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1、沪汉蓉通道武康二线2标一工区DQ05-WK-A-01 钻 孔 桩施 工 工 艺 2005-09-10 发布 2005-9-15实施 中铁大桥局武康二线工程指挥部印号：07份数：01钻 孔 桩 施 工 工 艺编制：审核：批准：日期：钻孔桩施工工艺1 编制依据1.1铁路桥涵施工规范 (TB10203-2002)1.2建筑桩基技术规范 (JGJ94-94)1.3铁路混凝土与砌体工程施工规范 (TB10210-2001) 1.4铁路桥涵工程施工质量验收标准 （TB10415-2003）1.5铁路结构混凝土强度检测规程 (TB10426-2004）1.6铁路工程基桩无损检测规程 （TB10218-99）
2、1.7建筑地基基础工程施工质量验收规范 （GB50202-2002)2 工程概况本工区共有中桥桥4座分别为：陈家湖中桥2（1-24）m预应力混凝土梁，1.25m钻孔桩18根；姚家河中桥桥2（1-24m+1-32m+1-24m）预应力混凝土梁，1.0m钻孔桩21根、1.25m钻孔桩9根；牛车沟中桥124. m预应力混凝土梁，1.25m钻孔桩12根；G316立交中桥3-24m预应力混凝土梁，1.0m钻孔桩20根。2.1主要技术标准铁路等级：级；正线数目：双线；限制坡度：6；牵引种类：电力；机车类型：客机SS9；货机SS4；牵引质量：4000t； 到发线有效长度：单机牵引850m； 闭塞类型：自动闭
3、塞。2.2工程地质本段位于襄樊至老河口东的一、二级阶地及汉江流域冲积平原，桥址处大多为水稻田存在0.515m厚的淤泥质粘土或承载力达不到100kp的软粘土，并且存在膨胀土，其特点是网状裂隙极其发育，膨胀性大、亲水性强，遇水易崩解。2.3气象特征地区属于亚热带季风气候，全年气候温和多雨，四季分明。全年平均气温约14.717.3，月平均最高气温25.327.9，极端最高气温达42.3，月平均最低气温0-5，极端最低气温达-9.4。沿线风力不大，约8级左右，最大风速1920m/s。本地区冻结深度最大约911cm。2.4 交通运输本区段有既有襄渝铁路通过，主要干线公路有G316国道及襄十等高速公路，公
4、路运输条件较好。可担当本工程施工外来料和直发料的运输任务。2.5材料选择情况施工大量使用的砂、碎石、片石等材料分布极不均衡，区段内江汉平原富产砂及卵石，西段有较多的碎石、片石生产，东西两边可以互补，但运距较远存在较多困难。砂：由双沟采砂场、贾洼砂石料厂供应；卵石：由贾洼砂石料厂供应；碎石：由襄樊万二石料厂、丹江口市计家沟石料厂供应；水泥：由老河口市吉港宝石水泥有限公司供应。2.6主要技术标准 执行铁道部现行设计、施工、验收、安全规范、规则、标准。2.7 主要工程项目及数量本桥主要包括1.0m钻孔桩41根、1.2m钻孔桩39根，承台12个。 3 施工方法3.1钻孔灌注桩施工3.1.1钢护筒埋设钻
5、孔桩施工前，先平整墩位处场地，测放桩位，采用挖埋的方法埋设钢护筒，钢护筒用板厚为不小于6mm的钢板卷成，直径1.2m比设计桩径大0.2m；每节长度2.0m。周边用粘土回填并夯实。护筒的埋深，以能有效地保证护筒在整个钻孔桩施工中的稳定为标准，尽可能将护筒埋置在较坚硬密实的土层中至少0.5m；护筒顶高于地下水位1.52m，并高出施工地面0.3m。护筒要求竖直，且定位准确，其顶面位置偏差不大于5cm，倾斜度不大于1%。3.1.2泥浆拌制泥浆是钻孔桩施工中护壁、清孔及提高工效的主要手段，它将直接影响钻孔桩施工的成败，因此本桥已配备完好的足够容量的泥浆循环系统，有造浆、储浆、沉淀、及时清除沉淀物、维持泥
