钻孔灌注桩专项施工方案

钻孔灌注桩专项施工方案 The following text is amended on 12 November 2020.

五、施工方案

根据现场实际情况，采用流水作业方式进行桩基施工，均采用冲击钻机成

孔。钻孔前对设计没有地质勘探的桩位进行补充勘探，钻孔完成采用钻孔灌注

桩测定仪对沉渣厚度、孔壁垂直度、孔径检查合格后，进入下道工序。混凝土

采用具有资质的商品砼拌和站提供混凝土，采用混凝土搅拌运输车运输，桩基

砼灌注采用导管法灌注水下混凝土的方法。钻桩产生的泥浆及时运至弃土场。

(一)、冲击钻钻孔桩施工简述及施工工艺流程

根据地质勘探资料本段桩基穿过土层主要为粘性土、砂岩、泥岩、粉砂质

泥岩。工期要求、机械设备配备状况，结合桩基设计参数，本标段桥梁桩基

均采用冲击钻机成孔。混凝土采用其有资质的商品砼拌和站提供的混凝土，钢

筋笼一次绑扎成型、整体吊装，导管法灌注水下混凝土。

工艺选择及设备选型

工艺选择：该工程钻孔施工主要采用冲击钻钻孔方式成孔施工。结合本工程钻孔桩的地质情况、数量、工期等综合因素，钻头采用重力式钻头，清孔时

采用循环泥浆法。‘

设备选型：根据上述情况和我公司的施工经验。选用冲击钻20台。

要的研究，对钻孔过程中可能会遇到的问题及突发事件采取针对性的措施及应急处理方案。

2、机械设备准备

根据现场施工要求，安排性能好的机械设备进场，并对进场设备进行必要的维护与保养，以保证设备正常运转。

3、测量准备

依据已经监理工程师批准并能满足工程需要的测量控制网，组织测量人员对桩位进行精确放样。

4、试验准备

根据业主联合招标结果和业主准入的地材厂家，在监理工程师见证下随机抽取相应的钢筋、声测管、水泥、砂以及碎石等材料样品，进行相关的原材料及混凝土配合比试验工作并报监理工程师批准。

5、物质材料准备

按照施工设计图相关内容做好钢材、水泥、地材等的准备工作，并按质量

保证体系对合格材料供应方进行评价，签订长期的供货合同，保证物质材料按使用计划供应，满足正常施工需要。

6、施工便道

临时施工便道采用20cm片石+20cm级配碎石结构层，设置在湖天大桥的左侧(路线前进方向)便道长度约500m，境6m，修筑时，现有挖掘机把便道位置平整，用压路机碾压后，填筑20cm片石，经碾压后。填筑20cm的级配碎石层，并碾压成型。对于较软地段，采取清淤换填片石的方式处理。

7、施工场地布置

本工程桩基位于老湖天大桥原有位置上，两侧各加宽10m左右。冲击钻机在就位前用枕木等要垫平，以免钻机倾斜。对于地基较软的地方，采用清淤换填片石的方式进行处理，保证地基能满足钻机钻孔的要求。

施工用水：由城市自来水管线接入施工现场，能满足现场施工需要。

施工用电：湖天大桥4#、5#墩右侧(路线前进方向)设置两台1000KVA的变压器，设置一级、二级配电柜，现场施工用电采用三级配电箱，采取三相五

线制。现场电缆线采用架空布设，并悬挂相关安全标志。

8、测量放样

采用全站仪精确定位桩孔的位置，根据桩定位点拉十字线钉放四个控制桩，以四个控制护桩为基准控制护筒的埋设位置和钻机的准确就位。护桩要做好保护工作，防止施工过程中被扰动。

(三)、施工方法

1、钢护筒制作及埋设

护筒采用8mm钢板卷制成型，其内径比设计桩径大—，上下口外围加焊加劲环。桩基钢护简采用长2米钢护筒。钢护筒埋置深度以能隔开流塑状地层为主要原则。护筒安装时，护筒压入前及压入后，通过靠在护筒上的精确水平仪调整护简的垂直位置。护简顶高于原地面 m，以便钻头定位及保护桩孔。

