冲击钻钻孔灌注桩作业指导书.pdf

目录 1 编制目的.2 2 编制依据.2 3 适用范围.2 4 施工方法及工艺要求.2 施工工艺流程图.2 施工准备.2 埋设钢护筒.4 开挖泥浆池.4 5 钻孔.4 安装钻机.4 钻进.5 检孔.5 清孔.5 6 钢筋笼制作、安装.5 7 砼灌注.8 导管技术要求.8 安装导管.8 二次清孔.9 首批封底混凝土.9 水下混凝土浇灌.10 灌注砼测深方法.11 泥浆清理.12 质量检测.12 8 安全注意事项.13 9 环境保护措施.13冲击钻钻孔灌注桩作业指导书 1 编制目的 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 公路工程技术标准（JTG B01-2003）施工现场临时用电安全技术规范（JGJ46-2005）公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1-2004）公路工程施工安全技术规程（JTJ 076-95）铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准(TB10424-2003)铁路工程桩基无损检测规程（TB10219-99）铁路混凝土与砌体工程施工规范（TB10210-2001）等规范和有关规定。3 适用范围 适用于卵石、坚硬漂石、岩层及各种复杂地质的桥梁桩基施工。4 施工方法及工艺要求 施工工艺流程图（见下页）要求采用整套冲击钻机设备，避免使用双筒卷扬机组成的简易钻具。为防止冲击振动导致邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇灌砼强度,应待邻孔砼抗压强度达到后方可开钻。施工准备 施工场地 为便于施工机械进场和钻孔灌注桩顺利进行，对施工现场作以下准备工作：（1）按施工总平面布置图中的便道位置，填筑道路，架设电路，必要时铺设水管路。（2）沿桥征地红线范围用推土机将场地进行平整、压实。水中墩采用筑岛的方法填筑出施工平面，周围用编织袋装砂加固以防塌陷。（3）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。平整场地 凿桩头 测定孔位 挖埋护筒 钻机就位 钻 进 制作护筒 加工钻头 中间检查 终 孔 清 孔 测 孔 安放钢筋笼 安放导管 二次清孔 灌注混凝土 挖泥浆池、沉淀池 泥 浆 制 备 泥浆循环、滤碴、补浆、测指标 测孔深、泥浆比重、钻进速度 测孔深、孔径、孔斜度 注清水、换泥浆、测比重 填表格、监理工程师签字认可 填表、监理工程师签字认可 检查泥浆比重及沉渣厚度 制作混凝土试件，测量混凝土面高度和导管埋深深度 清理、检查 测孔深、孔径 钢筋笼制作 施工工艺流程图 桩基检测 施工测量 根据桥墩台中心坐标计算各钻孔桩中心坐标，然后利用已经布设好的控制网用全站仪放出各钻孔桩中心，并用钢尺复核各钻孔桩的间距，确保放样无误。在孔位中心桩四角测放出护桩点，作为施工中桩位控制点和检查点。同时测出中心桩的高程。埋设钢护筒 护筒内径比桩径大 40cm，护筒埋置深度符合下列规定：黏性土不小于 1m，砂类土不小于 2m。当表层土松软时将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少。岸滩上埋设护筒，在护筒四周回填黏土并分层夯实；护筒顶面中心与设计桩位偏差不大于 5cm，倾斜度不大于 1%。水中筑岛，护筒宜埋入河床面以下 1 米。钻孔时孔内水位高出护筒底面或地下水位以上。开挖泥浆池 选择和备足良好的造浆粘土或膨润土，造浆量为 2 倍的桩的混凝土体积，泥浆比重可根据钻进不同地层及时进行调整。泥浆性能指标如下：泥浆比重：岩石不大于，砂黏土不大于，坚硬大漂石、卵石夹粗砂不宜大于。粘度：一般地层 1622s，松散易坍地层 1928s。含砂率：新制泥浆不大于 4%。胶体率：不小于 95%。PH 值：大于。5 钻孔 安装钻机 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，钻头在护筒中心偏差不得大于 50mm。钻进 开始钻进时，进尺应适当控制，在护筒刃脚处，应短冲程钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁。待钻进深度超过钻头全高加正常冲程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，再放下钻锥冲击，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆继续钻进。