冲击钻孔灌注桩施工作业指导书.doc

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冲击钻孔灌注桩施工作业指导书
1.目的：指导冲击钻机作业人员进行钻孔作业。
2.适应范围：适用于地质为粘性土、砂类土、砾石、卵石、漂石、较软岩石，孔径在80～200cm之间的实心锥冲击钻作业。
3.冲击钻孔作业、钢筋笼加工、吊装及导管安装及二次清孔等
3.1施工机具及人员配置
3.1.1需要配置如下人员：电工、混凝土工、钢筋工、木工、电焊工、吊车司机、混凝土搅拌站司机、混凝土运输车司机、装载机司机、普工
3.1.2需要配置如下机械：混凝土搅拌站、冲击钻机（含泥浆制备设备）、混凝土运输罐车、钢筋对焊机、钢筋交流电焊机、钢筋切割机、钢筋弯曲机、钢筋调直设备、汽车起重机、轮式装载机、发电机（备用）、变压器、水泵、木工加工机械
3.1.3各类工具明细表
测绳、50m钢卷尺、5m钢卷尺、全站仪、水准仪。
3.2钻孔前准备工作
3.2.1场地准备：钻孔场地应清除杂物、换除软土、平整压实。场地位于浅水、陡坡、淤泥中时，可采用筑岛、枕木或型钢等搭设工作平台；当位于深水时，可插打临时桩搭设固定工作平台。工作平台必须坚固稳定，能承受施工作业时所有静、活荷载，同时还应考虑施工设备能安全进、出场；对于有浅埋岩溶地层或存在地面塌陷隐患的桩孔，要先进行溶洞加固后方可进行钻孔作业（具体见穿越溶洞钻孔作业指导书）。
3.2.2泥浆制备及泥浆池开挖
选择和备足良好的造浆粘土或膨润土，泥浆比重可根据钻进不同地层及时进行调整。
新制泥浆性能指标应满足以下要求：
岩石不大于1.2，砂黏土不大于1.3，坚硬大漂石、卵石夹粗砂不宜大于1.4。各工区可根据各自管段实际地质情况适当调整
粘度：一般地层16～22s，松散易坍地层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。
正常施工阶段泥浆循环分离系统每2个墩（台）设置一个，遇特殊地段或大干时期泥浆每个墩（台）设置一个。泥浆采用造浆粘土。每个泥浆制备及循环分离系统由泥浆搅拌机、泥浆池两个、沉淀池一个组成。泥浆池四周及导流槽沟槽宜固化处理，且高出原地面20cm，避免地表水进入泥浆池及泥浆溢出。泥浆循环系统平面布置见下图所

泥浆池的深度可根据实际桩基混凝土方量确定，造浆量一般为2～3倍的桩的混凝土体积。
3.2.3导管的选择
①导管直径的选择
导管直径表
导管直（mm）
通过砼数量（m3/h）
桩径（m）
200
10
0.6～1.2
250
17
1.0～2.2
300
25
1.5～3.0
350
35
>3.0
②导管壁厚的选择
导管壁厚表
导管长度(m)
导管壁厚(mm)
导管直径200mm～250mm
导管直径300mm～350mm
钢板卷制
无缝钢管
钢板卷制
无缝钢管
<30
3
8
4
10
30～50
4
9
5
11
50～100
5
10
6
12
导管制作应力求坚固，内壁应光滑、顺直、光洁和无局部凹凸。各节导管内径应大小一致，偏差不大于±2mm。导管上下法兰应与导管轴线垂直。为保持法兰位置正确和防止焊接时变形，焊制可在特制的胎具上进行。
3.2.4安装护筒及钻机就位
护筒内径比桩径大约20～30cm，护筒埋置深度符合下列规定：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%。水中筑岛，护筒宜埋入河床面以下1米。钻孔时孔内水位高出护筒底面0.5m或地下水位以上1.5～2.0m，护筒顶面高出原地面约30cm。
安装钻机时要求底部应垫平，保持稳定，不得产生位移和沉陷，顶端用缆风绳对称拉紧，钻头在护筒中心偏差不得大于50mm。
3.2.5漏斗和储料斗的选择
导管顶部应设置漏斗，其上设溜槽、储料斗和工作平台。储料斗和漏斗高度除应满足导管拆卸等操作需要外，并应在灌注到最后阶段时，不致影响导管内砼柱的灌注高度。
在钻孔桩桩顶低于钻孔中水面时，漏斗底口应比水面至少高出4m～6m。在桩顶高于钻孔中水面时，漏斗底口应比桩顶至少高出4m～6m。当计算值大于上述规定时，应采用计算值。漏斗需要高度可参照下式计算：
hc≥(Po+γw×Hw)/γc
式中：hc———— 漏斗底口至预计灌注的桩顶以上所需高度，m。
Hw———— 井孔内砼面至钻孔时水面高差，水或泥浆深度当预计桩顶高出水面时，此项不计入，m。
γc———— 砼拌和物容量，用（24kN/m3），kN/m3。
γw———— 钻孔内水或泥浆容重，kN/m3
