钻孔桩专项施工方案.doc

<p>钻孔桩施工方案
一、工程概况
本标段工程中桥梁工程和分离式立交下部结构基础均为钻孔灌注桩基础，其中φ1.0m钻孔灌注桩1609m；φ1.2m钻孔灌注桩3580m。桩基础的类型为摩擦桩和嵌岩桩。钻孔灌注桩穿过的地层主要有 淤泥质亚粘土、含粘性土碎石、淤泥质亚粘土、含碎石粘性土、强风化砂岩；耕植土、碎石、块石、全风化砂岩、强风化砂岩、中风化砂岩、微风化砂岩等。
二、施工准备
1、护筒的制作和埋设
为固定桩位、导向钻头、隔离地面水、保护孔口地面及提高孔内水位增加对孔壁的静压力以防坍塌，在钻孔前应埋设护筒。护筒要坚实，有一定刚度，接头严密，不漏水。为施工方便，一般采用钢板卷制护筒。钢板的厚度与护筒的直径视设计桩径的大小而定，具体参照下表。护筒的埋深要视不同的地层而定。

在河床中桩基下口应埋入河床局部冲刷线以下1.5m处，上口高出岛面30cm，其它墩位护筒长度大于2m，护筒顶应高出施工水位或地下水位2.0m，并高出施工地面30cm，下口在粘土层中不浅于1.0m，在砂土层中不浅于2.0m，松散土中应穿过该层至粘土中不少于0.5m。护筒应挖孔埋设，先在桩位处挖至少比护筒底深50cm，直径比护筒大50cm的圆坑，然后回填50cm厚的粘土，分层夯实，接着把钢护筒按测量桩位置入正中，四周用粘土分层夯实即可。在挖到2m以上可能会有水时，宜采用加压或震动下沉。震动下沉时极易发生倾斜，应注意导向定位或斜拉稳定。
护筒埋设好以后，应检查其位置，用红油漆在顶口及内侧标志桩位十字线位置。护筒平面中心偏差不大于5cm，垂直度倾斜误差不大于1%。
******1号桥1#，2#墩及******2号桥1#，2#墩的钻孔桩位于深水中。******1号桥0#，4#台，3#墩的钻孔桩及******2号桥0#，3#台的钻孔桩位于岸边陆地上。
当钻孔桩位于岸滩时，可用筑岛围堰，换填，整平，压实。修筑钻机平台。

当钻孔桩位于深水时，将采用木排桩搭设支架，在木排架上搭设施工平台，支承钻机，具体做法为：首先，测设桩位，确定木排架具体位置，测定木排架处的水深，以确定木桩长度，条件是木桩为直径22厘米以上的杂木，而且必须打入泥土中1.5m以上，按图打设坚向木桩，然后搭设纵向、横向方木，方木规格为10×10厘米杂木。使所有竖直木桩共同受力，每墩台三个钻孔桩的木排架如图连为一个整体。木排架宽4米，长20米。在钻孔桩位置安装导向支架，将钢护筒下落就位，并深入河床局部冲刷线以下至少2m，然后对护同筒进行加固，加固时注意要和木排架分离，加固完成，钻机即可就位开钻。
木排架必须进行必要的强度演算和稳静性演算，在木排架的设计过程中，加强了木排架的横向和纵向方木连接，并且每隔一米设一斜向方木，增加整齐强度，在钻机就位时注意前后左右对称，木排桩可认为仅受轴向压力，木排架均匀受压，均匀下沉。在此仅对木排桩承载力进行演算。
（1） 单桩容许承载力
&nbsp; &nbsp; &nbsp;对于摩擦桩（打入桩）
&nbsp; &nbsp; &nbsp;[P]=0.5×[U×Σαiliτi+αAσR]
&nbsp; &nbsp; &nbsp;U=Πd=3.14×0.22=0.69(m) &nbsp; &nbsp; A=Πd2/4=3.14×0.222÷4=0.038(m2)
