桥梁钻孔桩水下混凝土灌注作业指导书样本

桥梁钻孔桩水下混凝土灌注作业指导书样本

4.1编制依据及目的

4.1.1 编制依据

（1）《段施工总价承包招标文件、补遗（答疑）书、工程量清单》；

（2）《段施工总价承包招标投标文件》；

（3）《标段施工合同》；

（4）《铁路混凝土强度检验评定标准》；

（5）《铁路工程基桩无损检测规程》；

（6）《铁路混凝土与砌体工程施工规范》；

（7）《铁路桥涵设计基本规范》；

（8）《铁路工程结构混凝土强度检测规程》；

（8）《铁路混凝土工程施工技术指南》；

（9）《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》；

（10）《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》；

（11）《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》；

（12）设计图纸及文件；

（13）《高性能混凝土施工实施细则》和《工程质量无损检测实施细则》；

（14）公司下发的相关文件；

（15）《标段实施性施工组织设计》；

（16）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资料。

4.1.2 目的

为贯彻执行标准化建设，严格按标准进行工序质量管理和控制，指导作业人员按标准程序进行水下混凝土灌注，防止混凝土灌注过程中出现质量缺陷，以确保建成世界一流的客运专线。

4.2适用范围

本作业指导书适用于 钻孔桩水下混凝土灌注工序施工。

4.3混凝土灌注方法及工艺要求

4.3.1施工工艺流程

水下混凝土灌注工序施工工艺流程见图1。

4.3.2浇筑前的准备工作

混凝土浇筑前应周密组织，精心安排，做好以下准备工作： （1）完成钢筋笼、声测管的下设和清孔验收工作。

（2）配管。根据孔深编排各根导管的管节组合，并填写“ 桩导管下设、开浇情况记录表（自制）(见附表1)”，记录好导管下设顺序、每根导管根数、各管节的长度、导管实际下设情况、开浇情况等。

（3）绘制“钻孔桩水下混凝土浇筑指示图”（自制）（附表2）。其主要内容有：桩孔纵剖面图、导管布置、每根导管的分节长度及分节位置、理论与实际浇筑混凝土方量、不同时间的混凝土面深度和理论与实浇方量、时间～浇筑方量过程曲线等。在混凝土浇筑指示图中，各节导管的上下位置应倒过来画，以便在浇筑过程中直观了解管底已提升到了什么位置。

（4）备足水泥、砂、石、粉煤灰、矿渣粉、外加剂等原材料和各种专用器

图1 钻孔桩混凝土浇注工序施工工艺流程图

具、零配件，并留有备用。

（5）对混凝土拌合设备、运输车辆以及与各种浇筑机具（包括起重机、隔水球、漏斗等）进行仔细地检查和保养。

（6）维修现场道路，清除障碍，保证全天候畅通。

（7）组织准备。对混凝土搅拌、运输、桩孔孔口灌注等各岗位进行分工，并明确各岗位任务和职责。

4.3.3导管结构及下设

4.3.3.1导管结构

水下混凝土灌注宜选用圆形螺旋快速接头的钢导管。钢导管的内径应与桩径及混凝土浇筑速度相适用，不宜小于最大骨料粒径的6倍，一般为200～300mm。导管可用钢板卷制，也可用无缝钢管制作。导管管壁厚度一般为3～5mm，其内壁应光滑、圆顺，内径一致，接口严密。导管尾管长度宜为3.0～4.0m，中间每节长度宜1.5m或2.0m，上部配1～2节长0.5m、0.7m、1.0m的短管，根据孔深进行调整。

4．3.3.2水密试验

导管应能承受1.2～1.5MPa的压力。使用前需要检查导管是否漏气、漏水、变形，接头连接要牢固可靠，并且要定期(一般每半个月)进行一次水密性试验，试验压力为桩孔底静水（浆）压力的1.5倍，可下式计算：

