钻孔灌注桩基础施工作业指导书.doc

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中铁三局集团商亳高速项目经理部

钻孔灌注桩基础施工
作
业
指
导
书

编写：武新耀
批准：张宏伟
发布日期：二00三年二月一十七日
单位：中铁三局集团商亳高速项目经理部施工技术室
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钻孔灌注桩基础施工
作 业 指 导 书
SBTJ4
第 1 页
共11页
生效日期：2003-02-17
编写：武新耀
批准：张宏伟
一、编制依据及原则
1、东营至香港国家重点干线商丘至营廓集段高速公路SBTJ4合同段招标文件、补遗书。
2、现行公路工程施工技术规范及验收评定标准。
3、我单位施工类似工程项目的能力和技术装备水平
4、施工组织设计及其他技术文件。
5、精心组织，合理安排，严格质量，规范施工，优质、高效、低耗的完成施工生产任务。
二、适用范围
本作业指导书适用于张庄互通立交的所有钻孔灌注桩基础的施工。
一、施工工艺
1、施工机具及设备
主要机械采用GPS-15S,BZP-2.5/100,GF-200,BZ25型钻机，电力供应采用动力线及150KW发电机组，钻机主要参数如下
型号
钻孔直径
（m）
钻孔深度
（m）
最大扭矩
kn.m
转速
r/min
提升能力
kn
主电机功率(kw)
GPS-15S
1.5
100
20
14,21.5,
37.5,63.6,98.8
200
37
BZP-2.5/100
2.5
100
40
7.8,11,
8,30
300
55
GF-200
2
100
30
10.8,15.5,
24.6,43
200
37
BG25
1-1.8
80
250
-
-
-
2、施工工艺
⑴、施工准备
钻机就位前，对钻孔各项准备工作进行检查。清除杂物，换填软土并整平
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夯实，清除面积应满足钻孔需要。钻孔前，对现场进行调查，了解地下管线的埋设情况，对可能影响钻孔的管线等障碍物进行改移和保护，在墩位处根据设计单位交付的中心桩位测量资料进行核对，现场依照施工图精确定出钻孔桩位，补加护桩，孔的中心位置应＜50mm，孔径不小于设计桩径，倾斜度 <1%。
⑵、护筒制作与埋设
在钻孔时，首先在桩位孔口埋设护筒，护筒的作用是保证钻机沿着桩位垂直方向顺利工作，保护孔口，贮存泥浆，使泥浆液面高出地下水位和保护孔顶上层不致因钻杆反复上下升降，机身震动而导致孔口坍塌，护筒采用钢护筒，高为2-2.5m,用δ=6mm钢板制作，其直径比桩孔直径大200mm，上部开设2个溢浆孔，埋置深度根据地层情况而定，一般情况埋置深度粘性土中不小于1.0m，砂土中不小于1.5m。护筒亦高出地面300mm。冰冻地区冬期施工时硬埋入冻层以下0.5m。埋设时护筒中心线应与桩中心线重合，偏差控制在20mm以内，并保证护筒的竖直度，挖埋护筒圆坑的直径大于护筒外径，然后在四周分层回填粘土并夯实，护筒倾斜度偏差应控制在1%以内。
⑶、钻孔泥浆制备
泥浆是由高塑性粘土成膨润土加水拌和而成的混合物，根据需要还可加入少量其它物质，如纯碱等，以便改善泥浆的性质，钻孔前要储备足够数量的粘土和膨润土，以保证正常施工，钻孔时，泥浆将孔内不同土层中的空隙渗填密实，使孔内渗水降低至最低，以保护筒内稳定的水压，同时，泥浆的密度应大于水的密度，搅拌时具有一定的流动性，泥浆在护筒内的液面要高于地下水位0.5m-1.0m，以保证孔内压力大于地下水对孔壁的侧压力，泥浆中的胶质颗粒分子，在泥浆压力作用下渗入孔壁表面的空隙中，形成一层泥
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皮，使孔壁胶凝，达到防止孔壁坍塌，保护孔壁的作用，在泥浆循环清渣时，可以携带泥渣，润滑和冷却钻头，减少钻头钻进阻力。
泥浆的稠度也应合适，稠度大，护壁作用大，但流动性差，还会在清孔浇筑砼时带来困难。在易塌孔的砂土和较厚的夹砂层中成孔时，护壁泥浆的比重应为1.1-1.3，并要设置循环泥浆池和泥浆泵。在穿过砂夹卵石层成孔时，护壁泥浆的比重为1.3-1.5,在粘土和亚粘土层成孔时，可用水泵喷射清水，使清水和孔中钻头切削的土颗粒混合而成为泥浆护壁。排渣所用泥浆比重应控制在1.1-1.2,泥浆可用塑性指数Ip≥17的粘土制备。在钻孔过程中，应随时测量泥浆的比重，护筒内的泥浆顶面始终高出筒外地下水位1.0-1.5m。
