钻孔灌注桩施工方案

钻孔灌注桩施工方案

一、钻孔机具

钻孔灌注桩成孔设备主要采用GM20型大口径回转循环钻机和6PS泥浆泵配合钻进施工桩孔。钻孔的机具主要有泥浆罐、泥浆泵、排污泵及排污管等。二、钻孔工艺及施工要点

采用循环钻机，泥浆护壁，循环清孔，安装钢筋笼，采用吊车提升导管法灌注桩身水下填充混凝土。

(1)埋设护筒：先进行测量放样，准确测设出所钻桩的位置并在桩中心周围埋设护桩，用循环钻机配合人工埋设，就位后再次校核其位置。

(2)钻机就位及钻进

钻孔用循环钻机成孔，钻机就位前应对钻机就位场地的平整度和密实度等进行检查和加固，供水供电等配套设备的安全运行情况进行检查。钻机就位时要支垫平整、密实，开钻前必须用水平尺调节水平，保证在钻进过程中不产生位移或沉陷。请质检工程师检查合格，再报请监理工程师检查合格后，同意开钻方可进行钻孔施工。

在桩位旁边开挖一个2立方米左右的方坑作为泥浆循环池，用泥浆泵将其倒入泥浆沉淀箱中，将经过沉淀后的优质泥浆循环至孔内，多余的泥浆采用20立方米的泥浆罐车拉走。

由于地质情况为亚粘土及沙层，为保证成孔质量采用正循环钻进方法。在钻进过程中，由于地质情况的变化，同时为了控制钻进速度，需随时调整钻头压力。旋转钻孔除根据地层土质调整泥浆比重外，还应控制旋转和进尺速度。开孔阶段，应先使钻头在悬空状态下空转，以制备泥浆，加固护筒下的孔壁，待拌出一定数量的浓泥浆后，在以低档慢速旋转，缓缓进尺，钻至护筒下1m以后，再转入正常钻进。在粘性土中钻进，切削土层的阻力不太大，可以中速钻进。如果钻渣过多或者颗粒过大，不能及时悬浮外流，则孔底泥浆过浓将使钻杆扭矩过大，有可能导致钻杆折断或其他机械事故，因此，必须控制进尺，不能太快，并加大泥浆泵量，促使循环加快。在砂土、软土或含少量小卵石的松散土层中钻孔，应以保持孔壁不坍塌为主要目标。应采用优质泥浆，并严格控制进尺速度，缓慢钻进。由于土质松软，切削容易，应以低档慢速旋转，以尽可能减少对土层的扰动，还

应特别注意保持孔内水压，防止塌孔。泥浆循环可以将钻渣及时排除，而不重复研磨可以加快钻进速度，减少钻头磨耗。

在钻进进程中，经常检查钻孔直径和倾斜度。施钻过程中，必须及时填写钻进记录，交接班时应交待清楚钻进情况及下一班应注意的事项。钻孔作业必须分班连续进行，经常对钻孔泥浆进行试验，不合要求时要随时调整。应经常注意土层变化，判明土层，做好记录，以便与设计资料核对。若遇到与地质资料严重不符时，应留取渣样袋，放入标签（注明地质、取样标高、取样时间、取样人等）并拍照，同时通知监理工程师到现场核实确认。钻孔达到设计标高后及时对孔径、孔深、泥浆性能、孔底沉渣厚度进行检查、记录。经监理工程师签认后方进行下道工序施工。

钻孔灌注桩施工工艺流程

终孔后，清孔过程中技术人员随时抽检泥浆的各项指标，不符合要求的及时调制泥浆。

三、护壁泥浆

（1）原材料的选择

根据工程实际情况，桩基施工拟采用Ⅱ级钙基膨润土泥浆。分散剂为就近化

)；降失水增粘剂为中粘类羧甲基纤维素钠(CMC)。工厂生产的工业碳酸钠(NaCO

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不同阶段泥浆性能测定项目

（2）制浆设备选用

泥浆搅拌设备选用ZJ-400型旋流立式高速搅拌机。

（3）泥浆配合比

新制泥浆配合比(1m3浆液)

