钻孔灌注桩施工质量、安全保证措施方案

钻孔灌注桩施工质量、安全保证措施 ①、钢护筒垂直度控制措施 a、钢护筒施沉时尽量选在平潮时段或流速较小时段，减小水流力对其的影响。 b、通过计算，单根钢护筒在涨落潮最大流速时下放，水流力较大，在钢护筒下口带 下拉缆。 c、护筒开始施振时，先点振，若钢护筒偏差较大，可通过浮吊和下拉缆来调整。当 钢护筒入土深度达到 10 米左右后，方可连续施振，确保钢护筒垂直精度。 ②、施工平台防冲刷措施 加强对河床标高观测，如果有较大冲刷，及时对河床进行防护。 ③、防止出现斜孔、扩孔、塌孔措施 a、钻机底座牢固可靠，钻机不得产生水平位移和沉降。同时钻进的过程中每接长一 根钻杆、钻进时间超过 4 小时和怀疑钻机有歪斜时均要进行基座检测调平。 b、钻杆直径应大于φ273mm。 c、采用大配重减压钻进。施钻时，始终采取重锤导向，减压钻进（钻压小于钻具重 量的 80%）、中低速钻进，严禁大钻压、高速钻进，可在护筒的钻杆上按 20～30m 的间距设 置两个钻具扶正器，减小钻具的自由变形长度，使钻具在重力的作用下始终垂直向下，保 证钻孔垂直度。 d、钻进过程根据不同的地层控制钻压和钻进速度，尤其在变土层位置采用低压慢转 施工。 e、钻孔的垂直度偏差控制在 5‰之，发现孔斜后及时进行修孔。 f、选用优质泥浆护壁，本工程钻孔施工中选用不分散、低固相、高粘度的 PHP 泥浆 进行护壁，同时加强泥浆指标的控制，使泥浆指标始终在容许围，控制钻进速度，使孔壁 泥皮得以牢靠形成,以保持孔壁的稳定。 g、在施工过程中，根据不同的地层情况，选择合理的钻进参数。同时注意观察孔泥 浆液面的变化情况，孔泥浆液面应始终高于江水面 2m 左右，并适时往孔补充新制备泥浆。 h、由具有丰富施工经验的技术工人参与施工，强调预防为主的指导思想，避免塌孔 事故的发生。 i、一旦发现塌孔现象，应立即停钻。如果塌孔围较小时可通过增大泥浆粘度及比重 的办法稳定孔壁；如果塌孔较为严重时，可对钻孔采用粘性土回填，待稳定一段时间后再 重新钻进成孔。
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④、防止孔缩径的措施 桩孔缩径现象可能出现在软塑状亚粘土地层中，主墩软塑状亚粘土底层。在该地层在 土层中间，施工时拟采取以下措施： a、使用与钻孔直径相匹配的钻头以气举反循环工艺钻进成孔，采用高粘度、低固相、 不分散、低失水率的膨润土泥浆清渣护壁。 b、在软塑状亚粘土层采用小钻压、中等转数钻进成孔，并控制进尺。 c、根据试桩时钻孔的钻进参数、孔径检测情况，适当调整钻进参数，以期达到设计 要求。 d、当发现钻孔缩径时，可通过提高泥浆性能指标，降低泥浆的失水率，以稳定孔壁。 同时在缩径孔段注意多次扫孔，以确保成孔直径。 ⑤、防止渗、漏浆措施 钻孔施工时，密切注意泥浆面的变化，一但发现有漏浆现象，分不同情况及时采取控 制措施。 a、大泥浆比重和粘度，停止除砂，停钻进行泥浆循环，补浆保证浆面高度，观察浆 面不在下降时方可钻进。 b、如果漏浆得不到控制，则需在浆液里加锯末，经过循环堵塞孔隙，使渗、漏浆得 以控制。 c、如果在钢护筒底口漏浆，在采用上述措施得不到控制后，将钢护筒接长跟进。 d、在采用上述措施后，若漏浆得不到控制，要停机提钻，填充粘土，放置一段时间 后，再进行施钻。 ⑥、防止掉钻措施 掉钻的主要原因是因为钻杆与钻杆或钻杆与钻头之间的连接承受不了扭矩或自重，使 接头脱落、断裂或钻杆断裂所至。