笼长度及吊车吊升能力，判断钢筋笼制作是否分节进行。若决定分节进行施工，每节钢筋笼间主筋接头采用直螺纹套管连接，套管长6cm，两边钢筋每端套3cm螺丝。接头部位选在主筋加密段以下，相邻钢筋接头应错开不少于35d。将箍筋按设计间距绑扎，用吊线法判断上下节钢筋笼是否在同一直线上。（2)起吊钢筋笼采用扁担起吊法，起吊点在钢筋笼上部箍筋与主筋焊接处，且吊点对称。（3)钢筋笼设置24个起吊点，以保证钢筋笼在起吊时不变形。（4)吊放钢筋笼应对准孔位，保持垂直，轻放、慢放入孔，不得左右旋转。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入孔。（5)钢筋笼过长时宜分节吊放，分段连接时，上下主筋应对正，保持钢筋笼上下轴线一致。（6)下放钢筋笼时，要求有技术人员在场，以控制钢筋笼的桩顶标高及位置。（7)钢筋吊放就位后，由质控人员进行自检，合格后约请监理验收，合格后方可进行下道工序的施工。1.5 声测管对接与安置严格依照锡张相关文件（锡张电传（2007）37号文）和设计的要求，布置声测管。声测管布置方式为等边三角形布置,为确保声测管的固牢不变形,施工中对钢筋加长,一直延伸到桩底。声测管直径D=50mm，t=1.0mm，上部要长出钢筋笼1m，在孔口焊接时，保证焊口质量，上下声测管要对正，保持声测管上下一致。1.6 导管对接与吊放导管入孔前计算好导管长度和数量，使用前对导管进行编号，同时在标号旁边增加该导管的长度（可用漆绘制）以便于观察和辨认。自孔底向上依次排序。预先分段拼装。连接时注意检查防水胶圈，如有损坏立即进行更换。导管要做水压试验，压力不小于1MPa，并在施工中随时检查导管质量，保证安全和密闭。保持恒压10分钟，经对接口、管身检查无破损及漏水现象，即可认为导管的密封性合格。导管入孔内的深度和实际深度必须做严格丈量，使导管口与孔底的距离能保持在0.250.4m左右。必须保证导管居中桩孔。导管使用后应立即冲洗干净，有序摆放。在堆放导管时，须垫平放置，不得搭架摆设。在吊运导管时，不得超过5节连接一次性起吊。在连接导管时，须垫放橡皮垫并拧紧螺栓以免出现漏水现象。导管在使用后，应立即冲洗干净。1.7 灌注混凝土1、混凝土配合比设计与报验使用混凝土标号建议为C25，混凝土中氯离子含量不得大于水泥用量的0.3%，最大碱含量不得大于3kg/m3。可采用商品混凝土，混凝土配合比由搅拌站计算给出，上报项目部，并由项目部上报监理批准后方可使用。2、混凝土运输与现场检测混凝土采用商品混凝土，罐车运至现场，混凝土到场后，由项目部试验人员，进行混凝土配合比确认及现场坍落度试验，建议混凝土坍落度为18-22cm，确认合格后方可使用，若不合格则立即退回原厂。水下混凝土要求2小时内析出的水分不大于混凝土体积的1.5%。紧密和混凝土搅拌站联系，必须保持混凝土运输车连续不间断，首批混凝土入孔前保证4-5辆运输车到场。3、灌注混凝土（1)首批混凝土入孔必须保证埋管深度不少于1m。采用自由塞隔水，即充气球胆，充气球胆直径大小能自由通过导管即可。首批入孔混凝土应计算好方量，防止出现真空。（2)在完成首浇后，灌注混凝土要从漏斗口边侧溜滑放导管内，不可一次放满，以避免产生气囊。（3)当孔内混凝土接近钢筋笼底时，应保持埋管深度并放慢浇筑速度。当孔内混凝土面进入钢筋笼12m后，应适当提升导管减小导管埋置深度，增大钢筋笼在下层混凝土中的埋置深度。（4)随时对灌注混凝土面高度进行测量，准确把握灌注进尺，正确提升拆卸导管。导管埋深控制在2m6m范围内（每次拆卸后不得小于2m，每次灌注后埋置长度不得大于6m）。（5)在最后一次拔管时，要缓慢提拔导管，以避免孔内上部泥浆压入桩中。