旋挖钻机成孔灌注桩施工工艺工法.doc

武 汉 经 济 技 术 开 发 区
通 顺 河 路 建 设 项 目

京
珠
跨
线
桥
桩
基
施
工
方
案

武汉市市政建设集团有限公司 通顺河路建设项目部
二O一四年六月

旋挖钻机成孔灌注桩施工方案

1.桥梁设计概况
桥梁设计起止桩号K1+744.5-K1+876.5,桥梁全长132米。
本桥平面位于直线上，纵面位于i=2.4%的上坡路段接i=-4.0%的下坡路段上，凸曲线半径R=4000
上部结构为：（35+55+35）m钢箱梁
下部结构为：下构型式采用门墩式、桩基础:桩柱式桥台、桩基础
 2. 编制主要应用标准和规范
2.1 《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004
2.2 《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007
2.3  《公路桥涵施工技术规范》JTJ 041-2011
2.4  《城市桥梁工程施工与质量验收规范》CJJ 2-2008
2.5  《公路工程施工安全技术规程》JTJ 076-95
3、施工准备
3.1、技术准备
3.1.1、熟悉和分析施工现场的地质、水文资料，承包合同有关条款、设计图、设计文件、施工技术规范和质量要求、使用的施工方法和材质要求等进行交底。总工向各部门、现场负责人及技术员就以下内容进行交底。
⑴合同中有关施工技术管理和监理办法，合同条款规定的法律、经济责任和工期。
⑵ 设计文件、施工图及说明要点等内容。
⑶ 分部、分项工程的施工特点，质量要求。
⑷ 施工技术方案。
⑸ 工程合同技术规范、使用的工法或工艺操作规程。
⑹ 材料的特性、技术要求及节约措施。
⑺ 季节性施工措施。
⑻ 各单位在施工中的协调配合、机械设备组合、交叉作业及注意事项。
⑼ 试验工程项目的技术标准和采用的规程。
⑽ 适应工程内容的科研项目、四新项目和先进技术、推广应用的技术要求。
⑾、安全、文明、环保施工具体要求。
由现场主管技术员配合分指工程部向现场施工班组、施工人员进行技术、操作、安全、环保交底, 确保施工过程的工程质量和人身安全。
3.1.2、熟悉施工现场环境,排查清施工区域内的地下管线（管道、电缆）、地下构筑物、危险建筑等的分布情况。本工程危险源包括：高空坠落、物体打击、触电、机械伤害、坍塌、中毒、火灾、职业病等。
3.1.3、砼配合比设计及试验：按砼设计强度要求，分别做水下砼配合比及普通砼配合比的试验室配合比、施工配合比，满足钻孔桩灌注砼的要求。
3.1.4、测量准备:沿路线方向300～500米距离，埋设水准点2个，导线点1个。
3.2、机具准备
3.2.1、钻孔设备: 三一280型全液压旋挖钻机。
3.2.2  配套设备:挖掘机、装载机、吊车、钻渣运输车各1台、钢护筒（每台钻机配2个）等。
3.2.3  安全设备:防水照明灯、安全帽、安全带、防护网等。
3.2.4  混凝土灌注设备:砼拌和站、砼运输车、导管、下料斗等。
3.2.5  钢筋加工、安装设备:钢筋笼成套加工设备、电焊机等。
3.2.6 试验检测设备：抗压强度试模3组、坍落度筒1套、温度计2支（量程0-100℃）等。
3.3、材料准备
原材料：水泥、石子、砂、钢筋等由项目部试验人员按规定进行检验，并报监理工程师见证检验，确保原材料质量符合相应标准。
3.4、作业条件
3.4.1  开钻前场地应完成三通一平，即路通、水通、电通、场地平整。场地平整采用装载机平整，人工配合。旋挖钻机作业场地平整尺寸为10米×10米，平整后用装载机轮胎进行碾压，地基不好处对作业面换填处理，压路机碾压，以满足钻孔设备的稳定性要求。
①、施工前，根据主要施工过程存在的不安全因素特点，进行危险源辨识。
②、在施工现场设置“四牌一图”，即工程概况牌，工程公示牌，安全、质量、环保目标公示牌，施工标识牌及施工平面布置图。
③、施工现场用电采用三相五线制系统和三级配电二级保护方式，工作接地电阻值不得大于4Ω；供电线路始端、末端必须做重复接地。用电设备实行“一机一闸一漏一箱”制；不得用一个开关直接控制两台以上的用电设备。
④、用装载机及时清理钻渣，保证施工现场道路畅通。
 3.4.2人员配备及技能培训
①人员配备：工区长一名，技术主管一名，技术员一名，专职安全质检人员一名，测量、试验人员每工区各配置一名。
②、技能培训
●培训方式：采用会议、授课、观看影像资料及考察观摩的形式。
●培训内容：施工工艺工法、技术标准、安全文明环保施工要求。
4、施工工艺、工法
4.1、工艺流程
现场调查→测量放线及埋设桩位→开挖地面表层土埋设钢护筒→检查桩中心轴线→钻机就位及钻进→成孔检查→清孔→吊放钢筋笼→安装砼导管→灌筑砼→桩成品检测、验收
以上所有流程须经监理全过程监控。
4.2、施工方法及施工要点

