钻孔灌注桩施工技术方案(冲击钻)

沈丹客专TJ-3标三工区钻孔灌注桩施工组织设计江苏地基工程有限公司2010年6月13日钻孔灌注桩施工（冲击钻）一、编制依据、(1)新建沈阳至丹东铁路客运专线SDTJ-3标段设计文件。(2)现场踏勘调查所获得的工程地质、水文地质、当地资源、交通状况及施工环境等调查资料。(3)本单位所拥有的技术装备力量、机械设备状况、管理水平、工法及科技成果和多年积累的工程施工经验。(4)国家及地方关于安全生产和环境保护等方面的法律法规。(5)招标文件中所要求的相关技术标准、规范、规程，见客运专线铁路标准规范。客运专线铁路标准规范序号标准名称标准号施行日期发布文号设计标准1新建时速200～250公里客运专线线路设计暂行规定(上、下册)2007.3.15铁建设[2007]47号2客运专线无碴轨道铁路设计指南2005.10.9铁建设函[2005]754号3铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定2005.10.1铁建设[2005]157号验收标准1铁路混凝土工程施工质量验收补充标准2005.9.1铁建设[2005]160号2客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准2005.9.1铁建设[2005]160号3客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准2005.9.1铁建设[2005]160号4客运专线铁路轨道工程施工质量验收暂行标准2005.9.1铁建设[2005]160号5客运专线铁路无碴轨道工程施工质量验收暂行标准2007.4.17铁建设[2007]85号施工标准1铁路混凝土工程施工技术指南TZ210-20052005.9.22经规标准[2005]1102客运专线铁路路基工程施工技术指南TZ212-20052005.9.22经规标准[2005]1103客运专线铁路桥涵工程施工技术指南TZ213-20052005.9.22经规标准[2005]1104客运专线铁路轨道工程施工技术指南TZ211-20052005.9.22经规标准[2005]1105客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南2006.8.17铁建设[2006]158号6铁路工程基桩检测技术规程TB10218-20081999.7.1铁建设函[2008]85号7铁路工程结构混凝土强度检测规程TB10426-20042004.4.1铁建设函[2004]121号序号标准名称标准号施行日期发布文号管理标准1铁路建设工程监理规范TB10402-20072007.7.1铁建设[2007]136号专用标准站前专业1铁路工程土工试验规程TB10102-20042004.4.1铁建设函[2004]121号2铁路特殊路基设计规范TB10035-20062006.6.25铁建设[2006]116号3铁路路基土工合成材料应用设计规范TB10118-20062006.6.25铁建设[2006]117号4铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范TB10002.3-20052005.6.14铁建设[2005]108号5变形模量EV2检测规程(试行)2005.10.29铁建设[2005]188号注：1、以上标准截止时间为2010年5月20日。2、铁路工程建设除执行上述国家有关标准和铁道部有关文件的规定外，尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定。3、国家及铁道部废止和新颁布的，应从其规定。二、编制范围新建沈阳至丹东铁路客运专线SDTJ-3标段3工区草河二号特大桥三、工程简介新建沈阳至丹东铁路客运专线SDTJ-3标段3工区由中建八局承包中建筑港集团项目部承建草河二号特大桥，共有1050根冲击桩基础，桩径为ф1000，ф1250平均桩深17米。四、工程地质条件：4.1地形地貌新建沈阳至丹东铁路客运专线SDTJ－3标段3工区沿线主要山脉有长白山脉西南延伸部分和千山山脉。从地形及成因上划分，辽东中低山区和丘陵区。辽东中低山区地形起伏变化较大，地势高峻，沟谷纵横。中低山～丘陵区，海拔高程一般为200～600m。