冲击钻孔施工方案

冲击钻钻机钻孔桩柱一体施工方案

一、编制依据及目的

1、编制依据

交通部颁发《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）

交通部颁发《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）

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

交通部颁发《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）

交通部颁发《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）两阶段施工设计图纸

2、目的

明确桥梁桩基冲击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

适用于中交二公局安江高速公路TJ1A合同段，K5+376分离式立体交叉桥的1#、2#墩桩基和墩柱。

三、工程概况

1、结构形式

本桥为汽车天桥，为省道S305跨高速公路而设，全桥共1联：27+36+27m：上部结构采用现浇预应力砼（后张）连续箱梁单箱双室截面。箱梁高190cm，悬臂长读为200.0cm，悬臂根部厚度45cm，腹板厚度50~70cm，顶板厚度22cm，底板厚度20cm。下部结构桥台采

用桩柱台，桥墩采用柱式墩，墩台采用人工挖孔灌注桩基础，其中1、2桥墩采用墩梁固结。本桥平面分别位于A-38m的左偏缓和曲线和直线上，纵断面位于i=-4.000%直线上；交叉桩号TQK1+000=K5+376，交叉角度84.918°。

本桥由单向坡过渡双向坡，箱梁中心腹板采用190cm高度的腹板，左右侧腹板通过变高来实现横坡的过渡，腹板与顶板均采用倒圆角顺接，底板水平布置，桥面铺装采用10cm等厚度沥青铺装。

3、主要工程数量

全桥共计8根桩基，其中0#桥台和3#桥台为4根直径1.5米深30米的桩基,采用人工挖孔桩施工。1#墩为2根直径1.8米深28米的桩基,立柱23米，2#墩为2根直径1.8米深24米的桩基，立柱25.9米，1#、2#墩采用墩柱一体施工法施工。

4、计划工期

根据该天桥的工期要求及施工环境及结构本身等特点，组织充足的精干人员，1#、2#墩4根桩基同时开工，计划40天内全部浇筑完成。

四、施工准备

1、进行场地勘探调查，对有架空电线、地下电缆、排水管道、建筑物等妨碍施工或对安全操作有影响的设施，采取清除、移位、保护等措施妥善处理。

2、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。

3、用全站仪等放样各桩位中心，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5mm以内。

4、认真学习研究设计图纸、理解掌握设计意图、做到施工中心中有数。

5、主要机械设备

五、施工组织与管理

1、施工队伍

K5+376分离式立体交叉桥桩基作业队，长期施工钻孔灌注桩，具有丰富的经验，且与我公司合作时间长。

2、劳动力安排

K5+376分离式立体交叉桥桩基作业队，由作业队长、副队长、技术主管各一名组成作业队领导班子，全面负责作业队的组织和领导，下设钢筋班、钻机班、机械班、混凝土班、水电班，具体负责施工项目的实施。

3、桩基施工技术指导组成员

六、施工工艺

1、冲击钻施工工艺

（1）施工准备

由于该桥梁需要原有305省道改路后施工，根据现场原省道情况和天桥设计位置，综合考虑在设计天桥旁侧对原有305省道路线走向进行适当调整并加宽衔接好，我部组织修筑并指导交通，以不影响正常车辆通行，待改路修好后对原有省道进行封闭改行。

平整场地：根据设计图纸施工要求进行场地整平，挖方段挖至现浇箱梁底以上附近。低的地表填至箱梁底以上附近并碾压振动密实，作好施工平台。

（2）测量放样

放样前先进行场地平整，测量组根据桩基坐标放样图用全站仪

放出桩基中心桩，设立护桩，校核无误且经监理工程师确认后方可开钻。在成桩过程中由测量组多次进行复测、监控，以保证成桩后桩基础的位置满足施工规范及设计要求。

冲击钻钻孔桩施工工艺框图

（3）护筒制作与安放

护筒采用厚度为10mm的A3钢板卷制而成，内径比桩径大20cm，高度为2.5m一节，挖坑埋设，并在护筒周围对称、均匀地回填粘土，

并分层夯实，埋置深度不小于2m。严格控制护筒的位置和垂直度，护筒顶面高出地面30cm或高出施工时的河水位1m以上，以防止杂物、地面水流入井孔内。

（4）造浆

泥浆是粘土和水的拌和物，由于其比重大，净水压力大，作用在井孔壁形成一层泥皮，阻隔孔隙水渗流，保护孔壁免于坍塌，同时，泥浆还起悬浮钻渣的作用，使钻进正常进行。在适当位置开挖沉淀池、泥浆池以及到各孔位的泥浆槽，钻碴在沉淀池沉淀后挖出并弃运，防止泥浆流入农田、水渠和河道。