防止吊钻措施为：加强接头连接质量检查，加强钻杆质 量检查，对焊接部位进行超声波检测，每使用一次就全面仔细检查一次，避免有裂纹或质 量不过关的钻具用于施工中，同时钻进施工时要中低压中低速钻进，严禁大钻压、高速钻 进，减小扭矩。 如果不慎发生掉钻事故，根据以往施工经验，如果钻杆较长（在 5 米以上，钻具倾斜）， 采用偏心钩打捞，速度快，成功率高；如果钻杆较短，采用特制的三翼滑块打捞器进行打 捞，效率较高，成功率高。打捞要及时，不可耽搁，以免孔壁不牢，出现塌孔，故现场需 备用好偏心钩和三翼滑块打捞器，以防万一。 ⑦、防止沉渣过厚或清孔过深措施
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a、距孔底标高差 50cm 左右，钻具不再进尺，采用大气量低转速开始清孔循环，泥浆 进行全部净化，经过 2 小时后，停机下钻杆探孔深，此时若不到孔底标高，差多少，钻具 再下多少，此项工作在钻孔桩工艺实验中要得出钻具距孔底多少距离经过清孔达到标高的 参数。通过以上工艺来保证孔不会超钻，不会清孔过深,导致出现沉渣少的假象。
b、防止沉渣超标的一个重要方法是成孔后，孔泥浆指标要达到规定要求，规规定含 砂率应小于 2%，但对于孔深在 130 多米，经过近 30 小时的静止，泥浆中的砂子沉淀下来 10%～20%，如果钻渣厚度控制在 20cm 以，则含砂率要降至 1/%以下，须采用泥浆净化装置 循环去砂，降低含砂率。
⑧、防止声测管孔底堵塞、超声波检测不到位的措施 声测管在每一节焊接完后，孔要灌水，由于孔深 130 多米，如果所灌水含泥量有 1%， 则经过一个多月沉淀，深测管就有 1m 多的探头下不到位，故施工时用来灌深测管的水不 能直接用江水（尤其汛期江水含泥量高），要经过净化处理后才能用来灌深测管，来达到 预防探测管底部堵塞、超声波检测不到位的目的。声测管施工时接头焊接要牢固，不得漏 浆，顶、底口封闭严实，声测管与钢筋笼用粗铁丝软连接，确保声测管根根能够检测到底。 ⑨、防止钻孔桩混凝土浇注时出现堵管、断桩现象的措施 a、堵管现象主要分为两种，一种是气堵，当混凝土满管下落时，导管混凝土（或泥 浆）面至导管口的空气被压缩，当导管外泥浆压力和混凝土压力处于平衡状态时就出现气 堵现象，解决气堵现象的措施有：首批混凝土浇注时，在泥浆面以上的导管中间要开孔排 气，当首批混凝土满管下落时，空气能从孔口排掉，就不会形成堵管。首批过后正常浇注 时，应将丝扣连接的小料斗换成外径小于导管径的插入式轻型小料斗，使混凝土小于满管 下落，不至于形成气堵；另外一种堵管现象为物堵，混凝土施工性能不好，石子较多，或 混凝土原材料有杂物等，在混凝土垂直下落时，石子或杂物在导管形成拱塞，导致堵管。 物堵现象的控制为：由于孔深达 100 多米，混凝土自由落至孔底时速度较大，易形成拱塞， 要求混凝土有较好的流动性、不离析性能和丰富的胶凝材料，同时加强现场物资管理，使 混凝土原材料中不含有任何杂物，并在浇注现场层层把关。确保混凝土浇注顺利。 b、断桩主要是导管埋置深度不够，导管拔出了混凝土面（或导管拔断），形成了泥浆 隔层。防止措施为：对导管埋深进行记录，同时用搅拌站浇注方量校核测深锤测得混凝土 面标高，始终保持导管埋深在 2~6 米，同时对导管要每根桩进行试压，并舍弃使用时间长 或壁厚较薄的导管，确保导管有一定的强度。 c、确保搅拌站的生产能力，采用一条搅拌船浇注，同时备好发电机，确保钻孔桩混 凝土浇注连续也是保证不发生断桩的必要条件。
