疏港高架灌注桩施工方案修改后.doc

湾底疏港路高架工程施工二标段 灌注桩施工方案
湾底疏港高架桥工程
钻孔灌注桩施工方案

一、 工程概况
桥梁工程是湾底疏港高架桥工程的重要组成部分，也是整个工程的关键和控制性工程。桥梁北起疏港高架一期，南至南港一号路。
桥梁工程包括两座立交、两对平行匝道和一期高架扩宽改造，立交分别为前湾港路立交，齐长城路立交，预留长白山路立交的建设条件；匝道分别为招商物流园区匝道和汽车城项目匝道。本工程高架全长4177m，桥梁总面积152233.5平方米，共63联231跨。其中主桥10#桥—21#桥,B1、C1、D1、E1匝道桥为湾底疏港高架桥工程二标段，由我单位负责承建。
湾底疏港高架桥第二标段桥梁标准宽度主桥为25.5m，匝道桥为7.5m。桥梁全长2021m，其中主桥10#—21#桥全长1501m，共12联；匝道桥B1、C1、D1、E1全长520m，共4联，合计16联，总面积为43098.7 m2。总混凝土用量为57602.28m3，总钢筋用量为7790.57592T，总钢绞线用量为1498.936T。本工程包含承台118个，立柱122颗，桩基248颗。
主桥部分：10#桥—17#桥、20#桥、21#桥每联桥均为4跨130m，18#桥为4跨135m，19#桥为2跨66m，总计12联46跨。最大跨径40m，最小跨径30m，标准跨径为30m和35m。除21#桥桥面宽度由34.453m渐变到30.75m，其余10联桥桥面宽度均为25.5m，总面积约为39198.7m2 。梁高为2m，采用大悬臂结构，悬臂长度为3.5m，横向施加预应力，桥梁下部为四边形柱结构，横断面布置为单箱四室。
匝道桥部分：B1、C1、D1、E1四座匝道桥总计4联16跨，每联桥桥长130m，最大跨径35m，最小跨径30m，桥面标准宽度7.5m，悬臂长3.5m，面积约为3900m2。梁高为2m，横断面均为单箱单室。其中B1、C1桥与9#桥相接，D1桥与21#桥相接，E1与22#相接。
二、施工工艺方法
1、施工准备
正式施工前，平整场地并压实处理，挖设排水沟，保证排水顺畅。规划施工道路，施工机械、工具的进场与停放安置，进行现场测量放样。
制作护筒，焊接拼装钢筋骨架，制备泥浆，以及钻机准备、导管试拼、试压等。
2、测量定位及复测
测量人员根据桩位平面图的坐标值及现场基准水准点，使用全站仪测定桩位并打入明显标记，桩位放线确保准确无误，经监理人员复核认可后方可开钻。桩位中心用“十字交叉法”引到四周，并用短钢筋做好标记，测量孔深的基准点用水准仪引到护筒口上并做红漆标记。
3、钢护筒埋设
本标段采用冲击钻，护筒内径比钻头直径大300mm，护筒高度高出地面0.3m，上部设2个溢水口。护筒长度2m。
护筒采用人工挖坑埋设法，护筒外用粘土填筑夯实。每桩必须详细记录钻孔灌注桩护筒现场施工记录。
4、护壁泥浆
a)准备好数量充足和性能合格的粘土或膨润土。
b)各桩泥浆原料按最易坍孔的土层进行泥浆的配比试验，试验室提供经试验性能良好的泥浆。调制的泥浆要根据地层情况和钻机性能采用不同的相对密度，其要求如下：当采用正循环回转冲击钻钻孔时，对粘土层采用1.05—1.2；对砂土、碎石土卵石层采用1.2—1.46。钻进过程中要有专人检查泥浆的比重、粘度、含砂率、PH值和泥皮厚度等指标，各指标必须满足规范要求。根据不同的地层选择适宜的钻进速度，及时调整泥浆指标，严格控制孔内泥浆含砂率。
c)为了回收泥浆原料和减少环境污染，在钻孔现场设置泥浆循环净化系统。
5、钻孔
a)钻孔就位前，对钻机的各项准备工作进行检查，包括场地布置与钻机底座基础的平整和加固情况，主要机具的检查与安装，配套设备的就位以及水、电供应的接通等。
b)钻机安装后的底座和顶端要平稳，防止钻机失稳或产生位移、沉陷。钻机顶部起吊滑轮缘与桩中心在同一铅垂线上，其偏差不得大于2cm。
c) 开钻前必须自检钻机钻头及护筒的对中情况，都符合要求后，然后由技术质量管理人员会同监理检查合格后，再行开钻钻孔。
d)开钻时慢速钻进，待钻头全部进入地层后加速钻进。钻孔排渣、提钻头除土或因故停钻时，要保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和粘度。处理孔内事故或因故停钻必须将钻头提出孔外。
e)经常对钻孔泥浆进行试验，不符合要求时，随时进行调整。始终保持孔内泥浆稠度适当、水位稳定，以防坍孔。经常注意土层变化，土层变化时处均要捞取渣样，判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。
f)钻孔必须分班连续进行，填写的钻孔施工记录，详细记录进尺、岩层分布、岩样抽取、机长及交接班等情况，交接班时要交待钻进情况及下一班注意事项。
每进尺多少取一次样？土层最长2米，进入岩层每50cm取一次。准备渣样盒、自封口塑料袋及不干胶标签。

