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冲孔灌注桩施工方案
一、工程概况
本工程为泉州江滨北路东海沿江景观环境整治工程。工程范围从中芸洲节点开始至沿海大道为止，起点桩号K15+015~终点桩号K19+990.681，长约4.98km。工程范围内重要设计内容涉及人行道木铺装改造、无障碍坡道改造、信号灯标志标线设立、沿江景观园林改造、景观节点4处和2处人行地道改建。
根据设计规定在桩基工程中采用φ800冲孔灌注桩，灌注采用新鲜普通硅酸盐水泥。强度等级42.5，每立方米混凝土中水泥用量不宜少于350kg，桩身垂直度允差≤1%。冲孔成桩应符合《建筑地基基础技术规范》(DBJ-13-07-2023)(福建省工程建设地方标准)中的9.3.1.10~9.3.1.14相关规定。
二、施工方案
冲孔灌注桩入岩采用冲击钻成孔。
(1)冲孔灌注桩施工工艺流程
(2)冲孔灌注桩施工方法
在岩层中钻进时采用冲击钻机成孔，在土层中采用反循环钻机钻孔，泥浆护壁，直升导管法灌注水下混凝土。
1)反循环成孔施工方法
a.施工场地准备
施工前修建必要的临时道路满足钻机进场，设立泥浆池，同时对场地内杂物清除干净，并平整、压实，以防钻机发生不均匀沉陷。

冲孔灌注桩施工流程图
测量放线
放线
护筒埋设
资料整理
钻孔
泥浆及循环设备就绪
循环设备就绪
是否到孔底标高

否
清孔

泥浆指标、孔底沉积厚度是否合格
沉积层厚度是否合格

结束
无损测桩或取芯
桩头凿除
灌注水下混凝土
钢筋笼制作
下钢筋笼
下导管
否

b.护筒埋设
根据测量拟定的桩位，准确稳固埋设护筒。护筒用δ=6mm的钢板卷制，内径大于钻头直径20cm，在护筒顶部开设2个溢浆口，高出地面20cm。护筒采用挖埋式方法埋设，用桩位定位器保证护筒中心与桩位中心一致，偏差不大于50mm。护筒底部埋至地下水位以下30cm，且护筒内泥浆面水位应高出自然水位2m以上，保证孔壁不坍塌，护筒外侧用粘土回填密实。
c.钻孔
由于冲孔灌注桩孔径小，桩长短，而桩身的垂直度规定在1/300以上，故选择钻杆刚度大的KP-1500型旋转钻机钻孔。
钻机就位时保持底座平稳，不发生倾斜位移。钻头中心采用桩定位器对准桩位。运用双向调节标尺或线坠调整钻杆垂直。钻杆位置偏差不大于20mm。
开钻前先开动泥浆泵，待泥浆循环正常后再起动钻机慢速旋转下放钻头至孔底，轻压慢转待钻头正常工作后逐渐加大转速和钻压，进入正常钻进。通过砂层时钻进速度控制在1.2m/h以内，同时保证泥浆质量，保证泥浆循环系统良好运作。
为保证钻孔的垂直度，在钻进过程中设立钻机导向装置，钻孔过程中发生斜孔、弯孔、缩孔、塌孔或沿护筒周边冒浆以及地面沉陷时，应停止钻进，采用以下措施：
①当钻孔倾斜时，可往复扫孔修正；倾斜过大时，填入石子粘土至偏孔处上部0.5m重新钻进；
②在成孔过程中或成孔后孔壁坍塌，轻度塌孔应加大泥浆密度度和提高水位；严重塌孔应投入粘土泥膏，待孔壁稳定后再采用低速钻进；
③钻孔漏浆可适当加稠泥浆或倒入粘土，慢速转动；护筒周边及底部接缝用土回填密度实，适当控制孔内水头高度，不要使压力过大。
d.泥浆护壁
为了保证钻孔质量，在特殊地层钻孔时使用膨润土泥浆护壁。在粘土中钻进时运用原土造浆护壁。
e.排渣
在钻进过程中及时排除钻渣，在泥浆循环过程中人工排渣。
f.清孔
钻到设计标高后即开始清孔作业，由于孔桩容积不大，用正循清孔即可达成规定，清孔完毕时要达成如下标准：泥浆比重在1.05~1.15之间，含砂率在8%以内，粘度为18～20s，沉淀层厚度不大于20cm。清孔完毕后用检测笼测量孔径与垂直度，桩径应不小于30mm，不大于50mm，垂直度偏差不大于0.5%，如不合格应汇同监理工程师进行解决(洗孔或回填重钻)。
清孔分两次进行，第一次在成孔完毕后，第二次在钢筋笼与导管放置后。清孔检查合格后应及时浇筑混凝土。如清孔后超过30min沿未浇注混凝土，则灌注前应再次进行孔底沉渣测定，如沉渣厚度超过标准，应再作一次清孔工作。
g.钢筋笼加工、运送及吊放
钢筋笼一次成型吊装入孔。钢筋笼箍筋用电焊点焊，点焊数超过50%接触点，以保证钢筋笼的刚度。
为防止钢筋笼在起吊、安装过程中变形，在钢筋笼上布置环形加强箍筋，直径为φ12，间距2m左右。钢筋笼上设立保护层定位器，可采用混凝土环或导向钢板。沿钢筋笼周边均布3~4个，纵向间距4~6m。混凝土环穿在加强箍筋上，导向钢板焊在纵筋上。
钢筋笼起吊、运送及安装过程中应采用措施防止变形，吊点宜设在加强箍筋部位。钢筋笼安装入孔时，应保持垂直状态，对准孔位渐渐轻放，避免碰撞孔壁，下笼中若遇阻碍不得强行下放，应查明因素酌情解决后再继续下笼。钢筋笼所有入孔后检查安装位置，确认符合规定后，将钢筋笼用吊筋进行固定，以使钢筋笼定位，避免灌注混凝土时钢筋笼上浮。
h.灌注水下砼
用δ＝4～5mm的钢板加工成φ250孔径的导管，导管的法兰处有防挂钢筋笼的设施。导管使用过程中定期进行水密性实验。导管接头用高强螺栓连接。首批砼量在2.0m3以上，以保证剪球后导管底部有100cm以上的埋深，灌注过程中保证导管埋深在2.0～6.0m之间，在钢筋笼底部埋深小于2.0m之前控制砼面上升速度和导管埋深不超过3.0m，避免发生浮笼，孔桩灌注时要一气呵成搞好整个作业过程的组织管理，单桩灌注完毕的时间控制在2.5h以内。
堵塞导管采用混凝土隔水栓，构造如下图。隔水栓预先用8号铁丝悬吊在混凝土漏斗下口，当混凝土装满漏斗后，剪断铁丝，混凝土即下入到孔底，排开泥浆；随着浇注连续进行，随浇随拔管，半途停息时间不超过15min，运用导管内混凝土的超压力使混凝土的浇注面逐渐上升，上升速度不低于2m/h，直至高于设计标高1m；浇注将近结束时，在孔内注入适量清水，使槽内泥浆稀释，排出槽外，并使管内混凝土柱有一定的高度（2m以上），保证泥浆所有排出。导管法灌注过程见下图。
181mm
а=4橡皮垫
220mm
1
隔水栓