&nbsp; &nbsp; &nbsp;l=2.0(m) &nbsp; τ=15Kpa &nbsp; &nbsp; &nbsp;σR=55KN &nbsp; &nbsp; αi=0.7 α=0.7
&nbsp; &nbsp; &nbsp;[P]=0.5×[0.69×0.7×2.0×15+0.7×0.038×55]=4.345KN
&nbsp;(2)单桩承载力
&nbsp; &nbsp; &nbsp;钻孔时: &nbsp; P0=13t &nbsp;灌注混凝土时: P1=7.5t(混凝土) &nbsp;P2=2.0t(导管) &nbsp; &nbsp; &nbsp; P3=4.2t(钢筋笼) &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;P0=P1+P2+P3=13.7t &nbsp;
&nbsp; &nbsp; &nbsp; 取较大值 P0=13.7t
&nbsp; &nbsp; &nbsp; 作用于4米宽,8米长的木排架上.共有32根木桩承载.假设平均分配, &nbsp;则单桩承载力
&nbsp; &nbsp; &nbsp;P=13.7×9.8÷32=4.2KN &nbsp;
可见 &nbsp; P＜[P] &nbsp;单桩承载力满足要求 &nbsp; &nbsp;
2、护壁泥浆及泥浆池
泥浆由粘土（或膨润土）、水和添加剂拌和而成，其比重较水大，故对孔壁能增大静水压力，并在孔壁形成一层泥皮，隔断孔内外水流，保护孔壁，防止塌孔。在冲击成孔时，泥浆比重宜采用1.2~1.4,起悬浮钻渣、排渣作用。另外泥浆还可以润滑，冷却钻头，减少钻头阻力和钻头磨损。泥浆池按照施工场地的实际情况进行布置。
3、钻机及钻具
钻机类型的选择要根据地质和工期而定，钻机功率要和所钻孔径、孔深相适应，以免造成小钻钻大孔扭矩不足或大钻成小孔动力浪费等现象。本合同段主要采用冲击钻机和反循环旋转钻孔机。摩擦桩主要采用反循环钻机，嵌岩桩主要采用冲击钻机。
钻头是钻机的重要组成部分，它的几何形状，力学性能，刃具，切削角度及自重等，都是直接影响进尺速度和成孔质量的重要因素。钻头的选择须按钻机的机械性能，地质状况和转孔速度三者综合考虑，才能得到最佳的荷重，取得交好的经济效益。
反循环钻机的钻头直径与孔径相同，钻头重量为5.9KN.冲击钻的钻头直径一般为钻孔桩孔径的85%～90%，重量视孔径和土层而定。选用1.2t重的钻头。
4、封孔设备：
封孔设备应包括吊机、导管、卡盘、漏斗、贮料斗、拔塞、上料斗、抽水机等。（卡盘构造图附后）
吊机应经常检查保养，确保使用正常。导管可用钢管制成，每节2.0m，每套另配置1.0m、0.5m各一节，以利调节。内径为300mm，壁厚6mm。导管使用前须进行水密、承压和接头抗拉等实验，水密实验的水压不应小于水深1.5倍的压力;承压实验的控制应力为1.3×（砼压力-水压力);接头抗拉实验拉力大于导管自重加导管内外壁与混凝土摩擦力的3倍。卡盘应保证其开、关灵活自如。贮料斗的容量应根据孔径的大小而定。确保首批混凝土拔塞灌注后导管初次埋深不小于1m，贮料斗下口应与导管法兰配套相接。拔塞上的千斤绳应比贮料斗长2m左右，拔塞下端应与贮料斗下口吻合。上料斗使用应灵活可靠，贮量为1.2m3。
5、钢筋笼的制作：