g)根据土层变化选用合适的钻头，冲程，钻进速度和泥浆。平稳升降钻锥，钻锥提出井口时防止碰撞护筒、护壁和钩挂护筒底部。
h)群桩基础相邻两根桩不得同时成孔或浇筑混凝土，以免扰动孔壁，发生串孔、断桩事故。
i）冲击钻进、钻机起吊和进出井孔时，严禁孔口附近站人，防止钻锥撞击发生安全事故。
j)在钻孔排渣、提锥除土或因故停机时，保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度及粘度，以防坍孔。
k)由于桥位处地质复杂，各钻孔终孔前均要报现场地质工程师和监理工程师认可。施工过程中如果地质情况与钻孔资料不一致时，及时通知业主、监理和设计单位。
l)钻孔达到标高后，及时通知技术质量检查人员进行钻孔的中心位置、孔径、倾斜度、孔深等进行检查，监理确认。合格后，立即清孔。
6、清孔
a) 清孔的目的是为了降低孔内泥浆比重，便于灌注水下混凝土，同时降低孔底沉渣厚度，保证桩基承载力。本工程桩基清孔采用旋转钻机反循环方法。将导管放入孔内，距孔底有10—20cm，泥浆泵将泥浆压入导管内，泥浆夹带钻渣上升，从护筒顶部排至沉淀池，将钻渣沉淀。清孔后泥浆比重在1.03—1.1g/cm3之间。
b)在清孔排渣时，必须注意保持孔内水头，防止坍孔。
c)不得用加深孔底深度的方法代替清孔。
d)清孔后采用探孔器吊入钻孔内检测，检测结果报监理工程师复查。如发现有缺陷，例如中心线不符、超出垂直线、直径减小、椭圆截面、孔内有漂石等，就这些缺陷书面报告监理工程师，并采取适当措施予以改正。经检验确认清孔满足要求时，立即填写清孔检查单，并经监理工程师签认后，即可进行下道工序工作。
钻孔检查：
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
钻孔：小于1％；挖孔：小于0.5％
孔深
摩擦桩：不小于设计规定
支承桩：比设计深度超深不小于50mm
沉淀厚度(mm)
摩擦桩：本标段为直径1.2m与1.5m，沉淀厚度≤100mm。
支承桩：不大于设计规定
嵌岩桩：满足图纸要求，并不大于50mm
清孔后泥浆指标
相对密度：1.03～1.10；粘度：17～20
Pa·s；含砂率：<2％；胶体率：>98％