（6)混凝土浇筑高度要比桩顶高程超出10cm以上，待桩身混凝土达到一定强度时将设计桩顶标高以上部分用风镐凿除，露出坚实混凝土面，务必清除柱顶浮浆。4、混凝土试块制作方法、数量混凝土到场后经试验人员及监理验收合格后,采用标准试模进行试块制作。试块数量:每棵桩基五组,每组三块。2 质量控制措施2.1 成孔质量保证措施1、成孔检验项目与方法孔深采用专用测绳进行测量，测绳使用前，用钢尺进行量测，确保测绳尺寸准确，孔径、孔形和倾斜度采用专用仪器测定，当缺乏专用仪器时，可自行制作简易的钢筋检孔器吊入钻孔内直接检测桩径。成孔质量要求如表1-2所示：表1-2 钻孔成孔质量标准项 目允许偏差孔的中心位置（mm）群桩：100；单排桩：50孔径（mm）不小于设计桩径倾斜度小于1% 孔深摩擦桩：不小于设计规定沉淀厚度（mm）摩擦桩：符合设计要求，当设计无要求时，对于直径1.5m的桩，300mm；对桩长40m或土质较差的桩，500mm清孔后泥浆标准相对密度：1.031.10； 粘度：1720pas；含砂率：2%；胶体率：98%2、防坍孔预控措施在钻孔过程中，如果钻孔内水位突然下降，孔中冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。就显示已坍孔。坍孔的预防和处理措施如下：(1)在松散粉砂土中钻进时，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。(2)根据不同地质，调整泥浆比重，确保泥浆比重，确保泥浆具有足够的稠度确保孔内外水位差，维护孔壁稳定。(3)清孔时应设指定专人负责补水，保证钻孔内必要的水头高度。(4)发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒钻进，坍孔部位不深时，可用深埋护筒法，将护筒周围土夯填密实，再重新钻孔。(5)发生孔内坍塌时，判明坍塌位置，回填砂和粘土混合物到坍孔处以上12m。如坍孔严重时全部回填，待回填物沉积密实后在进行钻进。2.2 钢筋笼质量保证措施1、基本要求（1)钢筋、机械连接器、焊条等的品种、规格和技术性能符合国家现行标准规定和设计要求。（2)冷拉钢筋的机械性能必须符合规范要求，钢筋平直，表面无裂皮和油污。（3)受力钢筋同一截面的接头数量、搭接长度、焊接和机械接头质量符合施工技术规范要求。（4)钢筋安装时，必须保证设计要求的钢筋根数。（5)受力钢筋平直，表面不得有裂纹及其它损伤。2、外观鉴定（1)钢筋表面无铁锈及焊渣。不符合要求时减13分。（2)多层钢筋网要有足够的钢筋支撑，保证骨架的施工刚度。不符合要求时减13分。（3)钢筋的制作与连接按公路桥涵施工技术规范（JTJ0412000）执行。2.3 混凝土灌注过程中的质量保证措施桩基混凝土试件要制取5组，加强试件养护。灌注桩逐桩进行无破损检测，检测方法采用超声波检测法，检测任务委托有资质并经业主、监理认可的检测单位进行检测。 1、钻孔偏斜的预防处理措施现场钻成的桩孔，垂直桩不竖直，斜桩倾斜度不符要求的标准，或桩位偏移设计桩位。钻孔偏斜的预防处理措施如下:(1)安装钻机时要使转盘，底座水平，起重滑轮轮轴固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条竖直线上。并经常检查校正。(2)由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大。必须在钻架上增设导向架，控制钻杆上的提引水龙头，使其沿导向架对中钻进。(3)钻杆、接头应逐个检查，及时调整。主动钻杆弯曲，要用千斤顶及时调直。