具体埋置深度还应满足计算结果，且有安全系数，根据水文地质条件、施工水位、河床深度和施工情况等通过计算确定。钢护筒分节加工，顶部和底部各1m范围作加强箍。每节护筒连接采用坡口焊，以减少护筒振埋时的阻力。钢护筒运至施工现场后，质检人员须对钢护筒的直径、圆度和焊接质量进行验收，验收合格后方可进行施工。

2、钻机就位

钻机就位时，要事先检查钻机的性能状态是否良好。保证钻机工作正常。

通过测设的桩位准确确定钻机的位置，并保证钻机稳定，冲击钻就位时与地平面垂直，不能倾斜。现场地面承载能力大于250kN/m2，结合现场情况钻机工作平台必需进行换填并碾压密实。进行桩位放样，将钻机移到到需要施工的孔位，调整桅杆角度，操作卷扬机，将钻头中心与钻孔中心对准，并放入孔内，调整钻机垂直度参数，使钻头、钢丝绳与地面垂直，冲击钻的冲击频率不宜太快。

3、钻进成孔

3．1泥浆制备

本项目的桩基施工采用冲击钻机进行钻孔施工，施工时，必须制造泥浆护壁，因本桥位置位于怀化市区内，附近没有造浆的粘土，需要到怀化市郊区去取土，并用自卸车运到施工现场。对于松散易坍塌地层，或有地下水分布，孔壁不稳定，必须采用静态泥浆护壁钻进工艺。现场设泥浆池(含回浆用沉淀池及泥浆储备池)，一般为钻孔容积的1．5～2．O倍，泥浆池的底部和四周要铺设塑料布或采取其它封闭措施，防止泥浆外流。

制备泥浆的的设备有两种，一是用泥浆搅拌机，二是用水力搅拌器。使用粘土粉造浆时最好用水力搅拌器；使用膨润土造浆时用泥浆搅拌机。造浆后应试验全部性能指标，钻孔过程中应随时检验泥浆比重和含砂率，并填写泥浆试验记录表，并随时注意地质变化，根据地质情况的变化随时调整泥浆的性能指标，保证泥浆的各项指标符合规范要求。

钻孔施工现场设置回收泥浆池用作回收护壁泥浆使用，泥浆经沉淀净化后，输送到储浆池中，在储浆池中进一步处理(加入适量纯碱和CMC改善泥浆性能)经测试合格后重复使用。

钻进

施工方法

(1)、一切准备就绪后，就开始钻进，在钻进过程中，操作人员随时观察孔内是否垂直，并通过深度计数器控制钻孔深度。泥浆比重是否达到设计要求，以控制在之间，防止在钻进的过程中塌孔。

(2)、地质情况记录

地质情况记录按相应的地质的相关的表记录；冲击钻机钻进施工时及时填写《钻孔记录表》，主要填写内容为：工作项目，钻进深度，钻进速度及

孔底标高；《钻孔记录表》由专人负责填写，交接班时应有交接记录；根据冲击钻机钻孔钻进速度的变化和土层取样认真做好地质情况记录，每2m取一次样，发现地质不同时，加多取样的次数，绘制孔桩地质剖面图，每处孔桩必须备有土层地质样品盒，在盒内标明各样品在孔桩所处的位置和取样时间；钻孔桩地质剖面图与设计不符时及时报请监理现场确认，由设计单位确定是否进行变更设计；钻孔时要及时清运孔口出渣，避免妨碍钻孔施工、污染环境；钻孔达到预定钻孔深度后，提起钻头，测量孔深及沉渣厚度(沉渣厚度等于钻深与灌注前孔深的差值)。

终孔

钻孔达到设计深度后，必须核实地质情况。通过钻渣，与地质柱状图对照，以验证地质情况是否满足设计要求。如与勘测设计资料不符，及时通知监理工程师及现场设计代表进行确认处理。如满足设计要求，立即对孔深、孔径、孔型进行检查。