6、浆循环等一系列手段。本桥基础施工时在两墩台之间各设置泥浆池和沉淀池。清孔所用泥浆选用高性能的细质膨润土，经试验室配比试验确定合理配合比，拌浆机拌制优质泥浆，它能使钻碴在泥浆里处于不分散的絮凝状态而易于清除，进而保持泥浆的不分散低固相、低比重、低粘度的性能。钻碴和废浆外运至指定位置，符合环保要求。 泥浆拌制时选用优质粘土或膨润土造浆，经试验室配比试验确定，由拌浆机拌制。泥浆指标应达到：比重为1.11.3，粘度1622秒，PH值大于6.5，含砂率小于4%，胶体率大于95%。在粘土中钻孔时，当塑性指数大于15。3.1.3钻孔钻机选型及成孔方法，根据本桥地质情况选用正循环冲击钻机，钻机安装就位：钢护筒
7、埋设好后，对桩位处地面进行必要的加固处理，钻机下铺垫枕木以保证钻机在钻孔过程中不产生倾斜和位移。钻机就位后其底座平稳、水平，钻架竖直，且保持钻机顶部的起重滑轮槽、钻头、桩位中心在一铅垂线上，以保证钻孔垂直度。冲击钻钻进：开孔阶段主要为造浆固壁，采用小冲程反复冲击开孔。钻孔深度在达到护筒刃脚下3m后，根据地质情况加大冲程进行正常冲击钻孔，进入基岩后适当减小冲程。正常钻进时根据地质资料掌握土层变化，及时捞取钻渣取样，判断土层，记入钻孔记录表，并与地质资料进行核对。根据核对判定土层、调整冲程。钻进时连续进行，不得随意中途停钻。孔内水头始终保持在地下水位线以上2m，以加强护壁，防止塌孔。在钻进过程中，
8、勤检孔、勤抽碴、勤检查钻具。如发现孔偏、孔斜，用片石回填至偏、斜上方0.30.5m处重新冲砸造孔；遇到孤石时，用高低冲程交替冲击，将大孤石击碎或击入孔壁。3.1.4钻孔中注意事项冲击钻机成孔时，开孔阶段主要为造浆护壁，孔内加入制好的泥浆方块或粘土夹小片石，采用低冲程冲砸，反复进行三次，正循环排碴。钻孔深度在达到护筒刃脚下3m后，根据地质情况加大冲程进行正常冲砸造孔，泵吸正循环排碴，进入基岩后适当减小冲程。如发现孔偏、孔斜，用片石回填至偏、斜上方0.30.5m处重新冲砸造孔；遇到孤石时，用高低冲程交替冲击，将大孤石击碎或击入孔壁。 不同的地层按表选用不同的冲程 表3-1地层或条件冲程(m)在护筒
9、中及护筒以下3m之内0.51.0粘性土、风化岩12砂卵石23钻孔施工过程中，同一桩基，桩应该跳开施工，只有等一根桩桩身混凝土灌注完成后，才能开始下一根桩的施工。a.单个桥墩桩间距较小，安排钻孔顺序时，相临两孔不能同时进行钻孔作业，一孔灌注混凝土完成，并达到2.5MPa抗压强度后其邻孔才能开始钻孔。b.钻孔作业连续进行，经常对钻孔泥浆抽检试验，不符合要求时及时调整。c.孔内水头始终保持在地下水位以上2.0m，以加强护壁，防止塌孔。e.停钻时，钻头提离孔底2.0米左右，防止出碴口被堵。d.钻孔过程中如遇到塌孔、偏孔、缩孔、扩孔、糊钻、埋钻、卡钻、掉钻等故障时，尽快查明原因，采取有效措施果断处理。f
10、.正常钻进时参考地质资料掌握土层变化情况，及时捞取钻碴取样，判断土层，记入钻孔记录表，并与地质资料进行核对。根据核对判定的土层调整钻机的冲程和进尺。3.1.5清孔钻孔至设计高程后进行清孔。清孔的目的是将孔底的钻碴及其沉淀物清除掉，尽量减少孔底沉碴厚度，保证钻孔桩的承载力。清孔时利用钻机的泥浆循环系统，通过换浆进行。即将钻头提高距孔底1015cm，持续吸碴换浆直到排出泥浆的含砂率与换入泥浆的含砂率接近为止，以确保灌注水下混凝土前沉碴厚度不超过容许值。吸碴换浆时及时向孔内注入新鲜泥浆，保持孔内水位，避免塌孔。清孔后及时测量沉碴厚度，积极组织下步工序。换浆清孔使孔底沉厚度满足规范要求，拆除钻机后，用