Po———— 使导管内砼下落至导管外的砼顶升时所需的超压力，钻孔灌注桩采用100kPa～200kPa，桩径1m左右时取低限；等于或大于4m时取高限，1m～4m之间取插入值。
漏斗一般用5mm～6mm厚的钢板制成类似于圆锥形或棱锥形。在距漏斗上口约15cm处的外面两侧，对称的各焊吊环一个。圆锥形漏斗上口直径一般为800mm～1000mm，高为900mm～1200mm。棱锥形漏斗一般为1000mm×1000mm×900mm。插入导管的一段长度，不论圆锥或棱锥均为150mm。上述漏斗的容量约为0.5m3～0.7m3。为了增加圆锥漏斗的刚度,可沿漏斗上口周边外侧焊直径14mm～16mm的钢筋。棱锥形漏斗则沿斗口周边外侧焊30mm×30mm角钢加强。在漏斗下孔口以下两节导管间安设阀门。
储料斗的作用是储放灌注首批砼必需的储量，和将远运来的可能离析了的砼倒入其中，再拌匀后经溜槽送入漏斗。
漏斗和储料的容量（即首批砼储备量）应使首批灌注下去的砼能满足导管初次埋置深度的需要。
钻孔灌注桩漏斗和储料斗最小容量可参照下图和下式计算：
V≥πd2/4×h1+πD2/4×Hc
式中：V———— 首批砼所需数量，m3。
h1———— 井孔砼面高度达到Hc时，导管内砼柱平衡导管外水（或泥浆）压所需要的高度，即h1≥Hwγw /γc，m。
3.2.6首批封底混凝土的计算
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。
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。
3.3冲击钻孔施工
要求采用整套冲击钻机设备，避免使用双筒卷扬机组成的简易钻具。为防止冲击振动导致邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇灌砼强度,应侍邻孔砼抗压强度达到2.5MPa后方可开钻。
开始钻进时，进尺应适当控制，在护筒刃脚处，应短冲程钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁。待钻进深度超过钻头全高加正常冲程后可按土质以正常速度钻进。如护筒外侧土质松软发现漏浆时，可提起钻锥，向孔中到入粘土，再放下钻锥冲击，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆继续钻进。
在砂类土或软土层钻进时，易坍孔。宜选用平底钻锥、控制进尺、低冲程、稠泥浆钻进。
泥浆补充与净化：开始前应调制足够数量的泥浆，钻进过程中，如泥浆有损耗、漏失，应予补充。并应按泥浆检查规定，按时检查泥浆指标，遇土层变化应增加检查次数，并适当调整泥浆指标。
每钻进2m或地层变化处，应在泥浆槽中捞取钻渣样品，查明土类并记录，及时排除钻渣并置换泥浆，使钻锥经常钻进新鲜地层。同时注意土层的变化，在岩、土层变化处均应捞取渣样，判明土层并记入记录表中以便与地质剖面图核对。
3.4终孔检查及初次清孔
①检查
钻孔完成后，用电子孔斜仪或检孔器进行检孔。孔径、孔垂直度、孔深检查合格后，再拆卸钻机进行清孔工作，否则重新进行扫孔。
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。
②导管水密性试验
导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，严禁用压气试压。进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.5倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注砼时最大内压力p的1.5倍。
p=rc×hc-rw×Hw
式中：p为导管可能受到的最大内压力（kPa）；
rc为砼拌和物的重度（24kN/m3）；
hc为导管内砼柱最大高度（m），以导管全长或预计的最大高度计；
rw为井孔内水或泥浆的重度（kN/m3）；
Hw为井孔内水或泥浆的深度（m）。
3.5钢筋笼加工、吊装及导管安装、二次清孔
①钢筋笼加工、吊装
钢筋笼宜分节在专用胎具上加工成型，基本节长9m或12m，最后一节为调整节。钢筋笼十字加劲撑按照图纸严格设置，以防钢筋骨架在运输和就位时变形。
钢筋笼主筋经调直后严格按照设计要求的焊接方式进行接长，且搭接长度符合设计及规范要求。
