中铁西一大桥钻孔桩基施工方案

第一章工程概述

1.1 主要技术标准

本项目采用六车道公路技术标准，设计车速50km/h；荷载为汽车荷载城-A级，路基宽度33m，主桥桥面宽度37.6m，引桥桥面33m。

1.2 工程概况

亚行贷款酒泉市城市环境综合治理项目西一大桥项目起止桩号K3+875～K4+770，线路全长895米。位于酒泉市西郊工业区盘旋西路与纬二路之间地段。其中主桥桩基4 8根，桩径2.0m，桩长为24m 和34m两种。采用钻孔灌注桩施工。

主桥桩基工程量见表1-1。

表1-1 西一大桥主桥桩基工程量表

1.3 桥位水文及工程地质概况

本桥位于位于酒泉盆地西北部，地势平坦、开阔。地下水类型为单一的第四系松散岩类孔隙潜水，地下水主要赋予第四系中、上更新统砾卵石层中，水量丰富。北大河河流地表水自然补给对地下水位影响不大。

根据钻探揭露，在勘探深度内场地的沉积层为第四系松散沉积物，自上而下一次为杂填土、卵石。按地层分布顺序自上而下分述如下：

②、卵石（Q4apl）:青灰色，稍密-中密，稍湿。母岩成分以花岗岩、石英岩、变质砂岩及火山岩碎屑为主，一般粒径21-150mm，最大粒径450mm。该层场地内分布连续、稳定，层厚15.6-17.8m，层面高程1564.1-1582.7m。

③、卵石（Q3apl）：青灰色，中密-密实，稍湿-湿。母岩成分以花岗岩、石英岩、变质砂岩及火山岩碎屑为主，一般粒径32-210mm，最大粒径570mm。该层场地内分布连续、稳定，最大揭露厚度27.4m，顶板埋深15.6-17.8m，层底高程1550.7m。

第二章施工组织安排

2.1 组织机构

本桥由中铁十七局西一大桥项目经理部直接管理和指挥施工生产，施工现场由桥梁工程师、质检工程师、试验工程师现场跟踪管理，桩基一队承担该桥的桩基和钢筋笼施工任务，确保钻孔桩按期保质完成。施工组织机构图见图2-1。

