钻孔灌注桩施工讲义

武汉市轨道交通一号线二期工程区间桥梁及车站土建第四标段钻孔灌注桩施工讲义中国十五冶武汉轻轨项目经理部二OO七年七月一、工程概况武汉市轨道交通一号线二期工程四标段正线长1.751km、出线长0.58km，含一个舵落口高架车站。起讫桩号：正线WK3+519～WK5+270，出线DCK0+00～DCK0+576.97。四标段线路从额头湾站起至舵落口站止（含舵落口站），线路沿里程前进方向于东西湖大道及工农路布设。本标段基础均为钻孔灌注桩，桩端为中密～密实状态粉细砂、中砂、卵砾石夹中粗砂等压缩性低、承载力较高的土层，桩径０.8～1.8m。地貌上属长江左岸I级阶地及汉江左岸I级、Ⅱ级阶地，拟建工程沿线场地以道路为主，地形较为平坦。主要地层有冲积粘土和粉质粘土、粉土、粉砂互层，局部夹淤泥质粉质黏土，承载力特征值fak=80～130KPa，压缩模量Es=2～7MPa。中下部粉细砂、中砂、中粗砂夹卵砾石、卵砾石夹中粗砂层，承载力特征值fak=180～700KPa，压缩模量Es=15～28MPa。强风化～中风化，承载力特征值fak=400～1300KPa，天然湿度极限抗压强度标准值fak=0.72～2.1Mpa。地下水较丰富，水位埋深0.5～3.1m。地下水对混凝土结构和钢筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。二、主要工程量主要工作内容：钻孔灌注桩成孔、钢筋笼制作安装、水下混凝土灌注等。主要工程量清单工程分段桩基孔径（m）数量（根）总长（m）体积（m3）舵落口站Ø0.88364182.97Ø1.252412541538.89Ø1.58420742.20小计4020382464.06出线Ø1.04822261747．41Ø1.258384471．00Ø1.58384678．24小计6429942896．65主线Ø1.25703211.53939.11Ø1.51678664.515303.67Ø1.88312793.54小计2451218820036.32全合同∑3491722025397.03三、主要施工方法及工艺流程1、工艺选择本工程我部主要采用履带式旋挖钻机，其工作原理是：利用钻机上自带大功率液压动力产生回转扭矩，通过伸缩插接式钻杆带动底部旋挖斗一起转动切削土体，切削下来的土体装满旋挖钻斗时，可以及时、快捷地将钻斗提出孔底，将土直接卸置专用翻斗车内运至碴土堆放点，再重新下入孔内切削土体。该类钻机与GPS—15反循环钻机相比，具有如下优越：（1）移位方便。该钻机通过履带可自行移动，而GPS—15型钻机移位需用吊车，因此施工分布零散的桥桩时可大大节省辅助时间。（2）扭矩大。该钻机最大扭矩可达17.2T.M，而GPS—15型钻机扭矩仅为1.7T.M，增大了10倍，因此钻进时不惧怕地下障碍物，尤其是遇复杂地层（砾石、卵石）时，可轻松穿过，不致发生憋车、埋钻、卡钻等孔内事故，同时钻进速度可大大提高。（3）下钻具方便、快捷，使用五节伸缩式钻杆，提、下钻具方便，机械化程度高，不必人工加钻杆，因此成孔时间短。效率相当于3～4台GPS—15型钻机。（4）使用旋挖钻斗，可直接将切削下来的土体装入钻斗，从孔底取出，减少泥浆使用量，这样一方面可以避免大量使用泥浆易造成施工现场泥泞不堪现象，另外也可以减少泥浆排污量，减少费用。（5）施工质量有保证。与GPS—15型钻机相比，成孔速度快，因此可以减少孔壁泥皮过厚及孔壁土体疏松造成的桩侧摩阻力降低，做到优质高效施工。