4.2.1、测量放样及埋设桩位（施工步骤）
①、复核全桥的桩位坐标，确认设计图纸提供的桩位数据。
②、排桩护桩放样与护桩埋设：
● 由专职测量人员采用全站仪或GPS对桩位采用坐标法进行实地放样。
● 沿桥宽方向一次放出整排护桩桩位，沿桥长方向放出两排护桩桩位（如图1）.
●当进行下一排桩基施工时可利用上一排排桩护桩。排桩护桩为木桩，桩顶钉钉，高度80cm，埋入地下45cm，并用砂浆或素混凝土保护。
③单桩护桩放样与护桩埋设：
●沿桩中心呈“十”字型引出四个桩位点用来控制桩位，作为单桩护桩
●单桩护桩采用木桩（３ｃｍ×３ｃｍ），桩顶钉钉，高度80cm，埋入地下45cm，并用砂浆或素混凝土保护。
④检测：
●自检：现场技术员用几何尺寸方法复核桩位，每天对桩位护桩复核一次，若护桩被破坏或发生位移及时通知测量人员进行复测。
●监理检测：桩位放样完成，经现场技术人员检查无误后及时报请监理工程师复核，监理工程师用全站仪采用坐标法对桩位进行符合，无误后进行护筒埋设工作。

图1 排桩护桩示意图

墩台 1# 2# 3#

4# 5# 6#

1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8#

盖梁

图2 单桩护桩示意图（３ｃｍ×３ｃｍ）

4.2.2、 护筒的制作与埋设
①、护筒制作
　　护筒采用钢质护筒，4m以内的护筒，采用厚不小于5mm后的钢板制作，顶部、中部和底部加焊5mm厚15cm高加强圈；长度大于4m的钢护筒，采用厚不小于6mm厚钢板制作，顶部、中部和底部分别加焊6mm厚15cm高加强圈，护筒钢板接头焊接密实、饱满，不得漏浆。
制作时，钢护筒的内径比桩径大200 -400mm。
②、护筒埋设
钢护筒埋置高出施工地面0.3m。
护筒埋设：
①、埋设护筒采用挖坑法，由吊车安放。
②测量队对要埋设护筒的桩位进行放样，现场技术人员复核，旋挖钻机钻头中心对准桩位中心挖孔扩孔，所挖孔直径为护筒直径加40cm，挖孔深度为护筒长度。
③、在孔内回填30—50cm粘土，并用小型夯实机械夯击密实。
④、利用护桩拉线绳定出桩位中心，再用线锤将桩位中心点引至孔底。
⑤、用吊车吊放护筒至孔内，用线绳连接护筒顶部，吊垂线，用吊车挪动护筒，使护筒中心基本与桩位中心重合，其偏差不大于3cm。
⑥、护筒位置确定后，吊垂线，用钢卷尺量测护筒顶部、中部、底部距离垂线的距离，检查护筒的竖直度。护筒斜度不大于1％。
⑦、符合要求后在护筒周围对称填土，对称夯实。
⑧、四周夯填完成后，再次检测护筒的中心位置和竖直度。
⑨、测量护筒顶高程，根据桩顶设计高，计算桩孔需挖的深度。

