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桩基施工工艺标准

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一、 编制依据
1、 合武客运专线WHZQ-3标施工图纸及设计文件;
2、 客运专线铁路桥涵工程施工技术指南;
3、 客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准;
4、 铁路混凝土工程施工技术指南;
5、 铁路混凝土工程施工质量验收补充标准。
6、 《钢筋焊接及验收规程》JGJ18-
二、 工程概况
本标有五座特大桥, 墩台基础均采用钻孔灌注桩基础, 其中有Φ100cm:φ125cm。钻孔灌注桩是实现全标段创优规划目标的关键工程。特编制本《作业指导书》以指导施工, 使钻孔灌注桩施工过程每道工序处于受控状态, 确保工程优质安全生产。
三、 总体规定
1、 钻孔灌注桩施工要具备工程地质资料和水文地质资料, 水、 水泥、 砂、 石、 钢筋等原材料及制品的质量检验报告。
2、 钻孔灌注桩施工时, 要按有关规定制定安全生产、 保护环境等措施。
3、 钻孔灌注桩施工时, 要有完善的施工记录
4、 桩位测量放样后, 用皮尺等复核, 无误后报项目经理部测量工程师检验, 复测无误后, 报监理工程师检验, 合格并签字后方可进行下道工序的施工。
5、 钻孔桩施工工艺图( 见附件) 。
四、 施工平台与护筒
( 一) 施工平台:
场地为旱地时, 应平整场地、 清除杂物、 换除软土、 夯打密实。钻机底座不宜直接置于不坚实的填土上, 以免产生不均匀沉陷。
1、 场地为浅水时, 宜采用筑岛法施工。筑岛面积应按钻孔方法、 机具大小等要求决定, 高度应高于最高施工水位0.5～1.0m。
2、 场地为深水时, 采用双壁钢围堰平台作为固定式平台。平台须牢靠稳定, 能承受工作时所有静、 动荷载。
( 二) 护筒设置
1、 护筒内径宜比桩径大200～400mm。
2、 护筒中心竖直线应与桩中心线重合, 除设计另有规定外, 平面允许误差为50mm, 竖直线倾斜不大于1%, 干处可实测定位, 水域可依靠导向架定位。
3、 旱地、 筑岛处护筒采用挖坑埋设法, 护筒底部和四周所填粘质土必须分层夯实。
4、 水域护筒设置, 应严格注意平面位置, 竖向倾斜和两节护筒的连
接质量均需符合上述要求, 沉入时可采用压重、 振动锤击并辅以筒内除土的方法。
5、 护筒顶面宜高出施工水位或地下水位2m, 还应满足孔内泥浆面高度的要求, 在旱地或筑岛时还应高出施工地面0.5m。
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, 一般情况埋置深度为2～4m, 特殊情况应加以保证钻孔和灌注砼的顺利进行。
7、 护筒连接处要求筒内无突出物, 应耐拉、 压, 不漏水。
( 三) 、 泥浆的调制和使用技术要求
在砂类土、 碎( 卵) 石土或黏土夹层中钻孔, 宜采用膨润土泥浆护壁。在黏性土中钻孔, 当塑性指数大于15, 浮渣能力满足施工要求时, 可利用孔内原土造浆护壁。冲击钻机钻孔可将黏土投入孔中, 利用钻头冲击造浆。
五、 钻孔施工
<一>、 钻孔方式选择
根据实际地质情况, 选择冲击法钻孔和回旋钻钻孔。
冲击钻孔施工
