23旋挖钻孔桩施工工艺.doc

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目 录
一、工艺概述 2
二、作业内容 3
三、质量标准与检验方法 3
㈠质量标准 3
㈡检验方法 3
四、施工准备 4
五、施工机械及工艺装备 5
六、工艺控制流程 6
七、工艺步骤说明 7
(一) 埋设钢护筒 7
（二）开挖泥浆池 8
（三）测量放样 8
（四）钻孔 9
（五）检孔 9
（六）清孔 10
（七）钢筋笼制作、安装 10
（八）安装导管 12
（九）二次清孔 12
（十）砼灌注 13
八、作业组织 16
九、施工安全与环境保护 17

旋挖钻孔桩施工工艺
一、工艺概述
旋挖钻孔桩是采用旋挖钻机，在地层中按要求形成一定形状的井孔，达到设计高程后，将钢筋骨架调入井孔中，再灌注混凝土（有地下水时灌注水下混凝土），成为桩基础的一种工艺。旋挖钻机是一种适合在基础工程中成孔作业的施工机械，配合不同钻具，适用于短螺旋、回转斗及岩层的成孔作业，对于干硬性黏土，一般的覆盖层采用静态泥浆护壁的湿式旋挖工法。
二、作业内容
旋挖钻孔桩的主要内容有桩位放样、场地平整、下沉、埋设护筒、桩架竖立、钻机就位、泥浆制备、旋挖钻进、制作安装钢筋骨架、清孔、灌注水下混凝土、拔除护筒。
三、质量标准与检验方法
㈠质量标准
《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》
《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》
《施工图设计文件》
㈡检验方法
检验对于桩长大于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
0．5%
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

四、施工准备
钻孔场地应根据地形、地质、水文资料和桩顶标高等情况结合施工技术的要求，须作准备工作如下：
（一）确定钻孔桩位：按照基线控制网及桥墩设计坐标，用全站仪精确放出桩位。
（二）在旱地上应清除杂物，换除软土，平整压实，修通旱地位置便道，为施工机具、材料运送提供便利。场地位于陡坡时，可用 枕木或型钢等搭设工作平台。
（三）在浅水中宜用筑岛或围堰法施工，岛顶面通常高出施工水位0.75～1.0m。筑岛面积应依据钻孔方法、设备大小等决定。
（四）钻孔场地在深水中或淤泥较厚时，可搭设水上工作平台施工，平台搭设应符合：
1.平台应能支撑钻孔机械、护筒加压、钻孔操作及浇注水下混凝土等施工过程中的所有静、活荷载，并保持坚固稳定，同时应满足各项有关施工作业和施工设备安全进、退场的要求。
2.工作平台可利用浮吊或打桩船打入钢筋混凝土桩或钢管桩作为基桩，顶面纵横梁和支撑架可用木料、型钢、万能杆件、钢桁架或其他材料搭设。当流速不大，且河床地质条件较好、承载能力较高时，也可部分利用钻孔桩钢护筒加高兼作基桩设置作业平台，但钢护筒刚度、埋深等必须同时满足基桩的设置要求。
3.当水流平稳时，钻机可设在组合船舶或浮箱上钻孔，但必须锚定稳固。
4.当水流速度较大，但河床平顺时，可采用薄壁浮运沉井。就位后灌水下沉，落床，在其顶面搭设工作平台。
5.水上工作平台的设置应考虑泥浆的循环、过滤和排放的要求。
五、施工机械及工艺装备
要求采用整套旋挖钻机设备。同时要有挖掘机、吊车、混凝土运输车、漏斗、导管、电焊机、切割机、弯曲机、空压机、千斤顶、抽渣筒、检孔器及测绳。
六、工艺控制流程