7、钢筋笼骨架制作与吊入
a)钢筋骨架制作严格按照施工图纸进行，钢筋骨架有强劲的内撑架，以防运输就位时变形。
b) 钢筋笼制作采“长线放样法”：①在加工场地预先设置加工底座，沿钢筋笼长度方向上每隔2m设置一个底座。②按照底座的位置安装主筋，并用连环挂钩来布设其余的主筋，最后开始进行加强箍筋和主筋之间的焊接。
主筋采用什么方式连接？

c)钢筋笼在临时场地内加工，制作时两端断面接头按小于50%进行错开。钢筋各接头对位准确。
d) 钢筋笼的焊接：钢筋焊接前，根据施工条件进行试焊，合格后进行正式施焊。

e) 钢筋骨架采用吊车配以吊装器吊入。钢筋笼骨架上事先绑扎控制钢筋骨架与孔壁净距的垫块。
f)钢筋骨架顶端设置吊环，钢筋骨架在吊入后在顶面采取浮漂法对中，对中结束后采用有效方法进行固定,防止砼灌注过程中钢筋骨架上升偏移。支承系统应对准中线防止钢筋骨架倾斜和移动。
g)声测管安装固定于钢筋笼上，每桩安装3根声测管，声测管顶标高要求比桩头高出30cm。吊装钢筋笼就位时，检查声测管接头密封情况，以免漏浆堵塞。钢筋笼下放至孔口位置后，用清水将声测管灌满，口部用橡胶帽密封。