⑷、钻孔
钻机垫平就位后，对所有机具进行检查，并根据地质资料灰质钻孔断面图挂于钻机上。钻进过程中，随时对照，随时调整，泥浆比重，钻进速度钻孔连续进行，两桩中距在5m内时，待该桩砼灌注完成24h后在进行。钻孔中随时做好钻孔纪录。交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项，应经常对钻孔泥浆进行检测和试验，不合要求时，应随时改正，应经常注意地层变化，在地层变化处均应捞取渣样，判明后记入纪录表中与地质剖面图核对。
本队机型采用反循环旋转钻机和旋挖钻孔，其成孔方法如下：
1）、反循环旋转钻机
a、钻孔
开钻时宜低档慢速钻进，钻至护筒下1米后，再以正常速度钻进，在
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钻进过程中，根据土层变化情况，随时调整钻进速度，钻孔泥浆比重和泥浆量。当进入砂层时，采用低档慢速钻进，同时提高水头，加大泥浆比重，每次钻进前，应将钻头提离孔底20cm， 待泥浆循环畅通后在开始钻进。
钻架使用时间长，可能发生位移，成孔内有探头石和其他情况，会使所钻的孔偏离设计孔位，因此每一个台班用探孔器检查钻孔一次，设专人负责纪录钻进中的一切情况。
b、清孔
为保证孔桩质量，钻孔完成后，用监理工程师批准的方法和仪器，对孔身、孔径、孔形、倾斜度进行检查，经检查合格后，迅速清孔。清孔采用抽浆法清孔，此方法较彻底迅速，适用于各种方法的钻孔，对于反循环回转钻孔完成后，可停止钻具回转，将钻锥提离孔底钻渣面10-30cm，维持泥浆的反循环并向孔中注入清水，应经常测量孔底沉渣厚度和孔中泥浆性能指标，满足要求后立即停止清孔，对大直径深孔可配合气举法清孔。应注意在清孔过程中，必须始终保持孔内原有水头高度。清孔后确保孔底沉渣厚度不大于设计规定，当设计无要求时，对于直径≤1.5m的桩，≤300mm;对桩径＞5m或桩长＞40m或土质较差的桩：≤500mm）经监理工程师检查签认后，即可进行下步工作。不得用加深钻孔深度的方式代替清孔。
⑸、钢筋笼制作与安放
在钢筋正式焊接之前，先进行现场条件下的焊接性能的试验，合格后进行正式施工钢筋笼的主筋采用闪光对焊。钢筋笼接长采用电弧焊，大风及雨﹑雪天现场进行焊接时，采取防风防雨现场进行焊接时，采取防风防雨雪措施，焊接后钢筋接头冬季保温冷却，其它时间自然冷却，并避免碰到雨雪，
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环境温度低于-10℃时不进行施焊。
长桩骨架宜分段制作，分段长度应根据吊装条件确定，应确保不变形，接头应错开，在骨架外侧设置控制保护层厚度的垫块，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，骨架入孔一般用吊机，钢筋笼入孔后采取固定措施，防止灌注砼时钢筋笼上浮或下落。
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，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20mm，骨架顶端高程±20mm，骨架底面高程±50mm。
⑹、导管法灌注水下砼
砼灌注前，再次检查孔底沉渣厚度，如大于清孔要求，再次进行清理，大桥桩基均进行二次清孔，导管提前进行试压，在孔外试拼导管，一端用螺栓将加胶垫的钢板连接在法兰盘上，一端连接输风管接头，先灌入70%的水，然后再输入4Kpa的风压，滚动导管数次经过十五分钟不漏水为合格，导管内径30cm，法兰盘连接，底节长4m，其余节段为1m、2m，接头处设锥形护套，以防提升导管时钢筋笼挂起，导管下放的长度距孔底0.3-0.5m为宜。
砼灌注时严格按照施工配合比进行，初次拌制0.5m3砂浆，期稠度和规格与砼相同，出料斗的容量应使首批灌注下去的砼能满足导管初次埋深1m以上，灌注过程中，导管在任何时候都保持埋深大于2m，但小于6m，为保证质量及灌注顺利，砼塌落度控制在18-20cm，施工时，砼由搅拌站拌合，砼运输车运输，砼输送泵浇筑，吊车抽拔导管，灌注中随时测量砼面高度，随时做好记录，灌注的桩头比设计高0.5～1.0m，浇筑过程中将孔内溢出的泥浆引流至固定地点，待蒸发、晾干后运走处理防止污染周围环境。水下混凝土应连续灌注，严禁有夹层和断桩。
⑺、凿桩头
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桩身砼灌注完毕，强度达到10Mpa后，即可开挖基坑，将桩头截除，凿除使用风镐，配合人工清理，同时进行质量检测，鉴定合格后进行下一道工序施工。