图2-1 施工组织机构图

2.2 设备、材料、人员安排

为了遵循业主、监理、项目部及技术规范要求，我们配置了充足的施工设备，且对机械设备进行定期保养和维修，设备均处于完好状况，能满足正常的施工要求。

施工用材料按要求进行了取样试验，按监理和施工要求已准备就绪。

施工组织的管理人员和施工人员已提前到场对施工前期的各项工作内容作好了部署和实施。

表2-2 施工队主要施工人员配备表

表2-3 施工机械计划表

2.3 施工安排

本段桥梁下部工程施工顺序总体安排原则是：首先考虑桩基多的

主墩施工，从主墩到过渡墩施工。安排1个作业面组织施工，作业面配6台旋挖钻机。

第三章临时设施

3.1 施工便道

通往本桥段的便道为自修平整的石渣便道，宽5m。满足重型车辆与工程机械通行要求，晴雨畅通。

3.2 施工、生活用电、用水

本桥段的施工用电采用发电机自发电。施工、生活用水采用水车从就近乡村运送至施工现场和驻地使用。

3.3 拌和站、施工队驻地及钢筋加工场

本段施工采用拌和站集中供应混凝土。施工驻地以及钢筋加工场设置在红线右侧，全部硬化，搭设彩钢房。

第四章施工进度计划

计划于2013年10月19日桩基开工,2013年11月30日完成本墩位桩基施工。具体安排详见图1施工进度横道图。

图1 施工进度横道图

第五章钻孔灌注桩的施工方案和施工方法

5.1钻孔灌注桩基础施工方法

施工准备→护筒埋设→钻孔作业→安装钢筋笼→导管插入→二次清孔→水下砼灌注→成桩检测

图5-1 钻孔灌注桩施工工艺流程图

5.2 旋挖钻钻孔

（1）施工准备：平整场地，放线定出桩位，制作泥浆池、沉淀池、储浆池。确定钻机移位路线和方法，接通水源、电源，安装水泵、

桩架，钻机就位。

（2）护筒埋设：精确定出桩位后，经现场监理工程师检查无误，埋设钢护筒，护筒内径较桩径大20cm。护筒倾斜度不得大于1%。

（3）钻孔作业：钻孔作业主要包括钻机定位、护筒埋设、测量护筒顶标高、泥浆拌制、钻孔、清孔、验孔，必要时进行故障处理等工序。因故停钻时，要保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度及粘度，以防坍孔。

（4）钻孔完成后，用捞砂钻头将沉淀物清出孔位。清孔要求桩底沉淀厚度符合设计要求。

5.3 钢筋笼制作及安装

钢筋笼制作及安装施工工艺见下图：

5.3.1钢筋笼制作

⑴钢筋进场

所有进场钢筋除检查外观质量外，按规定进行分批验收，每60吨钢筋作为一个检验批，取样送试验室，检验合格后方可用于施工中。

⑵钢筋存放

钢筋的存放及制作场地均要求硬化，钢筋原材以及半成品应用塑料膜加以覆盖，并保护钢筋不受机械损伤及由于暴露于大气而产生锈蚀和表面破损。下面用10*10cm的木条加以支垫。

⑶钢筋加工

①钢筋加工前，先将钢筋表面的油渍、漆皮、鳞锈等清除干净。

②钢筋笼主筋接头采用双面搭接焊，焊接长度不小于5d（钢筋直径）,每一截面上接头数量不超过50%，两接头距离同一截面不少于35d.加强箍筋与主筋连接全部焊接。钢筋笼的材料、加工、接头、焊接和安装须符合要求。

③钢筋制作时应进行除锈调直处理，调直后的主筋中心线与直线的偏差不大于长度的1%，并不得有局部弯曲。主筋间距必须准确，保证对接顺利。

④钢筋加工场设置钢筋笼加工模具及台座，对骨架尺寸和各种间距实行模具控制，钢筋笼在台座上加工绑扎。

⑤钢筋笼制作应符合设计尺寸，在骨架主筋外侧设置控制保护层厚度的混凝土垫块，垫块按图纸要求采用焊接方式定位，焊在骨架钢筋外侧。钢筋笼顶端设置定位钢筋吊环，钢筋绑扎、焊接成型后，每个钢筋笼挂标志牌，写明墩号桩号等，尤其定位钢筋吊环，由于地面

标高不同，其长度也不同，都必须标识清楚。

⑥钢筋骨架的保护层厚度须符合设计要求，混凝土垫块满足与灌注混凝土同标号、同强度等级要求，垫块按竖向每隔2m设一道，每一道沿圆周布置3个，纵向投影为正六边形。

⑦为防止钢筋笼在运输过程中变形，在加强筋内侧焊接三角支撑。钢筋笼制作成型后，如果不能及时利用，则存放在成品区，下垫方木，上盖彩条布防止雨淋。

⑧声测管安装

桩基长度大于30m时要设置声测管，桩径1.5m时设置3根，桩径1.8m、2.0m时设置4根。成等边三角形(3根)或正方形(4根)分布，内径50mm，单节长8m，底端距桩底1m，顶端高于桩顶0.5m，且顶部桩头以上部位安装松解泡棉。声测管设在桩基加强钢筋内侧绑扎固定，保持竖直。声测管采用外加套筒连接，并用防水胶带密封，然后用铁丝绑扎牢固。声测管接头及底部应密封好，顶部用木塞封闭，防止砂浆、杂物堵塞管道。

