钻孔灌注桩试桩方案

1、中铁九局集团公司杭长铁路客运专线浙江段项目经理部第二分部目录1、试桩目的32、编制依据33、工程概况33.1 工程简介33.2 主要工程数量 23.3 工程地质条件23.4 试桩选择33.4.1 桩数选择33.4.2 桩身材料44、施工组织及施工安排 44.1 施工总体安排 44.2 机械设备计划 44.3 主要人员计划54.4 平面布置55、具体施工工艺及方法 55.1 施工工艺流程55.2 施工工艺及方法75.2.1 场地平整75.2.2 测量定位及复检 75.2.3 埋设护筒75.2.4 钻机就位钻进75.2.5 钻孔泥浆护壁 75.2.6 渣样取样85.2.7 钻孔85.2.8 成孔检

2、查95.2.9 清孔105.2.10 钢筋笼制作及安装 105.2.11 导管安装115.2.12 二次清孔115.2.13 水下混凝土灌注 116、信息反馈137、试桩总结137.1、 对施工操作人员、施工机具的具体要求 137.2、 资料的归档整理 147.3、 施工过程质量控制 147.3.1、 钻孔的垂直度控制 147.3.2、 护壁泥浆比重控制 147.4、 施工安全注意事项 1431、试桩目的杭长铁路客运专线浙江段VI标段工程开工在即，为了检验钻孔灌注桩施工的合理性以及对设计资料的复核，确保钻孔灌注桩能够大面积展开施工， 在现场实 际桩位进行桩基的试验施工，用以确定桩基的施工工艺是

3、否合理， 设计资料与实 际地质是否相符，以及拌和站混凝土的供应能力等，以便在施工中加以改进。试桩检验和确定本桩基础的施工工艺， 包括泥浆配方、钻进工艺、清孔效果 以及成桩后质量等。试桩应取得的具体指标：1、钻进时的参数：进尺、钻压、泥浆性能等。2、灌注前二次清孔后的泥浆指标及清孔方法。3、成孔质量控制的措施(孔径、倾斜度、中心偏位等)。4、设计资料与实际地质条件的复核。2、编制依据1、杭长铁路客运专线指导性施工组织设计2、上山溪特大桥施工图、桥梁参考图一(由中铁第四勘测设计院设计)。3、通过现场调查、采集、咨询、图纸审核所获取的资料；国家、地方政府 有关安全、环境保护、水土保持的法律、规程、规

4、则、条例4、地质勘查报告3、工程概况3.1 工程简介上山溪特大桥81#墩(DK229+271.790)位于衢江区尤家山村村边上。此处表 层为人工素填土，下面为泥质砂岩，主要为河流阶地及低丘地区，地形较开阔， 原辟为果园，交通便利。81#临近在建芳桂北路(DK229+176.9-DK229+196.7),规划路宽19.7m, 铁路与公路夹角为84°。中铁九局集团公司杭长铁路客运专线浙江段项目经理部第二分部3.2 主要工程数量工程项目单位数量备注上山溪特大桥81期8#基础桩长m16.5桩径m1.0混凝土m312.96小10t106.6小16t588.93.3 工程地质条件根据勘测资料揭示

5、，结合区域地质资料对比分析， 81#墩的岩土层按其成因 分类主要有：人工填土层(Q4ml;第四系更新统(Q2-3al+pl )冲洪积层粉质黏 土(黏土)、圆砾土；下伏基岩为白垩系下统中戴组(Klz)泥质粉砂岩、含砾砂 岩。桥址区的岩土层按其成因分类自上而下详细叙述如下：1) 0人工填土(Q4ml):褐黄、深灰色等，松散-稍压实，稍湿，由粘性土、 碎石等组成，沿线场地内广泛分布。层厚约 0.654.00m,平均1.39m。本层土 石等级为I。2)第四系更新统冲洪积层(Q2-3al+pl )(4) 1-3粉质粘土：灰黄色，可塑，粘性较好，层面埋深0.002.00m。层面标高59.7678.03m,