钢筋骨架制作吊装偏差表
序号
检查项目
规定值或允许偏差
1
主筋间距(mm)
±10
2
箍筋间距(mm)
±20
3
骨架外径(mm)
±10
4
骨架倾斜度（%）
±0.5
5
骨架保护层厚度(mm)
±20
6
骨架中心平面位置(mm)
20
7
骨架顶端高程(mm)
±20
8
骨架底面高程(mm)
±50
8、灌注水下混凝土
a) 钢筋骨架安放就位后、灌注水下混凝土前，再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度，如超过规定，则进行第二次清孔。保证灌注前沉渣厚度不超过5cm，孔底干净后，方可灌注混凝土。
b) 导管由管径250mm的管节组成，用装有垫圈的法兰盘连接管节。导管应进行水密性试验。
导管水密试验时的水压应不小于井孔内水深1.5倍的压力,进行承压试验时的水压不应小于导管壁可能承受的最大内压力Pmax，Pmax可按下式计算：
Pmax=1.5(ㄚcHcmax-ㄚwHw）= 519.6KPa
式中：Pmax——导管壁可能承受的最大内压力，KPa；
ㄚc——混凝土容重（用22KN/m3）；
Hcmax——导管内混凝土柱最大高度，采用导管全长35m；
ㄚw——钻孔内水或泥浆容重，泥浆容重取12KN/m3时；
Hw——钻孔内水或泥浆深度35.3m；
将导管按顺序连接后，平铺在准备好的钢板上，一端封闭，从另一端向导管里灌水，将水灌满后再将另一端封闭，封闭后将导管滚动数次，经过15min不漏水即为合格。
下导管采用吊车。严禁吊入过程中碰撞钢筋笼，以防法兰盘挂住或卡死。破损的密封圈及时更换。导管位置居中，并在灌注混凝土前做升降试验。
c)导管在吊入孔内时，其位置应居中、轴线顺直、稳步沉放，防止卡挂钢筋骨架和碰撞孔壁。在灌注混凝土前导管和漏斗用水润湿，使用完后，将余灰清理干净。
d) 砼由砼罐车运至现场，根据地质情况，确定充盈系数为1.5，确定混凝土用量，现场存罐车不得少于2辆，安排4辆罐车进行首桩浇筑。灌注前检查坍落度，如不符合要求，进行二次搅拌，二次搅拌仍不符合要求时，不得使用。开始灌注时，要求连续不断快放，严禁中途停止。首批混凝土量要满足导管初次埋置深度（≥1.0m）和填充导管底部间隙的需要。
按照最长桩计算首批灌注混凝土的数量：
计算公式如下所示：
根据V≥πd2/4·h1+πD2/4·Hc
式中:
V:首批混凝土所需数量(m3);
h1：混凝土面高度达到Hc时，导管内混凝土柱需要的高度（m）; h1≥γwHw/γc,按8.0m计;
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=1.4m;
Hw：孔内混凝土面以上泥浆深度（m）：13.8m
D：孔直径（m）： 取1.5m
d：导管内径（m）：0.25m
γw：孔内泥浆的容重（kN/m3），取最大值γw =12 kN/m3;
γc：混凝土的容重（kN/m3），取γc =22 kN/m3;
h2：导管初次埋置深度：h2≥1.0m,取h2=1.0m;
h3:导管底端至钻孔底间隙,取h3=0.4m;
计算得首批混凝土灌注量为2.86m3。
根据混凝土罐车持续卸料情况及上述计算结果，集料斗容量采用3m3的料斗。
e) 混凝土强度等级为C30，混凝土要有良好的和易性，坍落度控制在18—22cm之间。水泥的初凝时间不早于2.5小时。混凝土配合比根据防腐要求由试验室确定。
f) 灌注首批混凝土前，漏斗底口处设置球形活塞隔水，同时将漏斗及导管等下灰设备用水润湿。
g) 首批灌注混凝土的初凝时间不得早于整桩全部混凝土灌完所用的时间。
h) 导管吊装设备的吊装能力，考虑导管和充满导管内的混凝土总重力，以及导管壁与导管内外混凝土之间的摩阻力，并有一定的安全储备。
i) 在灌注混凝土期间，配备水泵和吸泥机、高压射水管等设备，以保持井孔内水头和及时处理灌注故障。
j) 灌注必须连续进行，并尽可能缩短拆除导管的间隔时间。灌注过程中经常用测锤探测孔内混凝土面位置，及时调整导管埋深，导管的埋深控制在2～6m为宜。后续砼灌注中，当出现非连续性灌注时，漏斗中的砼下落后，要牵动导管，并观察孔口返浆情况，直至孔口不再返浆，再向漏斗中加入砼，牵动导管的作用如下：
①有利于后续砼的顺利下落，否则砼在导管中存留时间稍长，其流动性能变差，与导管间磨擦阻力随之增强，造成水泥浆缓缓流坠，而骨料都滞留在导管中，使砼与管壁摩擦阻力增强，灌注砼下落困难，导致断桩，同时，由于粗骨料间有大量空隙，后续砼加入后形成的高压气囊，会挤破管节间的密封胶垫而导致漏水，有时还会形成蜂窝状砼，严重影响成桩质量。