5.3.2 钢筋笼安装

钢筋笼加工完成并设置好保护层垫块后，用拖车将钢筋笼运送到施工地点，当在钢筋笼储存场存放时，应做好防锈工作。

钢筋笼利用吊机整体吊装到孔内，钢筋笼上口到达护筒口上方

时，用型钢扁担将钢筋笼搁置在护筒上。由于钢筋笼较长，且要求整体一次吊装，所以必须考虑到起吊和移位时的钢筋笼变形控制。

为了保证钢筋笼起吊时不变形，宜用两点吊。第一吊点设在骨架的下部，第二吊点设在骨架长度的中点到上三分之二点之间。起吊时，先提第一吊点，使骨架稍提起，再与第二吊点同时起吊。随着第二吊点不断上升，慢慢放松第一吊点，直到骨架与地面或平台垂直，停止第一吊点起吊，用劲形骨架固定。

吊放钢筋笼入孔时应对准孔位轻放、慢放入孔，入孔后应徐徐下放。若遇阻力应停止下放，查明原因进行处理。严禁高起猛落、碰撞和强行下放。

钢筋笼入孔后，按设计要求检查安放位置并作好记录。符合要求后，采用吊筋将钢筋笼进行固定，防止钢筋笼因自重下落或灌注混凝土时往上窜动造成错位。吊筋的长度、设置位置必须经过仔细的研究和设计，防止出现钢筋笼降低或超高的现象。

对桩基进行无损检测，评价桩基完整性，在采用声波法检测时，必须保证声测管的质量，管厚度、接口连接、固定方式等必须符合要求，杜绝漏浆堵管现象。

桩身混凝土灌注完毕，达到初凝后即可解除钢筋笼的固定措施。

5.4 钻孔异常处理

5.4.1坍孔处理

钻孔过程中发生坍孔后，要查明原因进行分析处理，可采用加深埋护筒等措施后继续钻进。根据现场情况也可在泥浆中加入大量的干

锯末，同时增大泥浆比重（控制在1.15～1.4之间），改善其孔壁结构。钻头每次进入液面时，速度要非常缓慢，等钻头完全进入浆液后，再匀速下到孔底，每次提钻速度控制在0.3～0.5m/s。坍孔严重时，应回填重新钻孔。

5.4.2 缩孔处理

钻孔发生弯孔缩孔时，一般可将钻头提到偏孔处进行反复扫孔，直到钻孔正直，如发生严重弯孔和探头石时，应采用小片石或卵石与黏土混合物，回填到偏孔处，待填料沉实后再钻孔纠偏。

5.4.3 埋钻和卡钻处理

埋钻主要发生在一次进尺太多和在砂层中泥浆沉淀过快；卡钻则主要发生在钻头底盖合拢不好，钻进过程中自动打开或在卵石地层钻进时，卵石掉落卡钻等。

埋钻或卡钻发生后，在钻头周围肯定沉淀了大量的泥浆，形成很大的侧阻力。因此处理方案应首先消除阻力，严禁强行处理，否则有可能造成钻杆扭断、动力头受损等更严重的事故。事故发生后，应保证孔内有足够的泥浆，保持孔内压力，稳定孔壁防止坍塌，为事故处理奠定基础。

5.5 钢筋笼上浮的处理

钢筋笼上浮发生于灌注混凝土的导管位于钢筋笼底部或更下方而混凝土埋管深度已经较大时，此时钢筋笼靠自身重力及孔壁的摩擦力来抵抗混凝土上顶力、摩擦力及泥浆的浮力，一旦失去平衡，钢筋笼就会上浮。

为防止钢筋笼上浮，应加强观察，以便及时发现问题，并在钢筋笼顶施加竖向的约束，如将钢筋笼顶部钢筋接长，焊于护筒顶部，一方面阻止钢筋笼上浮，另一方面可悬挂住钢筋笼，以保证钢筋笼的垂直度。

发现钢筋笼上浮之后，应立即停止灌注混凝土，查明原因及程度。如钢筋笼上浮不严重，则检查钢筋笼底及导管底的准确位置，拆除一定数量的导管，使导管底升至钢筋笼底上方后可恢复灌注；如上浮严重，应立即通过吸渣等方式清理已灌注的混凝土，另行处理。

