冲击钻钻孔施工方案

冲击钻钻机钻孔施工方案

一、编制依据及目的

1.1 编制依据

1、《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）

2、《公路桥梁施工技术规范》JTJ 041-2000

3、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）

4、《施工图设计文件》

1.2 目的

明确桥梁桩基冲击钻钻灌注桩作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范桩基作业施工。

二、适用范围

适用于吕梁环城高速公路第六合同段内五家庄大桥、东西滩中桥芦则咀大桥、雁则咀大桥的桩基施工。

三、施工流程

主要施工流程见下图：

图1冲击钻钻机钻孔桩施工工艺框图

四、施工方法及工艺要求

第六合同段桥梁桩基工程采用的冲击钻成孔，在每1个墩设置泥浆沉淀池，泥浆车运至指定弃渣场，钢筋笼统一在钢筋加工场加工成型，运至现场拼接、吊机下放钢筋笼，导管法连续灌注水下砼。在同一墩位连续钻孔时，保证施工的钻孔中心距离5m以内任何桩的混凝土都已浇筑24h以后，方可开钻。

4.1 施工准备

⑴进行场地勘探调查，对既有架空电线、地下电缆、给排水管道等设施，如果妨碍施工或对安全操作有影响，采取清除、移位、保护等措施妥善处理。

⑵平整场地，以便钻机安装和移位。对不利于施工机械运行的松散场地，采取硬化、加固等措施，场地采取有效的排水措施。

⑶用全站仪等准确放样各桩位中心，用十字桩固定位置，用水准仪测量地面高程，确定钻孔深度，测好的桩位必须复测，误差控制在

5 mm以内。

⑷架设电力线路，配备适合的变压器或柴油机。

⑸确定科学合理的钻孔方法和设备。

4.2 钢护筒埋设

钻孔前设置坚固、不漏水的孔口护筒。护筒采用5mm厚钢板卷制，内径应大于钻头直径20～40cm，拟采用2.5m高。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。钢护筒的埋设必须认真进行，护筒底部及四周应用粘土填筑，并分层夯实处理，护筒顶高出地面0.3m左右，并在顶部焊加强筋和吊耳。钻进过程中经常检查护筒是否发生偏移和下沉，并及时处理。

4.3 泥浆制备

泥浆选择和备足良好的造浆粘土或膨润土，造浆量为2倍的桩的混凝土体积，泥浆比重可根据钻进不同地层及时进行调整。泥浆性能指标如下：

泥浆比重：岩石不大于1.2，砂黏土不大于1.3，坚硬大漂石、

卵石夹粗砂不宜大于1.4。

粘度：一般地层16～22s，松散易坍地层19～28s。

含砂率：新制泥浆不大于4%。

胶体率：不小于95%。

PH值：大于6.5。

4.4钻机就位

钻机就位前，应搭设工作平台，工作平台必须坚固稳定，能承受施工作业时所有静、活荷载，同时还应考虑施工设备能安全进、出场。就位完毕，作业人员对钻机就位自检。

4.5 钻孔

钻孔前，按施工设计所提供的地质、水文资料绘制地质剖面图，挂在钻台上。开始钻进时，进尺应适当控制，在护筒刃脚处，应短冲程钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁。待钻进深度超过钻头全高加正常冲程后可按土质以正常速度钻进。如护筒外侧土质松软发现漏浆时，可提起钻锥，向孔中到入粘土，再放下钻锥冲击，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆继续钻进。

在砂类土或软土层钻进时，易坍孔。宜选用平底钻锥、控制进尺、低冲程、稠泥浆钻进。

钻孔过程中坚持减压钻进，钻具的主吊钩始终承受部分钻具的重量，使钻杆始终在受拉状态下进行工作，钻压最大不超过钻具扣除浮力后总重力的80%，以避免或减少斜孔、弯孔和扩孔现象。保持重锤导向作用，保证成孔垂直度。钻孔作业要连续，经常对钻孔泥浆抽检试验，不符合要求及时调整。钻机钻进过程中加强护壁，防止塌孔。

4.6 终孔、清孔

桩孔钻至设计标高后，对成孔的孔径、孔深和倾斜度等进行检查，采用检孔器检查孔径，检孔器直径比桩径小10mm，长度6米的钢筋检孔器吊入钻孔内检测。满足设计要求后约请监理工程师进行终孔检验，并填写终孔检验记录。

