浅谈钻孔桩施工技术方案

谈钻孔桩施工技术宋根利(中铁二十局集团路桥工程有限公司天水市麦积区渭水家园向东450m天平铁路第三项目部741020)摘要:铁路桩基中的钻孔桩施工比较复杂、难度比较大，属于隐蔽工程。主要包含钻孔、钢筋笼加工、水下混凝土灌注几个施工环节，其中钢筋笼吊装和水下混凝土灌注施工比较复杂。关键词:钻孔混凝土、钢筋。0引言钻孔桩施工是桥墩台施工基础工程，施工比较复杂要求比较高，在施工中要面临许多例如塌孔、断桩、成孔偏斜、孔深不够、钢筋笼上浮、堵管等各种施工现象。所以要保证施工质量对于技术员和现场施工员是一项艰巨的任务。1工程概况我项目部承担新建天水至平凉TPTL-1标段下曲湾特大桥正线天水台、平凉台总共20根桩基的施工任务。施工范围为天水市麦积区下曲湾特大桥，其中心里程为DK1+610。本桥主要地层为第四系全新统冲积砂质黄土、粉质黏土、粉砂、粗圆砾土，上更新统冲积砂质黄土、粗圆砾土，下古生界大理岩、片岩及片麻岩等2钻孔桩的施工工艺及方法2．1、钻孔桩工艺流程如下页所示2．2、施工方法2．2．1、钻孔1）场地平整钻孔前平整场地，填筑钻机平台并进行预压，确保钻机就位后不会因地基沉降发生倾斜。场地的大小以能满足钻机的放置、泥浆循环系统及混凝土输送车的要求。2）埋设护筒护筒埋置深度黏性土、粉土不小于1m，砂类土不小于2m，护筒顶应高出地面0.5m，应在护筒底下及四周包填粘土，并分层夯实。3）钻孔泥浆可将粘土加工后投入孔中，利用钻头冲击造浆。泥浆指标应符合以下要求：比重：实心钻头钻孔时，孔底泥浆比重在砂粘土中不宜大于1.3，岩石中不大于1.2。粘度：入孔泥浆粘度，一般地层16～22秒；松散易坍地层19～28秒。含砂率：新制泥浆不宜大于4%。胶体率：不应小于95%。PH值：应大于6.5。开始埋设护筒钻机就位钻进第一次清孔钢筋笼定位安装导管灌注水下砼自然养生钻机钻头准备检查修补钻头钻孔检查钢筋骨架制作钢筋骨架吊装测量砼面高度向孔中注清水或泥浆泥浆处理机供水泥浆备料检测调整泥浆指标试拼装检验导管砼输送砼检验否拔出导管、护筒基桩检测二次清孔桩位放样平整场地设置隔水栓是为提高泥浆粘度和胶体率，可在泥浆中投入适量的烧碱或碳酸钠。造浆后应试验全部性能指标，钻进时，应随时检验泥浆比重及含砂率，并填写泥浆试验记录表。4）钻孔安装钻机时，底架应垫平，保持稳定，使不产生位移和沉陷。钻机顶端应用缆风绳对称栓牢拉紧。钻头中心与护筒顶面中心的偏差不得大于5cm。吊钻的钢丝绳必须选用软性、优质、无死弯和无断丝者，安全系数不小于12，钢丝绳与钻头的联接必须牢固，以防掉钻。造孔时，先用小冲程造孔，使初成孔坚实。坚直、圆顺。能起导向作用，并防止孔口坍塌。钻时深度超过钻头全高加冲程后，方可进行全冲程冲击。坚硬漂卵石和岩层应选用中大冲程，松散地层应选用中小冲程。钻进过程中必须勤松绳，先少量松绳，防止打空锤；勤出碴，使钻头经常冲击新鲜土层。每次松绳量，应根据地质和钻头情况通过反复摸索掌握。钻进时应经常检查钻头转向装置，使钻头在钻进中能自由转动。钻进时，为防止卡钻，应经常用检孔器检孔。更换新钻头或钻头修补后必须检查到孔底，方能施钻。钻进时应有备用钻头，轮换使用。钻头直径磨耗超过1.5厘米时，应及时更换、修补。冲击钻机钻孔时，孔内水位宜高于护筒底脚0.5米以上，在钻进中取渣时和停钻后应及时向孔内补水，保持一定的水头压力。钻进时，起落钻头速度要均匀，不得过猛或突然变速，以免碰撞孔壁。因故停钻时，钻头提出孔外，孔口应加盖防护。钻孔应一次成孔。钻孔成形后，应对孔位，孔深，孔形和孔底沉渣进行检查，孔位偏差不大于5厘米，孔深不小于设计深度，砼灌注前孔底沉渣不大于5厘米。成孔直径不得小于设计尺寸，倾斜度不大于1%。5）第一次清孔采用泵吸反循环换浆法清孔。当钻至设计标高进行第一次清孔，将钻头提离孔底20cm，一边继续维持泥浆循环，把孔底泥浆、钻碴混合物排出孔外，一边向孔内补充经泥浆罐净化后的泥浆，直到测出出浆口泥浆达到比重为1.04～1.10，黏度为17～20s，含砂率小于2%。