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⑩、防止钻孔桩出现接桩的措施 按规要求钻孔桩应超浇 1m 左右的混凝土，目的是用来保证桩头混凝土质量，避免导 管拔出时出现形成的泥浆芯在桩体，而实际操作时依靠测深锤来测定桩顶标高，由于泥浆 是一种胶体，遇见呈碱性的混凝土后开始凝结成块，故有时操作时易错将泥浆的凝结面当 作混凝土面，使得混凝土少浇，导致桩体要接长。施工时一方面使用测锤时，要反复掷锤， 使锤穿破泥浆凝结层，另一方面要将孔壁测试结果和搅拌站浇注方量来校核最后的混凝土 面是否正确。确保桩头质量。
钻孔桩工艺试验的主要环节 各环节（工序）的试验容： a、振沉钢护筒：检验起重船、振动锤性能，导向架效果和护筒垂直度的控制措施。 b、泥浆制备、循环：检验泥浆船和泥浆净化器性能，并不断调整优化泥浆配比，检
验泥浆各指标，测定泥皮厚度； c、钻进成孔：检验钻机性能，确定在不同地层配重、钻压、转速，确定减压系数和
钻进速度； d、终孔验收：检验孔壁的垂直度和孔径是否满足要求； e、安放钢筋笼：检验钢筋笼吊装、连接、下放的全过程； f、导管拼接、试压：导管的水密试验和拉力试验，导管拼接方法是否快捷； g、灌注混凝土：混凝土及混凝土搅拌船的工作性能； h、桩底后压浆：检验压浆工艺和压浆效果。
鉴于钻孔所遇地层主要为亚粘土层和砂层，造浆性能较差，因此本工程钻孔灌注桩施 工采用不分散、低固相、高粘度的 PHP 泥浆。其泥浆循环系统可分为泥浆制备、钻孔护壁、 泥浆回收再利用三部分。
a、制浆材料所用主要原材料如下： 膨润土：采用国产Ⅱ级钙土,选用酆县、大港、临安产的膨润土进行比选； 水：采用江水（落潮时抽取的淡水）； 分散剂：采用工业碳酸纳（Na2CO3），其指标符合 GB210-92 的Ⅲ类合格品的标准。其
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功能是提供 Na+，对钙土进行改性处理。 降失水增粘剂：选用中粘度羧甲基纤维素（CMC），其作用为降低泥浆失水量，提高泥
浆粘度和泥皮能力，改善浆液的流变性能和悬浮岩屑的能力。 聚丙烯酰氨：为高分子聚合物，分子量 1500～1800 万，既可单独拌制泥浆，又可作
为膨润土泥浆中的掺加剂和絮凝剂，提高泥浆的粘度，降低含量。 b、浆液配比及性能指标 拟用泥浆配比及性能指标见表。 新制泥浆配比（1m3 浆液）
膨润土名称 钙土（Ⅱ级）
性质
材料用量（kg）
水 1000
膨润土 60
CMC 0～0.6
Na2CO3 2.5
PHP 适量
泥浆性能指标控制标准
阶
段
新制泥浆 循环再生泥浆 清孔泥浆
试验方法
密度(g/m3) 粘度(pa.s) 失水量(ml/30min)
≤1.05 25～30 ≤20
≤1.15 18～28 ≤40
≤1.1 18～25 ≤40
泥浆比重秤 马式漏斗
泥皮厚(mm)
1.5
≤3
≤1.5
失水量仪
PH 值 含量(%)
≤10.5 ≤4
9.5～11 ≤4
8～10 ≤1
试纸 含量测定仪
通过泥浆试验选用泥浆指标最优配比. c、泥浆拌制要求 泥浆的制备将在泥浆船上进行。钻孔施工前首先在泥浆船上采用泥浆搅拌机搅拌膨润 土泥浆，泥浆纯搅拌时间不得少于 3min，新制泥浆经膨化 24h 后方可使用。达到使用要求 的泥浆利用 3PNL 泵泵送至钢护筒，当钢护筒泥浆性能指标满足施工要求后即可开孔钻进。 d、泥浆的循环使用 采用泥浆净化器进行除处理后的泥浆，满足指标要求的进行重复利用，经多次重复使