( 一) ⑴、 安放钻机前, 底架应垫平, 保持稳定, 使之不产生位移和沉陷。使底盘底座平整, 钻头中心与护筒顶面中心偏差不得大于5cm。
⑵、 开始钻孔时, 应采用小冲程开孔, 待钻进深度超过钻头全高加正常冲程后方可进行正常冲击钻孔。
⑶、 在钻进过程中, 应勤松绳和适量松绳, 不得打空锤;勤抽碴, 使钻头经常冲击新鲜地层。每次松绳量应按地质情况、 钻头形式、 钻头重量决定。
⑷、 吊钻头的钢丝绳必须选用同向捻制、 柔软优质、 无死弯和无断丝者, 安全系数不应小于12。钢丝绳与钻头间必须设转向装置并连接牢固, 钻孔过程中应经常检查其状态及转动是否正常、 灵活。主绳与钻头的钢丝绳搭接时, 两根绳径应相同, 捻扭方向必须一致。
⑸、 钻孔工地应有备用钻头, 检查发现钻孔钻头直径磨耗超过15mm时应及时更换修补。更换新钻头前, 应先检孔到孔底, 确认钻孔正常时方可放入新钻头。
⑹、 为防止由于冲击振动导致邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇筑混凝土强度, 应待邻孔混凝土抗压强度达到2.5MPa后方可开钻。
⑺、 为保证孔形顺直, 应在成孔清孔前用检孔器检查。每次更换钻头时, 亦必须检孔, 将检孔器检到孔底方可放入新钻头。如检孔器不能下到原来已钻的深度, 则可能发生了弯孔、 塌孔或缩径等情况, 应及时采取补救措施。
⑻、 桩基施工队在钻孔施工中必须有完整、 详细的书面工作记录, 填写”钻孔记录表”, 并仔细核对地质地层情况与设计是否相符, 发现不符合设计时要及时上报。钻孔过程中发生钻孔事故要及时上报, 以便及时组织处理。
⑼、 桩在达到设计标高后, 经核对设计资料无误, 施工单位自检合格, 填写有关检查资料。然后上报分管工程师, 由分管工程师上报监理工程师, 上报时连同施工记录、 渣样一并上报。分管工程师接报后应立即组织有关人员进行孔深、 孔径、 孔位检查, 经检查合格并经监理工程师同意后清孔, 清孔沉渣厚度要严格控制。
采用抽渣法清孔, 抽渣时应及时向孔内加注清水或新鲜泥浆, 保持孔内水位。清孔应达到以下标准: 孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒, 泥浆比重不大于1.1, 含砂率小于2％, 黏度17～20s。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。
( 二) 、 钻孔事故的预防及处理
钻孔事故处理:
A、 塌孔: 发生孔口坍塌时, 可立即拆除护筒并回填钻孔, 重新埋深护筒再钻。如发生孔内坍塌, 判明坍塌位置, 回填砂和粘质土混合物到坍孔处以上1m-2m,可加大泥浆比重、 加高水头等, 然后继续钻进。如塌孔严重时, 应全部回填密实重新钻孔。
B、 弯孔和缩孔: 一般可将旋转钻机的钻头提起到偏斜处进行重复扫孔, 直到钻孔正直。如发生严重弯孔、 梅花孔、 探头石时, 应采用小片石或卵石与黏土混合物回填到偏斜处, 待填料沉实后再重新钻孔。
C、 卡钻: 不宜强提。应查明原因和钻头位置, 采取晃动大绳以及其它措施, 使钻头松动后再提起。
D、 掉钻: 发生掉钻时, 应查明情况尽快处理。严禁人员进入没有护筒或其它防护设施的钻孔内。必须进入有防护设施的钻孔时, 应确认钻孔内无有害气体和备齐防毒、 防溺、 防埋等保证安全措施后, 方可进入, 并应有专人负责现场指挥。
回旋钻钻孔施工
　A.初钻