②牵动导管增强砼向周边扩散，加强桩身与周边地层的有效结合，增大桩体摩擦阻力，同时加大砼与钢筋笼的结合力，从而提高桩基承载力。
③在控制砼初凝时间的同时，必须合理地加快灌注速度，这对提高砼的灌注质量十分重要，因此灌注过程中各道工序要密切配合，协调进行。
k) 在每次提升导管前，测量一次管内外混凝土高度。遇特别情况（如，局部超径、缩径、漏浆部位和灌注量特别大等）增加探测次数，同时观测返水情况。探测工作由两个人用两个测深锤从不同的位置测深。测深锤宜为锥形，锤重要小于4kg。当混凝土面接近钢筋骨架底部时，为防止钢筋骨架上浮，除其顶端采用定位钢筋和型钢予以支托外，还可采取以下措施：
①在孔口固定钢筋笼上端；
②尽量加快灌注混凝土的速度。为防止钢筋骨架上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时，降低混凝土的灌注速度。当混凝土拌和物上升到骨架底口4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢复正常灌注速度。
l) 灌注过程中，将井孔内溢出的泥浆用罐车外拉处理，防止环境污染，保持现场文明施工。
m) 控制最后一次浇筑量，混凝土上层存在一层与混凝土接触的浮浆，为确保桩顶质量，混凝土的桩顶标高比设计高出0.5～1m，预加高度适时予以凿除。
n) 在灌注将近结束时，由于导管内混凝土柱高度减小，压力降低，而导管外的泥浆及所含渣土的稠度和比重过大，如出现混凝土上升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，也可掏出部分沉淀物，使灌注工作顺利进行。
o) 钢护筒在混凝土灌注完成后立即拔出。
后附：钻孔灌注桩工艺流程
四、钻孔灌注桩施工质量、安全保证措施
1、 防止出现斜孔、扩孔、塌孔措施
a）钻机底座牢固可靠，钻机不得产生水平位移和沉降。同时钻进的过程中每进尺3米、钻进时间超过4小时和怀疑钻机有歪斜时均要进行基座检测调平。
b）钻进过程根据不同的地层控制下落高度和钻进速度，尤其在变土层位置采用低速钻进施工。
c）钻孔的垂直度偏差控制在1%之内，发现孔斜后及时进行修孔。
d）选用优质泥浆护壁，同时加强泥浆指标的控制，使泥浆指标始终在容许范围内，控制钻进速度，使孔壁泥皮得以牢靠形成,以保持孔壁的稳定。
e）在施工过程中，根据不同的地层情况，选择合理的钻进参数。同时注意观察孔内泥浆液面的变化情况，孔内泥浆液面应始终高于地下水位线，并适时往孔内补充新制备泥浆。
f）由具有丰富施工经验的技术工人参与施工，强调预防为主的指导思想，避免塌孔事故的发生。
g）一旦发现塌孔现象，要立即停钻。如果塌孔范围较小时可通过增大泥浆粘度及比重的办法稳定孔壁；如果塌孔较为严重时，可对钻孔采用粘性土回填，待稳定一段时间后再重新钻进成孔。
2、 防止孔缩径的措施
a）使用与钻孔直径相匹配的钻头，采用高粘度、低固相、不分散、低失水率的膨润土泥浆清渣护壁。
b）根据试桩时钻孔的钻进参数、孔径检测情况，适当调整钻进参数，以期达到设计要求。
c）当发现钻孔缩径时，可通过提高泥浆性能指标，降低泥浆的失水率，以稳定孔壁。同时在缩径孔段多次扫孔，以确保成孔直径。
3、 防止渗、漏浆措施
钻孔施工时，密切注意泥浆面的变化，一但发现有漏浆现象，分不同情况及时采取控制措施。
a）加大泥浆比重和粘度，停止除砂，停钻进行泥浆循环，补浆保证浆面高度，观察浆面不在下降时方可钻进。
b）如果漏浆得不到控制，则需在浆液里加锯末，经过循环堵塞孔隙，使渗、漏浆得以控制。
c）在采用上述措施后，若漏浆得不到控制，要停机提钻，填充粘土，放置一段时间后，再进行施钻。
4、 防止掉钻措施
a)掉钻的主要原因是因为钢丝绳磨损使接头脱落、断裂所至。防止吊钻措施为：加强接头连接质量检查，加强钢丝绳质量检查，避免有裂纹或质量不过关的钻具用于施工中。
b)如果不慎发生掉钻事故，根据以往施工经验，采用偏心钩打捞，速度快，成功率高。打捞要及时，不可耽搁，以免孔壁不牢，出现塌孔。
5、 防止沉渣过厚或清孔过深措施
防止沉渣超标的一个重要方法是成孔后，孔内泥浆指标要达到规定要求，规范规定含砂率要小于2%，须采用泥浆净化装置循环去砂，降低含砂率。
6、 防止钻孔桩混凝土浇筑时出现堵管、断桩现象的措施
a) 堵管现象主要分为两种，一种是气堵，当混凝土满管下落时，导管内混凝土（或泥浆）面至导管口的空气被压缩，当导管外泥浆压力和混凝土压力处于平衡状态时就出现气堵现象。
