冲击钻桩基施工方案

冲击钻桩基施工方案公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-

中交第一航务工程局有限公司

冲击桩专项施工方案工程名称：

编制单位：

编制：

审核：

技术负责人：

报送日期：年月日

目录

1、编制依据

（1）《滨海新区西外环高速公路（津汉高速-海景大道）工程施工图设计》第十二标段第一至五册。

（2）《工程测量规范》（GB/50026-2007）

（3）《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）

（4）《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/TB07-01-2006）

（5）《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTG E30-2005）

（6）《公路工程水质分析操作规程》（JTJ 056-84）

（7）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）

（8）《公路工程桩基动测技术规程》（JTG/T F01-2004）

（9）《公路工程质量检验评定标准》（JTJ F40-2004）

（10）《钢筋混凝土用钢-热轧光圆钢筋》（GB ）

（11）《钢筋混凝土用钢-热轧带肋钢筋》（GB ）

（12）《金属材料-温室拉伸试验方法》（GB/T 228-2002）

（13）《普通硅酸盐水泥》（GB 175-2007）

（14）《膨润土》（GB/T 20973-2007）

（15）国家、部委和地方政府颁布的与本工程相关的技术规范及检验评定标准。

（16）本企业颁发的施工技术及工程质量监督管理有关标准。

2、编制说明

本施工方案是根据本标段标尾处十五队桥梁施工区域施工特殊情况而编制。Ⅲ-56X-1、Ⅲ-57X-1、Ⅲ-57X-2采用反循环钻机钻进，其中Ⅲ-57X-2在钻进至41米时遇到坚硬地层，在此深度钻进24小时，共进尺

5cm；Ⅲ-57X-1在钻进至28米时遇到坚硬地层，在此深度钻进30小时，共进尺10cm；Ⅲ-56X-1在钻进至28米时遇到坚硬地层，在此深度钻进24

小时，共进尺5cm。地质勘探队10月14日到此施工区域取芯。由于反循环钻机无法满足现场施工需求，项目部在征得监理同意后决定此处3根桩基回填完毕后采用冲击钻进行钻进，并结合实际现场勘查的地质报告进行组织编写施工方案。

3、工程概况

天津滨海新区西外环高速公路工程向北接津汉高速公路，向南接海景大道，是滨海新区路网骨架中滨海外环线的重要组成部分。为津汉高速-京津高速及津晋高速-海景大道为双向六车道，预留改建为快速路条件，京津高速-津晋高速为双向八车道高速公路，计算行车速度100Km/h，匝道40 Km/h，平曲线最小半径1000m，匝道60m，最大纵坡2％。路面设计荷载为BZZ-100KN，设计年限15年；桥梁荷载标准为公路-Ⅰ级。

工程地理位置

第12标段位于塘沽区新城镇境内，路线总体走向为南北走向，起点桩号K25+979，终点桩号K28+500，线路全场2521m。包括天津大道津晋高速互通立交。本标段起点位于天津大道北侧，与第11标桥梁相接，向南跨越津沽公路、天津大道和津晋高速公路，分幅下穿蓟港铁路，与第13标道路相接。

现场自然条件

地质状况

K18+000~K37+620段由北往南主要跨越滨海新区的塘沽的广大冲积、海积平原，境内地势低平，地表以人工填土及耕植土为主；地面标高一般在~；工程沿线地处海河下游，河流渠道纵横，坑塘洼淀广布。场地内微地貌主要以人工开挖的鱼塘、耕地、水库、灌溉水渠、公路、沟垄为主，地表主要为人工填土及耕植土。