4.2工程地质低山、丘陵区，地形起伏变化较大，丘陵及丘前缓坡覆盖层较薄，一般为0.0～2.0m，地下水以基岩裂隙水为主，一般埋深5～20.0m；丘间洼地及谷地覆盖层较厚，一般2.0～10.0m，地下水为第四系孔隙潜水及基岩裂隙水，一般埋深大于5m。下伏基岩主要岩性为砂岩、页岩、灰岩、泥灰岩、板岩、石英岩、混合岩、安山岩和花岗岩等。辽宁省中东部古老变质岩广泛分布，线路从本溪高太子至凤城附近以及丹东市附近经过变质岩地区，变质岩时代久远受多期变质作用、多期构造运动影响，节理裂隙发育，岩体破碎，岩石多呈强风化～弱风化状态，工程地质条件差，隧道、路堑应加强防护。冲洪积平原，地形平坦开阔，主要岩性为黏性土、粉土、砂类土、碎石类土等，浅部透镜体状局部分部有软土及松软土。该段工程地质条件一般。五、施工方法1.施工准备采用推土机平整场地，清除杂物，修筑进场便道。2.施工放样测量班用全站仪放出桩位，在木桩顶钉小铁钉精确定位，施工队根据桩位设置护桩。3.护筒埋设及泥浆池的设置护筒用4～6mm钢板卷制而成，每节长1.5～2.0m，其内径应大于桩直径40cm。护筒顶高出地面30cm，埋深不小于1.0m。护筒埋设确保准确、稳定、不漏水，护筒中心与桩位中心偏差不大于50mm。泥浆池尺寸为4.5×5m，深2m，用循环槽与孔位连接。具体见《钻孔桩施工场地平面布置示意图》。4.钻机选型根据本桥工程地质情况，采用冲击钻机成孔。5.冲击钻机钻进、清孔（1）就位钻机就位对钻孔质量和能否顺利钻进关系重大，就位时应保证中心对准桩位中心，并将钻机支垫牢固。（2）钻孔钻进深度超过冲锥全冲程后按正常速度钻进。孔壁稳定、钻进正常时，冲程一般选用0.6～1.0m，易塌孔地层或有塌孔迹象时选用0.35～0.6m。对不同的土层，采用不同的钻进方法。在块石土、漂卵石层中采用中冲程，并提高泥浆的粘度和比重；当通过强、中风化岩层中，采用大冲程，但最大冲程不大于4～6m。冲击钻进一段时间后，将冲击锥提出，换上掏渣筒下入孔底掏取钻渣，使钻锥经常冲击新鲜地层。当遇到冲击表面不平整的漂石、硬岩时，先投入粘土夹小片石，将表面垫平，再进行冲击钻进，防止发生斜孔、坍孔事故。水头高度应高于施工水位或地下水位1.5～1.8m，并不低于护筒上口10～20cm，掏碴时及时补水，通过透水性强的地层或有塌孔迹象时，可加大水头高度。在需要泥浆护壁的地层，钻进时应经常向孔内投放粘土，以保证泥浆的质量。砂土、卵石土层直径为1.5～2.0m的孔，每延米成孔投入粘土1.0～1.2m3。钻孔过程中要防止扳手、管钳等金属工具或其他异物掉落孔内，损坏钻机钻头。钻孔作业保持连续性，不得中断。因故停钻时，应保持孔内具有一定的水头高度和泥浆比重，且将钻头提高孔底或提出孔外。钻孔过程中应随时检查钻钢丝绳竖直度，防止斜孔产生。（3）清孔钻孔深度达到设计标高后，应对孔深、孔径进行检查，符合要求方可开始清孔。采用掏渣法、喷射清孔法配合清孔。即冲至设计深度后，用掏渣筒清除钻渣，至泥浆中无2～3mm大的颗粒为止，如不满足可在清渣后投入一些泡过的散碎粘土，通过冲击锥低冲程的反复拌浆，使孔底剩余沉渣悬浮后掏出。对泥浆比重不符合清孔标准的，在掏渣后用一根水管插至孔底注入水，使泥浆冲稀，泥浆比重逐渐降低后向孔口溢出，直至达到要求的清孔标准。不得采用加深钻孔深度的方式代替清孔。清孔后，从孔口提取的泥浆指标应符合：泥浆比重1.03～1.10，稠度17～20Pa·s，含砂率＜2%。灌注前孔底沉淀厚度不得大于50mm。灌注前应检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度，超过规定时应进行二次清孔，合格后方可灌注水下砼。7.钢筋笼的制作和吊装钢筋笼在桥墩旁就地加工绑扎成形。箍筋应经过冷拉盘成圆圈，主筋切断采用机械方法截断，接长采用双面焊。钢筋笼分段制作，分段长度应根据吊装能力确定。钢筋笼应确保不变形，接头应错开。钢筋笼外侧设控制保护层厚度的穿心圆形砂浆垫块，穿在箍筋上，其间距竖向为2m，横向圆周不得小于4处，骨架顶端应设置吊环。钢筋笼起吊应按骨架长度的编号进行，采用吊车吊装入孔。钢筋笼采用单面焊，焊缝长度为10d，两台电焊机同时焊接，焊条采用J502或J506焊条，焊缝质量符合规范要求，焊渣敲除干净。吊入后要挂十字线校正钢筋笼中心，符合要求后采取有效方法进行固定，防止钢筋笼倾斜和移动，防止钢筋骨架在砼灌注过程中上浮。8.灌注水下砼砼由拌和站强制式拌和机集中拌和，砼运输车运输到位，进行灌注。当气温较高时，选用缓凝减水剂。采用导管法进行水下砼的灌注。