对于孔径、孔壁、垂直度等检测项目采用测孔仪进行检测。

孔深及沉渣厚度检测：成孔后，利用测绳测量孔深L1，并做好记录。确认满足设计要求后，报请监理工程师验收，监理工程师验收合格后，立即进行清孔。

清孔及检测

清孔采用换浆法清孔，清孔时注意保持孔内水位。

清孔的目的是清除钻渣和沉淀层，尽量减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留过厚沉渣而降低桩的承载力。清孔分两次进行，第一次清孔在钻孔深

度达到设计深度后进行，第一次清孔就应满足规范要求，否则不应下放钢筋笼。

待钢筋笼安装到位后下放导管再进行第二次清孔，灌注混凝土前清孔必须达到以下标准：

孔内排出或抽出的泥浆手摸无颗粒感觉，泥浆比重≯，含砂率＜2%，粘度17～20s；浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度不大于5cm。孔底沉渣的测量：混凝土灌注前，用测绳量测孔内深度L2，用成孔的深度L1减去

L2，得出沉渣厚度，每次测量前必须采用钢尺对测绳进行校核，严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔作业。

表3 成孔检测标准

3．5沉渣的清理和外运

冲击钻在钻孔过程中，产生大量的钻渣，经泥浆循环连同泥浆一起流入泥

浆池，经沉淀为沉渣，用挖掘机掏出来，采用运渣车外运。沉渣量的计算方法：桩基混凝土体积+每次回填的片石、片石混凝土的体积。

3．6溶洞的施工处理方法

本项目桥梁位于地质活跃地段，溶洞较多，在钻进的过程中碰到溶洞必须进行处理，具体方法如下：

采取措施：采取灌注C20混凝土，同时抛填片石，然后回填粘土造浆，并复打半小时左右，目的是把片石及混凝土挤入桩基四周溶洞、溶槽、发育裂隙、夹砂层，起到堵漏的效果。待片石混凝土达到一定强度后(24小时左右后)，再进行复打。

对于设计图纸上溶洞超过3．Om的桩基采取钢护筒进行处理，根据现场实际情况，这种方法不可取，存在一些缺点：

溶洞处理采用回填C20片石混凝土，并回填粘土造浆，是效果最好，处理速度最快的处理方法，不会产生次生问题。本项目桩基不宜采取钢护筒的方式进行处理。采用钢护筒处理溶洞具有以下缺点：

(1)钢护筒处理时间较长，较繁琐，孔内泥浆不能及时补回，很容易导致坍孔。

(2)工期延长，成本增加。处理时，必须下全钢护筒，处理时间较长。如下短钢护筒，孔内泥浆会从钢护筒四周空隙继续流入溶洞，导致孔内泥浆无法及时补回，从而引起钢护筒以上孔壁坍塌。

(3)孔内钢护筒垂直度很难保证，特别是进入岩层后，因岩层孔壁较粗糙，钢护筒很难打入，即使打入了，钢护筒变形严重，导致桩径局部变小，局部变大，导致垂直度和桩径得不到保证。即使成孔后，钢筋笼也很难下去，严重影响桩基质量。

(4)本项目地质较为复杂，同一个墩台号的桩基溶洞相互串通，下钢护筒时，很容易把钢护筒从溶洞压力较强的一侧挤到溶洞压力较弱的一侧，钢护筒横向或纵向位移较大，导致偏孔。

3．7偏孔的施工处理方法

原因分析：

(1)冲击钻钻进过程中遇到岩层变化，下层岩较上层岩坚硬，变化面不在同一水平面。钻头作用在施工面上，各部位受破坏程度不同，进而使钻头偏向被破坏程度大的一方，造成偏孔。