（4）泥浆制备、使用

1）泥浆制备

①泥浆拌制选用高效、低噪音的高速回转搅拌机；

②膨润土浆的搅拌时间为3～5min，实际搅拌时间可通过试验确定后适当调整。

③应按规定的配合比配制泥浆，各种材料的加量误差不得大于5%。

④泥浆处理剂使用前宜配成一定浓度的水溶液，以提高其效果。纯碱水溶液浓度为20%，CMC水溶液浓度为1.5%。

2）泥浆使用

①新制膨润土浆需存放24h，经充分水化溶胀后使用。

②储浆池内泥浆经常搅动，保持指标均一，避免沉淀或离析。

③在桩孔和储浆池周围设置排水沟，防止地表污水或雨水大量流入后污染泥浆。

被混凝土置换出来距混凝土面2m以内的泥浆，因污染较严重，予以废弃。

3）泥浆性能指标要求：

比重：正循环旋转钻机钻孔，泥浆比重可为1.05～1.20，易坍地层1.20～1.45，泥浆比重要根据地质情况随时调整。

粘度：入孔泥浆粘度，一般地层16～22Pa·s；松散易坍地层19～28Pa·s。

含砂率：新制泥浆不宜大于4%。

胶体率：不应小于96%。

4）清孔指标

桩孔深度达到设计要求后采用换浆法进行清孔，清孔结束1h后，孔内泥浆除应达到上述要求外，孔底淤积厚度不得大于15cm。

四、成孔检测

检测垂直度及桩径：采用探孔器对孔位进行全长检测，以保证成孔后的桩位截面直径不小于设计桩径，探孔器外径为钻孔桩钢筋笼外径加100mm，探孔器长度为4d(桩径)，根据规范要求，钻孔桩允许倾斜度为小于1%孔深，当探孔器检测垂直度及桩径时，如果探孔器不能顺利进至桩底，则表明桩径或垂直度超设计标准，遇此情况时则将探孔器提出，然后重新钻孔直至达标。

清孔指标

桩孔深度达到设计要求后采用换浆循环方法进行清孔，清孔结束1h后，孔内泥浆除应达到上表相应栏目的要求外，孔底淤积厚度不得大于15cm。20#墩采用气举法清孔。

五、灌注桩钢筋笼

①材料选择

本工程钢筋采用I、II级钢，原材料由施工准备阶段自行组织采购，供应商提供具有出厂证书和检验报告的合格钢材，并按规定取样送中心试验室进行试验，鉴定质量合格后方可使用。

焊工必须有焊工考试合格证，并在规定的范围内进行焊接操作。钢筋焊接时，严格按照施工工艺标准要求进行。钢筋焊接前，必须根据施工条件进行试焊，试验合格后方可施焊。

②钢筋笼结构型式

钢筋笼形状根据长度不同分别制作，长度与桩孔深度相适应。

③钢筋笼制作

a、钢筋笼制作工艺流程

钢筋笼制作分为钢筋下料、对接、弯曲、定位装置的加工安装、钢筋笼组装等。

b、钢筋连接方法

钢筋笼的竖向主筋连接采用5d双面搭接电弧焊焊接。主筋与箍筋点焊成笼，焊接用J502焊条。

④钢筋笼制作要点

a、加工时要对施工图中各类钢筋及构件进行编号，并编制钢筋配料单。配料单中要明确槽段编号、钢筋编号、型式及尺寸、钢号、数量及重量等内容。

b、为了保证钢筋保护层的有效厚度，在钢筋笼外侧对称布置定位钢筋，同一截面不少于4个，纵向间距为2.0m。

c、钢筋焊接时，在同一截面内的钢筋接头数不得超过主筋根数的一半，两个接头间距不小于35d。

钢筋笼制作允许偏差

⑤钢筋笼安装

a、本工程河中桥墩灌注桩将采用50t履带车吊下设钢筋笼（因φ1.8m钢筋笼1

个重为14t），下设时钢筋笼中心应与桩孔中心对正，钢筋笼保护层允许偏差±5mm，下设深度允许偏差±50mm。

b、为防止钢筋笼在运输、安装过程中发生变形，沿笼长采用绑杉木杆或长竹竿以增强其整体刚度，在钢筋笼安装下方过程中依次卸掉。

c、为确保桩体保护层厚度，在钢筋笼主筋外侧设置定位钢筋。

d、用吊车将钢筋笼吊起，对准孔位、扶稳、缓慢下入孔内，避免碰撞孔壁，直至下到设计位置。

e、钢筋笼起吊方法

钢筋笼吊放有单点法和双点法，吊点位置应恰当，一般设在加强箍筋处。Ⅰ、长度12m以内的钢筋笼采用单点起吊法直接起吊。即用长约10m、两端带封闭环的钢丝绳从钢筋笼长度的约1/4 处穿过，两端与钻机副卷扬吊绳索具连接。起吊时要用粗麻绳或棕绳作为溜绳，从两个方向拉住钢筋笼底部，以防刮碰地面；吊直后对准孔口缓慢放入孔内。下放到设计高程后，横穿一根钢管将钢筋笼固定于孔口，并抽出起吊钢丝绳。