钢材经检查合格后，在开钻前钢筋笼要提前制做完成，检查合格后待用。钢筋笼根据运输和起吊设备能力可整体或分节制作，钢筋笼成型后可采用卡板成型或箍筋成型，保证主筋的位置准确。每隔2m设置加强箍筋一道，间隔一道加强箍应加焊十字撑，以保证骨架的刚度（安装至孔口时逐个拆除）。在骨架上端，根据钢筋笼的长度、直径大小，均匀设置4根吊杆（或吊环）。钢筋焊接牢固，焊缝要饱满。按按照图纸规定焊接N6钢筋，确保保护层厚度。
三、施工工艺
&nbsp; &nbsp;1、钻孔
⑴一般要求
钻机就位前，应对场地布置、钻机位置的平整度和密实度等检查和加固，配套设备及水电的接通等全面检查落实。钻机安装就位后，底座和顶部应平稳，保证钻进过程中不产生位移和沉陷。钻机顶部的起吊滑轮缘、钻头、钻杆中心和桩孔中心三者应在同一铅垂线上，其偏差不得大于2cm。升、降钻头时须平稳，钻头提出孔口时应防止碰撞护筒、孔壁和钩挂护筒底部。拆装钻杆力求迅速。因故停钻时，钻头应提出孔桩，并在孔口加护盖。
施钻前，应根据地质勘探资料绘制孔位地质剖面图，以便钻进时按不同的地层选用适当的钻头、冲程和泥浆。施钻过程中，必须及时填写钻进记录，交接班时应交待钻进情况及下班注意事项。钻孔作业必须分班连续进行；应经常对钻孔泥浆进行试验，不符合要求时，随时改正；应经常注意土层变化，在土层变化处均应捞渣取样，判明土层，确定标高，记入记录表中，以便与地质剖面图核对。遇有与地质资料严重不符时，应留取渣样袋，放入数据条（地质、标高、时间等）并拍照，同时通知监理工程师到场核实确认。
⑵钻孔
成孔开始低锤（小冲程）密击，锤高0.4~0.6m，并及时加块石与粘土泥浆护壁，使孔壁挤压密实，直至孔深达护筒下3~4m后，才加快速度，加大冲程，将锤提高至1.5m以上转入正常连续冲击。
成孔过程中要及时将孔内残渣排出孔外，以免孔内残渣太多，出现埋钻现象。
冲孔时应随时测定和控制泥浆密度。如果遇到较好的粘土层，可采取自成泥浆护壁。
在钻进过程中每2m要检查一次成孔的垂直度情况。若发现偏斜应立即停止钻进，采取措施进行纠偏。对于变层处和易于发生偏斜的部位，应采用低锤轻击、间断冲击的办法穿过，以保持孔型良好。
成孔后，应用测绳下挂5Kg左右的铁质平底锥形体测量检查孔深、检孔器（检孔器为直径为桩径、长度为6m的圆柱体）检查孔径核对无误后，进行清孔。
各类土层中的冲程和泥浆密度选用表

项次
项 &nbsp; 目
冲程（m）
泥浆密度（t/m3）
备注
1
在护筒中及护筒脚下3m以内
0.9~1.1
1.1~1.3
土层不好时宜提高泥浆密度,必要时加入小片石和粘土块
2
粘土
1~2
清水
和稀泥浆,经常清理钻头上泥块
3
砂土
1~2
1.3~1.5
抛粘土块,勤冲勤掏渣,防塌孔
4
砂卵石
2~3
1.3~1.5
加大冲击能量,勤掏渣
5
风化岩
1~4
1.2~1.4
如岩层表面不平或倾斜,应抛入20~30cm厚块石使之略平,然后低锤快击使其成一紧密平台,再进行正常冲击,同时加大冲击能量,勤掏渣
6
塌孔回填重成孔
1
1.3~1.5
反复冲击,加粘土块及块石

⑶故障处理
遇有塌孔，应仔细分析，查明原因和位置，然后进行处理。塌孔不严重时，可回填至塌孔位置以上，并采取改善泥浆性能、加高水头、埋深护筒等措施，继续钻进。塌孔严重时，应立即将钻孔全部用砂或小砾石夹粘土回填，暂停一段时间后，查明塌孔原因，采取相应措施重钻。塌孔部位不深时，可采取深埋护筒法，将护筒周围夯填密实，重新钻孔。