　　先启动泥浆泵和转盘, 使之空转一段时间, 待泥浆输进一定数量后, 方可开始钻进。接、 卸钻杆的动作要迅速、 安全, 争取在尽快时间内完成, 以免停钻时间过长, 增加孔底沉淀。
　　B.钻进时操作要点
　　a.开始钻进时, 进尺应适当控制, 在护筒刃脚处, 应低档慢速钻进, 使刃脚处有坚固的泥皮护壁。钻至刃脚下1m后, 可按土质以正常速度钻进。如护筒土质松软发现漏浆时, 可提起钻锥, 向孔中倒入粘土, 再放下钻锥倒转, 使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙, 稳住泥浆继续钻进。
　　b.在粘土中钻进, 由于泥浆粘性大, 钻锥所受阻力也大, 易糊钻。易选用尖底钻锥、 中等转速、 大泵量、 稀泥浆钻进。
　　c.在砂土或软土层钻进时, 易坍空孔。易选用平底钻锥, 控制进尺, 轻压, 低档慢速, 大泵量, 稠泥浆钻进。
　　d.在轻亚粘土或亚粘土夹卵、 砾石层中钻进时, 因土层太硬, 会引起钻锥跳动和钻杆摆动加大及钻锥偏斜等现象, 易使钻机超负荷损坏。宜采用低档慢速, 优质泥浆, 大泵量, 两级钻进的方法钻进。
　　e.钻进过程中, 每进尺2～3m, 应检查钻孔直径和竖直度, 检查工具可用圆钢筋笼( 外径D等于设计桩径, 高度3～5m) 吊入孔内, 使钢筋笼中心与钻孔中心重合, 如上下各处均无挂阻, 则说明钻孔直径和竖直度符合要求。
　　§3.2.3检测孔深、 倾斜度、 直径和清孔
　　钻孔完成后, 必须检测孔深、 直径和倾斜度, 其中孔径和孔深须达到设计要求, 倾斜度不得大于1%.清孔就是在吊放钢筋笼之前, 对孔内的石碴、 泥浆进行必要的清理, 做到孔内含泥量、 含碴量和孔底沉渣符合设计及图纸要求。
　　§3.2.4泥浆排放
　　对钻孔、 清孔、 灌注砼过程中排出的泥浆, 根据现场情况引入到适当地点进行处理, 以防止对河流及周围环境的污染。
六、 清孔
( 一) 清孔要求
1、 钻孔深度达到设计标高后, 应对孔深、 孔径进行检查, 符合有关规定后方可清孔。
2、 清孔方法应根据设计要求、 钻孔方法、 机具设备条件和地层情况决定。本工程拟采用换浆法和喷射法结合施工。
3、 在吊入钢筋骨架后, 灌注水下砼之前, 应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度, 如超过规定, 应进行第二次清孔, 符合要求后方可灌注水下砼。
( 二) 清孔时应注意事项
1、 清孔方法用换浆和喷射结合施工。
2、 在清孔排渣时, 必须注意保持孔内水头, 防止坍孔。
3、 清孔后应从孔底提出泥浆试样, 进行性能指标试验, 试验结果应符合有关规定。
4、 不得用加深钻孔深度的方式代替清孔。
( 三) 清孔后泥浆的指标
成孔后, 停止进尺, 保持泥浆正常循环, 以中速将相对密度在1.03～1.1之间的泥浆压入。清孔后泥浆的含砂率降到2%以下, 粘度为17S～20S, 相对密度不大于1.1, 且孔底沉淀土厚度不大于设计规定。清孔后灌注水下混凝土之前, 泥浆比重等试验检测项目须由项目经理部派试验工程师专人检测, 合格后由桥梁专业工程师及监理工程师同意后才可灌注水下混凝土。
( 四) 沉淀土厚度的检测方法
( 1) 沉淀土厚度的测算基准面
用平底钻锥时, 沉淀土厚度从钻头底部所到达的孔底平面算起。
用底部带钻锥的笼式锥头时, 从锥头下端的圆锥体高度的中心标高算起。