6、层厚约0.706.90m,平均3.02。本层土石等级为II。(4) 1-4粉质粘土：灰黄色，硬塑，层面埋深0.004.60m。层面标高59.01 74.18m,层厚约0.702.40m,平均1.28。本层土石等级为II。(7) 2-1: Klz泥质砂岩：W4本层土石等级为田，(T 0=200Kpa(7) 2-2: Klz泥质砂岩：W3本层土石等级为IV,(T 0=300Kpa3)、不良地质与特殊岩土桥址区未发现不良地质现象、未发现特殊岩土分布。4)、81#墩地质情况柱状图(4)1-3 1-4 (7)2-1 (7)2-2(7)2-352.7027 注：(4) 1-3: Q23a1+p粉质粘土：可

7、塑，n, (r0=150kpa(4) 1-4: Q23a1+p粉质粘土：硬塑，n, (r0=180kpa(7) 2-1: Klz 泥质砂岩：W4 田，(T 0=200kpa 2-2: Klz 泥质砂岩：W3 IV, (T 0=300kpa(7) 2-3: Klz 泥质砂岩：W2 W, d 0=400kpa81#墩地质情况柱状图3.4试桩选择3.4.1 桩数选择由上山溪特大桥施工图纸可知：上山溪特大桥共有钻孔灌注桩基 932根,其中选中先期开工点上山溪特大桥 81#墩的8#«基(具体详见桩基布置顺序图)3中铁九局集团公司杭长铁路客运专线浙江段项目经理部第二分部桩位布置顺序图3.4.2

8、桩身材料根据图纸要求，桩身材料选择如下：混凝土 ：桩混凝土强度等级采用 C40水下混凝土车冈筋：HPB23改车冈筋焊条型号：搭接焊时，HPB2354用E43焊条.4、施工组织及施工安排试桩由中铁九局杭长铁路客专项目经理部第二分部经理负责全面施工工作,试验员、测量员负责具体的试验检测和平面位置的控制工作。碎采用2#搅拌站混凝土、钢材经检验合格后再进场使用。4.1 施工总体安排1、测量、放线，进行施工准备；2、机械成孔；3、灌注；4、检测。4.2 机械设备计划投入的机械设备计划表设备名称规格型号完好状数量备注冲击钻机JKZ8卷扬机良好2吊车25T良好1泥浆泵3PN良好1电焊机BX500良好4水泵7

9、.5KW良好2钢筋弯曲机GW40A良好1钢筋切割机GJ5-40良好1钢筋调直机GTJ-4/8良好1装载机ZD50D良好1泥浆比重计良好1测纯35 X良好2塌落度筒良好24.3主要人员计划投入的主要施工人员计划表编号工种人数备注1成桩8机械成孔2灌注8灌注碎3钢筋加工14钢筋加工4普工4机动4.4平面布置泥浆池放置在上山溪特大桥 80#1与81#墩之间，面积为20m*12m ?2.5 米，以减少泥浆池对地基的影响。钻渣堆放在泥浆池旁，然后外运至指定地点。钢筋加工采用在上山溪特大桥百灵钢筋加工场统一制作，通过车辆运输到现 场进行焊接下钢筋笼。5、具体施工工艺及方法5.1 施工工艺流程15钻孔桩施工

10、工艺框图5.2 施工工艺及方法5.2.1 场地平整根据现场实际情况，81#墩处于山坡坡脚处，首先对施工现场桩位所在位置 进行挖填，平整场地，桩位周围采用黏土进行分层夯实，并利用挖掘机和自卸运输汽车对地表腐殖土进行清理并堆放于规定区域。进场便道设置在桩位右侧，面 层铺设20cm厚卵石。5.2.2 测量定位及复检测量人员根据基线控制点 CPD6208f CPII384和基准水准点S621&桩位平 面图，使用全站仪测定桩位，并打入明显标记，桩位放线应确保准确无误，定位 精度为10mm经过监理复核后方可开钻。基点应做特殊专门保护，不得损坏。5.2.3 埋设护筒在8#«位定出十字控制桩