2．2．2、钢筋笼制安1）钢筋笼是在制作场内分节制作。采用加劲筋成型法，加劲筋设在主筋外侧。制作时，按图纸设计尺寸作好加劲筋圈，标出主筋的位置。焊接时，使加劲筋上任何一主筋的标记对准主筋中部的加劲筋标记，扶正加劲筋，并校正加劲筋与主筋的垂直度，然后点焊。当一根主筋焊好全部加劲筋后，在骨架两端各设一人转动骨架，将其余主筋逐根照上法焊好，然后抬走骨架搁于支架上，套入盘筋，按设计位置布置好螺旋筋并绑扎于主筋上，点焊牢固。2）由于钢筋骨架重量大，施工中采用分节制作、转运及安装。钢筋骨架在制作场制作好后，用汽车吊安装钢筋笼。在整个过程中，为了保证钢筋笼质量要求，必须注意在转运过程中钢筋笼不得变形。在安装钢筋笼时，采用两点起吊，待钢筋笼竖直后，检查垂直度。骨架进入孔口后，将其扶正徐徐下放，严禁摆动碰撞孔壁，并且边下放，边拆除内撑，注意内斜撑严禁掉进孔内。3）第一节骨架放到最后一节加劲筋位置时，穿进工字钢，将钢筋支撑在孔口工字钢上，再起吊第二节骨架，使它们在同一竖直轴线上对齐使用钢筋套筒连接（或帮条焊接），以加快进度、缩短钢筋笼下放时间。帮条焊接时先焊接一个方向的两根接头，然后稍提起，以使上下节钢筋笼在自重作用下垂直，再焊接其它所有的接头，接头焊好后，骨架吊高，抽出支撑工字钢后，下放骨架。如此循环，使骨架下至设计标高，定位于孔中心上，完成钢筋笼的安装。4）受力钢筋接头在同一截面内截面面积，占受力钢筋总截面面积的百分率应不得大于50%，且接头应错开至少1m5）钢筋笼构造详见设计图。2．2．3、二次清孔下入钢筋笼和导管后，进行第二次清孔，混凝土灌注前允许的沉碴厚度为5cm；经质量检查合格的桩孔，应及时灌注混凝土。在浇筑水下混凝土前，应射水（或射风）冲射孔底3～5min，翻动沉积物，然后立即浇筑水下混凝土，射水（或射风）压力应比孔底压力大0.05MPa。2．2．4、水下混凝土灌注本工程桩基用砼为C35水下砼，坍落度应为18～22cm，采用搅拌站集中拌制。水下混凝土灌注采用直升导管法，施工图程序见下图：1）导管采用Φ300mm刚性导管施工，导管制作应坚固、内壁光滑、顺直、光洁，各节导管内管应大小一致，偏差不大于±2mm。导管使用前和使用一定时间后要进行水密性和承压试验，并检查防水胶垫是否完好，有无老化现象，导管使用后涂油、编号，以保证灌注混凝土过程中不漏水、不破裂和使用有序。2）剪球预制直径为200mm的混凝土球体，用胶垫使其与导壁密合，放置在导管上口，用铁线吊住，导管底离孔底50cm左右。使用泵机输送混凝土，当泵满漏斗和储料斗时，马上剪球，保证第一批混凝土灌注导管后导管埋深1m以上。3）灌注混凝土必须严格按施工规范规定保证混凝土的温度、含气量及和易性等指标，保证混凝土的连续供应。在混凝土灌注过程中，设专人测量孔深并认真填写“《水下混凝土浇筑记录表》”，准确掌握混凝土123456导管法灌注水下混凝土1、安装导管2、安放隔水栓3、灌注首批混凝土4、剪断铁丝，隔水栓下落管底5、继续灌注混凝土，提升导管6、灌注完毕，拔出护筒面上升高度，严格控制导管埋深在2～6m之间，防止埋管过深提不起来或埋管过浅脱空的事件发生。灌注过程中随时将翻起的泥水抽入泥浆罐中外运排放。4）桩头处理混凝土面应灌注至高出设计桩顶面标高1.0m，高出部分待混凝土强度达到设计强度，承台开挖后用人工凿除，确保桩头质量良好。2．2．5、桩基检测在承台施工前应对全部桩基进行检测，按照工点设计要求，检测方法为低应变动测法或声波透射法。2．2．6、施工注意事项如下：1）、注浆用的材料符合设计要求，进场时进行检验。2）、进行注浆试验，确定浆液的配比、注浆压力等工艺技术参数。3）、注浆过程中要加强变形观测和地面观察记录。4）、注浆过程中要做好技术资料和基础数据记录、整理和分析工作。5）、注浆结束后及时用水泥砂浆封孔。6）、加强注浆效果检测，保证注浆质量。7）、钻孔的泥浆应处理后集中排放，防止污染河水和农田。8）、注浆工点设置围档，有符合环保要求的隔离回收设施，防止水泥浆漫流污染场地。