2）、旋挖钻孔
a、埋设护筒
护筒采用壁厚6mm的钢板制成，制作直径较设计桩径大20cm。护筒埋设长度视地表情况而定。
首先将钻斗中心与桩位中心重合，随即锁定钻杆走行臂位置，开始钻进，待钻至埋设深度，扩孔完毕后，开始安放护筒。用钻机自带的起重装置将护筒吊至桩位口处，准确定位后，利用钻机的加压装置将护筒平整压入预定位置。护筒上端露出地面0.3m。安装护筒时，在护筒周围换填粘性土并夯实。
护筒在桩基施工完毕后拔出重复利用。
B、钻孔作业
钻进过程中，操作室内的操作人员随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器控制钻孔深度，技术人员详尽而准确的记录每次卸于地表的钻渣地质情况，为下步施工提供依据。若出现钻杆跳动，机架摇晃，不进尺等异常情况时，立即停钻检查。当进尺深度达到设计标高时，在原处正向空转数圈，以清除螺杆上的钻渣，然后停止旋转，提升钻杆，把钻杆上带有的最后一斗钻渣慢慢提离孔位，以防斗齿刮坏孔壁。钻杆提升超过地表后，用铁板将桩孔覆盖，反向空转甩掉钻杆上的钻渣。钻孔根据地质情况及地下水含量采取干转和湿转（泥浆护壁）两种形式，为加快施工进度，一般上部粘土层采用
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干钻，下部砂层采用湿钻，使用泥浆护壁。
C、清孔钻孔作业完成后，钻斗慢慢落下，将残余钻渣旋入钻斗并慢慢提起卸掉，为混凝土灌注做准备。
⑸、钢筋笼制作与安放
在钢筋正式焊接之前，先进行现场条件下的焊接性能的试验，合格后进行正式施工钢筋笼的主筋采用闪光对焊。钢筋笼接长采用电弧焊，大风及雨﹑雪天现场进行焊接时，采取防风防雨现场进行焊接时，采取防风防雨雪措施，焊接后钢筋接头冬季保温冷却，其它时间自然冷却，并避免碰到雨雪，环境温度低于-10℃时，不进行施焊。
为保证钢筋笼的保护层厚度，每隔2-3m对称焊接两个“耳环”。吊装时，为保证钢筋笼不变形，在笼内加设钢筋支撑。钢筋笼入孔后采取固定措施，防止灌注砼时钢筋笼上浮或下落。
⑹、导管法灌注水下砼
砼灌注前，再次检查孔底沉渣厚度，如大于清孔要求，再次进行清理，大桥桩基均进行二次清孔，导管提前进行试压，在孔外试拼导管，一端用螺栓将加胶垫的钢板连接在法兰盘上，一端连接输风管接头，先灌入70%的水，然后再输入4kpa的风压，滚动导管数次经过十五分钟不漏水为合格，导管内径30cm，法兰盘连接，底节长4m，其余节段为1m、2m，接头处设锥形护套，以防提升导管时钢筋笼挂起，导管下放的长度距孔底0.3-0.5m为宜。
砼灌注时严格按照施工配合比进行，初次拌制0.5m3砂浆，期稠度和规格与砼相同，出料斗的容量应使首批灌注下去的砼能满足导管初次埋深1m以上，灌注过程中，导管在任何时候都保持埋深大于2m，但小于6m，为保
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证质量及灌注顺利，砼坍落度控制在18-20cm，施工时，砼由搅拌站拌合，砼运输车运输，砼输送泵浇筑，吊车抽拔导管，灌注中随时测量砼面高度，随时做好记录，灌注的桩头比设计高0.5-1.0m，浇筑过程中将孔内溢出的泥浆引流至固定地点，待蒸发、晾干后运走处理防止污染周围环境。水下混凝土应连续灌注，严禁有夹层和断桩。
⑺、凿桩头
桩身砼灌注完毕，强度达到10Mpa后，即可开挖基坑，将桩头截除，凿除使用风镐，配合人工清理，同时进行质量检测，鉴定合格后进行下一道工序施工。
二、施工技术要求
1、技术人员全过程监控，对施工机具要随时检查，保证机械正常运转，保障施工的连续性及施工质量。
2、要精确放样，对桩位进行编号。测其各桩高程，并提供桩位编号的施工平面布置图。
3、施工全过程中，现场技术人员要认真负责严格控制，做好各项及交接作业，保证施工质量在其允许偏差范围内。
4、施工机械，电器设备、仪表、仪器及机具等，在确认完好后才可使用，严禁没有标定的计量及搅拌期投入使用。
5、桩体施工中，若发展钻机不正常的振动、晃动、倾斜、移位等现象，应立即停钻检查。
6、反循环钻进时，必须连续补充护筒内水量（泥浆）维持应有的水头
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，不得使孔壁坍塌。
7、施工中不充许使用已结块的水泥，以防堵管。
8、对使用的钻头应定期复核检查，其直径磨耗量不大于20cm.