(4)在有倾斜的软硬地层钻进时，应吊着钻杆控制进尺，低速钻进，或回填片、卵石冲平后再钻进。(5)在偏斜处吊住钻头上下反复扫孔，使孔正直。偏斜严重时应回填砂粘土到偏斜处，待沉积密实后再继续钻进。2、扩孔、缩孔的预防处理措施孔径小于或过多大于设计孔径（1）经常检查钻具尺寸，及时补焊或更换钻齿。（2）采用钻具上、下反复扫孔的方法来扩大孔径。（3）在软土中钻进应增加泥浆稠度，适当加大水头。遇水膨胀的粘土中缩孔，应上下反复扫孔扩大孔径。3、导管进水预防处理措施确保首批灌注的混凝土总方量，能满足填充导管下口与桩孔底面的间隙和使导管下口首灌时被埋没深度1m的需要。首灌前，导管下口距孔底一般为0.20.4m。在提升导管前，设专人（2名）用标准测深锤测混凝土表面的深度，控制导管的提升高度，将导管埋深控制在26m。下导管前，导管应进行试拼，并进行导管的水密性、承压性和接头的试验。首灌混凝土后，要保持混凝土连续的灌注，尽量缩短间隔时间，当导管内混凝土不饱满时，应徐徐的灌入，防止导管内形成高压气囊。4、导管堵管的预防处理措施导管已提升很高，导管底口埋入混凝土接近1m，但是灌注在导管中的混凝土仍不能涌翻上来。预防处理措施如下：（1)灌注混凝土的坍落度在180220mm之间，并保证具有良好的和易性。在运输和灌注过程中不发生显著离析和泌水；保证混凝土的连续浇灌，中断灌注不应超过30分钟。（2)灌注开始不久发生堵管时，可用长杆冲、捣或用振动器振动导管。若无效果拔出导管，用空气吸泥机或抓斗将已灌入孔底的混凝土清出，更新导管，准备足够储量混凝土，重新灌注。5、钢筋笼在灌注混凝土时上浮的预防处理措施灌注中，当混凝土表面接近钢筋笼底时，应放慢混凝土灌注速度，以便减少对钢筋的冲击；混凝土液面进入钢筋笼一定深度后，应适当提升导管，使钢筋笼在导管下口有一定埋深。在提升导管的过程中，应加强对钢筋笼状况变化的观测，以便采取措施防止上浮。也可采取措施将钢筋笼上部和下部均做好固定，防止上浮。6、灌注混凝土时桩孔坍孔的预防处理措施同一承台下桩基要跳档施工，每棵桩灌注砼完成1天以后才能安排相邻桩位施工。混凝土灌注过程中，稳定孔内水位，防止护筒及孔壁漏水；用吸泥机吸出坍入孔内的泥土，同时保持或加大水头高，如不再坍孔，可继续灌注。7、夹泥、断桩的预防处理措施（1)严格控制混凝土坍落度，尽量延长混凝土初凝时间；灌注混凝土前检查导管、混凝土灌车，并有备用的设备、导管，确保混凝土能连续灌注。（2)随灌混凝土，随提升导管，做到连灌、勤测、勤拔导管随时掌握导管埋入深度，避免导管埋入过深或过浅；避免导管卡、挂钢筋笼，避免出现堵导管、埋导管、灌注中坍孔、导管进水等发生。（3)断桩或夹泥发生在桩顶部时，将其剔除，然后接长护筒，并将护筒压至灌好的混凝土面以下，除水、除渣进行接桩处理。（4)对于严重夹泥、断桩要进行重钻补桩处理。3 施工中重点问题的控制方法钢筋保护层厚度质量控制方法灌注桩工程完工后，用通常的检测方法可以评定出桩身混凝土质量，确定基桩承载力，但无法测出基桩钢筋保护层的实际厚度。调研的结果也表明，钢筋保护层厚度的质量一直以来都是桩基施工中的重点和难点问题。按施工规范要求控制好钢筋笼保护层厚度，对于满足设计要求和确保钢筋不被侵蚀是非常必要的。我们在施工中采用了有效的施工部件和施工方法，效果较好。3.1 控制部件的制作考虑到基桩类型、地质条件、施工设备、工期控制和造价指标等因素，合理选用以下保护层控制部件。1、在钢筋笼主筋上设置“耳环”“耳环”可以采用钢筋或薄钢板制成，钢筋直径不小于20mm，钢板厚约3mm，宽为50100mm，“耳环”高度应比主筋净保护层小23mm。在钢筋笼上每隔1.5m长应设置一道，每道沿钢筋笼周圈均布4个“耳环”。不得采用在钢筋“耳