施工工艺流程如图：钻孔灌注桩工艺流程图各项准备工作钢材检验测量定位挖泥浆池砼检验与供应埋设护筒架设泥浆泵及输送管线制钢筋笼钻机就位，居中配制泥浆钻进成孔泥浆输送入孔校深一次清孔排弃废浆二次清孔检查导管下灌浆导管笼检验下置钢筋笼砼灌注测量沉渣拔出护筒清除余渣移至下桩成桩空孔回填商品砼进场检验制试块2、钢护筒埋设：（1）以桩测量点为中心，用风镐人工挖出比设计桩径大0.2m-0.3m，深1.2～1.5m圆坑，用钢钎插检1.5m，确认其下无障碍物或块状建筑垃圾。（2）钢护筒应保证同心圆，内径大于设计桩径100mm，护筒中心偏差不大于50mm，护筒高1.2m-1.5m，筒顶高出地面0.2～0.3m。（3）采用十字中心吊锤法校正护筒，达到要求后，即用粘性土对称均匀地投入护筒与周围土间隙中，逐层捣实，以确保护筒埋设稳固。3、钻机就位旋挖钻机自行移位，钻机履带须座落在坚实的地面，保证钻机开动后不发生倾斜滑动，钻机定位准确，钻头中心与护筒中心的允许偏差不得大于50mm。开孔前，工地技术员负责会同现场监理工程师对机械设备的安装就位进行检查，符合要求后，由监理工程师签发开孔通知书。施工班组接到开孔通知书后方可开钻施工。4、旋挖钻成孔钻进钻进过程中，旋挖机钻杆要保持垂直状态，严格控制垂直度在规范允许范围之内。反循环钻进过程中，保持钻机塔架头部滑轮组、回转器与钻头始终在同一铅垂线上。旋挖钻孔选用筒式钻头，要保证钻头适当的高度，以保证钻具保径和导向性良好。保证钻头切削刃锋利。加压尽可能采用底部配重加压，以保证钻头的垂直性。缓慢加压，平稳提速，忌忽高忽低。操作的机班长要掌握地层资料，精确控制换层时的钻进参数。成孔质量是成桩质量的关键。钻进参数：转速25～45转/分，钻压10～100KN，随时补充泥浆，保证泥浆高出地下水位2m以上，防止垮孔。旋挖钻孔要合理控制起下钻时速度，避免机动压力和抽吸力对孔壁的影响。根据地层的性质选用钻头型式和钻头水路，减少孔内重复破碎。钻头刃角磨损严重时，应及时补焊加强。钻孔施工中要严防孔口掉物，若孔内块石多，不易破碎，应下入捞渣钻头取出。泥浆是钻孔灌注桩的血液，用好泥浆是保障成孔顺利的关健，保持桩孔不坍、不缩，尤其对较厚的填土及砂层中更要采用优质泥浆，以保证混凝土灌注不超方，另外，钻进的效率也取决于泥浆的性能。施工中做好现场泥浆的配置、排污、更换工作，设专人进行泥浆管理，随时跟踪、检查循环池内泥浆比重、粘度，以确保钻进需要。对于固相含量过高，比重、粘度超过规定值，不宜稀释处理的废浆应及时排运出场外，废浆用密封罐车外运排放。泥浆性能要求（按铁路标准）泥浆比重粘度（S）含砂量（%）旋挖钻进过程1.10～1.2018～244清孔完成之后1.03～1.1017～2025、一次清孔桩深达到设计深度后，停止钻进，进行一次清孔。一次清孔工作宜在钻进工作完成待桩孔静置一段时间并检查沉碴厚度后进行，以保证一次清孔的效果。因一次清孔目前采取的是掏碴清孔，所以提醒并要求施工队在掏碴时钻机操作须小心控制，不要超挖。清孔完成后，将主要数据记录清楚，对监理进行报检。6、钢筋笼安装（1）成形的钢筋笼应平卧堆放在孔口附近的平整干净的地面上，其堆放不宜超过3层。（2）采用汽车吊吊装安设钢筋笼。吊装速度要快，尽量减少桩底沉碴厚度。钢筋笼下置前，由项目部值班质检（技术）员及监理工程师进行实地检查验签后，方准吊放入孔。（3）钢筋笼的下置①成型钢筋笼吊放、运输、安装，应采取预防变形措施，不得在其运送中变形。②按顺序逐节垂直吊焊，上下节钢筋笼各主筋应对准校正。③钢筋笼安装入孔后，应保持垂直状态。避免碰撞孔壁，缓慢下入，若中途遇阻不得强行下放（可适当转向起下）。如果仍无效果，则应起笼扫孔后重新下入。④钢筋笼入孔后，要牢固定位，并采取与钢护筒焊接相连的措施防止在灌注水下混凝土中下落或被混凝土顶托上升。7、二次清孔导管放置完成，再次测量沉碴厚度，沉碴超标则进行二次清孔。二次清孔采取正循环方式。沉碴厚度检测合格后，对监理报检。8、水下混凝土灌注本工程使用商品混凝土。