Ⅱ、长度12m以上的钢筋笼采用双吊点起吊。吊点设在1/3笼长和2/3笼长位置。

为防止钢筋笼变形，可采用焊加强箍筋、增加螺旋箍筋焊点、增加架立箍筋直径、捆绑木杆等方法提高钢筋笼的整体刚度。

吊放钢筋笼时要对准孔位，避免碰撞孔壁；若下放受阻，应查明原因，进行处理，不得强行下放。钢筋笼就位后应按设计要求在孔口调整钢筋笼与桩孔同心，最后将钢筋笼主筋固定在护筒顶部的边缘上，使其位置符合设计要求，并防止在安装导管和浇筑混凝土过程中发生位移。待混凝土浇完并初凝后即可解除钢筋笼的固定装置。

当钢筋笼笼顶的设计高度低于孔口高程时，在孔口看不到钢筋笼就位情况，为便于起吊安装，可在钢筋笼顶部加焊4个吊装导向筋。

六、灌注桩混凝土浇筑

①原材料选择

拌制混凝土的水泥选用普通酸盐水泥，使用前除取得出厂检验合格证外，还应分批取样按相关标准进行凝结时间、抗折强度、抗压强度等指标的检测。砂、碎石等原材料及外加剂均应取得检验合格证方可使用。

②混凝土配合比

混凝土具体的施工配合比应根据现场试验确定，以保证混凝土各项指标满足设计要求。水下混凝土使用的水泥、集料、水、外掺剂以及混凝土的配合比设计、拌合、运输等必须符合有关规定。

施工时，混凝土配合比的设计除满足设计强度外，还应考虑导管法在泥浆中灌注混凝土的施工特点（要求施工和易性好、流动度大、缓凝）和对混凝土强度的影响，混凝土强度比设计强度提高5Mpa ，水灰比不大于0.6，施工坍落度控制在18～22cm ，初凝时间控制在6小时。水下混凝土粗集料的尺寸一般为15～40cm ，但其最大颗粒尺寸不能超过导管的1/8d 或钢筋间距的1/4。

③导管安装

导管安装前要检查其内壁光滑度，并编号记录。最后一节下口不设法兰，长度应尽量长一些，一般为4—6m ，使拔管不带动混凝土，然后依次安装2.5m 管节。在考虑孔底悬空25—40cm 后，计算到卡盘顶面的高度，以便最上几节用1.0m 、0.5m 、管节调整导管长度。

导管接口法兰面须平整，两法兰盘间须垫合适的橡皮胶垫（厚3—5mm ），并在胶垫两面均匀地涂上一层黄油，以利密封。导管应放在孔位中心。在混凝土浇注前应进行导管水密试验，进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力p 的1.3倍，计算公式为c c w w p h h =ϒ-ϒ

P －导管可能受到的最大内压力；

r c -混凝土拌合物的重度(取24kN/m 3)；

h c -导管内混凝土柱最大高度(m),以导管全长或预计的最大高度计；

r w -井孔内水或泥浆的重度(kN/m 3)；

H w -井孔内水或泥浆的深度(m)。

在导管上口接料斗，料斗使用前应用水浇湿，料斗旁应搭设工作平台。布置好上料斗、混凝土运输车和吊车等的位置关系，以便操作，进退自如。准备工作应尽量缩短时间，减少孔底沉淀

④浇注方法

正常浇注时用混凝土罐车运输送至待浇注桩口浇注。灌注前，应控制孔底泥

浆沉淀厚度，如不满足要求，须二次清孔，但要注意稳定孔壁，防止塌孔。料斗安装就位和其它工作准备就位后，既可进行首批混凝土的灌注。浇注时采用吊车提升导管，配合混凝土罐车进行混凝土浇注。首批混凝土灌注后，导管埋深不得小于1.0m。灌注过程要注意保持孔内水头，并经常探测孔内混凝土面位置，及时调整导管埋深，并做好灌注记录。导管埋深须控制在2～6m之间，导管拆除不超过10分钟。探测孔内混凝土面标高要尽量准确，测绳须用2～3mm细钢线，测锤宜用2kg左右的铁质锥形体。