5.6 水下混凝土灌注

水下砼灌注施工流程见5-6-1水下砼灌注施工流程图。

配合比的选定

检测孔深

计算初灌量

下导管、清孔

检测泥浆各项指标下钢筋笼、二次清孔

灌注砼监理旁站

图5-6-1水下砼灌注施工流程

5.6.1 配合比选定

桩基混凝土施工前，必须仔细审核图纸，采用设计图纸中指定的强度等级的混凝土进行灌注施工。

5.6.2 初灌量

桩基混凝土灌注采用导管法，混凝土灌注应在钢筋笼吊放完成，各项检测数据合格后立即开始，钻孔桩灌注前，应计算初灌的灌注量，确保初灌埋管的成功。以41m桩长计算首批砼量所需数量V如下：

V=πD2/4*(H1+H2)+π*d2*h1/4

V-灌注首批砼所需数量（m3）；

D-桩孔直径（m）；

H1-桩孔底至导管底端距离以 0.4m计算；

H2-导管初次埋置深度（1m）；

d-导管内径（0.3m）；

h1-桩孔内砼达到埋置深度H2时，导管内砼柱平衡导管外压力所需的高度（m）；

h1=Hwwγw/γc

即V=3.14*2*2*(0.4+1)/4+3.14*0.3*0.3/4*(41-1-0.4)*1.1/24 =4.525m3

5.6.3 导管要求

导管的内径为300mm，长度一般2m，最下端一节导管长应为4.5～6m，不得短于4m，为了配备适合的导管柱长度，上部导管长为1m或

0.5m（一般配上1m和0.5m的调节管）。导管采用游轮螺母连接，橡胶“O”型密封圈密封，严防漏水。导管初次使用时应做水密承压力试验，进行水密试验的水压不小于井孔内水深1.5倍的压力。以保证密封性能可靠且在水下作业时导管不渗漏，以后每次灌注前要更换密封圈。导管吊放入孔时，应将橡胶圈或胶皮垫安放周正、严密，确保密封良好。导管在桩孔内的位置应保持居中，防止导管跑管，撞坏钢筋笼并损坏导管；导管底部距孔底（或孔底沉渣面）高度，以能放出隔水塞和混凝土为度，一般为250～400mm。导管全部入孔后，计算导管柱总长和导管底部位置，并作好记录。

5.6.4 二次清孔

待钢筋笼下放完成、导管插入后应再次检验孔内泥浆指标和孔底沉渣厚度是否符合规范要求，若不符合采用换浆法进行二次清孔，确保孔内泥浆指标和孔底沉渣厚度符合规范要求。

5.6.5混凝土灌注

混凝土采用拌合站集中拌合，输送车运至桩位,汽车吊配合灌注。

采用砍球法灌注混凝土，确认初存量备足后，即可剪断隔水塞铁丝，灌入首批混凝土。同时，观察孔内返浆情况，测定埋管深度并作好记录。

首批混凝土灌注正常后，要紧凑地、连续不断地进行，严禁中途停工。灌注过程中，应经常用测锤探测混凝土面的上升高度，并适时提升拆卸导管，保持导管的合理埋深。导管的埋深应不小于2m，但最大埋深不宜超过6m。

随着孔内混凝土的上升，需逐节拆除导管，拆下的导管应立即洗刷干净。

灌注接近桩顶部位时，为了严格控制桩顶标高，应计算混凝土的需要量，严格控制最后一次混凝土灌入量。

5.6.6连续灌注

混凝土灌注过程中，配备发电机，保证混凝土灌注连续进行，同时应将井孔内溢出的泥浆引至泥浆循环池回收利用，防止污染环境。水下灌注桩的混凝土面应高出设计0.5～1.0m，以便凿除浮浆与桩头，确保桩身混凝土质量。

