钻孔灌注桩施工方案(1)

目录

一、工程概况 (1)

二、施工工艺流程 (1)

三、场地准备 (2)

四、钻孔 (3)

五、清孔 (5)

六、钢筋笼加工与吊放 (6)

七、水下砼浇筑 (7)

八、桩底压浆 (8)

九、桩身质量检测 (10)

十、灌注事故的预防及处理 (11)

一、工程概况

六峰渭河大桥斜跨渭河，桥址位于甘谷县新兴镇和六峰镇，桥梁起点桩号K13+296.25，桥梁终点桩号K13+633.75，为11×30m预应力砼连续箱梁，全长337.5m。桥梁基础分部采用钻孔桩基础，共计28根。其中桩径1.7m的20根，1.5m的8根。

二、施工工艺流程

钻孔桩施工顺序：先深孔桩，再浅孔桩。

钻孔桩施工前，先对存在地面塌陷隐患的桩孔位采取压浆、灌混凝土、填砂石料后压浆等方法处理后再进行钻孔作业，流塑淤泥质粘土地层则采用护筒跟进法施工。

复杂地质条件下钻孔桩施工最重要的是实现快速成桩。选择既能在第四纪沉积层中高效钻进，又能在基岩中快速成孔的HCFG型旋转冲击双功能反循环钻机。

沉积层中采用回旋钻孔工艺，基岩中采用冲击成孔工艺。地质条件较好、桩长较短时，则采用GPS、KP等系列钻机钻进成孔。钻进过程中要防止出现塌孔、卡钻、掉钻等现象。

钻孔桩清孔完成后，立即用汽车吊吊放钢筋笼，为减少钢筋接头连接时间，钢筋笼接头现场采用单面焊连接，采用丝扣式导管进行水下混凝土浇筑，并保证混凝土后台供应，确保桩身混凝土能在8h内浇筑完成。

钻孔桩工艺流程见图1。

图1 钻孔桩施工工艺流程图

三、场地准备

施工前先对桥址处的场地进行平整，并根据地表、地质情况进行处理，防止钻孔过程中钻机失稳，发生安全事故，影响工程质量。

钻孔前在桩位处先进行地质钻探，没有钻探的桩孔不得施钻，根据钻孔结果，采取相应的处理措施，以保证施工安全和施工质量。

四、钻孔

1、群（排）桩钻孔时采用跳桩法施工，在已灌注成桩邻近桩位钻孔时，则要等到已灌注钻孔桩混凝土强度达到2.5MPa以上后方可施钻，避免扰动相邻已施工的钻孔桩。

2、钻孔前，先埋置导向护筒，灌入护壁泥浆。护筒采用6～8cm钢板卷制，其直径比桩径大20～40cm。在砂性土和流塑淤泥质粘土中钻进时护筒长度根据其埋深和厚度适当增加，对流塑淤泥质粘土地层，采用套筒跟进的方法，确保无塌孔现象。

3、泥浆采用优质膨润土造浆。制备及循环分离系统由泥浆搅拌机（ZL800）、泥浆池（45m3两个）、泥浆分离器（ZX-250型两个）和泥浆沉淀处理器等组成。泥浆循环系统平面布置见图2示。

图2 泥浆循环系统平面布置图

4、在钻孔桩施工过程中，对沉淀池中沉渣及浇筑混凝土时溢出的废弃泥浆随时清理，严防泥浆溢流，并用汽车弃运至指定地点倾泄，禁止就地弃渣，污染周围环境。

5、配比中掺加剂的用量，应先试配，检验配合液的各项性能指标是否符合表1中所列指标要求。各种掺加剂宜先制成小剂量溶剂，按循环周期加入，并经常测定泥浆指标，防止掺加剂过量，搅拌好的新鲜泥浆其性能必须适合于地基条件和施工条件。