根据场地勘察资料分析，该场地埋深110m深度范围内，地基土按成因年代可分为以下11层，按力学性质可进一步划分为23个亚层，依次为：

（1）人工填土层（Qm1）：厚度~，底板标高~；

3al）：厚度~，顶板标高为~；

（2）全新统上组陆相冲积层（Q

4

2m）：厚度~，顶板标高为~；

（3）全新统中组海相沉积层（Q

4

1h）：厚度~，顶板标高为~；

（4）全新统下组沼泽相沉积层（Q

4

1al）：厚度~，顶板标高为~；

（5）全新统下组陆相冲积层（Q

4

e al）：厚度~，顶板标高为~；

（6）上更新统第五组陆相冲积层（Q

3

d mc）：厚度~，顶板标高

（7）上更新统第四组滨海潮汐带沉积层（Q

3

为~；

c al）：厚度~，顶板标高为~；

（8）上更新统第三组陆相冲积层（Q

3

b m）：厚度~，顶板标高为~；

（9）上更新统第二组海相沉积层（Q

3

a al）：最大揭示厚度左右，顶

（10）上更新统第一组陆相冲积层（Q

3

板标高为~；

3mc）：最大揭示厚度，顶（11）中更新统上组滨海三角洲沉积层（Q

3

板标高为左右。

c mc，力学分层号

桩端持力层有上更新统第四组海相沉积层粉砂（Q

3

b al，力学分层号10b），上更新统第三组陆相冲积层粉砂及粉质粘土（Q

3

b m，力学分层号

11c和11d），上更新统第二组海相沉积层粉砂（Q

3

a al，力学分层号13b），各桩基持12b），上更新统第一组陆相冲积层（Q

3

力层埋深较深，厚度较大，土质较均匀，强度较高，分布稳定。

水文状况

本场地地下水、地表水对钢筋混凝土的结晶类腐蚀等级弱、无分解类腐蚀、结晶分解类复合腐蚀等级弱，综合评定本场地腐蚀性等级弱，建议防护等级为一级防护。

灌注桩工程数量统计

十五队桩基处理

十五队桩基位于标尾，所涉及桩位编号为Ⅲ-56X-2、Ⅲ-57X-1、Ⅲ-57X-2，由于地质情况较为复杂，反循环钻机无法正常钻进，根据重新钻探的地质报告，采用冲击钻进行施工。

4、施工工艺

质量目标

桩基合格率100％。

砼供应

为满足桩基施工，灌注砼由商品砼搅拌站供应，供应商为天津吉润达混凝土有限公司，保证随时供应。

冲击桩施工工艺流程

根据现场地质条件，桩孔直径、桩长及施工进度安排，采用冲击钻机进行冲击施工。施工工艺流程图如下：

冲击钻平台和钻头

主要设备为CZ-22型冲击钻机，。它由简易钻架、冲锤、转向装置、护筒、掏渣筒以及3~5t双筒卷扬机（带离合器）等组成。所用钻具按形状分，常用有十字钻头和三翼钻头两种；前者专用于砾石层和岩层；后者适用于土层。钻头和钻机用钢丝绳连接，钻头重~，钻头直径180cm。转向装置是一个活动的吊环，它与主挖钢绳的吊环联结提升冲锤。掏渣筒用于掏取泥浆及孔底沉渣，一般用钢板制成。

CZ-22型冲击钻机

1-电动机；2-冲击机构；3-主轴；4-压轮；5-钻具滑轮；6-桅杆；7-钢丝

绳；8-掏渣筒滑轮

冲击钻钻头型式

冲击钻成孔冲击钻头的重量，一般按其冲孔直径每100mm取

100~140kg为宜，一般正常悬距可取~；冲击行程一般为~，冲击频率为

40~48次/min为宜。

泥浆制备

（1）泥浆现场检测项目包括稳定性检验、泥皮形成性检验、泥浆流动性检验，泥浆比重检验等。正式施工时结合桥位处具体的地质条件和钻进施工的实际情况以及泥浆各项指标的实测结果，适当调整泥浆的基本配合比。

各类土层中的冲程和泥浆密度选用表

浆，制作泥浆使用的粘土采用塑性指数在25以上者，造浆能力强，含砂率小的粘土、膨胀土等，从周边地区择优选料。

（3）泥浆制备方法根据地形条件及冲击桩多少，地质变化情况，采用单设泥池造浆设备或孔内造浆等方法。

（4）泥浆采用机械搅拌。搅拌泥浆先在池内放水，在放浸泡好的潮湿粘土进行搅拌，经测定泥浆比重、含砂率、粘度、胶体率均达到上述要求后，放入泥浆池内供冲孔使用。

（5）为节省粘土，利用循环泥浆。冲孔前根据桩的布置情况，设泥浆沟、沉淀池、储浆池及制浆筒，以便孔中溢出的带渣泥浆经沉淀后在返回泥浆池使用，泥浆池的纵坡以不小于%为宜，槽宽视估计出浆情况而定，沉淀池的体积，如考虑及时清挖时，不小于一根桩实体的3到4倍。护筒埋设

（1）陆地桩基护筒采用8mm钢板卷制，护筒长度根据现场实际地质情况确定，保证工作平台高出最高水位；对沟渠和渔塘内的冲击桩，护筒采用12mm钢板卷制，长度需满足穿过回填土层，埋入河床淤泥层底面下至少，工作平台高出最高水位。