11、后，进行护筒埋设工作，测量孔深的基准点为护 筒顶标高，根据顶标高计算出孔深。护筒采用 8mms板卷制，护筒长度为2m,根 据现场实际，护筒要埋到原状土层 0.5m范围内，护筒内径应大于钻头直径 20 40cm,长度2.0m,护筒顶部高出地面50cm周围夯实，护筒中心与桩位中心的 偏差不得大于50mm5.2.4 钻机就位钻进安装钻机：在作业平台上铺设枕木以保证钻机底座和顶座平稳，在护筒的刻 痕处，用小线连成十字，调整钢丝绳中心对准小线十字交叉点，确保桩孔中心、 钢丝绳中心、钻锤中心在同一铅垂线上。 钻机就位后，钻孔中心与桩位偏差不得 大于10mm5.2.5 钻孔泥浆护壁1)拌制泥浆：选择和备足良

12、好的粘土供造浆使用，做好泥浆的配合比试验 工作，泥浆采用粘土或膨润土制作。原土通过试验确定后，就近购买，根据现 场实际情况，此处为一般砂粘土地层， 泥浆比重不宜大于1.3,黏度控制在16 22s之间。2)泥浆制备的技术及操作要求：(1)在测定泥浆材料性能的基础上，及时试配泥浆的最佳配合比；(2)认真做好泥浆测试工作。新制备的泥浆进行第一次测试，使用前进行一 次测试，钻孔过程中随时进行监测，钻孔结束后在泥浆面下1米及孔底以上0.5米处各取泥浆样品测试一次，回收泥浆后、泥浆处理后各测试一次；(3)施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位 1.0m以上(4)在清孔过程中，应不断置换泥浆，直至灌注水下混凝

13、土；(5)浇注混凝土前，孔底500mmU内的泥浆比重应小于1.1,含砂率02% 粘度1720s。5.2.6 渣样取样为核实设计图纸中地质资料的准确性， 钻进过程中要结合钻机的受力、冲击 钻的抖动情况、冲击速率和孔口捞取渣样进行综合判定。 根据每次判定结果以及 钻进尺寸判定每层岩石的岩层情况及厚度。由于钻孔时部分钻法通过换浆法随泥 浆流出，部分通过掏渣筒掏出孔外，每次取样样品放入玻璃瓶中进行保护并贴上 标签说明，排放好。5.2.7 钻孔开钻前先在孔内灌注泥浆或将粘土投入孔中加水用钻头冲调， 孔内水位高出 地下水位1.5m。同时，为防止孔内水溢出护筒，孔内水位比护筒顶面低 0.3m。 开孔时，用冲

14、击钻锤小冲程反复冲击。正常钻孔采用中、低冲程进行，如遇孔内的探头石、漂石，应回填小片石， 采用高冲程冲击；如遇基岩时，采用低冲程，高频率，入基岩后采用高冲程。在 钻进过程中始终保持孔内水位高出地下水位 1.5m。在钻进过程中随时注意察看钢丝绳回弹、回转情况，再听冲击声音，借以判别孔底情况，掌握好松纯的尺度，松多了会减低冲程，松少了则犹如落空锤，损 坏机具，勤检查钢丝绳和钻头磨损情况， 检查转向装置是否灵活，预防发生质量 事故。随时注意或定时检查钢丝绳是否移位， 若有发现即时给予调整，避免出现 桩孔跑位、不直、倾斜等缺陷。当钻渣太厚时，泥浆不能将钻渣全部悬浮上来，钻锥冲击不到新土(岩)层上， 还

15、会使泥浆逐渐变稠，吸收大量冲击能，并妨碍钻锥转动，使冲击进尺显著下降， 或有冲击成梅花孔、扁孔的危险，故必须按时掏渣。在钻进过程中尽量使用换浆 法掏渣，当换浆法掏渣无法满足要求时使用掏渣筒掏渣。掏渣筒放到孔底后，要在孔底上下摆放几次，使多进些钻磴， 然后提出。一般在密实坚硬土层每小时纯 钻进小于5cmr" 10cm 松软地层每小时纯钻进小于 15cm- 30cm时，应进行掏渣。或每进尺0.5m1.0m掏渣一次，每次掏45筒，或掏至泥浆内含渣显著减少、无 粗颗粒、相对密度恢复正常为止。正常钻进每班至少掏渣一次。掏渣后及时向孔内添加泥浆或清水以维护水头高度。投放黏土自行造浆的，一次不可投