6、为满足环保要求，采用泥浆分离器分离从桩内循环出来的泥浆，并通过调整膨润土、分散剂的掺量，使循环泥浆能再次利用。

表1 不同地层下泥浆的性能指标要求表

7、开始钻进时，以泥浆正循环方式开孔，钻至护筒底时，采用反循环方式钻进。钻进时在覆盖土层中用回转钻进，进入岩层后改用冲击反循环钻进，以加快钻进速度。

钻进过程中随时捞取钻渣，判断地层并检验泥浆指标，根据地层变化情况，采用不同钻速、钻压，适时调整泥浆性能，并始终保持孔内液面高于孔外水位1.5～2.0m，加强护壁，保持孔壁稳定。

钻孔应连续进行，当遇到特殊情况需停钻时，提出钻头，补足孔内泥浆，始终保持孔内规定的水位和泥浆的相对密度、粘度。在粘土层中钻进时应采用改造过的钻头，钻头上设射水管，通过高压射水等措施，及时清除糊钻的粘土，同时要控制钻进速度，加强观察，防止因糊钻而扭断钻杆。

8、钻孔中采取以下措施防止塌孔：

①护筒的埋设深度，应确保穿透淤泥质软土层，并做好护筒底部密封。

②现场钻孔操作人员，要仔细检测泥浆比重及粘度，尤其是含砂率的检测，不同地层必须按要求进行相应调整。

③控制钢筋笼安装垂直度，安放钢筋笼时，需对准钻孔中心竖直插入，严禁触及孔壁。

④紧密衔接各道工序，尽量缩短工序间隔。

⑤当出现灾害性天气无法施工时，需提起钻头，调整泥浆比重，孔内灌满泥浆。对存在溶洞的桩孔，应先探明溶洞的大小、规模及溶洞内填充物情况，对溶洞进行处理后再钻进。

五、清孔

1、当钻孔深度达到设计要求时，应立即用超声波桩孔检测仪（K-400型侧壁仪）对孔深、孔径、孔形和孔底沉渣量进行检查，确

认满足设计要求后，报请监理工程师批准，监理工程师认可后，立即进行清孔。清孔利用泥浆分离器清孔，在清孔的同时，将附着于护筒壁的泥浆清洗干净。清孔应达到以下标准：

孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重≧1.1，含砂率＜2%，粘度17～20s；浇筑水下混凝土前柱桩（或主墩）孔底沉渣厚度≧5cm、摩擦桩≧10cm。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔作业。

2、钢筋笼和导管安放完毕后、浇筑水下混凝土前，检测桩底沉渣厚度。若沉渣超标，要立即进行第二次清孔，第二次清孔利用导管安装风管，气举反循环法清孔。

3、当地层富含粉砂类土，终孔后粉砂、粉细砂快速沉淀，给清孔带来困难，为降低孔底沉淤采取以下措施：

①采用双泥浆泵并联供应泥浆，增大泵量，提高泥浆循环速度，增强泥浆携带钻渣的能力。

②用优质膨润土和化学外加剂提高泥浆粘度，以减缓砂粒沉淀速度。

③严格控制钻杆接头的密封性，确保泥浆能全部从孔底返回。

④及时排除废弃泥浆，勤捞沉淀池中的沉渣，不断补充优质泥浆。

⑤当钻进砂层时及时开启泥浆分离器，降低含砂率。

⑥加快成孔与成桩速度，缩短从成孔到成桩的作业时间。

⑦二次清孔完成后，立即浇筑水下混凝土，避免泥碴再次沉淀。

六、钢筋笼加工与吊放

1、钢筋笼加工采用长线法施工。钢筋笼分节加工制作，长度大于15m的桩基本节长按15m制作，最后一节为调整节。

将每根桩的钢筋笼按设计长度分节并编号，保证相邻节段可在胎架上对应配对绑扎。声测管的安装，除在底节钢筋笼安装时焊接在钢筋笼上外，其余各节均预先绑扎在钢筋笼内。

2、钢筋笼吊装时配备专用托架，平板车运至现场，在孔口利用汽车吊吊放。下放前检查钢筋笼垂直度，确保上、下节钢筋笼对接时中心线保持一致，主筋对位后使用单面焊接接头。钢筋笼安装就位后立即将钢筋笼中四根加长主筋与钢护筒顶部焊接固定，防止混凝土浇筑过程中钢筋骨架上浮。