a 安设导管；
b 悬挂隔水栓，使其与导管内面紧贴；
c 灌入首批混凝土；
d 剪段铁丝，隔水栓下落孔底；
e 连续灌注混凝土，上提导管；
f 混凝土灌注完毕，拔出导管。
导管法施工程序图
a
f
e

c
b
d

灌注水下砼时对新拌砼规定较高，施工中派专人进行进货检查，新拌砼的坍落度应在18±2cm之间，不离析，保水性好，做好砼运送车的调度工作，保持灌注连续性，不因运送车的问题出现停歇。灌注期间派专人进行相关的技术工作，根据进度的情况适时测量砼面高程，计算埋管深度，指示提导管、拆导管等工作，同时作好试件提取，新拌砼和易性实验等。
i.桩头解决及桩身质量检查
灌注孔桩时，砼面的高程应比设计高程高出80cm左右，灌注完毕后即可抽掉泥浆，挖除桩顶浮浆，但必须留下20cm左右等砼完全凝固后再进行凿除，以保证不扰动桩顶砼。凿除桩头过程中，必须凿到合格砼。
成桩后施工承台前对孔桩进行一次无损检测，以便对孔桩的成桩质量做到心中有数，对有质量疑问的孔桩进行解决。
2)冲击钻成孔施工方法
当钻孔碰到微风化岩层时，采用冲击钻成孔。冲击钻孔采用CZ-30型钻机，其成孔工艺与反循环工艺不同之处在于成孔及排碴工序上。护筒埋设、泥浆制备、清孔、钢筋笼安装及灌注水下混凝土施工方法与反循环成孔相同。
a.冲击成孔
开孔时，应低锤密击，同时保持孔内泥浆面稳定；进入岩层后，应低锤冲击或间断冲击，如发现偏孔应回填片石至偏孔上方300~500mm处，然后重新冲孔；碰到孤石时，用高低冲程交替冲击，将大孤石击碎或击入孔壁，不得已时可用预爆方法解决；每钻进4~5m深度验孔一次，在更换钻头前或容易缩孔处，均应验孔；进入岩层后，每钻进100~300mm应清孔取样一次，以备终孔验收。冲击钻作业见下图。
如岩面表面不平或倾斜，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。