11、检孔器检查钻孔桩的孔径和倾斜度是否符合验收标准，若超标，根据情况进行处理，直至达到验收标准。验收标准见表3-2。钻孔桩验收表 表3-2序号项 目允许偏差1孔径不小于设计孔径2孔深不小于设计孔深3孔位中心偏差不大于50mm4倾斜度不大于1%5灌注混凝土前孔底沉碴厚度不大于30cm3.1.6钢筋笼制作、安装本桥钻孔桩钢筋笼主筋采用16钢筋、间距13.5cm ,箍筋采用8钢筋、间距20cm。钻孔桩的钢筋笼在车间分段制作，运输到桩位处用吊机起吊安装。钢筋笼所用钢材要有产品合格证和现场抽检复查资料，并满足有关规范要求。制作安装时主筋接头按规定错开。钢筋保护层要在钢筋笼外侧焊接耳环筋。钢筋笼安装时用专用的
12、起吊工具起吊，避免钢筋笼起吊变形过大。两节个钢筋笼对接时，上下节中心线保持一致，不得将变形的钢筋笼安放入孔内。安装到位后及时固定，防止脱落，并采取有效措施防止钢筋笼在混凝土灌注过程中上浮。 钻孔桩钢筋骨架质量标准参见下表： 表3-3序号项 目允许偏差检验方法1钢筋骨架在承台埋置长度100mm尺量检查2钢筋骨架直径20mm尺量检查3钢筋间距0.5d(d为钢筋直径)尺量检查4加劲筋间距20mm尺量检查5箍筋间距或螺距20mm尺量检查6钢筋骨架垂直线1%吊线或尺量检查3.1.7混凝土灌注混凝土灌注是保证钻孔桩质量最重要、最关键的工序，我们将认真做好各项准备工作，本桥钻孔桩混凝土采用购买本标段南河特大
13、桥所用的成品混凝土，混凝土运距25公里运至施工现场需要40分钟。混凝土灌注时采用3台7m3混凝土罐车将该桩所需的混凝土一次性运输至施工现场连续灌注完成。混凝土灌注导管灌注导管采用273mm的快速卡口垂直提升导管。导管使用前进行水密承压和接头抗拉试验并组装编号，严禁用压气试压。进行水密试验的水压不小于孔内水深1.5倍压力，同时不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，确保导管的良好状态。下放导管时小心操作，避免挂碰钢筋笼。混凝土的供应混凝土由混凝土拌合站集中生产供应，用混凝土搅拌车运到施工地点。灌注时检查其均匀性、和易性和塌落度等，塌落度控制在1822cm，并掺加缓凝剂。如不符
14、合要求，用混凝土重拌仓进行二次拌和，二次拌和后仍不符合要求时，不得使用。混凝土的灌注混凝土通过混凝土搅拌车输送到作业地点后，汽车起重机配合灌注。a.灌注水下混凝土前，探测孔底沉淀物厚度，如不能满足要求，则要利用导管按正循环法进行二次清孔。b.砍球前准备足够的混凝土储备量，保证砍球后导管的埋置深度大于1m以上。砍球前，导管距孔底的高度适当，一般取2040cm。c.灌注过程中，注意观察导管内混凝土面下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度。灌注作业连续进行，不随意中途停顿，保证整桩在混凝土初凝期内灌注完成。e.导管埋置深度适当，保证埋置深度不大于6m ，且不小于2m。导管提升缓慢，不挂钢筋
15、笼。f. 发现问题，及时分析原因，果断采取措施，避免发生断桩事故。g. 实际灌注的桩顶标高比设计标高高出0.51.0m，此部分混凝土在承台施工前凿除，但凿除时须防止损毁桩身。 h. 钻孔桩质量控制标准见下表：钻孔桩质量控制表 表3-4项次检 查 项 目规定值或允许偏差值1混凝土强度（Mpa）在合格标准内2桩 位(mm)群 桩100排 架 桩503倾 斜 度1%4沉淀厚度(mm)摩 擦 桩符合设计要求及施工规范支 承 桩5钢筋骨架标高(mm)503.1.8钻孔桩施工中常见事故及处理办法 沉碴厚度超标原因：清孔泥浆比重过大。处理办法：控制清孔后的泥浆比重小于1.20，同时保证泥浆的粘度、含沙量等满