用抽碴筒多次从孔内抽取钻碴，并同时向孔内注水以减少泥浆比重到1.2～1.4。当抽碴筒抽出泥浆中无2～3mm大的颗粒时则证明抽碴清孔已到目的。如当沉碴含沙较重时，可采用冲孔换浆的方法进行清碴。沉碴厚度不得大于200mm。清孔后的沉碴要满足设计要求，经监理工程师签认后方可终孔。

4.7 钢筋笼加工制作

钢筋在加工场统一加工，根据孔深，分段制作，最长节段为20m；在钢筋场加工时采用对焊连接，并在钢筋笼外侧等间距绑扎三排方木进行加固处理，防止在运输过程中及吊安过程中钢筋笼变形；钢筋笼分节下放，下放钢筋笼时，节段间采用焊接连接。为使钢筋均匀对称于桩孔，在钢筋骨架上焊接定位钢筋，每2m左右沿圆周等距离焊四根，上下层错开布置。采用吊车起吊下放钢筋笼，钢筋笼下到标高后，用4根φ16钢筋将钢筋笼焊在钢护筒上，以防止钢筋笼下沉或上浮。

4.8二次清孔

钢筋笼安装完毕，检查孔底沉淀情况，为了满足高速公路对桥梁基础沉降的严格要求，沉碴厚度不超过200mm。若孔底沉碴厚度不满足这一要求，利用水封导管采用气举法进行二次清孔。

4.9 灌注水下混凝土

1、首批灌注混凝土的数量公式（例桩径D=1.5）

V≥πD2/4(H1+H2)+πd2/4h1；h1=Hwrw/rC；导管底口与孔底的距离为30-40cm，H1表示混凝土桩底到导管底口的高度，H2表示首批灌注混凝土的最小深度（导管底口到混凝土面的高度）为1m，h1表示泥浆底部到混凝土面的高度，保证导管埋入混凝土中的深度不小于1m。

h1= Hwrw/rC=11*68/24=31.17m

Vr1.5=3.14*(1.5/2)2*（H1+1）+3.14*（0.25/2）2/4h1

=3.14*(1.5/2)2*(0.5+1)+3.14*(0.25/2)2/4*31.17=2.23m3

确定首批灌注混凝土的数量后，应对孔底沉淀层厚度应再次测定。如厚度符合设计要求,然后立即灌注首批混凝土，首批混凝土灌注时导管埋深必须严格控制在1～3m之间。

2、开阀

打开漏斗阀门，放下封底混凝土，首批混凝土灌入孔底后，立即探测孔内混凝土面高度，计算出导管内埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。如发现导管内大量进水，表明出现灌注事故。

3、水下混凝土浇灌

桩基混凝土由拌合站集中拌制，采用罐车运输配合导管灌注，灌注开始后，应紧凑连续地进行，严禁中途停工。在灌注过程中，应防止混凝土拌和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，致使测探不准确；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；施工过程中导管的埋置深度应控制在2～6m。同时应经常测探孔内混凝土面的位置，及时调整导管埋深。

导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。如导管法兰卡挂钢筋骨架，可转动导管，使其脱开钢筋骨架后，再移到钻孔中心。

拆除导管动作要快，时间一般不宜超过15min。要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中。要注意安全。已拆下的管节要立即清洗干净，堆放整齐。

在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。

当混凝土面升到钢筋骨架下端时，为防钢筋骨架被混凝土顶托上升，可采取以下措施：①尽量缩短混凝土总的灌注时间，防止顶层混凝土进入钢筋骨架时混凝土的流动性过小。②当混凝土面接近和初进入钢筋骨架时，当混凝土面接近钢筋笼底时应保持较大的埋管深度（应使导管底口处于钢筋笼底口3m以下和1m以上处），并慢慢灌注混凝土，以减小混凝土从导管底口出来后向上的冲击力；③当孔内混凝土进入钢筋骨架4m～5m以后，适当提升导管，减小导管埋置长度，以增加骨架在导管口以下的埋置深度，从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。