PW = 1.5（rc×hc－rw×hw）

式中 PW——导管壁可能承受的最大压力（kg/m2）；

rc——混凝土容重，可采用2350（kg/m3）；

hc——导管内混凝土柱最大高度，采用导管全长（m）；

rw——钻孔内水或泥浆容重（kg/m3），一般取1.0～1.25；

hw——钻孔内水或泥浆深度（m）。

水密试验方法：拼装好的导管先灌入70%的水，两端封闭，一端焊输风管接头，输入计算的风压力。导管须滚动数次，经过15min不漏水即为合格。

4.3.3.3导管配置

配置导管时要根据各桩孔的孔深、护筒至管架的距离来计算单根导管的长度，其计算式如下(式中符号见图2所示)：

21L L L ＋＝，32L H L －＝

式中：L ――导管长度(m)；

L 1――孔外管长(m)，即

导管上端管口至护筒顶的距离；

L 2――孔内管长(m)； H ――孔深(m)； L 3――导管下端管口距孔底的距离(m)，即导管悬空，一般30～40cm 。

单根导管的实际长度等于各

管节的累计长度。短导管放置在单根导管的上部。

4.3.3.4导管下设

浇筑导管的安装方法见图2。导管要按照“ 桩导管下设、开浇情况记录表”的编排顺序依次下放。下设导管时应防止碰撞钢筋笼，导管对正钢筋笼中心慢慢下设，各管节间连接要安放“O ”形密封圈，并检查每管节间连接紧扣。 导管支撑架用型钢制作，支撑架支垫在护筒两侧的方木上，方木放置要平稳。严禁将支撑架放在护筒上。导管全部下入孔内后，应放到孔底，以便核对导管长度及孔深，然后提起30～40cm ，开始浇注水下混凝土。

导管的顶端配有混凝土漏斗，其高度要便于混凝土的卸料。漏斗的容积要足以保证卸料时混凝土不会溢出。

4.3.4混凝土拌制及运输

㈠拌制前的准备工作

（1）由试验人员根据监理工程师批准的室内混凝土配合比、骨料含水量及

图2 混凝土浇筑导管的安装

L

L 3

L 2

L 1

H

支承托架

钢护筒

方木 方木

钢筋笼

导管

漏斗

搅拌机的容量，计算出搅拌一盘混凝土所需砂、石、粉煤灰、矿渣粉、水、水泥、外加剂的重量，并填写“混凝土（砂浆）施工配料单”（自制）（附表3），报送监理工程师验收、签字。

（2）检查混凝土搅拌机和上料设备，校准配料计量装置。

（3）准备足够的砂、石、水泥、粉煤灰、矿渣粉、外加剂等材料和装载、取样、测试工具。

㈡混凝土拌制

（1）投料：投料应按照经监理工程师审批的“混凝土（砂浆）施工配料单”进行。为了减少水泥粉尘飞扬及粘罐现象，拌制混凝土的投料顺序是：石子→水泥→砂→水和外加剂。

（2）搅拌：采用自动化程度高的强制式拌和机搅拌混凝土。搅拌时间为2min。

（3）计量：采用电子称自动计量。水和液体外加剂也可采用流量计计量。

（4）检查和调整：在混凝土拌制过程中，应根据混凝土坍落度、扩散度和砂石骨料含水量的检测结果、环境条件、工作性能要求等及时调整施工配合比。

每根钻孔桩混凝土拌和过程中，由搅拌操作人员填写“混凝土搅拌生产记录表”（附表4）。

㈢混凝土运输

混凝土运输宜采用混凝土拌和车运输，混凝土拌合车从拌和站开出后应在较短时间内达到灌注现场，保证单桩在首盘混凝土初凝前灌注完毕。

混凝土在运输过程中不得漏浆和离析。混凝土运至灌注地点时应检查其均匀性和坍落度，如不符合要求应进行第二次拌合，二次拌合后仍不符合要求时不得使用。

应尽量减少倒运环节，尽可能采用混凝土搅拌车与导管漏斗对口浇的施工方法。不具备对口浇的条件时，可用吊车、储料斗、卧罐等作为垂直提升转运工具。

冬季施工混凝土入导管温度低于5℃时，拌合车应采取保温措施；夏季施工混凝土入导管温度大于30℃时，拌合车应采取降温措施，减少运输过程中混凝

土坍落度损失。

4.3.5混凝土灌注

㈠开浇阶段

开浇宜采用压球法进行混凝土灌注。导管下设后在导管内放置略小于导管内径的隔离胶球作为隔离体，隔离泥浆与混凝土，然后在导管上口设置一个储料斗，在储料斗内出口上放置一个盖板。在开浇前，将混凝土储料斗灌满(储料斗容积应满足导管内容积及封埋导管不小于1.0m 深的方量)，使导管底部一次埋入混凝土面以下1.0m 以上。储料斗的混凝土储存量可按下式计算（式中参数见图3）。