遇有孔深偏斜、弯曲时，应分析原因，进行处理，一般可在偏斜处吊住钻锥反复扫孔，使钻孔正直。偏斜严重时，应回填粘性土到偏斜处，待沉积密实后再钻进。
遇有扩孔、缩孔时，应采取防止塌孔和防止钻锥摆动过大的措施。缩孔是钻锥磨损过多、焊补不及时或因地层中有遇水膨胀的软土、粘土泥岩造成的，前者应注意及时焊补钻锥，后者应采用失水率小的优质泥浆护壁。
遇有钻孔漏浆时，如护筒内水头不能保持，宜采取将护筒周围回填土筑实、增加护筒沉埋深度；适当减小水头高度或采取加稠泥浆、倒入粘土慢速转动等措施；还可填入片石、卵石土，反复冲击，以增强护壁。
由于钻锥的转向装置失灵、泥浆太稠、钻锥旋转阻力太大或冲程太小，钻锥来不及旋转，易发生十字槽孔，应采用片石或碎卵石与粘土的混合物回填钻孔，重新冲击钻孔。
掉钻落物时，应该迅速用打捞叉、钩、绳套等工具打捞，若落体已被泥砂埋住，应先清除泥砂，使打捞工具接触到落体后再打捞。
2、清孔
钻孔达到设计标高，经终孔检查符合要求后，立即进行清孔。其目的在于使沉淀层尽可能减少，提高孔底承载力，同时也保证水下混凝土灌注质量，不出故障。清孔的方法应根据设计要求、钻孔方法、机具设备和地质情况而定。
清孔方法：
目前常用的方法主要有掏渣法、吸泥法和换浆法。冲击钻机施工时主要采用掏渣法和吸泥法；循环钻机施工时主要采用换浆法。
清孔时应注意以下事项：
⑴保持孔内水头，防止塌孔；
⑵清孔后，孔底、中、上部泥浆均匀符合要求；
⑶孔底沉淀厚度不得大于设计规定，不能用加大孔深的方法代替清孔。
⑷钻孔桩成孔质量允许偏差表

编号
项目
允许偏差
附注
1
孔的中心位置
群桩：≤10cm，单排桩：≤5cm
经纬仪检查
2
孔径
不小于设计桩径
检孔器检查
3
倾斜度
≤1%孔深

4
孔深
不小于设计孔深
测绳
5
孔底沉渣厚度
摩擦桩：≤20cm；嵌岩桩≤3Cm

6
清孔后 &nbsp; &nbsp; &nbsp; 泥浆指标
摩擦桩：含砂率4~8%，比重1.1~125，粘度18~20秒；嵌岩桩：含砂率小于4%，比重：1.1~1.25，粘度：18~20秒
在孔底、中、顶分别取样检验，取均值
3、孔内灌注水下混凝土
⑴钢筋笼的安装
①钢筋笼采用吊车安装。钢筋笼的单节长度视现场起吊能力确定。
②起吊时，须用双吊点，吊点位置要恰当，一般设在加强箍筋处（吊点处应加焊）。
③吊入钢筋笼时，应对准孔位轻放、慢放。若遇阻碍，可徐徐起落，并正、反旋转使之下放，防止碰撞孔壁引起坍塌。下放过程中注意拆除加强箍筋的十字支撑（注意不使支撑掉入孔内）并注意观察孔内水位情况，如发生异样，马上停止，检查是否塌孔。
④钢筋笼入孔接长采用双面搭接焊，并使用相应焊条。焊缝长度应为5d+20mm，同一主筋上下轴线要在同一直线上。
⑤钢筋笼入孔后,要牢固定位，并采用加焊限位钢筋方案，防止在灌注水下混凝土过程中下落或上浮。入孔定位标高应准确，允许误差为±5cm，并使其下部悬空；钢筋笼上口应和桩中心对中并固定，允许误差为±3cm，可在上口外圈焊定位筋支撑在护筒上。
⑥桩身混凝土灌注完毕，待桩上部混凝土初凝后，即解除钢筋笼的固定措施，以便使钢筋笼同混凝土收缩，避免粘结力的损失。
⑵导管安装