混凝土灌注到接近设计标高时，要计算还需要的混凝土数量，通知拌和站按需要数量拌制，以免造成浪费。

在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高减小,超压力降低,而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大.如在这种情况下出现混凝土顶升困难时,可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，使灌注工作顺利进行。在拔出最后一段长导管时，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。

为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌0.5m以上，以便灌注结束后将此段混凝土清除。

在灌注混凝土时，施工单位在浇筑现场制作混凝土试件每根桩应留取不小于二组试件，对于桩长较长、桩径较大、浇筑时间很长时，根据规范要求增加。试件应规定进行养护，强度测试后应填试验报告表。强度不合要求时，应及时提出报告，采取补救措施。

有关混凝土灌注情况，在灌注前应进行坍落度、入模含气量、入模温度等检测；在各灌注时间、混凝土面的深度、导管埋深、导管拆除以及发生的异常现象等，应指定专人进行记录，并填写“钻孔桩内浇筑水下混凝土记录表”。

4、灌注混凝土测深方法

灌注水下混凝土时，应经常探测孔内混凝土面至孔口的深度，以控制导管埋深。如探测不准确，将造成埋深过浅，导管提漏，埋管过深拔不出或短桩事故。因此，在钻孔灌注桩中是一项非常重要的工作，一定要由具有高度责任心的人来操作。

采用重锤法，重锤的形状是锥形，底面直径15cm左右，重量不小于6-9kg。用绳系锤吊入孔内，使之通过泥浆沉淀层而停留在混凝

土表面（或表面下10－20厘米）根据测绳所示锤的沉入深度作为混凝土灌注深度。

5、泥浆清理

孔桩混凝土灌注时，孔内溢出的泥浆引流至泥浆池内，利用于下一孔桩施工。废弃的泥浆，为了保护当地的环境，经过沉淀处理后，运往指定的废弃泥浆的堆放场地，并做妥善处理。

4.10桩头处理

采用人工配合风枪凿除至桩顶设计标高。

五、钻孔桩常见事故的预防及处理

常见的钻孔（包括清孔时）事故及处理方法分述如下：

5.1坍孔

1)泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮。

2)由于出渣后未及时补充泥浆（或水），或河水、潮水上涨，或孔内出现承压水，或钻孔通过砂砾等强透水层，孔内水流失等而造成孔内水头高度不够。

3)护筒埋置太浅，下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软，或钻机直接接触在护筒上，由于振动使孔口坍塌，扩展成较大坍孔。

4)在松软砂层中钻进进尺太快。

5)提出钻锥钻进，回转速度过快，空转时间太长。

6)水头太高，使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔。

7)清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低，用空气吸泥机清孔泥浆吸走后未及时补浆（或水），使孔内水位低于地下水位。

8)清孔操作不当，供水管嘴直接冲刷孔壁、清孔时间过久或清孔

停顿时间过长

9) 吊入钢筋骨架时碰撞孔壁

2、坍孔的预防和处理

1) 在松散粉砂土中钻进时，应控制进尺速度，选用相对较大密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆。

2) 发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。

3) 如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂和粘质土（或砂砾和黄土）混合物到坍孔处以上1m-2m，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。

4) 清孔时应指定专人补浆（或水），保证孔内必要的水头高度。供水管最好不要直接插入钻孔中，应通过水槽或水池使水减速后流入钻中，可免冲刷孔壁。

5) 吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。

5.2钻孔偏斜

各种钻孔方法可能发生钻孔偏斜事故。

1、偏斜原因

1) 钻孔中遇有较大的孤石或探头石。

2) 在有倾斜的软硬地层交界处，岩面倾斜钻进；或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均。

3) 扩孔较大处，钻头摆动偏向一方。

4) 钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。

5) 钻杆弯曲，接头不正。

2、预防和处理

1) 安装钻机时要使钻杆和护筒中心在一条竖直线上，并经常检查校正。

2) 钻杆接头应逐个检查，及时调正，当主动钻杆弯曲时，要用千斤顶及时调直。

5.3 扩孔和缩孔

扩孔比较多见，一般表局部的孔径过大。在地下水呈运动状态、土质松散地层处或钻锥摆动过大，易于出现扩孔，扩孔发生原因与坍孔相同，轻则为扩孔，重则为坍孔。若只孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理，只是混凝土灌注量大大增加。若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按坍孔事故处理。