（2）根据设计单位提供的导线点及施工设计图纸坐标用全站仪测放出准确的桩位，用红漆作好标记，并在桩位10-20cm的空旷地带设置4个护桩点，便于及时核对桩位。

（3）护筒应坚实、不漏水，接头处要求内部无突出物，能耐拉、压。宜以压重、振动、筒内出土等方法沉入。

（4）护筒内径应比桩径大20cm，护筒内液面至少应高出地下水位1～2m以上。护筒上部开设溢浆孔，并高出地面。

（5）护筒埋设时，通过定位的控制桩放样，确定孔中心位置。然后确定孔中心位置，用十字线定在护筒顶部，然后移动护筒，使护筒中心与钻孔中心位置重合。然后用水平尺和垂球检查，使护筒垂直。除设计另有规定外，平面允许误差为50mm，竖直线倾斜不大于1％。

（6）埋设完毕后，桩位中心点插上Ф12钢筋，以利钻机就位对中。并在四周用粘土回填、压实，粘土分层夯实。

成孔施工

冲孔时应随时测定和控制泥浆密度。如遇较好的粘土层，亦可采取自成泥浆护壁，方法在孔内注满清水，通过上下冲击使成泥浆护壁。每冲击

1~2m应排渣一次，并定时补浆，直至设计深度。排渣方法为抽渣筒法两种。抽渣筒法，是用一个下部带活门的钢筒，将其放到孔底，作上下来回活动，提升高度在2m左右，当抽筒向下活动时，活门打开，残渣进人筒内；向上运动时，活门关闭，可将孔内残渣抽出孔外。排渣时，必须及时向孔内补充泥浆，以防亏浆造成孔内坍塌。

（5）在钻进过程中每1~2m要检查一次成孔的垂直度情况。如发现偏斜应立即停止钻进，采取措施进行纠偏。对于变层处和易于发生偏斜的部位，应采用低锤轻击、间断冲击的办法穿过，以保持孔形良好。

（6）在冲击钻进阶段应注意始终保持孔内水位高过护筒底口以上，以免水位升降波动造成对护筒底口处的冲刷，同时孔内水位高度应大于地下水位1m以上。

（7）成孔后，应用测绳下挂重铁碗测量检查孔深，核对无误后，进行清孔，可使用底部带活门的钢抽渣筒，反复掏渣，将孔底淤泥、沉渣清除干净。密度大的泥浆借水泵用清水置换，使密度控制在~之间。

清孔

成孔检验完成后，应立即进行清孔，清孔方法根据设计要求、钻孔方法、机具设备、土层等条件而定。清孔时，孔内水位应保持在孔外水位1m 以上，防止塌孔。

（1）第一次清孔：钻孔至设计深度后，停止进尺，稍提钻具离孔底10～20cm，保持泥浆正常循环，定时空转钻盘，以便把孔底残余泥块磨成泥浆排出，清孔时间约为30分钟。

（2）第二次清孔：提出钻具，测量孔深，接着应抓紧时间安放钢筋笼及混凝土导管，随后进行第二次清孔，时间为～1小时。

（3）经过第一第二次清孔，孔底沉渣厚度应<15cm，泥浆指标为～，粘度为17～20s，含砂率不大于2%。

（4）严禁用超深成孔的方法代替清孔。

钢筋笼制作安装与布设导管

钢筋场地采用混凝土整体硬化；钢筋按不同钢种、等级、牌号、规格

及生产厂家分别堆存，并设立识别标志，下部垫高30cm以上，并加遮盖。

灌注桩钢筋笼均采用在陆地钢筋棚分节绑扎成型，主筋采用搭接焊，标准节段长为12m。用汽车运输至施工现场，25T汽车吊现场拼接下放入孔的方法施工，孔口焊时主筋采用单面焊。

（1）钢筋笼制作前，首先检查钢材的质保资料，包括产品合格证，检查合格后才能按设计及施工要求验收钢筋直径、长度、规格和数量等。经验收合格后的钢筋按不同型号、不同直径、不同长度分别堆放。进行试验自检，合格后方能使用。

（2）钢筋笼的绑扎顺序大致是先将主筋等间距布置好，待固定住架立筋后，在按规定的间距安设箍筋。箍筋、架立筋与主筋之间的接点可用焊接方法固定。

（3）钢筋笼分段制作，每段长度约为12米。

（4）严格控制钢筋笼中单根钢筋的焊接质量；对焊条的选择，焊接尺寸，焊接方法等满足设计和《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）的有关要求。对单面焊，主筋的搭接长度不小于10d(d 为钢筋直径），对双面焊，主筋的搭接长度不小于5d。