( 2) 检测方法
取样盒检测法: 在清孔后用取样盒吊到孔底,待到灌注混凝土前取出,测量沉淀在盒内的沉渣厚度
测锤法: 使用灌注高度的测锤,慢慢地沉入孔内,凭人的手感探测沉渣顶面的位置,其施工孔深和测量孔深之差,即为沉淀土厚度。
七、 灌注水下砼
( 一) 钢筋骨架的制作、 运输及吊装就位的技术要求
1、 钢筋骨架的制作应符合设计图纸要求和相关规定。
2、 长桩骨架宜分段制作, 分段长度应根据吊装条件确定, 基本原则不超过三段, 应保证不变形、 接头应错开。
3、 应在骨架外侧设置控制保护层厚度的垫块, 垫块尺寸为15cm×20cm×8cm其间距竖向为2m, 横向圆周不得少于4处。骨架顶端应设置吊环。
4、 骨架入孔一般用吊机。起吊应按骨架长度的编号入孔。
5、 钢筋骨架的制作和吊放的允许偏差为: 主筋间距±10mm, 箍筋间距±20mm, 钢筋骨架垂直度1%。
( 二) 灌注水下混凝土
灌注水下砼的搅拌机能力, 应能满足桩孔在规定时间内灌注完毕, 灌注时间不得长于首批砼初凝时间。若估计灌注时间长于首批砼初凝时间, 则应掺入缓凝剂。
水下灌注砼的泵送机具宜采用砼泵, 距离稍远的宜采用砼搅拌运输车。
砼拌和物运至灌注地点时, 应检查其均匀性和坍落度, 如不符合相关规定, 应进行第二次拌和, 二次拌和仍达不到要求, 不得使用。
孔身及孔底检查得到监理工程师认可和钢筋骨架安放后, 应立即开始灌注砼, 并应连续进行, 不得中断。当气温低于0℃时, 灌注砼应采取保温措施。强度未达到设计等级50%的桩顶砼不得受冻。
砼一般用钢导管灌注, 导管管径视桩径大小而定, 由内径200～350mm的管子组成, 用装有垫圈的法兰盘连接管节。导管应进行水密、 承压和接头抗拉试验。在灌注砼开始时, 导管底部至孔底应有250～400mm空间, 首批灌注砼的数量应能满足导管初次埋置深度≥1.0m和填充导管低部间隙的需要。在整个灌注砼的时间内, 出料口应伸入先前灌注的砼内至少2m, 以防止泥浆及水冲入管内, 且不得大于6m。应经常测量孔内砼面层的高程, 及时调整导管出料口与砼表面的相应位置, 并始终予以严密监视, 导管应在无水进入的状态下填充。如为泵送砼, 泵管应设底阀或其它的装置, 以防止水和管中砼混合。泵管应在桩内砼升高时, 慢慢提起。管底在任何时候, 应在砼顶面以下2m。输送到桩中的砼, 应一次连续操作。初凝前, 任何受污染的砼应从桩顶清除。
灌注砼时, 溢出的泥浆应引流至适当地点处理, 以防止污染环境或堵塞河道和交通。
处于地面或桩顶以下的井口整体式刚性护筒部分, 应在灌注砼后立即拔出; 处于地面以上拆除的护筒部分, 须待砼抗压强度达到5Mpa后拆除。当使用全护筒灌注砼时, 应逐步提升护筒, 护筒底面应保持在砼顶面以下1～2m。
砼应连续灌注, 直至灌注的砼顶面高出图纸规定或监理工程师确定的截断高度才可停止浇筑, 以保证截断面以下的全部砼均达到强度标准。
灌注的桩顶标高应比设计高出一定高度, 一般为0.5～1.0m, 以保证砼强度, 多余部分应在接桩前凿除, 桩头应无松散层。
砼灌注过程中, 如发生故障应及时查明原因, 并提出补救措施, 报请监理工程师经研究后, 进行处理。补救费用由承包人承担。
在钻孔、 清孔及水下混凝土的灌注等工序的施工过程中, 施工队必须派专人详细记录整个施工过程的情况, 并把每个桩的原始记录资料上交到项目经理部桥梁专业工程师处。