每根桩的水下混凝土灌注工作应紧凑、连续地进行，严禁中途停工，同时，注意观察导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，保证导管埋入混凝土深度合理。并指定专人填写好施工记录以便及时总结经验指导以后桩的施工。

混凝土接近钢筋笼底部时，应放慢灌注速度，使混凝土进入钢筋笼一定深度后，提升导管，使钢筋笼在导管下口有一定埋深，防止钢筋笼上浮。孔内溢出的泥浆应通过泥浆泵抽回泥浆罐内，防止污染环境，也可重复使用。灌注接近桩顶时，由于混凝土冲击力减小，易堵管，可采用抬高灌注点来增大压差灌注。最终灌注高度应比设计桩顶高出0.5～1.0m为宜。最后一节导管拔出时，要缓慢进行，防止造成桩顶泥芯。

混凝土灌注过程中，应随时清洗拆出的导管，最后全部清洗堆码，以便下次再用，灌注完成后，拔出护筒并冲洗干净待用。

⑤浇注过程控制

正式浇注前应进行拌和试验，在机口取样进行混凝土坍落度、扩散度测试。坍落度应控制在18～22cm范围内，扩散度应控制在35～40cm范围内。并且坍落度保持15cm以上的时间不小于1h，，初凝时间不小于6h，终凝时间不宜大于24h。正常浇筑过程中应按2h间隔时间取样，进行坍落度和扩散度两项指标的测试。

开浇后保证混凝土的连续供应。

灌注桩终浇高程按超出设计桩顶标高0.8m控制。施工过程中，当工程桩浇注至设计高程时，为了预防孔口坍塌，空孔部位应及时采用置换法进行砂土回填，回填要求密实并满足设计指标。

⑥质量检测

除保证原材料的质量和对混凝土进行现场取样检测以外，还在每根灌注桩浇注的下、中、上部取相应混凝土成模作28天抗压强度测试。

七、质量控制措施

（1)成孔质量的控制

成孔是混凝土灌注桩施工中的一个重要部分，其质量如控制得不好，则可能会发生塌孔、缩径、桩孔偏斜等，还将直接影响桩身质量和造成桩承载力下降。因此，在成孔的施工技术和施工质量控制方面应着重做好以下几项工作。

①开钻前应注意的事项

开钻前，在护筒内多加一些粘土。地表土层松疏时，还要混和加入一定数量的小片石，然后注入泥浆和清水，借助钻斗的冲击把泥膏、石块挤向孔壁，以加固护筒角。为防止振动使邻孔坍塌或影响邻孔已灌注混凝土的凝固，必须等邻孔混凝土灌注完毕并达到一定的强度后方可开始钻孔。

②采取隔孔施工程序

钻孔混凝土灌注桩采用的是先成孔，然后在孔内成桩，周围土移向桩身土体对桩产生动压力，尤其是在成桩初始，桩身混凝土的强度很低，且混凝土灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的，故采取较适应的桩距对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术措施。本工程钻孔桩之间最近距离只有3.9米，因此采用隔桩钻孔的方法进行钻孔桩施工。保证相邻施工桩间距在5米及3d(钻孔桩直径)以上。

③确保桩身成孔垂直精度

确保桩身成孔垂直精度是灌注桩顺利施工的一个重要条件，否则钢筋笼和导管将无法沉放。为了保证成孔垂直精度满足设计要求，应采取扩大桩基支承面积使桩基稳固，经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施，并于成孔后下探孔器作孔径、孔壁斜度的测试。

④确保桩位、桩顶标高和成孔深度

在护筒定位后及时复核护筒的位置，严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于50mm，并认真检查回填土是否密实，以防钻孔过程中发生漏浆的现象。在施工过程中自然地坪的标高会发生一些变化，为准确地控制钻孔深度，在桩架就位后及时复核底梁的水平和钻杆的总长度并作好记录，以便在成孔后根据钻杆在