(2)钻进过程中遇到孤石或漂石，钻头作用在孤石或漂石上，造成各部位受力不均，从而引起钻头偏向一侧，造成偏孔。

(3)是钻进软硬夹层时，钻头处产生钻压差或钻头沿岩石节理面滑移；

(4)钻进中遇到溶洞或大裂隙；

(5)是在卵砾石层中钻进。

处理措施：采取回填片石和黄土，再进行复打。反复处理几次，能达到纠偏的效果。

3．8坍孔的施工处理方法

原因分析：

(1)遇到大溶洞漏浆极为严重，造成在钻头与溶洞相遇时，大体积的漏浆，孔内泥浆顶面位置急速下降，致使孔内壁压力损失，孔壁发生坍塌的现象。

(2)地质条件太差，粘土层较为松软，导致坍孔。

(3)孔外侧较近地方(超前钻没有钻探到)有大溶洞，造成孔壁局部穿孔，孔内泥浆快速流入溶洞内，造成孔内泥浆顶面位置急速下降，致使孔内壁压力损失，孔壁发生坍塌的现象。

处理措施：

坍孔发生时是极为迅速的，部分回填基本上不起作用，只能是完全回填，采用片石+黄土或片石砼，并停置一段时间，重新定位复钻。塌孔是极其危险的事故，作业人员在钻孔过程中应注意观察孔内情况，发现漏浆立即处理，以预防为主，确保施工安全。

3．9钻孔过程中孔内事故的预防及处理

(1)、卡埋钻具

卡埋钻具是冲击钻机在钻进施工过程中最容易发生的、也是危害较大的事故，因此在施工过程中一定要采取积极主动的措施加以预防，一旦出现事故，要采取有效措施及时处理。

发生的原因及预防措施：

①、较疏松的砂卵层或流砂层，孔壁易发生大面积塌方而造成埋钻。在钻遇此地层前，应提前制定对策，如调整泥浆性能、埋设长护筒等。

②、粘泥层一次进尺太深孔壁易缩径而造成卡钻。所以，在这类地层钻进要控制一次进尺量，一次钻进深度最好不超过40cm。

⑧、钻头磨损严重而无法保证成孔直径，钻头外壁与孔壁间无间隙，如钻进过深，则易造成卡钻。所以，钻头直径一般应比成孔直径小5cm左右，钻头磨损后要及时用钢板加焊。

④、因机械事故而使钻头在孔底停留时间过长，导致钻头筒壁四周沉渣太多或孔壁缩径而造成卡埋钻。因此，平时要注意钻机本身的及时保养和维修，

同时要调整好泥浆性能，使孔底在一定时间内无沉渣。

处理卡埋钻的方法主要有：

①、直接起吊法，即用吊车或液压顶升机直接向上施力起吊。

②、钻头周围疏通法，即用反循环或水下切割等方法，清理钻头四周沉渣，然后再起吊。

③、高压喷射法，即在原钻孔两侧对称打2个小孔(小孔中心距钻头边缘左右)然后下入喷管对准被卡的钻头高压喷射，直至两孔喷穿，使原孔内沉渣落入小孔内，即可回转提升被卡钻头。

④、护壁开挖法，即卡钻位置不深时，用护筒、水泥等物品护壁，人工直接开挖清理沉渣。

(2)、主卷扬钢绳拉断

钻进过程中如操作不当，易造成主卷扬钢绳拉断。因此，钻进过程中，要注意提钻时卷扬机卷绳和出绳不可过猛或过松、不要互相压咬，提钻时要先释放地层对钻头的包裹力或先用液压系统起拔钻具。如果钢绳出现拉毛现象应及时更换，以免钢绳拉断而造成钻具脱落事故。

(四)、钢筋笼制作、运输及安装

1、概述

本合同段桩基主钢筋连接采用电弧焊接，要求必须符合中华人民共和国行业标准《钢筋焊接及验收规范》GJJl8—2012，钢筋笼采取在钢筋场分节加工制作，用平板车运至施工现场，用吊车分节吊入桩孔进行接长和下放。

2、钢筋笼制作

(1)、钢筋笼的制作

①钢筋的验收及管理

钢筋应具有出厂质量证明书。进场后按有关规定、批量、规格进行抽样检查，并由检查部门出具试验报告。对于需要焊接的材料还应有焊接试验报告。确认该批材料满足设计、施工要求后，物资部门方可将该材料入库、登记、造册，不合格的材料应运出施工现场。