16、足规范要求，并进行二次清孔，直到满足设计要求为止。 坍孔 坍孔的表征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。原因如下：a.泥浆比重不够或泥浆性能不符合要求，使孔壁未形成泥皮，导致孔壁渗漏。b.孔内水头高度不足，支护孔壁压力不够。c.护筒埋置太浅，下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面尤其是黄土覆盖层受水浸泡软化或钻机装置在护筒上由于振动使孔口坍塌。d.在松软砂层中钻进，进尺太快护壁不好。e. 清孔后泥浆比重、粘度等指标降低，正循环清孔，泥浆吸出后未及时补浆。f. 起落钻头时碰撞孔壁。预防及处理原则：a.保证钻孔时泥浆质量的各项指标满足规范要求。在黄土或砂砾
17、土层加大泥浆比重和稠度，使孔壁泥皮厚度可靠，减小失水量。b.保证钻孔时有足够的水头高度，不同土层选用不同的转速和进尺。c.保持孔口周围排水良好，尤其是黄土区域保持干燥无积水，并避免重载扰动。d.起落钻头时对准钻孔中心插入。e.坍孔事故发生后，回填砂和粘土的混合物到坍孔处以上12m，回填土层稳定后重新钻孔。 钻孔偏斜和缩孔 偏斜、缩孔原因：a.钻孔过程中遇到较大的孤石或探头石，在扩孔较大处钻头摆动偏向一方。b.没有采用减压钻进或钻进时速度过快，成孔造成偏斜。c. 在软地层中钻进过快，水头压力差小，造成缩孔。 预防和处理：a.安装钻机时使底座水平，起重滑轮、钻头中心和孔位中心三者在一条竖直线上，并
18、经常检查校正。b.坚持采取减压低速钻进。c.遇有斜孔、偏孔时，用检孔器检查探明孔偏斜和缩孔的位置情况，在偏孔、缩孔处上下反复扫孔。偏孔、缩孔严重时回填砂粘土重钻。 掉钻主要原因：钻进时强提强扭、钢丝绳接头不良或疲劳破坏易使钻头掉入孔中，另外由于操作不当，也易使铁件等杂物掉入孔内。预防和处理：小铁件可用电磁铁打捞。钻头的打捞应视具体情况而定，主要有采用打捞叉、打捞钩、打捞活套、偏钩和钻锥平钩等器具。 水下混凝土灌注时导管进水其主要原因：首批混凝土储量不足，或导管底口距孔底间距过大，混凝土下落后不能埋住导管底口以致泥水从底口进入。处理方法：将导管提出，将散落在孔底的混凝土拌合物用空气吸泥机或抓斗清
19、除，重新灌注。 导管卡管主要原因a.初灌时隔水栓卡管，或由于混凝土本身的原因如坍落度过小、流动性差、粗骨料过大、拌合物不均匀产生离析、导管接缝处漏水、大雨中运混凝土未加遮盖使混凝土中的水泥浆被冲走，粗骨料集中造成堵塞。b.机械发生故障和其他原因使混凝土在导管内停留时间过长，或灌注时间持续过长，最初灌注的混凝土已经初凝，增大了管内混凝土的下落阻力，混凝土堵在管内。预防措施：准备备用机械、掺入缓凝剂，做好配合比，改善混凝土的性能。处理办法：拔管、吸渣重灌。 埋管导管无法拔出成为埋管。其原因是导管埋入混凝土过深，须及时提升导管，控制埋深。水下混凝土灌注时坍孔发生坍孔后，查明原因采取相应措施，如保持或加大水头，排除震动等防止继续坍孔，然后用吸泥机吸除孔中砾土，如不继续坍孔可恢复正常灌注，如坍孔不停止、坍孔部位较深，宜将导管和钢筋笼拔出。保存孔位回填粘土重钻。在钻孔过程中除以上几种主要事故外，还须注意防止糊钻、扩孔、偏孔、卡钻、钻杆折断、钻孔漏浆等。3.1.9钻孔桩施工工艺框图图3-1钻孔桩施工工艺框图测量放线，标出桩位制作钢护筒埋设钢护筒选择钻头钻机就位钻 进设立清孔设备向孔内注泥浆泥浆沉淀池泥浆池成 孔清 孔下放钢筋笼，固定牢靠灌注水下砼制砼试块测量砼面高度制作钢筋笼检查合格试块检验施工准备(清除杂物、平整场地)成桩试验测量沉淀厚度合格不合格合格测量钻孔深度、斜度、直径