4.2.3、钻机就位及钻孔
①、确定钻机位置，在钻机位置四周洒白灰线标记。
②、标记位置，定位。将旋挖钻机开至白灰线标记位置，不再挪动。
③、连接护桩、拉十字线调整钻头中心对准桩位中心。通过钻机自身的仪器设备调整好钻杆、桅杆的竖直度并锁定。
④、开始钻孔作业，钻进时应先慢后快，开始每次进尺为40-50cm，
确认地下是否不利地层，进尺5米后如钻进正常，可适当加大进尺，
每次控制在70-90cm。
⑤、成孔、成孔检查
●成孔达到设计标高后，对孔深、孔径、孔壁垂直度、沉淀厚度等进行检查，检测前准备好检测工具，测绳、检孔器等。检孔器应按如下要求制作：
●检孔器的外径D为钢筋笼直径加10cm，长度为6D（D为孔径，检孔器的加工执行钢筋加工及安装作业指导书）。
检孔器长度一览表
桩径
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
检孔器长度
6.0
6.6
7.2
7.8
8.4
9.0
9.6
10.2
10.6
●标定测绳，测绳采用钢丝测绳，20米以内测锤重2Kg，20米以上测锤重3Kg。  
●测量护筒顶标高，根据桩顶设计标高计算孔深。以护筒顶面为基准面，用测绳测量孔深并记录，测量时测量五处（中心一处，四周对应护桩各测量一处）孔深按最小测量值，当最小测量值小于设计孔深时继续钻进。现场技术人员应严格控制孔深，不得用超钻代替钻渣沉淀。
●用检孔器检测孔径和孔的竖直度，检孔器对中后在孔内靠自重下沉，不借助其他外力顺利下至孔底，不停顿，证明钻孔符合规范及设计要求，如不能顺利下至孔底时，用钻机进行扩孔处理。
●检测标准：孔深、孔径不小于设计规定；钻孔倾斜度误差不大于1％；沉渣厚度符合建筑桩基技术规范_JGJ94-2008规定：
1 对端承型桩，不应大于50㎜；
2 对摩擦型桩，不应大于100㎜；
3 对抗拔、抗水平力桩，不应大于200㎜。
钻孔过程中钻机操作要领和注意事项：
①、在钻进过程中应时刻注意钻机仪表，如仪表显示竖直度有变化，应及时进行调整，调整后钻进。
②、钻进时记录每次的进尺深度并及时填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班的注意事项。
③、因故停钻时，严禁钻头留在孔内，提钻后孔口加盖防护。
、在钻进过程中，设专人对地质状况进行检查。
、在钻进过程中，要根据地质情况调整钻机的钻进速度。在粘土层内，钻机的进尺控制在80-90cm/次旋挖，在砂土层中，钻机的进尺控制在40-50cm/次旋挖。
、在钻进过程中，钻杆的提升速度控制在0.4米/s。
、完成灌注桩之后对下一根桩的桩位选取采用间隔至少一个桩位钻进，避免窜孔影响上根桩的整体质量及稳定性。
、钻进过程中应保证泥浆面始终不低于护筒底部500mm以上，应严格控制钻进速度，避免进尺过快造成坍塌事故。
、泥浆池的位置。结合现场施工平台操作面宽度，考虑把泥浆池安放施工平台右侧，右幅桥梁基础以外，集中处理。
清孔：
①、孔底清理紧接终孔检查后进行。钻到预定孔深后，必须在原深处进行空转清土（10转/分钟），然后停止转动，提起钻杆。
②、注意在空转清土时不得加深钻进,提钻时不得回转钻杆。
③、清孔后，用测绳检测孔深并检测孔底沉渣、泥浆比重、含砂率、泥浆稠度等符合设计及规范要求。
4.2.5、钢筋笼制作与安装
4.2.5.1、钢筋笼的制作
钢筋笼的制作执行《钢筋加工及安装作业指导书》
4.2.5.2、钢筋笼的运输、安装
钢筋笼运输采用炮车运输，吊车安放。
①对钢筋笼加焊加强筋（具体形式和位置见图4），防止在运输安装过程中钢筋笼变形。
②、钢筋笼采用吊车安放，起吊钢筋笼时，吊钩处用滑轮和钢丝绳连接钢扁担，勾挂钢筋笼。起吊用双吊点，第一吊点设在骨架的上部，使用主钩起吊。第二吊点设在骨架的中点到三分点之间。起吊时，先起吊第一吊点，将骨架稍提起，再与第二吊点同时起吊。待骨架离开地面后，第二吊点停止起吊并松钢丝绳，直到骨架与地面垂直后第一吊点停止起吊，解除第二吊点钢丝绳。
③、缓慢移动钢筋笼，将钢筋笼吊到孔位上方，对准孔位、扶稳，缓慢下放，依靠第一吊点的滑轮和钢筋笼自重，眼观使钢筋笼中心和钻孔的中心一致。
④、以护筒顶面为基准面，量测钢筋笼，当钢筋笼到达设计位置时，焊吊筋固定。当钢筋笼需接长时，先将第一节钢筋笼利用架立筋临时固定在护筒部位，然后吊起第二节钢筋笼，对准位置用加劲箍采用搭接焊，主筋采用机械连接。焊接时可以使用多台电焊机同时焊接。
⑤、钢筋笼固定，可以采用在钢筋笼主筋上焊定四根吊筋，吊筋圈内穿穿杠，将钢筋笼固定（见图5）。