16、入过多， 以免粘锥、卡锥，泥浆比重控制在 1.11.3。泥浆必须排放到沉淀池里，再经泥浆池循环利用。定期对沉淀池进行清理， 用挖机将泥巴捞出，晒干后再统一运走，集中排放。在掏磴或停钻后再钻时，由低冲程逐渐向高冲程过渡。经常检查钻头直径的 磨耗情况，当钻头磨损超过1.5 cm时须修补或更换，以保证孔径符合设计要求。 对于磨耗部分用耐磨焊条补焊，常备两个钻头轮换使用、修补。为防止卡钻，一 次补焊不能过多，且补焊后在原孔使用时，先用低冲程冲击一段时间，再用较高冲程钻进。或用小片石回填孔径减小部分低冲程冲至原钻孔底。新钻孔安排在临近桩的混凝土混凝土强度达到2.5mpa后开始，以免扰动邻近桩正在凝固的混

17、凝土。钻孔作业应连续进行，中途不停止。并及时填写钻孔记录详细记录钻孔 地质及进尺情况。并随钻进过程留取渣样，编号备存。钻孔过程中随时检验泥浆的比重和含砂率，并填写泥浆试验记录表。5.2.8 成孔检查当钻孔达到设计标高后，首先对桩位进行复测，并复测护筒标高，对孔深进行检查，测出撞地沉渣厚度。根据实测护筒标高、桩顶标高、吊筋延入钢筋笼长 度计算出吊筋长度。经质检工程师对桩孔的中心位置、孔径、孔深、倾斜度等进行检测合格后，报请监理工程师检查、验收合格后，及时进行清孔。孔径使用检孔器进行检查，检孔器外径等于桩的设计直径，长度为桩径的4 6倍，用钢筋就地焊制。沉渣厚度采用双测纯法，一个用来测定沉渣上表面

18、高程，一个测绳上绑扎尖 锥测出沉渣下表面高程，两个结果相减作为桩底沉渣厚度的确定数据。对嵌入风化岩的钻孔，还检查其嵌固深度和孔底岩石是否变化， 当钻孔进入 风化岩层时做好特殊记录，在达到设计嵌固深度时，取出孔底岩石样品供监理工程师检查。钻孔桩成孔检测项目的允许误差：检查项目允许偏差备注平向位置任何方向小于50 mm钻孔直径不小于设计桩径孔深不小于设计桩长倾斜度小于1/100的桩长沉淀厚度磨擦桩不人 丁 100 mm (50 mm)柱桩/嵌岩桩不人丁 50 mm嵌岩深度不于小2m5.2.9 清孔钻孔达到设计标高经终孔检查以后立即进行清孔，采用换浆法清孔：用 3PN 泥浆泵向孔内注入性能良好的泥浆

19、，以正循环法带出钻渣至孔底沉磴厚度和泥浆 性能达到设计要求为止。安排技术全面的操作人员进行清孔，清孔应达到以下标准：孔内排出或抽出的泥浆手摸无23 nlm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%黏度1720S; 沉渣厚度柱桩不大于5cm,严禁采用加深钻孔深度方法替代清孔。根据钻进记录 情况及提取的钻磴芯样，由质检工程师自检合格后，上报监理工程师及设计代表， 现场判定符合设计要求、并签字同意后方可进行下一道工序。5.2.10 钢筋笼制作及安装钢筋笼在钢筋加工场的空旷地段，准确下料，按设计长度分段制作， 在吊放 钢筋笼时焊接组成整体。主筋接头连接方式采用对焊方式，且同一断面内接头数 量控制在钢筋