缩孔即孔径的超常缩小，一般表现为钻机钻进时发生卡钻、提不出钻头或者提外鸣叫的迹象。缩孔一般是钻锥焊补不及时，严重磨耗的钻锥往往钻出较设计桩径稍小的孔。各种钻孔方法均可能发生缩孔。为防止缩孔，要及时修补磨损的钻头。缩孔情况下使用卷扬机吊住钻锥上下、左右反复扫孔以扩大孔径，直至使发生缩孔部位达到设计要求为止。对于有缩孔现象的孔位,钢筋笼就位后须立即灌注,以免桩身缩径。

5.4 钻孔漏浆

1、漏浆原因

1) 在透水性强的砂砾或流砂中，特别是在有地下水流动的地层

中钻进时，稀泥浆向孔壁外漏失。

2) 护筒埋置太浅，回填土夯实不够，致使刃脚漏浆。

3) 护筒制作不良，接缝不严密，造成漏浆。

4) 水头过高，水柱压力过大，使孔壁渗浆。

2、处理办法

1) 凡属于第一种情况的回转钻机应使用较粘稠或高质量的泥浆钻孔。冲击钻机可加稠泥浆或回填粘土掺片石、卵石反复冲击增强护壁。

2) 属于护筒漏浆的，应按前述有关护筒制作与埋设的规范规定办理。如接缝处漏浆不严重，可由潜水工用棉、絮堵塞，封闭接缝。如漏水严重，应挖出护筒，修理完善后重新埋设。

六、钻孔桩断桩常见事故及处理

6.1首批混凝土封底失败

1、事故原因和预防措施

1) 导管底距离孔底大高或太低。

原因：由于计算错误，使导管下口距离孔底太高或太低。太高了使首批混凝土数量不够，埋不了导管下口（1米以上）。太低了使首批混凝土下落困难，造成泥浆与混凝土混合。

预防措施：

准确测量每节导管的长度，并编号记录，复核孔深及导管总长度。

也可将拼装好的导管直接下到孔底，相互校核长度。

2) 首批混凝土数量不够。

原因：由于计算错误，造成首批混凝土数量不够，埋管失败。

预防措施：根据孔径、导管直径认真计算和复核首批混凝土数量。

3) 首批混凝土品质太差。

原因：首批混凝土和易性太差，翻浆困难。或坍落度太大，造成离析。

预防措施：搞好配合比设计，严格控制混凝土和易性。

4) 导管进浆。

导管密封性差，在首批混凝土灌注后，由于外部泥浆压力太大，渗入导管内，造成混凝土与泥浆混和。

2、处理办法

首批混凝土封底失败后，应拨出导管，提起钢筋笼，立即清孔。

6.2供料和设备故障使灌注停工

1、事故原因和预防措施

原因:由于设备故障，混凝土材料供应问题造成停工较长时间，使混凝土凝结而断桩。

预防措施：施工前应做好过程能力鉴定，对于部分设备考虑备用；对于发生的事故应有应急预案(主要解方案：备用发电机、加强与其余拌合站联系，加强道路监控，减少路上等待时间)。