冲击钻机作业示意图

b.排碴采用掏渣筒（构造见下图）进行，用一个下部带活门的钢筒，将其放至孔底，作上下来回活动，提高高度在2m左右，当掏渣筒向下活动时，活门打开，残渣进入筒内；向上运动时，活门关闭，可将孔内残渣抽出孔外，排渣时必须及时向孔内补充泥浆，以防止孔内坍塌。

双扇活门掏渣筒

c.冲击成孔施工注意事项
①冲击钻具必须连接牢固，总重量不得超过钻机或卷扬机使用说明书规定的重量，钢丝绳不得超负荷使用，以免发生意外事故。
②下钻时应注意先将钻头垂直吊稳后，再导正下入孔内。进入孔内后，不得松刹车高速下放。提钻时应先缓慢提数米，未遇阻力后再按正常速度提高。如发现有阻力，应将钻具下放，使钻头转动方向后再提，不得强行提拉。
③钻进中，当发现塌孔、扁孔、斜孔时，应及时解决。发现缩颈时，应经常提动钻具，维护孔壁，每次冲击时间不宜过长，以防卡钻。
④整个成孔过程中，应注意始终保持孔内液面比地下水位高1.5~2.0m，以液柱的静压和渗压保持孔壁稳定。
(3)冲孔灌注桩施工技术标准
a.灌注桩用的原材料和混凝土强度，必须符合设计规定及施工规范的规定。
b.成孔深度必须符合设计规定，沉碴厚度不大于100mm。
c.实际浇筑混凝土量严禁小于计算体积。
d.浇筑后的桩顶标高、钢筋笼标高及浮浆的解决，必须符合设计规定和施工规范的规定。
e.各项允许偏差及检查方法如下表：

冲孔灌注桩允许偏差及检查方法表
项次
项目
允许偏差（mm）
检查方法
1
成孔
孔径
-0.05d / +0.10d
吊线和尺量
2
垂直度
1/200
3
孔深
-0 / +300
4
沉渣厚度
不大于300
5
扩颈突出
不大于100
6
钢筋笼
主筋间距
±10
尺量
7
箍筋间距
±20
8
直径
±10
9
长度
±50
10
桩的位置偏移
垂直于桩基中心线
d/6且不大于200
拉线和尺量
沿桩基中心
d/6且不大于300
(4)冲孔灌注桩施工技术措施
a.钻孔时，为保持孔壁稳定，防止坍孔，应选好护壁泥浆，粘度和密度必须符合规定；护筒要埋深、埋牢、埋正，护筒底部与周边要用粘土夯实，防止外部水渗入孔内；开孔时保持钻具与护筒同心，防止钻具撞击护筒；在松散的粘砂土层钻进时，应适当控制钻进速度，不宜过快；终孔后，清孔和作灌注混凝土的准备时，仍应保持足够的补水量，保持孔内有一定的水位，并尽量缩短成孔后间歇和浇筑混凝土时间。
b.成孔时为防止偏孔，施工前要做好场地平整、碾实工作；钻机安顿就位要平整、稳固，钻架要垂直；同时注意下好护筒，选用性能好的泥浆；钻具要保持垂直度、刚度、同心度，防止钻机跳动、钻杆晃动。
c.为了保证钢筋笼安放位置对的，作到不上浮、不偏，吊放时要用2根50mm钢管将钢筋笼叉住、卡牢；在钢筋笼四周上下应采用捆扎混凝土块导正措施；在混凝土灌注到钢筋笼下部时，应放慢浇灌速度，待混凝土进入钢筋笼2m后，再加快灌注速度，以保证钢筋笼轴线与钻孔轴线一致。
d.桩混凝土灌注应选用合适的坍落度，必要时适当掺加木钙减水剂，下部可运用混凝土的大坍落度与下冲力和导管的上下抽动插捣使混凝土密实；上部必须用接长的软轴插入式振动器分层振捣密实，以保证桩体的密实度和强度。
e.搞好钻孔施工管理，保证场地文明。冲孔灌注桩施工是工地文明、整洁的难点工序。施工中，泥浆的生产、循环、沉淀物的清理、浆液的再生运用、废浆的解决等按业主及本地环保部门规定进行施工管理。做到既能保证钻孔的进度，又能保证场地的文明整洁。
(5)桩施工常遇问题及解决方法
现象
产生因素
防止措施与解决方法
坍孔（在成孔过程中或成孔后孔壁坍塌）
1．提高、下落冲锤、掏碴筒和放钢筋笼时碰撞孔壁；
2．护筒周边未用粘土填封紧密而漏水，或护筒埋置太浅；
3．未及时向孔内加泥浆；孔内泥浆面低于孔外水位，或孔内出现承压水减少了静水压力，或泥浆密度不够。
4．在流砂、软淤泥、破碎地层、松散砂层中钻进太快或空转时间太长，转速太快。
1．提高、下落冲锤、掏碴筒和放钢筋笼时保持垂直上下；
2．护筒周边用粘土填封紧密；
3．钻进中及时添加新鲜泥浆，使其高于孔外水位；
4．遇流砂、松散土层等，适当加大泥浆密度，不要使进尺过快或空转时间达长。
轻度坍孔，加大泥浆密度和提高水位；严重坍孔，用粘土泥膏投入，待孔壁稳定后采用低速钻进。