20、总数的50%Z内。为了增强钢筋笼的刚度，防止变形，主筋与螺旋 筋均进行点焊，加强钢筋设置在主筋内侧。第一道距承台底40cmi最下一道设于钢筋底面以上10cm处，自上而下每2m一道至钢筋笼底部，其零数在最下两段 内调整，但其间距不大于2.5m,自身搭接部分采用双面焊，双面焊长度为五倍 钢筋直径，如小于10cm则采用10cmi承台顶100mmz上桩身钢筋采取措施隔离桩头混凝土， 采用塑料袋包裹，凿 除桩头后保持桩身钢筋清洁。钢筋笼分段制作完成后，分段运往施工现场，入孔前安设混凝土预制垫块（主 筋外缘至设计桩径混凝土表面净保护层厚度采用7cm,沿桩基钢筋笼周边每道设置4个，垫块用16的钢筋与主筋焊接

21、牢靠。保护层钢筋自上而下每隔 2m设一 根，注意与加强筋错开布置。吊装入孔过程中逐段焊接，逐段入孔，上下节中心 线保持一致，防止偏斜和弯扭，孔口接头逐个报监理检验， 并填写“钢筋笼现场 质量检验报告单”。钢筋笼吊装过程中，为防止其吊装变形，钢筋笼每道加劲箍内增设十字内撑， 进入孔口时将其拆除。吊入钢筋笼时对准孔位轻放、慢放。若遇阻碍，随起随落 和正反旋转使之下放。若无效，将停止下放，查明原因，进行处理。不得高起猛 落，强行下放，以防碰坏孔壁而引起塌孔。下放过程中，时刻注意观察孔内水位 情况，如发现异常现象，马上停放，检查是否坍孔。钢筋笼安装到位后利用吊筋 定位，并把吊筋一端焊接在钢筋笼上，一端

22、焊接在工作平台上及时固定，防止钢筋笼脱落和灌注时上浮。5.2.11 导管安装导管采用专用的卡口式导管，导管内径 250cmi分节长1 m> 2ml底节长4m 的，使用时自行调配。使用前进行水密承压和接头抗拉试验。水密试验的水压不应小于孔底水压的1.5倍。导管制作要坚固、内壁光滑、顺直、无局部凹凸，导 管由管端粗丝扣连结，接头处用橡胶圈密封防水，管内壁应光滑圆顺，各节导管 内径大小一致，偏差不大于土 2mm经实验检测合格后的导管进行编号。吊放时位置居中，轴线直顺，稳步沉放，防止卡挂钢筋笼。将导管轻轻下放 到孔底，然后再往上提升3040cm与导管的理论长度进行比较，吻合之后， 将导管固定在灌

23、注平台上。此时若孔内沉淀物符合设计及规范要求则可进行水下 混凝土灌注，否则进行二次清孔。5.2.12 二次清孔二次清孔采用导管正循环换浆法。首先，检验一次清孔后孔内沉淀，即用两个测锤测量，一个尖锤，一个平锤，尖锤与平锤之差即为孔内沉渣厚度。两测纯 都在验孔前用标准钢卷尺进行复测。然后，视孔内沉渣厚度情况，沉渣厚度大于 10cm,进行二次清孔作业，用抽渣筒补抽孔底钻渣和浓泥浆，检查含砂率和泥浆 比重不超过规范值，确保孔底沉渣、 泥浆浓度符合规范要求，清孔达到质量标准 后，填写钻孔桩终孔后灌注混凝土前检查记录表，准备灌注水下混凝土。5.2.13 水下混凝土灌注1) .灌注水下混凝土必须做好充分的准

24、备工作，配置足够备用应急设备和材 料，确保灌注水下混凝土时间不大于 6小时，必要时在混凝土内掺入缓凝剂以确保工程质量。导管下放过程中保持位置居中，轴线顺直，逐步沉放，防止卡挂钢筋笼和碰 撞孔壁，导管底部至孔底距离控制在 3540cm左右高度。水下混凝土灌注前， 先射水(或射风)气35min,将孔底沉渣冲翻搅动，射水(射风)的压力应比孔底 压力大0.05MPq减小沉渣厚度。首盘混凝土需用量由计算确定，保证首盘混凝土灌注后导管埋入混凝土中的 深度不小于1m并能填充导管底部间隙。首盘埋深 1m的混凝土计算V 冗D2/4(H1+H2)+tt d2/4h1m3,经过实际计算，81#桩基础的首批混凝土灌入