2、处理方法

1) 如断桩距离地面较深，考虑提起钢筋笼后重新成孔。

2) 如断桩距离地面较浅，可采用接桩。

3) 如原孔无法利用，则回填后采取补桩的办法。

6.3灌注过程中坍孔

1、事故原因和预防措施

原因：由于清孔不当、泥浆过稀、下钢筋笼时碰撞孔壁、致使在灌注过程中发生坍孔。

预防措施：应经常检查泥浆比重，下钢筋笼尽量不碰撞孔壁。

2、处理办法

1) 如坍孔并不严重，可继续灌注，并适当加快进度。

2) 如无法继续灌注，应及时回填重新成孔。

6.4导管拨空、掉管

1、事故原因和预防

1) 导管拨空

原因：由于测量和计算错误，致使灌注混凝土时导管拨空，对管内充满泥浆；或导管埋深过少，泥浆涌入导管。

预防措施：应认真测量和复核孔深、导管长度；应对导管埋深适当取保守数值。

2) 掉管

原因：导管接头连接不符合要求；导管挂住钢筋笼，强拉拉脱等。

预防措施：每次拆管后应仔细重新连接导管接头；导管埋深较大时应及时拆管。

2、处理办法

1) 混凝土面距离地面较深时应重新成孔。

2) 混凝土面距离地面较浅可采取接桩办法。

6.5 灌注过程中混凝土上升困难、不翻浆

1、事故原因

1) 混凝土供料间隔时间太长，灌注停顿，混凝土流动性变小。

2) 混凝土和易性太差。

3) 导管埋深过大。

4) 在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高减小,超压力降低。

5) 导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大。

2、补救措施

1) 提起导管，减少导管埋深。

2) 接长导管，提高导管内混凝土柱高。

3) 可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土。

6.6 灌注高度不够

1、事故原因和预防

原因：测量不准确；桩头预留量太少。

预防措施：可采用多种方法测量，确保准确；桩头超灌预留量可适当加大。

2、处理办法

挖开桩头，重新接桩处理。

七、钻孔桩施工质量保证措施

7.1 成孔质量保证措施

1、护筒埋设时其下口必须置于粘土层中，若为砂层或砂砾层，

必须加大、加深开挖，换填粘土并压实后重新定位埋设护筒，防止钻头出土时孔内水位冲刷砂层造成护筒悬空，引起孔口坍孔。

2、成孔过程中必须注意连续补充浆液，保持护筒内应有的水头，防止水头低于护筒底引起缩径或孔口坍塌，护壁液可多次重复使用。

3、经常测定泥浆比重，特别是遇砂层时稳定液中可加入粘土，增大泥浆护壁能力并视地质情况，及时更换钻头保证成孔质量和进度。

4、在钻进到不同的地层时,应采用不同的速度。当在粘土层时，应放慢进尺速度，并适当的降低泥浆浓度，保证孔径，防止砼浇注时发生颈缩现象；当在砂土层时，应加快进尺速度，加大泥浆浓度，使泥浆切实起到护壁的作用，防止在砼浇注时出现夹泥层及坍孔现象。

5、在吊安钢筋笼时应注意钢筋尽量避免与孔壁碰撞,以免因碰撞而使孔壁坍塌。

7.2 水下砼灌注质量保证措施

1、机械设备检修

1) 拌和站必须保证对水下砼的供应及时到位,对道路交通状况,派专人了解,掌握交通情况,及时调整行车路线,防止砼灌车行进道路阻塞,延误水下砼灌注时间。

2) 导管在每使用一定时间,都必须进行闭水实验,检查导管密闭性;检查导管的内壁是否光滑,导管有无破损;并进行导管的抗拉实验;每次导管安设中必须派专人对每节导管安装质量进行检查。

2、水下砼质量

1) 水下砼的拌和料必须严格按设计进行配料,严禁不按配合比配料;

2) 在砼浇注现场,设实验人员专门对砼的坍落度、和易性、流动性进行检查，坍落度控制在18～22cm之间；

3、灌注过程中应注意：

1) 在灌注前必须再次确定沉淀物厚度;

2) 灌注时尽量避开暴雨及高温天气;

3) 料斗容量设定为2m3以上,以满足首批砼灌下后导管埋深大于1m;

4) 当砼面接近钢筋笼底时,放慢灌注速度,并使导管的埋置深度较深,防止钢筋上浮,造成事故;

5) 加强对砼面的观测,及时正确的拆除导管,使导管埋深在2m～6m范围内。

7.3 质量验收标准

目录

一、编制依据及目的 (1)

1.1 编制依据 (1)

1.2 目的 (1)

二、适用范围 (1)

三、施工流程 (1)

四、施工方法及工艺要求 (2)

4.1 施工准备 (3)

4.2 钢护筒埋设 (3)

4.3 泥浆制备 (3)

4.4钻机就位 (4)

4.5 钻孔 (4)

4.6 终孔、清孔 (5)

4.7 钢筋笼加工制作 (5)

4.8二次清孔 (5)

4.9 灌注水下混凝土 (6)

4.10泥浆处理 (9)

4.11桩头处理 (9)

五、钻孔桩常见事故的预防及处理 (9)

5.1坍孔 (9)

5.2钻孔偏斜 (10)