⑥、钢筋笼安放完成后，在钢筋笼对称钢筋上帮十字线，连接单桩护桩，拉十字线，用吊垂检查两十字交叉点是否重合。不符合要求时，应调整穿杠上的钢筋笼吊筋,使之重合。
⑦、钢筋骨架的制作和吊放的允许偏差为：
主筋间距±10mm；螺旋筋间距±10mm；骨架外径±l0mm；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。
、声测管布置图

4.2.6、安放导管
砼采用导管灌注，导管内径为200-300mm，螺丝扣连接。
①、导管使用前使用气泵进行水密承压试验。试压前将导管一头封闭，从另一端将导管内注满水，用带有进气管的导管封闭端头将导管封闭，将气泵气管与导管进气管连接，加压至0.6Mpa（压力不小于孔内水深1.3倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力的1.5倍，按40米水深压力进行试压，试压压力为0.6Mpa。）。持压2分钟，观察导管有无漏水现象。
②、检查导管外观，导管内壁应圆滑、顺直、光洁和无局部凹凸。
局部沾有灰浆处应清理干净，有局部凸凹的导管不予使用。
③、导管试拼、编号
根据护筒顶标高，孔底标高，考虑垫木高度，计算导管所需长度对导管进行试拼（标准导管长度一般为4m、3m、2.5m、2m、1m、0.5m），符合长度要求后，对导管进行编号。试拼时最上端导管用单节长度较短的导管（0.5m），最底节导管采用单节长度较长的导管（4.0m）。
④、导管采用吊车配合人工安装，导管安放时，眼观，人工配合扶稳使位置居钢筋笼中心，然后稳步沉放、防止卡挂钢筋骨架和碰撞孔壁。安装时用吊车先将导管放至孔底，然后再将导管提起40cm，使导管底距孔底40cm。
⑤、导管高度确定后，用枕木调整导管卡盘高度，用卡盘将导管卡住。
4.2.7、砼的拌合、运输
①、混凝土拌合前，由试验室提供混凝土配合比。
②、测定拌合料场砂、石的含水量，换算施工配合比，交付拌和站严格按施工配合比拌制混凝土。
③、混凝土拌合坍落度控制在180～220mm。每车混凝土出站前，试验室试验人员，检测混凝土的出站坍落度和出站温度，不合格不予出站。混凝土出站时，试验室人员须在运输单上填写出站时间，出站时坍落度。

4.2.8、灌注混凝土
①、每车混凝土灌注前检测混凝土出场、入模的坍落度和出场、入模温度，坍落度应在180-220mm之间。
②、混凝土由罐车运至现场后，采用吊车吊储料斗运进行灌注。为确保灌注的顺利进行，砼灌注前要首先准确计算出首批砼方量，埋置深度（≥1.0m）和填充导管底部的需要。具体见下表：

不同桩径首批混凝土方量计算表
桩径
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
首盘混凝土方量（m3）
1.57
2.25
2.33
4.01
5.08

③、首批混凝土灌注后，灌注砼由砼运输车溜槽直接对料斗放料进行灌注。
④、灌注中，每车混凝土灌注完成或预计拔导管前量测孔内砼面位置，以便及时调整导管埋深。导管埋深一般控制在4～6m之间。
⑤、在灌注将近结束时，核对砼的灌入数量，以确定所测砼的灌注高度是否正确。灌注完成后对桩顶2米范围内砼用50型插入式振捣器进行振捣，振捣器移动间距不超过其作用半径的1.5倍，振捣要均匀，不得漏振、过振，以保证桩顶范围内砼密实。灌注完的桩顶标高应比设计标高高出0.5-0.9m，高出部分在砼强度达到80%以上后凿除，凿除时防止损毁桩身。
⑥、灌注完毕后，拔出护筒。