5.7 灌注时堵管现象的处理

组装导管时要仔细、认真，防止橡皮垫圈突入导管内，以至卡住隔水塞，使混凝土下不去。

在灌注过程中，也会出现灌注混凝土下不去的现象，此时，应少量提起灌注导管，然后再迅速插入，如此反复可解决堵管问题。

对浇筑用的机械设备事先要检查，同时应有备用设备，使混凝土浇筑不致中断。

严格控制混凝土的原材料规格，防止超粒径碎石混入管内。保持良好的和易性。

控制混凝土在导管中停留时间。

5.8 桩基完整性

被检桩的混凝土龄期大于14天，混凝土强度达到设计要求之后，即可进行桩基检测，按设计要求逐根进行检测，检验合格后才能进入下

道施工工序。

第六章、质量保证措施

6.1 做好施工技术及相应资料交底

①及时、准确转发施工图纸，技术管理人员、施工人员透彻、熟悉设计图纸；学习有关施工、验收规范，掌握地质资料，核查有关灌注桩方面的资料。

②认真组织施工技术交底，具体、全面、详实的把施工方法、控制要点、技术指标等传达到施工人员，严格施工过程控制。

③认真进行施工过程资料记录。包括建材质量保证资料的收集整理，每根桩的成孔记录、钢筋笼制作与吊装记录、混凝土灌注记录等方面，以便有效对桩基施工质量进行监控。

6.2 施工材料质检控制

①严格材料“准入制”制度，严格按抽检频率抽检每一批材料，如发现实样有质量缺陷或与质保书不符的应立即清场；对不合格或检测结果出来之前的钢材，严禁用于桩体；

②严格检查验收进场混凝土原料的质量保证书，如发现实样与质量保证资料或送检批不符，应立即取样复查，对不合格的原材料严禁用于桩体；

6.3 混凝土拌制质量监控要点

强化计量设备精度、混凝土配比、添料搅拌程序、搅拌时间和混凝土坍落度等的监控，避免因搅拌时间不足或过长而影响混凝土强度。

6.4 钢筋笼制作与吊装质量监控

①钢筋笼所需进场钢材、电焊条等应符合设计要求，且外观质量、规格、型号、数量等应与送检样品及其质保材料一致，否则严禁使用。

②钢筋笼的直径、长度和制作质量（钢筋的对焊连接垂直度、焊接长度及饱满度、是否过焊烧筋，所用钢筋规格、数量、主筋及箍筋间距等）应按设计和施工规范要求验收。

③钢筋笼在吊放过程中，为减少钢筋笼变形并确保其垂直度，应在起吊点增设吊杆以增加吊点受力面积，在增设的钢筋（同钢筋笼一致并焊接在主筋上）上对称设置起吊点来调整起吊时钢筋笼的垂直度。同时应逐节验收钢筋笼的连接焊缝质量，焊缝长度严格按照设计要求长度，不合格的焊缝、焊口要进行补焊。钢筋笼吊放时搭接焊缝处必须冷却，而且钢筋笼不得碰撞孔壁，若吊放受阻应停止吊放并寻找原因，不得强行下放。

④钢筋笼接长时在确保连接垂直的基础上要加快焊接速度，尽可能缩短沉放时间，这有利于钢筋笼顺利吊放以及减少孔底沉渣量。

1、砼用量方面，我项目部与天诚拌合站协商，在其场地准备保温措施，搭设保温棚、锅炉等砼的保温设施）。提前进行冬期施工混凝土配合比设计，按规定进行热工计算，确保冬期施工项目质量。完成搅拌棚、暖棚搭设，供热锅炉、管道的安装调试工作。

①选用较小的水灰比和较小坍落度。当混凝土掺加防冻剂时，其试配强度应比设计强度提高一个等级。实验室确定混凝土冬期施工的配合比和外加剂的掺量，用以指导施工，并在施工中予以微调。