()

a d H D H V

b a 224+=

π

式中：V —初浇混凝土体积（m 3）；

d 、D —导管内径和桩孔设计直径（m ）；

α—扩孔(充盈)系数；

H a —初浇混凝土高度（m ），H a ＝ h 1＋h 2 ；

H —孔内混凝土面深度（m ）；

H b —孔内混凝土高度达到埋管深度时，导管内

混凝土柱与导管外液柱的平衡高度（m ），H b ＝

( r 1/r 2)×H ；

r 1、r 2—孔内泥浆和混凝土重度（kN/m 3）； h 1—导管底端到孔底的距离（m ），一般取0.4m ； h 2—导管埋入混凝土内的深度（m ），一般取1.0m 。

当储料斗内的混凝土量已满足初灌要求时，拔出储料斗内出口上的盖板，同时打开储料斗上的放料闸门，使混凝土连续进入导管，迅速地把隔水栓及管内泥浆压出导管，同时将桩孔旁边的混凝土搅拌车内剩余的混凝土不断灌入储料斗内而使混凝土连续地灌入桩孔内。当孔内浆液迅猛地溢出孔口时，证明混凝土已通过导管进入孔内；若导管内无泥浆返回，则开浇成功。此时应测量混凝土面的深度，确认导管埋深是否满足1m 以上的要求。

㈡灌注阶段

（1）灌注混凝土一旦开浇后，应连续进行，不得中断，并应始终使导管埋入混凝土中足够深度，保证导管拆卸后导管埋入混凝土的深度不小于1m，以防止将导管拔出混凝土面；同时导管埋入混凝土中的深度不大于6m，以免出现堵管或铸管事故。混凝土灌注期间使用16t或25t汽车起重机吊放、拆卸导管。

（2）灌注过程中，应密切注意孔口情况，若发现钢筋笼上浮，应稍作停浇，同时在钢筋笼上加压重物，在不超过规定的中断时间内继续浇注；若发现孔口不返浆，应立即查明原因，采取相应的措施处理。

（3）提升导管时应保持轴线竖直、位置居中。如果导管卡挂钢筋笼，可转动导管，使其脱开钢筋笼，然后再提升。

（4）每隔30min测量一次桩孔内混凝土面深度(灌注后期和浅孔应缩短间隔时间至15min)，并及时填写“导管拆卸记录表（自制）”（附表5）和“钻孔桩内灌注水下混凝土记录表”（附表6），绘制“钻孔桩水下混凝土灌注指示图”，指导导管的拆卸工作。当灌注方量与混凝土顶面位置不相符时，应及时分析原因，找出问题所在，及时处理。

（5）混凝土应连续灌注，混凝土面上升速度控制在2m/h以上，遇特殊情况须间歇时，间歇时间应根据具体情况确定，但不宜大于30min。每根桩的灌注时间不应太长，应在8h内灌注完成。

（6）灌注时，孔口应设置盖板，避免混凝土散落到孔内。混凝土置换出的泥浆通过泥浆排污沟排到其它正在施工的桩孔中或沉淀池，以防止泥浆溢出而污染环境。

㈢终浇阶段

在终浇阶段由于导管内外的压力差减少，浇注速度也会下降，如出现下料困难时，混凝土坍落度宜为22cm，并可适当提升导管和稀释孔内泥浆。

混凝土灌注到接近设计桩顶标高时，工地值班人员应对剩余混凝土数量（计算时应将导管内的数量估计在内）进行测算，并通知搅拌站按需供料。

灌注的桩顶标高应比设计桩顶标高高出0.5～1.0m，以保证桩头混凝土的强度，多余部分在承台混凝土施工前凿除，桩头应无松散层。

在拔除最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下，形成泥心。

处于地面或桩顶以下的钢护筒，在灌注混凝土初凝前拔出。

4.4混凝土灌注质量控制与检查

4.4.1混凝土原材料

对每批进场的水泥、砂石骨料、掺合料、外加剂等原材料，应严格检查标号、出厂日期和出厂试验报告等材质证明文件并抽样检查，严禁使用不合格的材料。

由试验人员对混凝土原材料按照下列要求进行取样检验，并由质量检查员填写“进场材料/构配件/设备报验单（TA6）”（附表7）和“混凝土（原材料）检验批质量验收记录表（Ⅰ）（附表8），报送监理工程师验收、签字。

㈠水泥

水泥采用业主指定的42.5级硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或硫酸盐水泥。处于严重化学侵蚀环境时（硫酸盐侵蚀环境作用等级为H3或H4）应选用C3A含量不大于6%的硅酸盐水泥。水泥的品质应符合表1的要求。