七、水下砼浇筑

1、浇筑水下混凝土必须做好充分的准备工作，配置足够备用应急设备和材料，确保浇筑水下混凝土时间≧8小时，必要时在混凝土内掺入缓凝剂以确保工程质量。

2、导管采用专用的卡口式导管，导管内径30cm，分节长3m，最下节长6m。导管制作要坚固、内壁光滑、顺直、无局部凹凸。各节导管内径大小一致，偏差≧±2mm。

下放过程中应保持导管位置居中，轴线顺直，逐步沉放，防止卡挂钢筋笼和碰撞孔壁。浇筑首盘混凝土时，导管底部至孔底距离控制在35～40cm。

3、浇筑水下混凝土之前，再次检测孔底泥浆沉淀厚度，如沉渣厚度大于5cm（柱桩或主墩）或10cm（摩擦桩）时，必须对孔内进行

二次清孔，确保孔底沉渣厚度符合规定要求。浇筑前，先射水或压气3～5min，将孔底沉渣冲翻搅动。采用砍球法浇筑水下混凝土，首盘混凝土需用量由计算确定，保证首批混凝土浇筑后导管埋入混凝土中的深度≦1m，并能填充导管底部间隙。在整个砼浇筑时间内，导管口应埋入先前浇筑的混凝土内至少 1.5m，防止泥浆冲入管内，但不得大于5m。完成首批封底混凝土后，6m3储料斗换成2m3储料斗，采用砼输送车直接浇筑砼，以加快水下砼的浇筑速度。

4、浇筑过程中经常量测孔内混凝土面的上升高度，并适时缓慢平稳提升，逐级快速拆卸导管，并在每次起升导管前，探测一次管内混凝土面高度。

5、混凝土浇筑开始后，应快速连续进行，不得中断。最后拔管时注意提拔及反插，保证桩芯混凝土密实度。

6、混凝土浇筑标高比设计标高高出1m以上，多余部分在承台施工前凿除，确保桩头无松散层。

八、桩底压浆

1、通过桩底压力灌浆使桩底沉渣密实，减少工后沉降，提高承载力。取有代表性的桩进行桩底压浆，并作承载力与沉降试验，与未压浆桩作对比，验证压浆的效果，确定是否需做桩底压浆处理。

2、压浆管采用3根内径φ25mm、壁厚δ=3.25mm钢管和3根内径φ75mm、壁厚δ=3.5mm的声测管。安装时要求保证密封性能良好。底部用弯头及弯管将１根注浆管和１根声测管连接成回路，其中一根为进浆管，一根为溢浆管，每根钻孔桩共设3个压浆回路，在注浆管

上端安装高压止浆阀，在溢浆管上安装溢浆安全阀。压浆管顶部钢管接长至地面以上0.2m，便于压浆操作。

3、钢筋笼底部压浆管路的布置见图3。

U型管压浆回路

压浆管

声测管

图3 桩底压浆管布置图

4、桩底压浆主要设备有：注浆泵（3SNS高压注浆泵）、制浆机（ZJ-400型涡流制浆机）、储浆箱、其他配件（压力表、球形阀、浆液分配器、溢流安全阀、高压软管、管路接头等配件）、辅助设备。