（5）钢筋笼的起吊采用三点吊，防止钢筋笼在重力作用下发生变形。吊装钢筋笼入孔时对准孔位，慢放入孔。入孔后徐徐下放，避免碰撞孔壁。若遇阻力要停止下放，防止塌孔或钢筋笼变形。

（6）在钢筋笼的接长、安放过程中，始终保持骨架垂直；钢筋笼接长采用直螺纹连接，每节接长保证顺直度满足要求，接头牢固可靠，同一断面接头数量不超过总根数的50%。

（7）混凝土灌注导管采用内径Ф308mm型卡口管，按《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）要求，在混凝土灌注前进行水密承压和接头抗拉试验、长度测量标码等工作，并经监理工程师检查合格后下放导管，导管卡在导管架上。

（8）导管底口至桩孔底端的间距控制在左右，首批混凝土储料斗设

计容积为：满足导管初次埋置深度大于。

灌注桩水下混凝土的灌注

为确保灌注桩施工质量，防止钢筋锈蚀，采用高抗渗混凝土，掺硅灰、粉煤灰等超细矿物掺和料，并应与适当的外加剂相结合，最大限度地提高混凝土的密实性。另外，为满足水下混凝土灌注需要，水下混凝土坍落度宜控制在18～22cm，初凝时间大于15h。混凝土供应能力在72m3/h左右。

水下混凝土灌注注意事项为：

（1）按倍左右浇筑桩身混凝土体积，提早通知搅拌站准备充足的砂、石、水泥、外加剂等原材料，当灌注桩成孔时间较集中时，应及时做好供料准备。并要求商混站对搅拌机、罐车、泵车等设备进行日常检修。

（2）加强现场管理，定期校验商混站混凝土搅拌站计量系统，严格控制搅拌时间。混凝土必须有良好和易性，现场坍落度控制在18～22cm，并及时检测。雨后灌注水下混凝土时，应实测粗细集料含水量，并根据测试结果及时调整混凝土配合比，确保混凝土拌和质量满足要求。

（3）混凝土导管使用前必须进行水密及气密试验，确保其有良好的密封性。灌注混凝土时，导管底端距离孔底左右。

（4）首批灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度（≥）和填充导管底部的需要，所需混凝土数量可参考公式计算：

V≥

42

D

π

(H

1+H

2

)+

4

2

d

π

h

1

式中：V—灌注首批混凝土所需数量（m

3

）; D—桩孔直径（m）；

H

1

—桩孔底至导管底端间距，一般为；

H

2

—导管初次埋置深度（m）；

d—导管内径（m）；

h

1—桩孔内混凝土达到埋置深度H

2

时，导管内混凝土柱平

衡导管外压力所需的高度（m），即h

1=H

w

γ

w

/γ

c

;

H

w

—井孔内水或泥浆的深度（m）；

γ

w —井孔内水或泥浆的重度（kN/m

3

）;

γ

c —混凝土拌和物的重度（取24kN/m

3

）。

（5）严格控制拔管和埋管深度，设专人测量混凝土面深度，做到先测后拔，密切观察灌注情况。

（6）为防止钢筋骨架上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m 左右时，应降低混凝土的灌注速度。当混凝土拌合物上升到骨架底口4m

以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢复正常灌注速度。

（7）灌注到桩顶时，完好的混凝土面应高出设计桩顶不小于，以保证混凝土强度，多余部分接桩前凿除，残余桩头无松散层。

（8）做好每根桩水下混凝土灌注记录和混凝土施工值班记录

（9）在灌注过程中，将孔内溢出的水或泥浆引流至适当地点处理，做到不随意排放，以免污染环境及河流。

基桩检测

为了严格控制桩基质量，在桩基施工的各个时段采用不同测定方法控制影响桩基完整性和承载力的各种因素。

（1）为设计人员提供地基或桩基力学参数或工艺参数，为桩基检测提供依据。

（2）在施工过程中为指导施工，监控施工质量而进行实时或跟踪检测，通过对桩位、泥浆各性能指标、桩孔垂直度、桩径、混凝土坍落度、混凝土充盈系数等各项指标的测定和核对，通过控制施工过程来保证桩基质量。

（3）按照设计要求，桩长大于等于55m的桩全部埋设检测管，大于等于45m小于55m的桩50％埋设检测管。检测管采用无缝钢管，每节长度8m，桩径的检测管为4根，其余均为3根，每隔2m设一道φ32加强箍筋圈。钢筋入孔后，需精确对位，以保证桩基中心位置的准确。

桩基达到7天龄期后，开始凿除桩头，请检测单位对完整性进行检测，大于等于55m的桩基进行超声波检测，大于等于45m小于55m的桩基进行超声波检测或低应变检测。待28天强度和完整性检测合格后，开始下一道工序施工。