钻机上的留出长度来校验成孔达到深度。

虽然钻杆到达的深度已反映了成孔深度，但是如在第一次清孔时泥浆比重控制不当，或在提钻具时碰撞了孔壁，就可能会发生坍孔、沉渣过厚等现象，这将给第二次清孔带来很大的困难，有的甚至通过第二次清孔也无法清除坍落的沉渣。因此，在提出钻具后用测绳复核成孔深度，如测绳的测深比钻杆的钻探小，就要重新下钻杆复钻并清孔。同时还要考虑在施工中常用的测绳遇水后缩水的问题，因其最大收缩率达 1.2%，为提高测绳的测量精度，在使用前要预湿后重新标定，并在使用中经常复核。

为有效地防止塌孔、缩径及桩孔偏斜等现象，除了在复核钻具长度时注意检查钻杆是否弯曲外，还根据不同土层情况对比地质资料，随时调整钻进速度，并描绘出钻进成孔时间曲线。当钻进粉砂层进尺明显下降，在软粘土钻进最快0.2m/min左右，在细粉砂层钻进都是0.015m/min左右，两者进尺速度相差很大。钻斗直径的大小将直接影响孔径的大小，在施工过程中要经常复核钻头直径，如发现其磨损超过10mm就要及时调换钻头。

（2）钢筋笼制作质量和吊放

钢筋笼制作前首先要检查钢材的质保资料，检查合格后再按设计和施工规范要求验收钢筋的直径、长度、规格、数量和制作质量。在验收中还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确地吊放在至设计标高上，这是由于钢筋吊笼放后是暂时固定在钻架底梁上的，因此，吊环长度是根据底梁标高的变化而改变，所以应根据底梁标高逐根复核吊环长度，以确保钢筋的埋入标高满足设计要求。在钢筋笼吊放过程中，应逐节验收钢筋笼的连接焊缝质量，对质量不符合规范要求的焊缝、焊口则要进行补焊。同时，要注意钢筋笼能否顺利下放，沉放时不能碰撞孔壁；当吊放受阻时，不能加压强行下放，因为这将会造成坍孔、钢筋笼变形等现象，应停止吊放并寻找原因，如因钢筋笼没有垂直吊放而造成的，应提出后重新垂直吊放；如果是成孔偏斜而造成的，则要求进行复钻纠偏，并在重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼。钢筋笼接长时要缩短焊接时间，尽可能缩短沉放时间。（3）二次清孔

清孔的主要目的是清除孔底沉渣，而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的主要因素之一。清孔则是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣，使

沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态，再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔，最终将桩孔内的沉渣清干净，这就是泥浆的排渣和清孔作用。从泥浆在混凝土钻孔桩施工中的护壁和清孔作用，可以看出泥浆的制备和清孔是确保钻孔成桩工程质量的关键环节。因此，对于泥浆的粘度、含砂率、胶体率等性能指标在钻孔灌注桩施工过程中必须严格控制，不能就地取材，而要专门采取泥浆制备，选用高塑性粘土或膨润土，拌制泥浆必须根据施工机械、工艺及穿越土层进行配合比设计。20#墩钻孔桩清孔采用气举法，导管下放完毕后用气泵向导管充气，利用气体上浮带出悬浮的沉渣，减少孔底沉渣。

灌注桩成孔至设计标高，应充分利用钻杆在原位进行第一次清孔，直到孔口返浆比重持续小于1.10～1.20，测得孔底沉渣厚度小于50mm，即抓紧吊放钢筋笼和沉放混凝土导管。沉放导管时检查导管的连接是否牢固和密实，以防止漏浆而影响灌注。由于孔内原泥浆在吊放钢筋笼和沉放导管这段时间内使处于悬浮状态的沉渣再次沉到桩孔底部，最终不能被混凝土冲开浮起而成为永久性沉渣，从而影响桩基工程的质量。因此，须在混凝土灌注前利用导管进行第二次清孔。当孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求后，立即进行水下混凝土的灌注工作。

八、成桩质量检验及质量标准

（1)成桩7～14天后，距设计桩顶30cm范围内应人工清凿桩头到设计标高。（2）对每根桩进行无破损检测，桩的检测采用静载试验或动测法，经检验合格后转入下道工序施工。

（3）质量标准

①桩顶平面位置偏差：群桩不大于10cm；单排桩不大于5cm 。强度、桩长、桩径不小于设计值。

②桩身要连续、均匀，无缩径、断层或夹层，桩底沉渣满足设计要求（支承桩），桩头凿除预留部分后无残余松散层和薄弱混凝土层。

③嵌入承台内桩头及锚固钢筋长度符合设计要求。