表1 水泥的技术要求

注：①当骨料具有碱—硅酸反应活性时，水泥的碱含量不应超过0.60%；

②C40及以上混凝土用水泥的碱含量不宜超过0.60%。

混凝土配合比设计阶段应按表2中复检项目要求进行水泥选料源试验；施工过程中应按表2的要求对水泥的质量进行检验控制。

表2 水泥质量检验要求

㈡骨料

料源为业主指定的当地砂石料生产厂生产的骨料。

（1）细骨料采用级配良好的中粗河砂，细度模数在2.3～3.0之间。细骨料的品质应符合表3的要求。

表3 细骨料的技术要求

混凝土配合比设计阶段应按表4中复检项目要求进行细骨料选料源试验。施工过程中应按表4的要求对细骨料的质量进行检验控制。

表4 细骨料质量检验要求

（2）粗骨料采用三级配碎石，最大粒径为31.5cm，质地应坚硬、清洁、级配良好。粗骨料的品质应符合表5的要求。

表5 粗骨料的技术要求

注：施工过程在中粗骨料强度可用压碎指标值进行控制且应符合表6的要求。

表6 粗骨料的压碎指标值（%）

注：①沉积岩（水成岩）包括石灰岩、砂岩等；变质岩包括片麻岩、石英岩等；深成的火成岩包括花岗岩、正长岩、闪长岩和橄榄岩等；火成岩包括玄武岩和辉绿岩等。

②对于压碎指标值不符合表6规定的粗骨料，可通过试验，建立岩石抗压强度与压

碎指标值的对应关系，确认岩石抗压强度与混凝土强度等级之比不小于1.5（预应

力混凝土为2.0）且混凝土的力学及耐久性能满足要求后，方可使用。

混凝土配合比设计阶段应按表7中复检项目要求进行粗骨料选料源试验。施工过程中应按表7的要求对细骨料的质量进行检验控制。

表7 粗骨料质量检验要求

㈢矿物掺和料

料源为业主指定的生产厂生产的矿物料，包括粉煤灰和矿渣粉。

（1）粉煤灰应选用品质稳定的国标I级或II级粉煤灰，其品质应符合表8的要求。

表8 粉煤灰的技术要求

混凝土配合比设计阶段应按表9中复检项目要求进行粉煤灰选料源试验。施工过程中应按表9的要求对粉煤灰的质量进行检验控制。

表9 粉煤灰质量检验要求

（2）矿渣粉应采用水淬矿渣的粉磨产品，其质应符合表10的要求。

表10 矿渣粉的技术要求

混凝土配合比设计阶段应按表11中复检项目要求进行矿渣粉选料源试验。施工过程中应按表11的要求对矿渣粉的质量进行检验控制。

表11 矿渣粉质量检验要求

㈣外加剂

用于混凝土中的外加剂为聚羧酸系高性能减水剂。混凝土中不得掺加诸如防腐蚀剂、抗裂剂等无标准不规范的产品。掺入混凝土中的外加剂品质应符合表12的要求。

表12 外加剂的技术要求

混凝土配合比设计阶段应按表13中复检项目要求进行外加剂选料源试验。施工过程中应按表13的要求对外加剂的质量进行检验控制。

表13 外加剂质量检验要求

㈤拌和用水

表14 拌合用水的技术要求

混凝土配合比设计阶段应按表15中复检项目要求进行非饮用水的选料源试验。施工过程中应按表15的要求对拌合用水的质量进行检验控制。

表15 拌合用水质量检验要求

4.4.2混凝土配合比

根据设计图纸，局部地段范围内地下水含有硫酸盐，钻孔桩混凝土浇筑前要区分哪些桩采用抗侵蚀性混凝土，哪些桩采用一般混凝土。

在混凝土拌制前，按上述的要求，根据经监理工程师批准的室内混凝土配合比试验成果所推荐的理论混凝土配合比以及现场测定的砂、石的含水率，对室内混凝土配合比进行调整，提供施工混凝土配合比，并正确计算每盘用量。砂、石含水率测定，要求每工作班测试不得少于一次。

4.4.3混凝土拌和物性能

㈠混凝土原材料的称量误差

要严格控制砂、石的超径含量和混凝土原材料的称量误差，水、水泥、粉煤灰、矿渣粉和外加剂的加料误差不得超过1%，砂、石骨料的加料误差不得超过2%，每工作班抽查不得少于一次，并由质量检查员填写“混凝土搅拌质量控制记录”(自制)（附表9）。