主要风险及对策

冲击钻成孔灌筑桩常遇问题及预防处理方法

圆，呈梅花形

时钻头未转动

2．泥浆粘度过高，冲击转动阻

力太大，钻头转动困难

3．冲程太小，钻头转动时间不

充分或转动很小

性；调整泥浆的粘度和相对

密度；用低冲程时，每冲击

一段换用高一些的冲程冲

击，交替冲击修整孔形

钻孔偏斜

1．冲击中遇探头石、漂石、大

小不均，钻头受力不均

2．基岩面产状较陡

3．钻机底座未安置水平或产生

不均匀沉陷

4．土层软硬不均；孔径大，钻

头小，冲击时钻头向一侧倾斜发现探头石后，应回填碎石或将钻机稍移向探头石一侧，用高冲程猛击探头石，破碎探头石后再钻进

遇基岩时采用低冲程，并使钻头充分转动，加快冲击频率，进入基岩后采用高冲程钻进；若发现孔斜，应回填重钻；经常检查及时调整；进入软硬不均地层，采取低锤密击，保持孔底平整，穿过此层后再正常钻进；及时

更换钻头

冲击钻头被卡1．钻孔不圆，钻头被孔的狭窄

部位卡住（叫下卡）；

冲击钻头在孔内遇到大的探头

（叫上卡）；石块落在钻头与

孔壁之间

2．未及时焊补钻头，钻孔直径

逐渐变小，钻头入孔冲击被卡

3．上部孔壁坍落物卡住钻头

4．在粘土层中冲程太高，泥浆

粘度过高，以致钻头被吸住

5．放绳太多，冲击钻头倾倒顶

住孔壁

6．护筒底部出现卷口变形，钻

头卡在护筒底，拉不出来

若孔不圆，钻头向下有活动

余地，可使钻头向下活动并

转动至孔径较大方向提起钻

头；使钻头向下活动，脱离

卡点；使钻头上下活动，让

石块落下及时修补冲击钻

头；若孔径已变小，应严格

控制钻头直径，并在孔径变

小处反复冲刮孔壁，以增大

孔径；用打捞钩或打捞活套

助提；利用泥浆泵向孔内泵

送性能优良的泥浆，清除坍

落物，替换孔内粘度过高的

泥浆；使用专门加工的工具

将顶住孔壁的钻头拨正；将

护筒吊起，割去卷口，再在

筒底外围用φ12mm圆钢焊

一圈包箍，重下护筒于原位

孔壁塌坍1．冲击钻头或掏渣筒倾倒，撞

击孔壁

2．泥浆相对密度偏低，起不到

护壁作用；孔内泥浆面低于孔

外水位

探明坍塌位置，将砂和粘土

（或砂砾和黄土）混合物回

填到坍孔位置以上1~2m，

等回填物沉积密实后再重新

冲孔；按不同地层土质采用

5、组织机构

灌注桩施工阶段，设一名前场施工现场负责人(由项目部主管桥梁的

副经理负责)，下设安全、施工、质检、物资等部门相互协作；每个施工队伍设作业班，钢筋加工班，混凝土施工班，每5台钻机设班长一名，施工技术员1名，质检员1名、专职安全员1名。

钢筋加工作业队负责所有灌注桩桩基钢筋下料、钢筋笼成型、安装；混凝土施工班负责所有灌注桩桩基混凝土的浇筑、振捣、桩头混凝土的处理。施工现场组织机构图如下：

主要施工机械设备表

劳动力使用计划表

7、施工进度计划

56~57#目前共有桩基3根，从56#向57#推进作业，计划按一台冲击钻机15天完成一根桩，56~58#共计3根桩，计划施工工期为45天。在钻进过程中根据现场实际地质情况适当调整计划。

2012年11月15日开始施工，到2012年12月底完成灌注桩。

8、质量管理体系及保证措施

确立“百年大计，质量第一”和“质量兴企业”的质量管理方针：提高全员业务素质，使全体员工树立“工程在我心中，质量在我手中”的观念，增强质量意识，调动职工积极性，人人各司其职，用全体员工的工作

质量来确保工程质量；确立创优质工程的目标，积极开展创优质工程活动。

质量管理体系

建立以项目经理为工程质量第一负责人的工程质量管理机构和以项目总工程师负责的工程技术、质检、试验、测量监控四位一体的质量保证体系，严格施工过程中的质量控制；同时为质检、试验、测量体系配备职业道德良好、工作态度认真、责任心强和技术水平高的工程技术人员，从人员素质上确保工程质量。