导管安装前要检查其内壁光滑度，并编好记录。最下一节下口不设法兰，长度应尽量长一些，一般为6m，使拔管不带动混凝土，然后依次安装2m管节。在考虑孔底悬空30~50cm后，计算到卡盘顶面的高度，以便最上几节用1m、0.5m、管节调整导管长度。导管接口发兰面须平整，两法兰盘间须垫合适的橡皮胶垫（3~5mm），并在胶垫两面均匀的涂上一层黄油，以利密封。导管应放在孔中心。再导管上口接贮料斗（接口应在孔口1m以上），贮料斗在使用前应用水浇湿，下口铺60cm见方的双层塑料薄膜后用拔塞封盖。拔塞的千金绳上端应扎在贮料斗顶口。贮料斗旁应搭设操作支架，上设工作平台。布置好上料斗、贮料斗、混凝土运输车和吊车等的位置，以便操作，进退自如。准备工作应尽量缩短时间，减少孔低沉淀。
⑶水下混凝土
水下混凝土采用拌合站集中拌和，混凝土运输车运输。灌注前，应控制孔底泥浆沉淀厚度，如大于规定，须二次清孔，但要注意稳定孔壁，防止塌孔。混凝土运到灌注地点时，应检查均匀性和塌落度，如不符和要求时，应进行二次拌合，仍不符合要求时，不得使用。
&nbsp; 贮料斗装满混凝土时（还应准备连续浇注的混凝土备罐），拔塞灌注首批混凝土。首批混凝土灌注后，导管埋深不得小于1m。用吊斗灌注顺利后，应立即拆除贮料斗，在导管上口接漏斗，使混凝土运输车直接对导管口灌注，以减少环节，加快灌注速度。灌注过程要注意保持孔内水头，并经常探测井孔内混凝土面的位置，及时调整导管埋深并做好灌注记录。导管埋深控制在2~6m之间，导管拆除不超过10min。探测孔内混凝土面标高要尽量准确，测绳须用2~3mm细钢线，测锤宜用5Kg左右的铁质平底锥形体。
灌注到钢筋笼底部时，应使导管埋深稍大，并减慢灌注速度，以减小对钢筋笼的冲击力，混凝土进入钢筋笼一定深度后，应提升导管，使钢筋笼在导管下口有一定埋深。孔内溢出的泥浆应通过泥浆槽回收到泥浆池（坑）内，防止环境污染。灌注接近桩顶时，由于混凝土冲击力的减小而堵管，可采用抬高灌注点来增大压差灌注。最终灌注高度应比设计桩顶高出0.5~1.0m为宜。最后一节导管拔出时，要缓慢进行，防止造成桩顶泥芯。
混凝土灌注过程中，应随时清洗拆除的导管，最后全部清洗堆码，以便下次再用。灌注完成后，拔出护筒并冲洗干净待用。
⑷施工注意事项：
①在灌注水下混凝土前应全面检查灌注准备情况，各工序衔接无误时，填写工程检查证，并经监理工程师签认后方可开盘灌注。
②灌注中应勤测勤记，随时推算实际孔径。一般每车灌注完测一次。
③灌注水下混凝土工作应迅速，防止塌孔和泥浆沉淀过厚。开灌前应再次核对钢筋笼的标高及顶端位置、导管下口悬空尺寸、孔径、泥浆沉淀厚度、孔内水头等。如不符合要求，经处理后再灌；
④水下混凝土的塌落度以19~22cm为宜，并有一定的流动度，保持塌落度降低到16cm的时间，不宜小于1.0h。每根桩应尽量在8h内灌完，以防止顶层混凝土凝固造成导管提升、混凝土灌注等困难。水下混凝土一经开盘灌注应连续灌注完成，中途停盘不得超过30min。
4、质量检验及质量标准
⑴成桩7~14天后，距设计桩顶30cm范围内应人工清凿桩头到设计标高，并认真填写成桩质检报告单交监理工程师签认；
⑵承包人和监理在场的情况下，对每根桩进行无破损检测有无断桩或夹层、缩径等质量问题。若对检测有怀疑时，应按监理工程师指定桩的部分或全桩取芯实验，全桩取芯实验最少应超过桩底50cm，检查方法应由监理工程师确定。