要加强观察，对可能溶洞通道串流在较远处的冒浆点进行及时处理。3、钻孔桩施工质量控制3．1、钻孔质量要求1）主控项目a、钻孔达到设计深度后，必须核实地质情况。b、孔径、孔深和孔型必须符合设计要求。c、钻孔桩护筒应坚实不漏水，护筒埋深应符合施工工艺设计要求。d、泥浆指标应根据钻孔机具、地质条件确定。对制备的泥浆应试验全部性能指标，钻进时应随时检查泥浆比重和含砂率。e、浇筑水下混凝土前应清底，孔底沉渣应清除干净，满足客运专线铁路相关规范及设计文件中提出的沉降要求。2）一般项目钻孔桩钻孔允许偏差和检验方法应符合下表的规定：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50mm3倾斜度1%3．2、钢筋加工质量要求1）主控项目①钢筋进场时，必须对其质量指标进行全面检查并按批抽取试件做屈服强度、抗拉强度、伸长率和冷弯试验，其质量应符合先行行国家标准《钢筋混凝土用热扎光圆钢筋》（GB13013）、《低碳钢热扎圆盘条》（GB/T701）等的规定。②钢筋加工应符合设计要求及下列规定：a、受拉热扎光圆钢筋的末端应做成180°弯钩，其弯曲直径不得小于钢筋直径的2.5倍，钩端应留有不小于钢筋直径3倍的直线段。b、弯起钢筋应弯成平滑的曲线，其弯曲半径不得小于钢筋直径的10倍（光圆钢筋）。c、纵向受力钢筋的连接宜采用滚扎直螺纹套筒连接，也可采用焊接。d、钢筋电弧焊接头的技术要求和外观质量应符合下图规定；③、安装的钢筋品种、级别、规格和数量必须符合技术要求。④、钢筋保护层位置和数量应符合设计要求。2）一般项目①、钢筋应平直、无损伤、表面无裂纹、油污、颗粒状或片状老锈。②、钢筋加工允许偏差应符合下表规定：序号项目允许偏差检验方法1受力钢筋全长±10mm尺量2弯起钢筋的弯折位置20mm3箍筋内净尺寸±3mm③、钢筋接头应设置在承受应力较小处，并应分散布置。配置在“同一截面”（两焊（连）接接头在钢筋直径的35倍范围且不小于500mm以内、两绑扎接头在1∶3倍搭接长度范围且不小于500mm以内，均视为“同一截面”）内受力钢筋接头的截面面积，占受力钢筋总截面面积的百分率应不得大于50%；钢筋接头应避开钢筋弯曲处，距弯曲点的距离不得小于钢筋直径的10倍；在同一钢筋应少设接头，“同一截面”内，同一钢筋上不得超过一个接头。2～5mm2d4dφd双面焊缝帮条焊示意φd8d4d2～5mm立面ⅠⅠⅠ--ⅠⅠ立面单面焊缝帮条焊示意Ⅰ--ⅠⅠφdⅠⅠ4d双面焊缝搭接焊示意立面Ⅰ--ⅠⅠ--Ⅰ立面单面焊缝搭接焊示意φdφdⅠⅠ8d说明：1.钢筋搭接接头的搭接部位应预弯,搭接钢筋的轴线应位于同一直线上.2.帮条电弧焊的帮条,宜采用与被焊钢筋同级别,同直径的钢筋。当采用同级别不同直径的钢筋做帮条，且被焊钢筋与帮条钢筋均为Ⅰ级钢筋时，两帮条钢筋的直径应大于或等于被焊钢筋的0.8d；当被焊钢筋与帮条钢筋均为Ⅱ、Ⅲ级钢筋时，两帮条钢筋的直径应大于或等于被焊钢筋的0.9d。帮条和被焊钢筋的轴线应在同一平面上。3.焊缝高度h应等于或大于0.3d，并不小于4mm，焊缝宽度b应等于或大于0.7d，并不小于8mm。④、挖（钻）孔桩钢筋骨架的允许偏差和检验方法应符合下表的规定：3．3、水下砼灌注质量要求1）主控项目①混凝土的原材料、配合比设计、必须符合铁道部现行《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》（铁建设[2005]160号）之规定。②水下混凝土浇筑必须符合施工工艺设计要求。③桩的混凝土强度必须符合设计要求。水下混凝土标准养护试件强度必须符合设计强度的1.15倍。④、桩身混凝土应匀质、完整。3．4、质量检查程序钻孔桩严格按照设计图纸及相关规范要求施工，每个检验批工程施工完成后严格执行三级自检制度，先是工班自检合格后报施工员检查，施工员通过检查合格后再报队专职质检员现场认真检查，符合设计要求及相关质量验收标准后报驻地监理工程师检查、验收。上道工序经监理检查合格后方