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用，如果泥浆指标降低，应采取措施进行调整，严重超标的应废弃更换。进行泥浆消耗量 的统计，测试出单根桩和每立方成孔工程量的泥浆消耗量，以便较为准确的为正式钻孔桩 施工备料。
⑤ 泥浆的净化与处理
钻孔过程采用气举反循环方式排渣，钻进过程中应每 2 小时测定泥浆性
能指标一次，如果发现泥浆性能减弱，应从泥浆制备池中向孔泵送补充新的
泥浆以保证泥浆的性能，钻进过程中泥浆性能指标如下：
粘度
容重
含砂率
PH 胶体率
失水量 泥皮厚度
18～22
1.05～ 1.15
3%
8～10 98% 15ml/30 分钟 3mm
钻进过程中，使用 2 台 3PNL 泥浆泵把沉淀池中的泥浆送入泥浆净化装置，
净化后的泥浆经管路流回孔。分离出的钻渣运输到指定的位置。当钻进至设
计标高时，将钻具提离孔底 5cm 继续转动钻具，维持泥浆循环，第一次和第
二次清孔泥浆性能指标应满足设计规要求。泥浆性能指标如下：
粘度
容重
含砂率
PH 胶体率
失水量
泥皮厚度
18～20 1.05～1.10 小于 2% 8～10 98% 15ml/30 分钟
2mm
泥浆循环及净化系统布置见图 3.3。
⑥ 钻孔施工过程中孔事故的预防及处理
钻孔过程中要精心组织、精心施工，做好各种事故预防措施及处理方案。
施工过过程中常见事故及其处理办法如下表：
事故名称
产生原因
预防措施
处理措施
① 地质原因：相邻两种地层 ① 必须使钻进设
将扫孔纠斜
斜孔
的硬度相差较大，钻头在软层 备安装符合质量要 钻头下到偏斜值超
一边进尺速度较快，在硬岩层 求 ；
过规定的孔深部位
一边进尺速度较慢，从而在钻 ② 根据准确的地 的上部，慢速回转
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头底部形成进尺速度差，导致 质柱状图选择钻进 钻具，并上下反复
钻头趋向软地层方向。
工艺参数；
串动钻具。下放钻
② 设备因素：如提吊中心、 ③ 通过软硬不均 具时，要严格控制
转盘中心、孔中心不在同一铅 地层时采用轻压慢 钻头下放速度，借
垂直线上，钻杆刚性差，钻进 转；
钻头重锤作用纠正
过程中钻机发生平面位移或不 ④ 钻进砂层时要 孔斜。
均匀沉降等。
特别注意控制泥浆
③ 操作不当，钻进参数不合 性能及钻头转数。
理。
① 由于孔斜或地层极度软硬 ① 避免孔斜。
① 首先准确判
不均造成剧烈跳钻，致使钻杆 ② 根据钻进情况 断掉钻部位，并据
螺栓或刀齿脱落。
定时提钻检查, 重 此制定正确的打捞
② 钻杆扭断。
点检查加重杆管壁 方案，一般采用偏 ③ 由于施工人员操作不当将
施工工具遗落孔。
及钻杆上下法兰。 心钩、三翼滑块打
③ 维护孔壁的稳 捞器打捞的方法进行
定及保持孔底清洁 打捞。
是处理孔事故的必 ② 在打捞过程
掉钻及孔 遗落铁件
要 前 提 , 因 此 保 持 中,杜绝强拔强扭, 泥浆性能是关键。 以避免扩大事故。 同 时 , 作 好 孔 口 的 ③ 打捞上来后，
防 护 工 作 , 避 免 向 要妥善固定在孔口
孔掉入铁件。
安全部位，方能松
④ 准确记录孔钻 脱打捞工具。
具的各部位部件。 ④ 对 于 孔 遗 落
的铁件，采用
LMC-120 电磁打捞
器打捞（其水中吸
重达 5t）。
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