钢筋进场后须按不同钢种、等级、牌号、规格批号及生产厂家分别堆存，不得混杂，且应挂牌以资识别。钢筋在运输、储存过程中，应避免锈蚀和污染。钢筋宜堆置在仓库内，露天存放时，应垫高并加遮盖。

钢筋发料时应随同原材料发给使用单位原材料出厂质量保证书及进场抽样检查试验报告复印件。使用部门应按原材料的使用部位登记造册，做到原材料具有可追溯性。

②主筋下料及钢筋笼成型

钢筋笼加工采用长线法施工。本工程项目桩基桩长最长47m，最短为

15m，所以桩长在15m以下的桩基钢筋笼一次成型，桩长在15m以上的钢筋笼分2节或3节加工制作，基本节长9m或12m。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。

A、钢筋下料：

按照设计图纸进行分节下料，下料前检查钢筋待加工的端部是否有弯曲现象，严禁使用气割和其它热加工的方法切断钢筋。对于需要分两节制作的钢筋笼，其主筋要长短错开下料(错开长度不能小于lm)，下料接头位置必须弯成!

。的角度，确保钢筋焊接时，连接的主筋轴线重合。

B、钢筋笼的成型

a、加强筋的制作

用钢板和钢筋制作一个模型，放在钢筋弯曲机上，钢筋一端卡在模型的一个槽口上，然后缓慢开动弯曲机，模型转了一圈后，将弯曲机开关关闭，在模型槽口处钢筋重叠部分(不小于10d)进行点焊，再用手动切割机将钢筋剩余部分切断。把加强筋移出模型，再进行焊接，焊接长度不小于300mm。

b、在平整的地面放置10×lO×200cm的木方，先用两根主线摆放在木方上，按间距2m画好加强筋的位置。按设计图纸间距在加强筋上画好主筋的位置，然后依次把加强筋放在画好的主筋位置点焊，采取两侧对称把主筋点焊在加强箍上，要求双侧点焊。然后套入箍筋，进行绑扎，呈“八”字型满扎。

c、钢筋笼成型后，未来避免钢筋笼在起吊的过程中变形，必须对钢筋笼进行加固处理。在钢筋笼加强筋内部采用Φ22钢筋呈“十’’或“△”型电焊加固。

(2)、钢筋笼的运输及安装：

整根钢筋笼制作完成后，经自检合格后报监理工程师检查认可，然后在钢筋加工场内用25T吊车吊至平板式运输车上，分段运送至工地．钢筋笼安装前应清除粘附的泥土和油渍，保证钢筋与混凝土紧密黏结。

①、现场起吊

现场钢筋笼的起吊直接利用25t吊机进行接高及下放，吊点设置在每节钢筋笼最上一层加劲箍处，对称布置，共计2个，吊耳采用圆钢制作并与相应主筋焊接，随着钢筋笼的不断接长，钢筋笼重量在不断增加，为避免钢筋笼发生吊装变形，钢筋笼顶口设置专用吊架，吊架结构钢筋笼下放到位时待上

口吊筋对中后，再松钩将吊筋挂于横在护筒顶口的扁担梁上，并将吊筋与扁担、扁担与护筒焊接固定。钢筋笼的施工顺序为起吊一正位一连接焊接一下放。

②、钢筋笼的下放

提起连接好的骨架、抽出扁担梁，缓慢下放，重复上述工序。在下放过程中将钢筋笼加强筋上的加固钢筋割掉，以防钩挂混凝土灌注导管。

钢筋笼下放到位后将吊筋与扁担、扁担与护筒焊接固定，防止浇注混凝土时钢筋笼的上浮和下沉。固定时，要根据钢护筒的偏位情况将钢筋笼中心反方向调整，以使钢筋笼中与桩中心重合。