5、开始压浆前，应制备足够的浆液存放在储浆箱内，在压浆过程中，用直尺测量储浆箱内浆液高度的变化，即可计算出每一次的注浆量。

6、桩身混凝土浇筑后24～48h，开始压水，出浆管口出水后，关闭出浆阀，继续加压，使套筒包裹的注浆孔开裂，裂开压力为2～6MPa。

7、桩底压浆施工在钻孔桩混凝土浇筑10d后进行，分三个循环进行桩底压浆，每个压浆循环之间间隔6小时。

桩底压浆施工工艺流程如图4示。

图4 桩底压浆施工工艺流程图

九、桩身质量检测

1、钻孔桩正式开工前先进行试桩，验证钻孔桩设计承载力，优化钻孔桩设计长度，选择合适的成孔工艺和压浆工艺，指导施工，确保桥梁钻孔桩的施工质量。

2、钻孔桩除进行静载试桩外，还要按下述要求进行桩身质量检测：

①所有钻孔桩身混凝土质量均作无损低应变检测；

②地质条件较差、桩长超过50m的钻孔桩均要进行超声波检测；

③每根钻孔桩混凝土强度试件不少于五组；

④对质量有问题的桩，钻取桩身混凝土鉴定检验；

⑤柱桩桩底沉渣厚度，按柱桩总数的3～5%钻孔取芯检验；

⑥钻孔到达设计高程后，复核地质情况和桩孔位置

十、灌注事故的预防及处理

1、导管进水

①主要原因：

混凝土的储量不足，或虽然混凝土的储量已够，但导管底口距孔底的间距过大，混凝土下落后不能埋没导管底口，以至泥水从导管进入。

导管接头不严，接头间橡皮垫被导管高压气囊挤开，或焊缝破裂，水从接头或焊缝中流入。

导管提升过猛，或测深出错，导管底口超出混凝土面，底口涌入泥水。

②预防和处理办法：

如果是上述第一种原因引起的，应立即将导管拔出，将散落在孔底的混凝土拌和物用反循环钻机的钻杆通过泥石泵吸出，或者用空气吸泥机、水力吸泥机以及抓斗吸出。

若是第二种或第三种引起的，应拔换原管重新下管，或用原导管插入续管，但灌注前均应将进入导管内的水和沉淀土用吸泥或吸水的方法吸出。

2、卡管

在灌注混凝土的过程中，混凝土在导管中下不去，称为卡管。卡

管有以下两种情况：

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、夹有大卵石、拌和不均匀，以及运输途中产生离析、导管接缝处漏水等使水泥混凝土中的水泥浆被冲走，粗集料集中而造成导管堵塞。处理方法可用振捣器把导管中的混凝土下落。

机械发生故障或其它原因是混凝土在导管内停留时间过久，或混凝土灌注的时间过长，最初灌注的混凝土已经，初凝的，增大了混凝土下落的阻力，混凝土堵在管里。预防措施是在灌注之前把机械维修一遍。同时采取措施加快混凝土的下落速度。

3、埋管

导管无法拔出称为埋管，起原因是导管埋入混凝土过深，或导管内外混凝土已经初凝使导管与混凝土之间的摩擦力增大，猛拔导管会把导管拉断。

①预防办法：应严格控制导管的埋入深度，一般不超过6～8m，在导管上安装附着振动器拔管前或停灌时间较长时，均应适当振动，使周围的混凝土不至初凝。在首批混凝土中掺入缓凝剂。

②处理办法：若事故已经发生，初时可用千斤顶试拔；若不行可用较小的导管伸入吸出混凝土表面的泥渣，派人下至混凝土面，在水下将导管齐混凝土切断。

4、钢筋笼上升

①原因：除了由于全导管上拔、导管提升挂钩所至外，主要是由于混凝土表面接近钢筋笼底口，导管底口距钢筋笼底口3m到1m时混

凝土灌注的速度过快，使混凝土下落冲出导管底口向上反冲，其顶推力大于钢筋笼的重力导致。

②预防及措施：克服钢筋笼上升，除了从改善混凝土流动性能、初凝时间及灌注工艺等方面着眼外，还应从钢筋笼本身的结构及定位方式上加以考虑，具体措施为：

1）适当减少钢筋笼下端的箍筋数量，可以减少混凝土向上的顶托力。

2）钢筋笼上端焊固在护筒上，可以承受部分顶托力，具有防止其上升的作用。

3）在孔底设置直径不小于主筋的加强筋并以适当数量的牵引筋牢固的焊接于钢筋笼底部。

5、桩身夹泥断桩

①原因：大多是有以上各种事故引起的次生结果。

②措施：只能采取压浆补强的方法。

六、孔灌注桩检查及允许偏差

注：1.清孔后的泥浆指标，是从桩孔的顶、中、底部分别取样检验的平均值。本项指标的测定，限指大直径桩或有特定要求的钻孔桩。

2.对冲击成孔的桩，清孔后泥浆的相对密度可适当提高，但不宜

超过1.15。