钢筋笼加工流程为：先调好钢筋加工滚动轴承及加工圆盘的位置，然后按设计摆放好加强筋，钢筋主筋按加工圆盘圆孔就位，再焊接加强筋和箍筋,焊接完成后将加工圆盘从导轨拉出，行走装置宜采用φ30mm圆钢外套外径φ150mm的轴承，用[6槽钢作导轨。钢筋笼运输时配备专用托架，平板车运至现场，在孔口利用16t汽车吊吊放。下放时检查钢筋笼垂直度，确保上、下节钢筋笼对接时中心线保持一致。钢筋笼保护层设置方式查阅相应图纸，一般每隔2m设置一组定位混凝土轮形垫块（标号不低于桩身设计强度），每组四块均匀布置，以保证保护层厚度
②导管配置及安装
导管宜采用φ25-30无缝钢管，每节2～4m,配1～2节0.5～1.5m的短管及1节4m的长管。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。
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。
导管安装后，其底部距孔底有 250 ～ 400mm 的空间。
③二次清孔
浇筑水下混凝土前应检查沉渣厚度及泥浆指标，沉渣厚度及泥浆指标应满足设计要求；当设计无要求时：柱桩不大于5cm；摩擦桩不大于20cm。泥浆指标如下：
泥浆比重不大于1.1。
粘度：17～20s。
含砂率：不大于2%。
胶体率：不小于95%。
PH值：大于6.5。
如沉渣厚度及泥浆指标超出设计或上述要求时，则利用导管进行二次清孔。直到孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重≯1.1，含砂率＜2%，粘度17～20s；浇筑水下混凝土前摩擦桩≯20cm。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔作业。
4.冲击钻孔桩的灌注
①首批封底混凝土的灌注
首先关闭阀门后向漏斗上料，将罐车驶入适当位置后向储料斗注入混凝土，当注入到储料斗中的砼满足首批灌注需要的混凝土数量后立即开启阀门，使砼即迅速下落到孔底，并同时加大油门往料斗中注入混凝土，直到顺利封底，并使导管埋入深度达到1m以上。
②正常灌注阶段
完成首批封底混凝土后，采用砼输送车直接浇筑砼，以加快水下砼的浇筑速度。浇筑过程中经常量测
孔内混凝土面的上升高度，并适时缓慢平稳提升，逐级快速拆卸导管，导管的埋置深度应控制在2～4m，并在每次起升导管前，探测一次孔内混凝土面标高、确定提升高度。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。
混凝土浇筑开始后，应快速连续进行，不得中断。最后拔管时注意提拔及反插，保证桩芯混凝土密实度。
混凝土浇筑标高比设计标高高出1m以上，多余部分在承台施工前凿除，确保桩头无松散层。在混凝土灌注将近结束时应核对混凝土灌入数量，以确定所测混凝土灌注高度是否正确。
混凝土灌注前温度控制在5～30度，现场配备专门的检测人员，检测频率每小时不小于3次，骨料采用搭设雨棚，水池进行加盖等措施。
5.灌注砼测深方法
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。
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。
6.钻孔及灌注过程中泥浆的处理
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。
7.钻孔时的注意事项
⑴冲击钻起吊应平稳，防止冲撞护筒和孔壁。进出孔口时，严禁孔口附近站人，防止发生钻锥撞击人身事故。因故停钻时，孔口应加盖保护，严禁钻锥留在孔内，以防埋钻。
⑵现场钻孔操作人员，要仔细检测泥浆比重及粘度，尤其是含砂率的检测，不同地层必须按要求进行相应调整。
⑶各工序之间衔接紧密，每道工序结束后，尽快进入下道工序，尽量缩短间隔时间。
⑷当出现灾害性天气无法施工时，需提起钻头，调整泥浆比重，孔内灌满泥浆。
⑸应常备两个钻头轮换使用，经常检查钻头的磨耗，磨耗超过1.5cm时要及时用耐磨焊条补焊。为防止卡钻，一次补焊不宜过多，且补焊后在原孔使用时，宜先用低冲程钻一段时间，方可用较高的冲程钻进。
钻孔桩钻孔允许偏差和检验方法
序号
项 目
允许偏差
检验方法
1
护筒
顶面位置
50mm
测量检查
倾斜度
1%
2
孔位中心
50mm
3
倾斜度
1%

附图：钻孔灌注桩施工工艺流程图
作业指导书下发签字表
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冲击钻孔灌注桩施工指导书
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