施工中每根桩随机制作砼试块一组，每车随机抽测混凝土坍落度一次，检验混凝土质量。混凝土水下灌注注意要点：（1）下导管过程中要加“O”型密封圈，防止漏水。（2）导管下入后应尽快接好泥浆循环管接头，进行第二次清孔，待沉渣符合设计要求，经监理工程师确认后，方可进行砼灌注施工。（3）首斗灌注必须加隔水塞（球），未加隔水塞（球）不得灌注。（4）导管提离孔底200—400mm，以保证隔水塞（球）顺利推出为准，其后正常埋管深度不得小于2.0m，最大埋深不宜超过6米。（5）灌注时勤提动，反插导管，冲捣水下砼，助其密实。（6）专人作好灌注记录，及时测量和反映灌注高度和埋管深度，技术员指导灌注。桩砼顶面超过设计标高0.6m，灌注四小时内，挖去部分超灌桩头，桩砼顶面超过设计标高0.2～0.3m，及时回填、平整桩孔。（7）根据2～4个孔的灌注情况，及时调整钻头出刃、泥浆性能，控制桩砼充盈系数符合要求。钻孔灌注桩成孔验收主要允许误差检测表序号检测项目允许偏差备注1桩孔平面位置50mm2孔深≥设计规定孔底沉淀厚度摩擦桩≤300mm设计要求端承桩≤100mm4桩孔倾斜度1％5孔径≥设计孔径6泥浆相对密度1.03～1.107粘度17～20s8含砂率2％四、常遇质量问题及防治处理方法（1）坍孔防治处理方法：护筒周围用粘土填封紧密；钻进中及时添加新鲜泥浆，使其高于孔外水位；遇流砂、松散土层时，适当加大泥浆密度，不要进尺过快，空转时间过长；轻度坍孔时，加大泥浆密度和提高水位；严重坍孔时，用粘土泥浆投入，待孔壁稳定后采用低速钻进。（2）钻孔偏移（倾斜）防治处理方法：安装钻机时，要对导杆进行水平和垂直校正，检修钻孔设备，如钻杆弯曲，及时调换，遇软硬土层应控制进尺，低速钻进；偏斜过大时，填入石子、粘土重新钻进，控制钻速，慢速上下提升、下降，往复扫孔纠正；如有探头石，宜用钻机钻透，用冲孔机时用低锤密击，把石块打碎；倾斜基岩时，投入石块，使表面略平，用锤密打。（3）流砂防治处理方法：使孔内水压高于孔外水位0.5米以上，适当加大泥浆密度；流砂严重时，可抛入碎砖、石、粘土用锤冲入流砂层，做成泥浆结块，使其成坚厚孔壁，阻止流砂涌入。（4）不进尺防治处理方法：加强排渣，重新安装刀具角度、形状、排列方向；降低泥浆密度，加大配重；糊钻时，可提出钻头，清除泥块后，再施钻。（5）钻孔漏浆防治处理方法：适当加稠泥浆或倒入粘土慢速转动，或在回填土内掺片石，卵石，反复冲击，增强护壁、护筒周围及底部接缝，用土回填密实，适当控制孔内水头高度，不要使压力过大。（6）钢筋笼偏位、变形、上浮防治处理方法：钢筋过长，应分2-3节制作，分段吊放，分段焊接或设加劲箍加强；在钢筋笼部分主筋上，应每隔一定距离设置混凝土垫块或焊耳环控制保护层厚度，桩孔本身偏斜、偏位应在下钢筋笼前往复扫孔纠正，孔底沉渣应设置换清水或适当密度泥浆清除；灌注混凝土时，应将钢筋笼固定在孔壁上或压住；混凝土导管应埋入钢筋笼底面以下1.5米以上。（7）吊脚桩防治处理方法：做好清孔工作，达到要求立即灌注混凝土；注意泥浆密度和使孔内水位经常保持高于孔外水位0.5米以上，施工注意保护孔壁，不让重物碰撞，造成孔壁坍塌。（8）粘土上层缩颈、糊钻防治处理方法：除严格控制泥浆的粘度增大外，还应适当向孔内投入部分砂砾，防止糊钻；钻头宜采用肋骨的钻头，边钻进边上下反复扩孔，防止缩颈卡钻事故。（9）断桩防治处理方法：力争首批混凝土灌一次成功，钻孔选用较大密度和粘度、胶体率好的泥浆护壁；控制进尺速度，保持孔壁稳定；导管接头应用方丝扣连接，并设橡皮圈密封严密；孔口护筒不使埋置太浅；下钢筋笼骨架过程中，不使碰撞孔壁；施工时突然下雨，要争取一次性灌筑完毕，灌筑桩严重塌方或导管无法拔出形成断桩，则可在一侧补桩；深度不大可挖出；对断桩处作适当处理后，重新浇筑混凝土。授课人:韩平、孔祥云