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、低冲程、稠泥浆钻进。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。每钻进 2m 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。检孔 钻孔完成后，用电子孔斜仪或检孔器进行检孔。孔径、孔垂直度、孔深检查合格后，再拆卸钻机进行清孔工作，否则重新进行扫孔。清孔 清孔的目的是使孔底沉碴、泥浆相对密度、泥浆中含钻渣量等指标符合规范要求，钻孔达到要求深度后采用灌注桩孔径监测系统进行检查，各项指标符合要求后立即进行清孔。6 钢筋笼制作、安装 对于较短的桩基，钢筋笼宜制作成整体，一次吊装就位。对于孔深较大的桩基，钢筋笼需要现场焊接的，钢筋笼分段长度不宜少于 18 米，以减少现场焊接工作量。现场焊接须采用单面帮条焊接。制作时，按设计尺寸做好加强箍筋，标出主筋的位置。把主筋摆放在平整的工作平台上，并标出加强筋的位置。焊接时，使加强筋上任一主筋的标记对准主筋中部的加强筋标记，扶正加强筋，并用木制直角板校正加强筋与主筋的垂直度，然后点焊。在一根主筋上焊好全部加强筋后，用机具或人转动骨架，将其余主筋逐根照上法焊好，然后吊起骨架阁于支架上，套入盘筋，按设计位置布置好螺旋筋并绑扎于主筋上，点焊牢固。钢筋骨架保护层的设置方法：钢筋笼主筋接头采用双面搭接焊，每一截面上接头数量不超过 50%，加强箍筋与主筋连接全部焊接。钢筋笼的材料、加工、接头和安装，符合要求。钢筋骨架的保护层厚度可用焊接钢筋“耳朵”或转动混凝土垫块，见下图。设置密度按竖向每隔 2m 设一道，每一道沿圆周布置 8 个。砼垫块砼垫块主筋 骨架的运输 无论采取何种方法运输骨架，都不得使骨架变形，当骨架长度在6m 以内时可用两部平板车直接运输。当长度超过 6 米时，应在平板车上加托架。如用钢管焊成一个或几个托架用翻斗车牵引，可运输各种长度的钢筋笼，或用炮架车采用翻斗车牵引或人工推，也可运输一般长度的钢筋笼。骨架的起吊和就位 钢筋笼制作完成后，骨架安装采用汽车吊，为了保证骨架起吊时不变形，对于长骨架，起吊前应在加强骨架内焊接三角支撑，以加强其刚度。采用两点吊装时，第一吊点设在骨架的下部，第二点设在骨架长度的中点到上三分点之间。对于长骨架，起吊前应在骨架内部临时绑扎两根杉木杆以加强其刚度。起吊时，先提第一点，使骨架稍提起，再与第二吊同时起吊。待骨架离开地面后，第一吊点停吊，继续提升第二吊点。随着第二吊点不断上升，慢慢放松第一吊点，直到骨架同地面垂直，停止起吊。解除第一吊点，检查骨架是否顺直，如有弯曲应整直。当骨架进入孔口后，应将其扶正徐徐下降，严禁摆动碰撞孔壁。然后，由下而上地逐个解去绑扎杉木杆的绑扎点及钢筋十字支撑。当骨架下降到第二吊点附近的加强箍接近孔口，可用木棍或型钢（视骨架轻重而定）等穿过加强箍筋的下方，将骨架临时支承于孔口，孔口临时支撑应满足强度要求。将吊钩移到骨架上端，取出临时支承，将骨架徐徐下降，骨架降至设计标高为止。将骨架临时支撑于护筒口，再起吊第二节骨架，使上下两节骨架位于同直线上进行焊接，全部接头焊好后就可以下沉入孔，直至所有骨架安装完毕。并在孔口牢固定位，以免在灌注混凝土过程中发生浮笼现象。骨架最上端定位，必须由测定的孔口标高来计算定位筋的长度，并反复核对无误后再焊接定位。在钢筋笼上拉上十字线，找出钢筋笼中心，根据护桩找出桩位中心，钢筋笼定位时使钢筋笼中心与桩位中心重合。然后在定位钢筋骨架顶端的顶吊圈下面插入两根平行的工字钢或槽钢，在护筒两侧放两根平行的枕木（高出护筒 5cm 左右），并将整个定位骨架支托于枕木上。15 9 10 9 10 钢筋骨架的制作和吊装的允许偏差为：主筋间距10mm；箍筋间距20mm；骨架外径10mm；骨架倾斜度；骨架保护层厚度20mm；骨架中心平面位置 20mm；骨架顶端高程20mm；骨架底面高程50mm。挖孔桩钢筋骨架允许偏差 序号 项 目 允许偏差（mm）1 钢筋骨架在承台底以下长度 100 2 钢筋骨架直径 10 3 主钢筋间距 10 4 加强筋间距 20 5 箍筋间距或螺旋筋间距 20 6 钢筋骨架垂直度 骨架长度 1%7 砼灌注 导管技术要求 灌注水下砼采用钢导管灌注，采用导管内径为 25-30cm。导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，严禁用压气试压。