②粗细骨料应选用干燥、不带有冰雪和冻结团块的骨料。混凝土拌合用水采用加热锅炉加热的方法，加温至60℃左右

④拌制设备宜设置在气温不低于10℃的厂房或暖棚内。拌制混凝土前和停止拌制后，应用热水冲洗搅拌机鼓筒。

⑤混凝土运输过程中要有保温设施，采用砼运输车外棉被包裹。混凝土的入模温度不得低于5℃，入模前插入温度计观测。

2、钢筋方面：在负温条件下焊接钢筋，尽可能安排在室内进行。如必须在室外进行，其环境温度不低于-10℃，风力超过3级时有挡风措施。

为防止接头热影响区的温度梯度突然增大，进行帮条电弧焊或搭接电弧焊时，第一层焊缝先从中间引弧，再向两端运弧；立焊时，先从中间向上方运弧，再从下端向中间运弧；使接头端部的钢筋达到预热效果。各层焊缝焊接采用分层控温施焊。帮条焊时帮条与主筋之间用四点定位焊固定，搭接焊时用两点固定。

第七章安全保证措施

(1）钻孔灌注桩施工队要加强安全生产教育，对新工人，临时上岗人员进行安全培训，每次培训均形成书面文字，记录时间、地点、培训内容、参加人员。

(2）钻机就位后，对钻机及其配套设备，进行全面检查，如卷扬机、钢丝绳、滑车、钻头、泥浆泵、水泵及电气设备等是否安好正常；钻机安设平稳、牢固，钻架加设斜撑或缆风绳。钻机平台和作业平台搭设坚固牢靠，并满铺脚手板，设防护栏、走道；杂物及障碍物及时清除。

(3)进入施工场地戴好安全帽，高空作业系好安全带。

(4)冲击钻孔，选用的钻锥、卷扬机和钢丝绳等，配置适当，钢丝绳与钻锥用绳卡固接时，绳卡数量与钢丝绳直径相匹配。冲击过程中，钢丝绳的松弛度掌握适宜。

(5)钻机在作业中，由本机或机管负责人指定的操作人员操作，其他人不得随意登机；操作人员在当班中，不得擅自离岗。

(6)经常检查钻锥、卷扬机和钢丝绳的损伤情况，当钢丝绳断丝超过5%时，立即更换；钢丝绳与卷扬机连接的夹子数，按等强度安装。

(7)采用冲击钻孔当钻头提到接近护筒底缘时，减速、平稳提升，不得碰撞护筒和钩挂护筒底缘。

(8)检查钢丝绳是否牢固，卷扬系统保护罩是否安装完好，严禁带病作业。

(9)钢丝绳在卷扬机套筒上排列整齐。卷扬机在卷扬钢丝绳操作时，严禁作业人员在其上面跨越；卷扬机卷筒上的钢丝绳，不得全部放完，最少保留3圈。

(10)钻孔过程中，设有专人，按规定指标，保持孔内水位的高度及泥浆的稠度，严防坍孔；防止钻头碰撞护筒、孔壁和钩挂护筒底缘；提升时缓慢平稳，钻头提升高度分阶段（按进尺深度）严格控制。

(11)钻孔使用的泥浆，设置泥浆循环净化系统，防止对环境的污染。

(12)钻机停钻，将钻头提出孔外，置于钻架上，严禁将钻头停留孔内过久。

(13)场区生产用电设备需派专业管理，无关人员严禁乱动电气设备，操作人员上岗时对设备进行认真细致的检查，下班时关闭现场电气闸刀。

(14)钻孔过程中，非相关人员距离钻机不得太近，防止机械伤人。

(15)钻孔中，发生故障需排除时，严禁作业人员下孔内处理故障。

(16)钻孔时，如遇卡钻，立即切断电源，在没查清原因之前，不得强行起动。

(17)作业时，发生机架摇晃、移动、偏斜等立即停钻，查明原因，处理后再行作业。

(18)作业中，设专人负责监护电缆。如遇停电，将各控制器放置零位，切断电源，将钻头接触地面。

(19)钢筋笼加工过程中，不得出现随意抛掷钢筋现象，制作完成的节段钢筋笼滚动前检查滚动方向上是否有人，防止人员被砸伤。氧气瓶与乙炔瓶在室外的安全距离为5m。

(20)钢筋笼安装过程中注意：焊接完毕，检查脚是否缩回，防止钢筋笼下放时将脚扭伤甚至将人带入孔中的事故发生。、

(21)导管安装注意：导管对接注意手的位置，防止手被导管夹伤。