导管内径为30cm，每节长2.65m，配1节长1.5m短管，由管端粗丝扣连接，接头处用胶圈密封防水，灌注前，导管应标记长度，居中插入孔内，导管底端应离开孔底（非沉淀层顶面）25～40cm。首批灌注砼其数量按计算确定，使其有一定的冲击能力，把泥浆从导管中排出，并把导管下口埋入砼深度不小于1m。首灌后应连续进行灌注。在灌注过程中，应注意保持孔内水头，经常测探孔内砼面的位置，及时调整导管埋深在2～6m。灌注末期导管上口高出桩顶不宜小于4～6m，灌注的桩顶标高应高出设计标高0.5～1.0m，以保证砼强度，多余部分在接桩前必须凿除，残余桩头应无松散层。在灌注将近结束时，应核对砼的灌入数量，以确定所测砼的灌注高度是否正确。灌注砼时，溢出的泥浆应引流至储浆池内，以防污染环境。9.泥浆的排放每两排墩设一个泥浆循环池（5×9×2m）和一个泥浆沉淀池（4.5×5×2.5m），在线路红线的左侧每3个墩设一个大型储浆池（10×18×2m）。将沉淀物捞出晾晒后外运至指定地点，以保证环境的清洁无污染。在泥浆池设置警戒围栏，并安设警戒提示牌。后附《30#墩钻孔桩施工场地平面布置图》。六、钻孔（包括清孔）事故的预防及处理（一）坍孔各种钻孔方法都可能发生坍孔事故，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。1.塌孔原因：（1）泥浆比重不够及其他泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮；（2）孔内出现承压水或钻孔通过砂砾等强透水层，孔内水流失等而造成孔内水头高度不够；（3）护筒埋置太浅，下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软，或钻机装置在护筒上，由于振动使孔口坍塌，扩展成较大坍孔；（4）在松软砂层中钻进，进尺太快；（5）提住钻锥钻进，回转速度太快，空转时间太长；（6）水头太大，使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔；（7）清孔后泥浆比重、粘度等指标降低，用空气吸泥机清孔，泥浆吸走后未及时补水，使孔内水位低于地下水位，清孔操作不当，供水管咀直接冲刷孔壁，清孔时间过久或清孔后停顿过久；（8）吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。2.坍孔的预防和处理：（1）在松散粉砂土或流砂中钻进时，应控制进尺速度，选用较大比重、粘度、胶体率的泥浆。或投入粘土掺片、卵石，低锤冲击，使粘土膏、片、卵石挤入孔壁起护壁作用；（2）汛期或潮汐地区水位变化过大时，应采取升高护筒，增加水头，或用虹吸管、连通管等措施保证水头相对稳定；（3）发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔、重新埋设护筒再钻；（4）如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂和粘土（或砂砾禾黄土）混合物到坍孔处以上1～2米，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进；（5）清孔时应指定专人补水，保证钻孔内必要的水头高度。（6）吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入。（二）钻孔偏斜1.各种方法钻孔均可能发生钻孔偏斜事故。（1）钻孔中遇有较大的弧石或探头石；（2）再有倾斜度的软硬地层交界处，岩面倾斜处钻进；或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进；钻头受力不均；（3）扩孔较大处，钻头摆动偏向一方；（4）钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷；（5）钻杆弯曲，接头不正。2.预防和处理（1）安装钻机时要使转盘、底坐水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条竖直线上并经常检查矫正；（2）由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大。必须在钻架上增设导向架，控制钻杆上的提引水笼头，使其沿导向架向下钻进；（3）钻杆、接头应逐个检查，及时调正。主动钻杆弯曲，要用千斤顶调直；（4）在有倾斜的软、硬地层钻进时，应吊着