进行水密试验的水压不应小于孔内水深倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注砼时最大内压力 p 的倍，p=rchc-rwHw 式中：p 为导管可能受到的最大内压力（kPa）；rc 为砼拌和物的重度（24kN/m3）；hc 为导管内砼柱最大高度（m），以导管全长或预计的最大高度计；rw 为井孔内水或泥浆的重度（kN/m3）；Hw 为井孔内水或泥浆的深度（m）。安装导管 导管采用25-30 钢管，每节 23m,配 12 节 1的短管。钢导管内壁光滑、圆顺，内径一致，接口严密。导管直径与桩径及混凝土浇筑速度相适应。使用前进行试拼和水密、承压和接头抗拉试验，按自下而上顺序编号和标示尺度。导管组装后轴线偏差，不超过钻孔深的%并不大于 10cm，试压力为孔底静水压力的倍。导管长度按孔深和工作平台高度决定。漏斗底距钻孔上口，大于一节中间导管长度。导管接头法兰盘加锥形活套，底节导管下端不得有法兰盘。采用螺旋丝扣型接头，设防松装置。导管安装后，其底部距孔底有 250 400mm 的空间。二次清孔 浇筑水下混凝土前应检查沉渣厚度，沉渣厚度应满足设计要求；当设计无要求时：柱桩不大于 5cm；摩擦桩不大于 20cm。如沉渣厚度超出规范要求，则利用导管进行二次清孔。首批封底混凝土 计算和控制首批封底混凝土数量，下落时有一定的冲击能量，能把泥浆从导管中排出，并能把导管下口埋入混凝土不小于 1m 深。足够的冲击能量能够把桩底沉渣尽可能地冲开，是控制桩底沉渣，减少工后沉降的重要环节。首批灌注砼的数量公式（例桩径 D=）：VD2/4(H1+H2)+d2/4h1；h1=Hwrw/rC；导管底口与孔底的距离为 25-40cm，H1 表示砼桩底到导管底口的高度，H2 表示首批灌注砼的最小深度（导管底口到砼面的高度）为 1m，h1 表示泥浆底部到砼面的高度，保证导管埋入砼中的深度不小于 1m。h1=Hwrw/rC=11*68/24=*2)2*（H1+1）+*（2）2/4h1 =*2)2*+1)+*2)2/4*=对孔底沉淀层厚度应再次测定。如厚度符合设计要求,然后立即灌注首批砼。箭球、拨栓或开阀 打开漏斗阀门，放下封底砼，首批砼灌入孔底后，立即探测孔内砼面高度，计算出导管内埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。如发现导管内大量进水，表明出现灌注事故。水下混凝土浇灌 桩基混凝土采用罐车运输配合导管灌注，灌注开始后，应紧凑连续地进行，严禁中途停工。在灌注过程中，应防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，致使测探不准确；应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除；导管的埋置深度应控制在 24m。同时应经常测探孔内混凝土面的位置，即时调整导管埋深。导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。如导管法兰卡挂钢筋骨架，可转动导管，使其脱开钢筋骨架后，再移到钻孔中心。拆除导管动作要快，时间一般不宜超过 15min。要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中。要注意安全。已拆下的管节要立即清洗干净，堆放整齐。循环使用导管 48 次后应重新进行水密性试验。在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。当混凝土面升到钢筋骨架下端时，为防钢筋骨架被混凝土顶托上升，可采取以下措施：尽量缩短混凝土总的灌注时间，防止顶层混凝土进入钢筋骨架时混凝土的流动性过小。当混凝土面接近和初进入钢筋骨架时，应使导管底口处于钢筋笼底口3m 以下和 1m 以上处，并慢慢灌注混凝土，以减小混凝土从导管底口出来后向上的冲击力。当孔内混凝土进入钢筋骨架 4m5m 以后，适当提升导管，减小导管埋置长度，以增加骨架在导管口以下的埋置深度，从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。混凝土灌注到接近设计标高时，要计算还需要的混凝土数量（计算时应将导管内及混凝土输送泵内的混凝土数量估计在内），通知拌和站按需要数拌制，以免造成浪费。在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高减小,超压力降低,而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大.