八、 灌注事故的预防及处理
( 一) 导管进水
主要原因:
混凝土的储量不足, 或虽然混凝土的储量已够, 但导管底口距孔底的间距过大, 混凝土下落后不能埋没导管底口, 以至泥水从导管进入。
导管接头不严, 接头间橡皮垫被导管高压气囊挤开, 或焊缝破裂, 水从接头或焊缝中流入。
导管提升过猛, 或测深出错, 导管底口超出混凝土面, 底口涌入泥水。
预防和处理办法:
如果是上述第一种原因引起的, 应立即将导管拔出, 将散落在孔底的混凝土拌和物用反循环钻机的钻杆经过泥石泵吸出, 或者用空气吸泥机、 水力吸泥机以及抓斗吸出。
若是第二种或第三种引起的, 应拔换原管重新下管, 或用原导管插入续管, 但灌注前均应将进入导管内的水和沉淀土用吸泥或吸水的方法吸出。
( 二) 卡管
在灌注混凝土的过程中, 混凝土在导管中下不去, 称为卡管。卡管有以下两种情况:
初灌时隔水栓卡管; 或由于混凝土本身的原因, 如坍落度过小、 流动性差、 夹有大卵石、 拌和不均匀, 以及运输途中产生离析、 导管接缝处漏水等使水泥混凝土中的水泥浆被冲走, 粗集料集中而造成导管堵塞。处理方法可用振捣器把导管中的混凝土下落。
机械发生故障或其它原因是混凝土在导管内停留时间过久, 或混凝土灌注的时间过长, 最初灌注的混凝土已经, 初凝的, 增大了混凝土下落的阻力, 混凝土堵在管里。预防措施是在灌注之前把机械维修一遍。同时采取措施加快混凝土的下落速度。
( 三) 埋管
导管无法拔出称为埋管, 起原因是导管埋入混凝土过深, 或导管内外混凝土已经初凝使导管与混凝土之间的摩擦力增大, 猛拔导管会把导管拉断。
预防办法: 应严格控制导管的埋入深度, 一般不超过6～8m, 在导管上安装附着振动器拔管前或停灌时间较长时, 均应适当振动, 使周围的混凝土不至初凝。在首批混凝土中掺入缓凝剂。
处理办法: 若事故已经发生, 初时可用千斤顶试拔; 若不行可用较小的导管伸入吸出混凝土表面的泥渣, 派人下至混凝土面, 在水下将导管齐混凝土切断。
( 四) 钢筋笼上升
原因: 除了由于全导管上拔、 导管提升挂钩所至外, 主要是由于混凝土表面接近钢筋笼底口, 导管底口距钢筋笼底口3m到1m时混凝土灌注的速度过快, 使混凝土下落冲出导管底口向上反冲, 其顶推力大于钢筋笼的重力导致。
预防及措施: 克服钢筋笼上升, 除了从改进混凝土流动性能、 初凝时间及灌注工艺等方面着眼外, 还应从钢筋笼本身的结构及定位方式上加以考虑, 具体措施为:
1、 适当减少钢筋笼下端的箍筋数量, 能够减少混凝土向上的顶托力。
2、 钢筋笼上端焊固在护筒上, 能够承受部分顶托力, 具有防止其上升的作用。
3、 在孔底设置直径不小于主筋的加强筋并以适当数量的牵引筋牢固的焊接于钢筋笼底部。
( 五) 桩身夹泥断桩
原因: 大多是有以上各种事故引起的次生结果。
措施: 只能采取压浆补强的方法。
( 六) 孔灌注桩检查及允许偏差
钻孔灌注桩检查项目
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
1
桩砼强度( Mpa)
在合格标准内

2
孔的中心
位置( mm)
群 桩
≤100
用经纬仪检查纵、 横方向
3
孔径
不小于设计桩径
查灌注前记录
4
倾斜度
直 桩
≤1%孔深
查灌注前记录
5
孔深
柱 桩
不小于设计孔深,并进入设计土层
查灌注前记录
6
沉淀厚度
( mm)
支承桩