⑶每根桩应制作混凝土抗压强度试件不少于2组。
⑷成桩质量标准
①桩顶平面位置偏差：群桩不大于10cm；单排桩不大于5cm；强度、桩长、桩径不小于设计值。
②桩身要连续、均匀、无缩径、断层或夹层。桩底沉渣不大于20cm（摩擦桩），桩底沉渣不大于3Cm桩头凿除预留部分后无残余松散层和薄弱混凝土层。
③镶入承台内桩头锚固钢筋长度符合设计要求。
四、质量保证措施
质量目标：分项工程一次验收合格率100%，优良率90%以上；工程质量达到优良。
组织保证措施：
1、按质量目标，公经理部及各作业队共同制定工程创优规划，确立目标，提出要求，明确任务，落到实处。
2、各作业队制定创优措施和分期实施计划，落实任务，找准关键，选定课题，成立“ＱＣ”小组，积极开展活动，确保工程质量达到优良。
3、建立健全分项工程质保体系及组织机构，框图附后。
4、制定切实可行的质量检查程序，使施工生产过程的质量和产品质量处于受控状态。
5、施工过程中，接受监理工程师监督，进行自检、互检、交接检，并定期和不定期地进行质量检查，制定奖罚措施。
技术保证措施：
1、 精确测定桩位，根据桩位中心十字交叉放出护桩（4个），距孔边缘约1.0m左右。经常检查桩孔净空尺寸和平面位置。使孔的中线误差、截面尺寸、孔口平面位置满足设计要求。
2、 钻孔达到设计深度后进行清孔处理，使其达到施工规范的要求。
3、 钢筋笼按设计图纸加工，绑好后，每隔2.0m设置加强箍筋一道，根据骨架长度，均匀设置吊环或固定杆，防止钢筋笼吊装过程变形和碰撞孔壁。
4、不得使用升降导管法使混凝土下落。
5、 孔内混凝土一次连续灌注，不得中途停顿。桩孔灌注完及时进行桩顶混凝土养护。
6、 清孔排渣时，必须注意保持孔内水头，防止坍孔。不得用加深孔底的方法代替清孔。
7、 钻孔灌注桩施工，必须由有经验的施工人员主持，并掌握钻孔地区工程地质和水文地质情况，钻孔设备应完好，施工记录要完善。钻孔灌注桩的清孔、吊装钢筋骨架、灌注水下砼各工序应连续快速完成。
8、钻孔桩最后10m混凝土浇筑时，应保证导管顶端比孔内水位高出4~6m以上。
9、电焊工等特殊工种作业人员必须持证上岗，确保施工安全。
10、有预压要求的桩柱式桥台钻孔桩，必须采用不卸载挖孔与钻孔相配合的方法施工，以尽可能延长预压时间，消除桥头跳车的现象。
五、安全保证措施及环保措施
安全生产目标：实现“四无”、“两控制”。
1、“四无”：即无重大人身伤亡事故、无重大交通责任事故、无压力容器及锅炉爆炸事故、无火灾事故。
2、“两控制”：职工重伤率控制在0.6‰以下，轻伤率控制在12‰以下。
3、坚持文明施工，做好施工现场的环境保护，劳动保护和安全生产，确保施工安全。协调交通运输，做好交通运输管制工作。
保证措施：
1、建立健全安全组织保证体系。签订安全承包合同，使各队明确自己的安全目标，制定好各自的安全规划，达到全员参加，全面管理的目的，充分体现“安全生产，人人有责”。按“安全生产，预防为主”的原则组织施工生产，做到消除事故隐患，实现安全生产。
2、钻机、钻具和吊头的钢丝绳，均应符合设计要求，使用时应有专人检查维修。泥浆池、桩孔口均应设置栏杆式覆盖进行防护。
3、钻机等设备操作人员必须持证上岗，严格按照有关机械设备操作规程进行作业。
4、钻孔桩的泥浆不得乱排，先排入泥浆池，循环利用；最后沉淀、晾晒，运至弃土场。</p>