旋挖钻成孔施工工艺流程见图6-1
定桩位
埋设护筒
钻机就位
钻孔
第一次清孔
测孔深、沉淤
下钢筋笼
下导管
第二次清孔
测沉淤
安放隔水球
浇筑砼

泥浆补充
泥浆
处理
制作钢筋笼
配制砼

七、工艺步骤说明
(一) 埋设钢护筒
1.钻孔前设置坚固、不漏水的孔口护筒。护筒内径大于钻头直径约20cm，护筒顶面高出施工水位或地下水位2m，埋设钢护筒，护筒内径比桩径大20cm，还需满足孔内泥浆面的高度要求，在旱地或筑岛时还高出施工地面0.2-0.3m。护筒埋置深度符合下列规定：
2．岸滩上，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0.5m。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%。
3.水中用锤击、加压、振动等方法下沉护筒。护筒埋入河床面以下1m；水中平台上按最高施工水位、流速、冲刷及地质条件等因素确定埋深，必要时打入不透水层。
4.在水中平台上下沉护筒，由导向设备控制护筒位置。
5.护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于5cm，倾斜度不得大于1%。
（二）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：
1. 在砂类土、碎（卵）石类土或黏土夹层中钻孔时，应制备泥浆护壁；在黏性土中钻孔当塑性指数大于15，浮渣能力能满足施工要求时，可利用孔内原土造浆护壁。
2. 泥浆性能指标应符合下列规定：
泥浆比重：正循环旋转钻机，入孔泥浆比重可为1.1～1.3；反循环旋转钻机入孔泥浆比重可为1.05～1.15。
黏度：入孔泥浆黏度，一般地层为16～22s；
松散易坍地层为19～28s。
含砂率：新制泥浆不大于4%。
胶体率：不小于95%。
PH值：大于6.5。
（三）测量放样
进行施工放样，施工队配合测量班按设计图纸定出孔位，经现场技术人员检查无误后，由施工队埋设十字护桩，十字护桩必须用砂浆或混凝土进行加固保护，以备开挖过程中对桩位进行检验。
（四）钻孔
1．安装钻机
安装钻机前，对主要机具及配套设备进行检查、维修，钻机底部应垫平，保持稳定，在钻进中不得产生位移和沉陷。就位完毕，施工队对钻机就位自检。
2．钻进
2.1钻孔前，按施工设计所提供的地质、水文资料绘制地质剖面图，挂在钻台上。针对不同地质层选用不同的钻头、钻进压力、钻进速度及适当的泥浆比重。
2.2钻孔作业应分班连续进行，填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。应经常对钻孔泥浆及钻机对位进行检测，不符合要求时，应及时改正。应经常注意地层变化，在地层变化处应捞取样渣保存。
2.3钻孔过程中应观察主机所在地面和支脚支承地面处的变化情况,发现沉降现象及时停机处理。因故停机时间较长时，应将套管口保险钩挂牢。
（五）检孔
当钻孔深度达到设计要求时，对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查，确认满足设计要求后，立即填写终孔检查证，并经驻地监理工程师认可，方可进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作。
（六）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。
（七）钢筋笼制作、安装
1．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。
2．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。
3.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。设置密度按竖向每隔2m设一道，每一道沿圆周布置8个。
4.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。
5.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。
6.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。
7．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。
8．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±0.5％；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。
（八）安装导管
1．导管采用φ25-30钢管，每节2～3m,配1～2节1～1.5m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0.5%并不大于10cm，试压力为孔底静水压力的1.5倍。
2.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。
3.导管安装后，其底部距孔底有 250 ～ 400mm 的空间。
（九）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。
（十）砼灌注
1.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。
1.1首批灌注砼的数量公式（例桩径D=1.25）：
V≥πD2/4(H1+H2)+πd2/4h1；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=31.17m
Vr1.25=3.14*(1.25/2)2*（H1+1）+3.14*（0.25/2）2/4h1 =3.14*(1.25/2)2*(0.5+1)+3.14*(0.25/2)2/4*31.17
=2.23m3
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。
1.2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。
2.水下混凝土浇灌
2.1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2～4m。同时应经常测探孔内混凝土面的位置，即时调整导管埋深。
2.2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4～8次后应重新进行水密性试验。
2.3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。
2.4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：①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。②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；③当孔内混凝土进入钢筋骨架4m～5m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。
2.5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。
2.6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。
2.7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。
2.8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。
2.9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
2.10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。
2.11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10－20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。
4.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。
八、作业组织
钻孔施工包括机长1人，负责机组管理和施工技术、安全，指导钻机保养维修。每工班需要钻工2人，司钻兼做记录；电焊工1人，负责钻头补焊，兼作电工。实行3班制作业。
九、施工安全与环境保护
（一）钻机安装牢固，防止倾覆。钻机就位后，机身要用方木垫平，塞牢。桅杆顶端用钢丝绳对称拉紧。
（二）注意用电安全，电线不能直接敷设在地面上，应采取架空措施。配电箱加锁。
（三）钻孔中，应注意观察有无漏浆现象，特别是岩溶地质，随时补充泥浆，保证孔内水位。冲击钻施工时，应对附近建筑物的安全监测。应在钻孔附近设置醒目标志和围栏，以防人员调入孔内。
（四）每工班检查钻头、主绳、主绳与钻头连接、提梁、省卡等，及时处理问题。钢丝绳一个节距内断丝超过15%时必须更换。
（五）冲击钻机施工噪声大，夜间施工对附近居民造成影响，应协调好关系。
（六）泥浆应沉淀处理后排放，并符合环保要求，必须及时清运渣土，防止污染。

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中铁十七局集团宁杭客运专线工程指挥部