㈡混凝土拌和物的坍落度、扩展度及含气量

混凝土拌制过程中应定期对混凝土拌和物的坍落度、扩展度及含气量进行测定，要求每拌制50m3混凝土或每工作班测试不得少于一次，测定结果应符合表16和表17的规定。

表16 坍落度及扩展度标准值及允许偏差值

表17 混凝土拌和物含气量

㈢坍落度与扩展度检验方法

（1）湿润坍落度筒和底板，在坍落度筒内壁和底板上应无明水。底板应放置在坚实水平面上，并把坍落度筒放在底板中心，然后用脚踩住两边的脚踏板，使得坍落度筒在装料时保持固定的位置。

（2）把已经搅拌好的混凝土分三层均匀装入筒内，使捣实后每层高度为筒高的三分之一左右。每层用捣棒沿螺旋方向由外向中心均匀的进行插捣25次，各次插捣应在截面上均匀分布。插捣筒边混凝土时，捣棒可稍稍倾斜。插捣底层时，捣棒应贯穿整个深度，插捣第二层和顶层时，捣棒应插透本层至下一层的表面。浇灌顶层时，混凝土应高出筒口，插捣后刮去多余的混凝土，并用抹刀抹平。

（3）清除筒周边底板上的混凝土，垂直平稳地提起坍落度筒，坍落度筒在提离过程应在5～10s内完成。

（4）提起坍落度筒后，测量坍落度筒高与坍落后混凝土体最高点的高度之差，即为混凝土的坍落度值；用钢尺测量混凝土扩展后最终的最大直径和最小直径，取其平均值，即为混凝土扩散度值。

4.4.4混凝土灌注

（1）灌注前要检修好混凝土搅拌系统、混凝土搅拌车、灌注混凝土的吊车等设备，以及浇筑器具，防止灌注混凝土过程中出现长时间中断。

（2）要根据验收孔深和灌注平台高度配置导管，导管接头应有密封圈（垫）并拧紧。浇筑导管应定期进行水密试验检查，并由质检工程师填写“水下混凝土浇筑导管水密试压记录”（附表10）。

（3）导管下设时要依次进行，要检查是否与“钻孔桩水下混凝土灌注指示图”中所绘导管顺序相对应；导管下设后，要检查导管是否漏浆；要将导管放置孔底，检查是否少下导管，以及导管是否下设至距孔底30～40cm；检查隔球塞

和储料斗内出口上的盖板是否放置好；拆除的导管要做好记录，防止拆除导管时拔出混凝土面而造成断桩。

（4）灌注开始后，应紧凑地、连续地进行，严禁中途停工，同一根桩的混凝土持续灌注时间应不大于混凝土初凝时间。尽量缩短拆除导管时间，掌握好下料速度，不宜太快太猛，以免造成气堵。

（5）在灌注混凝土过程中，要每隔15～30min测量一次孔内混凝土面的深度，以便控制好导管埋入混凝土中的深度，导管埋深始终控制在1.0～6.0m内，拆卸导管时向上提升导管要慢，避免拔出导管而造成断桩和钢筋笼上浮。要防止混凝土拌合物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，而使测深不准确。

测混凝土面的深度采用绳系标准锤测深法，标准锤的外形为锥形，锤底直径15cm，高20cm，质量6kg；测绳必须经检校过的钢尺进行校核。

（6）灌注混凝土过程中，应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除。

（6）终浇时要仔细而准确地测量混凝土面的深度，必要时采用钢管取样盒，从孔内取出混凝土样，鉴别盒内之物是混凝土还是泥渣，由此确定混凝土表面的准确位置。终浇标高控制在设计桩顶标高以上0.5～1.0m范围内。

钢管取样盒：用每节长约1～2m的钢管，钢管一端为阳螺纹，另一端为阴螺纹，可以互相套入拧紧接长，钢管最下端设一铁盒，上有活盖，用细绳系盖随钢管向上引出。当灌注达到设计桩顶标高时，将钢管取样盒插入混合物内，牵引细绳将活盖张开，混合物进入盒内，然后提出钢管，鉴别盒内之物是混凝土还是泥渣。

（7）每根桩的混凝土浇筑完毕后由质量检查员及时填写“混凝土（施工）检验批质量验收记录表（Ⅱ）”（附表11）、“钻孔桩施工过程质量自控记录表”（附表12）和“灌注检验批工程报验申请表（TA8）”（附表13），随同“混凝土（原材料）检验批质量验收记录表（Ⅰ）”及其附件，并报送监理工程师验收、签字。