钻孔偏移（倾斜、成孔后不直，出现较大的垂直偏差）
1．桩架不稳，钻杆导架不垂直，钻机磨损，部件松动，或钻杆弯曲，接头不直；
2．土层软硬不均；
3．钻机成孔时，遇较大孤石或探头石，或基岩倾斜未解决，或在粒径悬殊的砂卵石层中钻进钻头受阻力不均。
1．安装钻机时，要对导架进行水平和垂直校正，检修钻孔设备，如钻杆弯曲要及时调换或更换；
2．遇软硬土层应控制进尺，低速钻进；
3．如有探头石，宜用钻机钻透；如基岩倾斜，投入块石使表面略平后，用锤密打。
偏斜过大时，填入石子粘土重新钻进，控制钻速，慢速上下提高、下降，往复扫孔纠正。
流砂（桩孔内大量冒砂将孔涌塞）
1．孔外水压比孔内大，孔壁松散，使大量流砂涌塞桩底；
2．遇粉砂层，泥浆密度不够，孔壁未形成泥皮。
使孔内水位高于孔外水位0.5m以上，适当加大泥浆密度；流砂严重时，可抛入碎砖、石、粘土，用锤冲入流砂层，做成泥浆结块，使其成坚厚孔壁，阻止流砂涌入。
不进尺（在粘性土层钻进时，泥块抱住钻头，难以钻进）
1．钻头粘满粘土块（糊粘头），排渣不畅，钻头周边堆积土块；
2．钻头合金刀具安装角度不适当，刀具切土过浅，泥浆密度过大，钻头配重过轻。
1．加强排渣；
2．重新安装刀具角度、形状、排列方向；减少泥浆密度，加大配重。
糊钻时，可提出钻头清除泥块后再施钻。
钻孔漏浆（在成孔过程中或成孔后，泥浆向孔外漏失）
1．碰到透水性强或有地下水流动的土层；
2．护筒埋设过浅；回填土不密实，或护筒接缝不严密，在护筒刃脚或接缝处漏浆；
3．水头过高使孔壁渗透。
1．适当加稠泥浆或倒入粘土，慢速转动；
2．在回填土内掺片石、卵石，反复冲击增强护壁；护筒周边及底部接缝用土回填密实；
3．适当控制孔内水头高度，不要使压力过大。
钢筋笼偏位变形（钢筋笼变形，保护层不够，深度、放置位置不符合规定）
1．钢筋笼过长，未设加劲筋，刚度不够，导致变形；
2．钢筋笼上未设垫块或耳环来控制保护层厚度；
3．桩孔自身偏斜或偏位；
4．孔底沉碴未清理干净，使钢筋笼过不到设计深度。
1．钢筋笼过长，应分2~3节制作，分段吊放，分段焊接或设加劲箍加强；
2．在钢筋笼部分主筋上，每隔一定距离设混凝土垫块或焊耳环，控制保护层厚度；
3．桩孔自身偏斜偏位，应在下钢筋笼前往复扫孔纠正；
4．孔底沉碴应置换清水或适当密度的泥浆清除。
吊脚桩（成孔后桩身下部局部没有混凝土或夹有泥土）
1．清孔后泥浆密度过小，孔壁坍塌或孔底涌进泥浆或未立即灌注混凝土；
2．清渣未净，残留泥渣过厚；
3．吊放钢筋笼或导管时碰撞孔壁使泥土坍落孔底。
1．做好清孔工作，达成设计规定后立即灌注混凝土；
2．注意泥浆密度和孔内水位高于孔外水位0.5m；
3．施工中注意保护孔壁，不让重物碰撞。