9、在钻孔排渣，提钻土除土或因故停钻时，应保持孔内具有规定的水位合要求的泥浆、相对密度合粘度，处理孔内事故或因故停钻，必须将钻头提出孔外。
三、质量检验与质量标准
在施工期间，每根桩均应有一份完整的质量检验单，施工人员核技术人员签名后作为施工档案，质量检验主要有以下项目：
1、桩位，通常定位偏差不应超出50mm。
2、桩顶、桩底高程均不应低于设计值，桩底一般应超深100-200mm，桩顶应超过0.5m。
3、桩身垂直度每根桩施工时均应用水准仪及其它方法检查导向架和钻轴的垂直度，间接测定桩身垂直度，通常垂直度误差不超过1%。
4、孔深，柱桩比设计深度超深不小于5cm,摩擦桩不小于设计规定。
5、孔内沉淀土厚度，摩擦桩不大于0.4-0.6d,柱桩不大于设计规定。
6、清孔后泥浆指标，相对密度1.05-1.2，粘度17-20，含砂率<4%。
7、砼强度，强度不低于设计强度，桩身砼无断层或夹层。
8、桩头凿除，凿除预留部分无残余松散层和薄弱砼层，须嵌入承台内的桩头及锚固钢筋长度符合规范要求。
在质量检查中，如发现断桩或其他重大质量事故，应会同有关部门共同研究提出处理方案，在处理过程中，应作详细记录，处理完毕后，再做一次
检查，认为合格后方可进行下一道它工序的施工钻孔灌注桩经检验后，应按
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各项原始记录填写施工记录汇总表，以存档备查。
四、钻孔故障及处理方法
1、坍孔，其表征是孔内水位突然下降又回升，孔口冒细密水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻及负荷显著增加等。坍孔多又泥浆性 能不符合要求、孔内水位位能保证、机具碰撞孔壁等原因造成。
2、钻孔偏斜、弯曲，常有地质松软不均岩面倾斜、钻加位移、安装位平或遇探头时等原因造成。一般可在偏斜处吊住钻锥反复扫孔，使钻孔正直。偏斜严重，应回填粘质土道偏斜处顶面，待沉积密实后重新钻孔。
3、扩孔与缩孔，扩孔多系孔壁小坍塌或钻锥摆动过大造成，应针对原因采取防止措施。钻锥缩孔常因地层中含遇水能膨胀的软塑土或泥质页岩造成；钻锥蘑损过甚，也能使孔经稍小。前者应采用失水率小的优质泥浆护壁，后者应及时焊补钻锥。缩孔已发生时，可用钻锥上下反复扫孔，扩大孔径。　
４、钻孔漏浆，遇护筒内水头不能保持时，已采取护筒周围回填土夯筑密实、增加护筒沉埋深度、适当减小护筒内水头高度、增加泥浆相对密度和粘度、倒入黏土时钻锥慢速转动、增加孔壁粘质土层厚度等措施，用冲击法钻孔时，可填入片石、乱世、反复冲击，增加护壁。
５、梅花孔(或十字孔)，常有冲击钻锥的自动转向装置失灵、泥浆相对密度和粘度太大、冲程太小等原因造成。应对上述原因采取改善措施。已发生大梅花孔，应采用片石或卵石土掺粘质土混合回填孔内，重新冲击钻孔。
６、冲击钻锥糊锥时，应减小冲程，降低泥浆相对密度和粘度并在粘土
层回填部分砂粒土和砾粒土。遇到塌方或其他原因造成埋钻时，应使用空气吸泥机吸走埋锥的泥砂，提出钻锥。
７、卡钻常发生在冲击钻孔时，多因先形成了梅花孔，或钻锥磨损没及
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时焊补，钻孔直径偏小，而新钻锥又过大，冲锥倾倒，遇到探头石，或孔内掉入物件卡住等。卡钻后不宜强提，可用小锥冲击或用冲、吸的方法将钻锥周围的钻渣松动后再提出。
８、掉落钻物宜迅速用打捞叉、钩、绳套等工具打捞。若落体已被泥沙埋住时，宜按前述各条，先清泥沙，使打捞工具能接触落体后打捞 。
９、在任何情况下，严禁施工人员进入没有护筒或无其他防护设施的钻孔中处理故障。当必须下入护筒或其他防护设施的钻孔时，应在检查孔内无有害气体，并备齐防毒、防溺、防坍埋等安全设施后方可进行。

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