控制要点：
①、灌注开始后，应连续地进行，准备好导管拆卸机具，缩短拆除导管的时间间隔，防止塌孔。
②、开始灌注时，砼面高度将至钢筋笼底部时要放慢灌注速度，当孔内混凝土顶面距钢筋笼底部1m时，混凝土灌注速度应控制在0.2 m/min左右，并仔细量测砼表面高度，以防钢筋笼上浮，当混凝土拌和物上升到钢筋笼底口4m以上时，提升、拆除导管，使混凝土灌注导管底口高于钢筋笼底部2m以上，恢复0.5m/min左右的正常灌注速度。
③、钻孔灌注桩施工全过程中，现场技术员应真实可靠地做好记录，记录结果应经监理工程师认可，如钻孔记录、终孔检查记录、砼灌注记录。
4.3、施工过程中可能出现的情况的处理措施
4.3.1 砼堵管处理
　　用吊车将料斗连同导管一起吊起，在50cm范围内小幅度上下提升三次，应注意的是切不可把导管提出砼面以外。为避免此类事故发生，应严格要求做到：导管要牢固不漏水；砼和易性坍落度要好；砼浇注必须要在初凝前完成，导管埋深控制在4～6m。
4.3.2 钢筋笼上浮预防措施
①砼底面接近钢筋骨架时，放慢砼浇注速度，浇筑速度控制在0.2m/min左右；
②砼底面接近钢筋骨架时，导管保持较大埋深，导管底口与钢筋骨架底端尽量保持较大距离；
③砼表面进入钢筋骨架一定深度后，提升导管使导管底口高于钢筋骨架底端一定距离。
④在保证钢筋笼中心位置不变的情况下，通过四根定位钢筋将钢筋笼固定在钢护筒上。
5、实测项目
5.1 钻孔桩成孔质量标准
项  目
允    许    偏    差
孔的中心位置（mm）
群桩：100；单排桩：50
孔径（mm）
不小于设计直径
倾斜度
小于1%
孔深
摩擦桩：不小于设计规定；
支撑桩：比设计深度超深不小于50mm
沉淀厚度（mm）
摩擦桩：符合设计要求，当设计无要求时，对于直径≤1.5m的桩，≤300mm；对于直径＞1.5m的桩或桩长＞40m或土质较差的桩，≤500mm；
支撑桩：不大于设计规定

5.2 钻孔灌注桩实测项目
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
1△
混凝土强度（MPa）
在合格标准内
试件大于等于10组时，按数理统计方法评定；试件小于10组时，按非统计方法评定；
2△
桩位（mm）
群桩
100
全站仪或经纬仪：每桩检查
排架桩
允许
50
极值
100
3△
孔深（m）
不小于设计
测绳：每桩量测
4△
孔径（m）
不小于设计
探孔器：每桩量测
5
钻孔倾斜度（mm）
1%桩长，且不大于500
探孔器：每桩检查
6△
沉淀厚度（mm）
摩擦桩
符合设计规定，设计未规定时按施工规范要求
测绳量测：每桩检查

支撑桩
不大于设计规定
7
钢筋骨架底面高程（mm）
±50
水准仪：测每桩骨架顶面高程后反算

6、成品保护
6.1 钻孔灌注桩浇注完成后，清理桩头表面浮浆
6.2 清理完成后，不应再扰动桩基砼。

7、夏季施工措施
7.1、放样时，桩位护桩应设置在孔壁1米以外，防止钻孔设备在钻进过程中扰动护桩。如发生护桩位移应及时通知测量人员进行复测。
7.2、钢筋焊接宜在室内进行，当必须在室外进行时，最高气温不能高于37℃，并采取防防晒网遮盖措施，减小高温作业对人体的危害。焊接后接头严禁立刻接触水源。
7.3、混凝土运输采用混凝土罐车运输，做好现场施工协调工作，避开高温作业。
7.4、混凝土灌注应连续进行，当中途因故停止时间超过30分钟时，应对现场罐车内的混凝土进行温度坍落度进行检测，坍落度不符合灌注要求时，不得使用；当中途停止时间超过混凝土初凝时间时，不得使用。
7.5、灌注桩混凝土灌注完成后，混凝土初凝前将桩头清理干净，初凝后覆盖一层塑料布，回填素土，以保证桩头混凝土温度和湿度。
8、安全文明措施
8.1、对桥梁桩基施工后的土方采用自卸汽车外运，以防止堆积或雨水冲刷造成安全隐患。
8.2、现场泥浆池围护采用钢管扣件搭接护栏，并放置安全警示牌，派专人维护。
8.3、泥浆采用专用自卸汽车外运，防止泥浆外溢至高速公路。
8.4、夜间施工期间派专职安全员对桩基施工全过程巡视。
武汉市市政建设集团有限公司通顺河路建设项目部