如在这种情况下出现混凝土顶升困难时,可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，使灌注工作顺利进行。在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。因为耐久性混凝土粉煤灰掺量较大，粉煤灰可能上浮堆积在桩头，加灌高度应考虑此因素。为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌 100cm 以上，以便灌注结束后将此段混凝土清除。在灌注混凝土时，每根桩应至少留取一组试件，对于桩长较长、桩径较大、浇筑时间很长时，根据规范要求增加。如换工作时，每工作班都应制取试件。试件应施加标准养护，强度测试后应填试验报告表。强度不合要求时，应及时提出报告，采取补救措施。有关混凝土灌注情况，在灌注前应进行坍落度、含气量、入模温度等检测；在各灌注时间、混凝土面的深度、导管埋深、导管拆除以及发生的异常现象等，应指定专人进行记录。灌注砼测深方法 灌注水下砼时，应经常探测孔内混凝土面至孔口的深度，以控制导管埋深。如探测不准确，将造成埋深过浅，导管提漏，埋管过深拔不出或短桩事故。因此，在钻孔灌注桩中是一项非常重要的工作，一定要由具有高度责任心的人来操作。目前测深多用重锤法，重锤的形状是锥形，底面直径不小于10cm，重量不小于 5kg。用绳系锤吊入孔内，使之通过泥浆沉淀层而停留在砼表面（或表面下 1020 厘米）根据测绳所示锤的沉入深度作为砼灌注深度。本方法完全凭探测者手中所提测锤在接触顶面以前与接触顶面以后不同重量的感觉而判别。测锤不能太轻，而测绳又不能太重，否则，探测者手感会不明显，在测深桩，测锤快接近桩顶面时，由于沉淀增加和泥浆变稠的原因，就容易发生误测。探测时必须要仔细，并以灌注砼的数量校对以防误测。泥浆清理 钻孔桩施工中，产生大量废弃的泥浆，为了保护当地的环境，这些废弃的泥浆，经泥浆分离器处理后，运往指定的废弃泥浆的堆放场地，并做妥善处理。质量检测 验对于桩长大于 50 米的钻孔桩，按设计要求在钢筋笼安装时预埋声测管，成桩后采用声波透射法进行检测。对于桩长少于 50 米的钻孔桩全部采用小应变检测。对质量有问题的桩，钻取桩身混凝土鉴定检验。表 1 钻孔桩钻孔允许偏差 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 柱桩 不小于设计孔深，并进入设计土层 3 孔位中心偏心 群桩 50 4 倾斜度 1%5 浇筑混凝土前桩底沉渣厚度 摩擦桩 200 柱桩 50 表 2 钻孔桩钢筋骨架允许偏差 序号 项 目 允许偏差（mm）1 钢筋骨架在承台底以下长度 100 2 钢筋骨架外径 10 3 主钢筋间距 10 4 加强筋间距 20 5 箍筋间距或螺旋筋间距 20 6 钢筋骨架倾斜度 05%7 骨架保护层厚度 20 8 骨架中心平面位置 20 9 骨架顶端高程 20 10 骨架底面高程 50 8 安全注意事项 1、各项临时设施布置要合理、紧凑、整齐、有序、安全、卫生，严禁擅自随意搭建。2、各种建筑材料、周转料、机具等，要分类、分品种、分规格堆码，设置整齐、标识齐全。3、施工用电必须做到“一机一闸一漏”，所有钢筋施工机械严格按机械安全操作规程进行操作。4、配电箱及开关必须防雨，设门并配锁，进、出线口必须设在箱体下底面，箱内禁放杂物，并定期检查。5、严禁将电线栓在铁扒钉、钢筋或其它导电金属物上。6、经常检查线路及各接头处，防止触事故的发生。7、电工、电焊工必须穿绝缘鞋，戴绝缘手套，且必须持证上岗。9 环境保护措施 1、钻孔泥浆用泥浆净化器进行循环处理，干硬的钻渣运送到指定地点堆放，纯泥浆循环利用。2、基坑抽水经沉淀后排放，禁止带泥污的污水直接排放到水中。3、机械施工排放的油污等废弃物应集中处理，定期清理外运，禁止随地丢弃。4、注意夜间施工的噪音影响，必须在夜间从事有噪音污染的施工应先发安民告示,以征得附近居民的理解。5、凡对环境有污染的废物，如建筑垃圾、生产垃圾、泥浆等废弃材料等，必须征得建设单位和当地环保部门同意后，在指定的地点排放、堆码、掩埋或销毁。6、做好当地水系的保护工作，在施工时对边坡及时进行防护与植被绿化，弃土、弃渣及时运出现场，不得随意堆弃入。7、便道、搅拌站的设置及大堆料的堆放等临时设施应充分考虑其对原地面排水的影响，以免阻挡地表径流的排泄。8、材料、机械不得随意乱放。要认真计算、合理调配，做到工完料尽、场清。9、施工完成后，对施工便道施工场地及生活基地进行环境清扫和整平，尽量恢复地面的天然状态。