≤50
查灌注前记录
7
清孔后 泥浆指标
相对
密度
≤1.1
查清孔资料
粘 度
17～20s
含砂率
＜2%
胶体率
＞98%

注: 清孔后的泥浆指标, 是从桩孔的顶、 中、 底部分别取样检验的平均值。本项指标的测定, 限指大直径桩或有特定要求的钻孔桩。
九、 质量保证措施
施工严格按规范进行, 质量控制注重施工前和施工中的过程控制, 以预防为主, 加强对工作质量、 工序质量和中间产品质量的检查, 以良好的工作质量来保证工序质量, 促进工程质量。
控制质量的具体措施:
1) 推行全面质量管理, 广泛开展群众性的QC小组活动。重点部位和关键工序均设质量管理点。
2) 施工现场的技术负责人跟班作业, 加强技术指导, 对关键工序要进行详细的技术交底工作。
3) 做好生产班组的自检、 互检和交接检以及专检工作。施工前对工程所采用的原材料进行严格检验, 并报请监理工程师审批后方可使用; 施工中实行工序交接单制度, 上道工序完成经检验合格后方可交接, 进行下道工序施工。
4) 加强质量教育, 提高全体职工的质量意识。
十、 施工安全保证措施
1、 以项目经理为首, 由安全、 工程、 技术质量、 安装、 行政和基层专职安全员等各方面的管理人员组成安全保证体系, 建立项目经理部安全工作委员会, 领导和组织实施安全工作。
2、 严格执行”安全第一, 预防为主”的安全保障措施, 加大安全教育力度,建立严格的安全教育制度, 坚持入场教育、 坚持每周按班组召开安全工作教育研讨会, 增强安全意识, 使安全工作落到广大群众基础上。
3、 分析安全难点, 确保安全管理重点。
4、 现场电气设备均作漏电保护装置, 配电线采用三相五线制。
5、 施工机械的使用严格按照有关规定执行, 无关人员严禁使用。
6、 编制安全技术交底, 设计和购置安全设施。
7、 强化安全法制观念, 严格执行安全工作文字交底, 双方认可, 坚持特殊工种持安全操作证上岗制度等。
8、 钻孔中如遇卡钻, 应立即切断电源、 停止下钻, 在未查明问题前不得强行启动。
9、 钻孔过程中遇有机架晃动、 移动、 偏斜应立即停钻。
10、 钻机作业中, 施工人员必须佩戴安全帽。T$ES
11、 钻机作业中, 应有专人负责电缆的收放。O
十一、 文明施工及环保措施0C
1、 合理进行施工现场的平面布置, 做到计划用料, 使现场材料堆放整齐, 保证场内道路通畅。
2、 现场使用的机械设备, 按平面布置规划固定定点存放, 遵守机械安全规程, 经常保持机身及周围环境的清洁;
3、 施工现场的临时设施, 包括生产、 办公、 生活用房、 仓厍、 料场以及照明、 动力线路等, 严格按施工组织设计确定的位置布置、 搭设或埋设整齐美观。
4、 桩施工时, 避免排水及泥浆流入水库, 并在围堰内设完整的过滤排水系统。
5、 施工操作地点和周围保持清洁整齐, 做到活完脚下清, 工完场地清。
6、 工人宿舍专人或轮流卫生值日, 确保室内外整洁、 卫生, 工地厕所专人清扫。

附件:钻孔桩施工工艺图
桩位放样
搭设钻机平台
场地准备
挖孔
制作护壁
测量钻孔深度、 斜度
直径, 作好钻孔记录
清底
测量桩底高程
吊装钢筋骨架
钢筋骨架制作, 运
输及安放导向设备
钻孔完毕后移
去不用的设备
检查签证
设置隔水栓
接导管和砼料斗
检验导管和设备
砼制备及运输
桩基质量总鉴定
灌注水下砼
砼养护
清理场地
桩身超声波无损检查
钻孔桩施工工艺框图