①解决气堵现象的措施有：首批混凝土浇注时，在泥浆面以上的导管中间要开孔排气。当首批混凝土满管下落时，空气能从孔口排掉，就不会形成堵管。首批过后正常浇注时，要将丝扣连接的小料斗换成外径小于导管内径的插入式轻型小料斗，使混凝土小于满管下落，不至于形成气堵。
②另外一种堵管现象为物堵，混凝土施工性能不好，石子较多，或混凝土原材料内有杂物等，在混凝土垂直下落时，石子或杂物在导管内形成拱塞，导致堵管。
物堵现象的控制为：由于混凝土自由落至孔底时速度较大，易形成拱塞，要求混凝土有较好的和易性，同时加强现场管理，使混凝土原材料中不含有任何杂物，并在浇注现场层层把关，确保混凝土浇注顺利。
b)断桩主要是导管埋置深度不够或导管提升高度计算错误，导管拔出了混凝土面（或导管拔断），形成了泥浆隔层。
防止措施为：对导管埋深进行记录，同时用搅拌站浇注方量校核测深锤测得混凝土面标高，准确计算，始终保持导管埋深在2～6米，同时对导管要每根桩进行试压，并舍弃使用时间长或壁厚较薄的导管，确保导管有一定的强度。
7、 防止钻孔桩出现接桩的措施
按规范要求钻孔桩要超浇0.5～1m左右的混凝土，目的是用来保证桩头混凝土质量，避免导管拔出时出现形成的泥浆芯在桩体内，而实际操作时依靠测深锤来测定桩顶标高，由于泥浆是一种胶体，遇见呈碱性的混凝土后开始凝结成块，故有时操作时易错将泥浆内的凝结面当作混凝土面，使得混凝土少浇，导致桩体要接长。施工时一方面使用测锤时，要反复掷锤，使锤穿破泥浆凝结层，另一方面要将孔壁测试结果和搅拌站浇注方量来校核最后的混凝土面是否正确。确保桩头质量。
五、钻孔灌注桩质量检验标准：
1、钻孔在终孔和清孔后，使用仪器对成孔的孔位、孔深、孔形、竖直度、泥浆相对密度、孔底沉淀厚度等进行检验。
2、钻孔桩水下混凝土的质量符合下列要求：
a)强度符合设计要求。每根桩留取抗压试件不少于2组。
b)无断层和夹层。
c)钻孔灌注桩桩底不高于设计标高，桩底沉淀厚度不大于设计规定。
d)桩头凿除预留部分无残余松散层和薄弱混凝土层。
e)需嵌入承台内的桩头及钢筋锚固长度符合要求。
3、钻孔灌注桩成孔质量允许偏差表:
序号
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
1
混凝土强度(MPa)
在合格标准内
按JTG F80/1-2004附录D检查
2
孔的中心位置(mm)
群桩
30
全站仪：每桩检查
3
孔深(mm)
不小于设计
测绳量：每桩测量
4
孔径(mm)
不小于设计
探孔器：每桩测量
5
钻孔倾斜度(mm)
1%桩长，设计要求
用侧壁(斜)仪或钻杆垂线法：每桩检查
6
沉淀层厚度(mm)
摩擦桩
符合设计规定，设计未规定时按200
沉淀盒或标准测锤：每桩检查
支承桩
不大于图纸规定
7
钢筋骨架底面高程(mm)
±50
水准仪：测每桩骨架顶面高程后反算
8
清孔后泥浆指标
相对密度：1.03—1.1
粘度：17—20
含砂率：<2%
胶体率：>98％
比重计、砂率计、稠度计：每桩检测
附探孔器制作方法：采用钢筋骨架焊接，其外径D等于钻孔桩钢筋笼直径加100mm（但不大于钻头直径），长度为4D。
其中桩径为1.0m探孔器D=95cm，长度为380cm，共一个
桩径为1.2m探孔器D=115cm，长度460cm，共一个。
桩径为1.5m探孔器D=145cm，长度为580cm，共一个。
桩径为1.8m探孔器D=175cm，长度为700cm，共一个。

桩径为2.2m探孔器D=215cm，长度为860cm，共一个。
六、主要施工机械表
机械名称
规格型号
额定功率容量或吨位
数 量
挖掘机
EX300、日本
1.6m3
2
装载机
ZL50
3.0m3
1
冲击钻
JQZ500

20
钢筋弯曲机
GW-40
φ40mm
1
砼罐车
HDJ529GJBIS
8m3
8
对焊机
UN-100
100KVA
1
切断机
QW-40
φ40mm
2
调直机

1
斯太尔运输车

20T
5
汽车起重机
QY25、徐州
25t
2
发电机组

120kw
2

青岛第一市政工程有限公司
湾底疏港路高架工程施工二标段项目经理部
2011-10-1

钻孔灌注桩施工框图

钻孔放样
监理审批
打设护筒
冲孔
成孔验收检查
监理审批
原材料，砼配比及钢筋焊接实验
钢筋骨架制作
下骨架
下导管灌注首批水下混凝土
检查导管深度有无异常
灌注水下混凝土
拔护筒
桩检查验收
砼拌合
砼运输
制取试件
监理审批

20