25、 量的理论计算值为不小于1.413m3,但为了加大对孔底沉渣的冲击力，从工程实 际情况出发，灌注时，第一辆混凝土灌车装 8m混凝土，装满漏斗，拉开漏斗封 口，灌车紧跟的不间断出料，一次性全部放完，满足水下混凝土封底和正常灌注 的要求，整个灌注过程中控制导管埋深在 13 m之间。灌注过程中需派专人测量孔深、准确掌握混凝土面的上升高度，做好水下混凝土灌注记录，并适时缓慢平稳提升，逐级拆卸导管，严防导管因埋入过深， 部分混凝土初凝而使导管提不起来，或者导管埋入太浅脱空而造成断桩事故的发 生，混凝土应连续灌注，不得中断。最后拔管时注意提拔及反插，保证桩芯混凝 土密实度。灌注混凝土使导管埋深大于 1m后

26、，可以放慢下料速度，防止混凝土 与钢筋笼之间磨擦过大，使钢筋笼上浮。待桩基钢筋笼埋深34m后，方可以加 快灌注。混凝土灌注项面超出设计高程以上 1.0m左右，确保桩头碎质量，待碎强度 达到要求后可进行凿桩头施工。混凝土开到钢筋笼下端时，为防止钢筋笼被混凝土顶托上升， 应采取以下措 施：(1)在孔口吊筋固定钢筋笼上端；(2)灌注混凝土的时间尽量加快，以防混凝土进入钢筋笼时其流动性减小；(3)当孔内混凝土接近钢筋笼时，应保持埋管较深，并放慢灌注进度；(4)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；(5)在灌注将近结束时，由于导管内混凝

27、土柱高度减小，超压力降低，而导 管外的泥浆及所含渣土的稠度和比重增大，如出现混凝土上升困难时，可在孔内 加水稀释泥浆，亦可掏出部分沉淀物，使灌注工作顺利进行。2）为了保证桩顶混凝土的密实度，当混凝土灌注完成后不要立即拔出导管， 利用吊车将导管上下插捣混凝土，直至使混凝土表面密实。6、信息反馈试桩过程中，要详细记录各层土质的实际情况，认真详细填写钻孔记录表， 详细记录钻机工作情况，逐桩改进， 达到最优的钻进状态；并对每一道工序进行 总结，进行优化，为以后的大面积开展施工提供有力的现场实际经验。7、试桩总结7.1、 对施工操作人员、施工机具的具体要求7.1.1 .钻孔灌注桩施工要制定严密的操作工艺

28、要求，人员要明确分工，合 理搭配，尽量采用有施工经验的工人，要对所有操作人员进行具体的操作交底。 工序之间衔接要紧凑，应有检查、签认、交接、时间等严格要求和记录。7.1.2 .施工作业队配置的机具设备除满足工程需要外，还必须配备足够的 备用设备（特别是发电机和水下混凝土灌注设备），并且必须保证设备的完好。 施工期间机修工和电工应派专人进行值班。防止因设备配备不足和机械故障而出 现意外事故。7.1.3 .钻孔过程中应注意：开孔位置要正确，并始终保持垂直钻进，防止 桩位偏差过大和桩倾斜现象的发生； 要随时注意地质情况的变化，调整泥浆的比 重和稠度，并保持孔内一定的水头高度， 防止坍孔等事故的发生；现场应配备常 用的检测设备（包括粘度仪、含砂率计和测深锤），对泥浆指标和孔深进行检测； 钻进过程中遇到问题要及时进行处理； 终孔后应会同监理人员对成孔情况进行检 查和记录；废弃泥浆或沉淀物应进行处理，不允许随地排放，污染周围环境。7.1.4 .灌注混凝土应注意：灌注前要测定泥浆指标和孔底沉淀厚度，不符 合要求时应进行二次清孔；灌注的水下碎应具有良好的和易性和足够的流动性， 坍落度要经常进行检测，防止因碎离析而产生卡管；首批灌注碎的数量要满足初 次埋管深度的严格要求，灌注过程中碎上升面高度一定要探测准确（现场要备用 多套测深锤），为