③、检测管的连接及检查

按设计要求安装声测管：声测管外径为57ram，壁厚3．5mm，长度=桩长

+100cm。除在底节钢筋笼加工时焊接在钢筋笼上外，其余各节均预先绑扎在钢筋笼内，每节钢筋笼对接完后，对接声测管、固定牢靠，并保证成桩后的声测管互相平行，声测管内灌水检查其是否漏水，声测管底口与钢筋笼平齐，声测管顶口堵死，声测管顶节外露高度满足检测要求。每节钢筋笼下放时应将声测管灌满清水，然后略微提高钢筋笼，并停滞一段时间观察检测管内水位，若水位无任何变化则表明检测管密实无漏，则可用套管插入(焊接)上下节检测管后，进行下放；若水位有所下降，则应将钢筋笼缓慢提起，查找漏水位置，并予以封堵，封堵完毕即可插入(焊接)下放。钢筋笼下放到位后，顶口用铁板封闭以防泥浆等杂物掉进孔内。声测管的插入(焊接)除要求强度以外，还要满足插入连接(焊缝)致密不漏水。．

对于桩径小于或等于150cm的桩基，布置3根通长检测管，成正三角形。对于桩径大于150cm的桩基，布置4根通长的声测管，呈正方形，本标段桥梁桩径分别为180am，150cm，120am。

(3)、钢筋笼制作、安装检验标准

钢筋笼制作、安装以检验标准见表5、

表5钢筋笼制作、安装检验评定标准表

(五)、导管下放

1、导管选择

①导管采用专用的螺旋丝扣导管，导管采用300mm内径导管，中间节长，最下节长4-5m，配备、1m、非标准节。导管制作要坚固、内壁光滑、顺直、无局部凹凸，对于旧导管在试压前应通过称重的方式判定导管壁厚是否满足使用要求。

②导管在使用前，除应对其规格、质量和拼接构造进行认真地检查外，应进行试拼和试压，试压导管的长度应满足最长桩浇筑需要，导管自下而上顺序编号和节段长度，且严格保持导管的组合顺序，每组导管不能混用。导管组拼后轴线差，不宜超过钻孔深的．0．5％且不大于10cm。试压压力为孔底静水压力的倍。检查合格后方可使用。

③导管长度应按孔深和工作平台高度决定。漏斗底至钻孔上口段，宜使用非标准节导管。

④导管下放应竖直、轻放、以免碰撞钢筋笼。下放时要记录下放的节数，下放到孔底后，理论长度与实际长度进行比较，是否吻合。

⑤完全下放导管到孔底后，并经检查无误后，轻轻提起导管，控制底口距离孔底O．25～O．4m，并位于钻孔中央。

2、导管水密性试验

导管须经水密试验不漏水，其容许最大内压力必须大于Pmax。本工程导管可能承受的最大内压力计算式如下： Pma．x=1．3(rchxmax—rwHw)式中：Pmax一一导管可能承受到的最大内压力(kpa)；

rc一一砼容重(KN／m3)，取24．0kN／m3：

hxmax一一导管内砼柱最大高度(m)，取20m；

rw-一一孔内泥浆的容重(I(N／m3)，本工程采用取1．03KN／m3；

HW一一孔内泥浆的深度(m)；

Pmax=1．3×(24×20一1．03×20)

=597．22kpa．

水密性试验方法是把拼装好的导管先灌入70％的水，两端封闭，一端焊接出水管接头，另一端焊接进水管接头，并与压水泵出水管相接，启动压水泵给导管注入压力水，当压水泵的压力表压力达到导管须承受的计算压力时，稳压10分钟后接头及接缝处不渗漏即为合格。施压方法见下图。

3、导管安装

导管安装时应逐节量取导管实际长度并按序编号，做好记录以便砼灌注过程中控制埋管深度。并应注意橡皮圈是否安置和检查每个导管两头丝扣有无破丝等现象，以免灌注过程中出现导管进水等现象。

4、二次清孔

导管下放到位后，应立即进行孔底沉渣检测，若沉渣厚度不满足设计要求时，采用气举反循环二次清孔，循环时应注意保持泥浆水头并补充优质泥浆防止塌空。清孔结束经监理工程师现场检验合格后，立即拆除吸泥弯头，开始浇注水下混凝土。

浇注混凝土前孔底沉渣厚度不大于5cm，孔内沉渣测量采用前端悬挂平砣测绳测量，测出的差值即为沉渣厚度。

(六)、水下混凝土灌注