在钻进过程中不断用试验仪器对泥浆的各项性能指标进行测试，根据泥浆性能和地层情况及时调整泥浆的浓度，必要时添加外加剂。泥浆的性能指标见下表。

泥浆性能指标表

(5)钻进成孔

①钻机就位：首先用石棉线通过护筒的直径方向交叉定出桩孔中心，利用护桩检查桩孔的中心位置是否正确，然后调整钻架，使钻架上的起吊滑轮线、冲击锥中心和桩孔中心三者在同一铅垂线上，其偏差不得大于20mm。钻机精确就位后，固定好钻机，启动卷扬机吊起冲击锥，把冲击锥徐徐放进护筒中准备冲击钻进，冲孔之前，对主要机具及配套设备需进行检查、维修。

②冲孔前，需经监理工程师同意后方可开钻。施工人员必须熟悉施工设计图纸所提供的地质、水文资料，以供对不同地层选用不同的钻头、冲程及适当的泥浆比重。钻进过程中，经常注意土层变化，在土层变化处均应捞取渣样，判断土层，记入施工记录表中，并与地质柱状图土层核对，是否满足承载力要求，作为终孔时的重要依据。

③钻进，钻机安装就位后，底座和顶端要平稳，不得产生位移和沉陷。初钻时进尺适当控制，采用小冲程，使最初成孔竖直、圆顺，防止孔位偏心、孔口坍塌。进入正常钻进后，采用4-5m中、大冲程，但最大冲程不超过6m。钻进过程中及时排渣，并保持泥浆的密度和粘度。同时经常注意地层的变化，在地层的变化处均应捞取渣样，判断地质的类型，填入记录表中，并与设计提供的地质剖面图相对照。如达不到设计要求的入岩深度，及时上报监理工程师，申请加长入岩深度，或者与地质报告不相符，及时上报监理工程师和设计单位，钻渣渣样均编号保存，以便分析备查。钻孔作业要连续进行，不得间断，因故必须停钻时，孔口应加盖，并严禁把冲击锥留在孔内，以防埋钻。（6）冲击钻钻进注意事项:

①冲程要根据地层土质情况来定，一般在通过厚的土层时，用高冲程，通过松散、砂砾石土层时，用中冲程，在易坍塌或流砂地段用小冲程。冲程过高，对孔底扰动大，易引起塌孔，冲程过小，则钻进速度较慢。为正确提升冲击锥的冲程，须在钢丝绳上进行标志。

②通过漂石或岩层时，如孔底表面不平整，须先投入小片石将表面垫平，再用十字型冲击锥进行冲击钻进，防止产生斜孔、坍孔故障。

③要注意均匀放松钢丝绳的长度，否则松绳过少，形成“打空锤”，使钻机、钻架、钢丝绳受到较大意外冲击荷载，遭受损害。松绳过多，容易引起钢丝绳纠缠事故。

④经常检查泥浆的浓度及排渣情况。泥浆太浓，将吸收大量的冲击能，并妨碍冲击锥的转动，使冲击进尺明显下降，或形成梅花孔、偏孔。

⑤冲击锥起吊时要平稳，避免冲撞护筒和孔壁，进出孔口时，严禁孔口附近站人，防止发生撞人事故。

⑥按照设计图纸要求，经常捞取渣样，判断地质情况并与图纸对照，做好钻孔进尺和地质情况记录，留存影像资料，如不符及时上报。

(7)终孔检查

钻孔达到要求深度后，对孔深、孔位、孔径、孔形和倾斜度进行检查，并将检查结果填入终孔检查表。确认满足设计要求后，立即填写终孔检查证书，并经监理工程师签认，方可进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作。孔径、孔形和倾斜度采用检孔器吊入钻孔内检测。

（8）清孔

①钻孔达到图纸规定深度或根据桩基终孔原则经监理工程师批准同意终孔后立即进行清孔。清孔采用换浆法，用换浆法清孔不需另加机具，且孔内仍为泥浆护壁，不易塌孔，但容易造成清孔不彻底，应特别注意，一定要保证清孔时间及清孔质量，避免出现缺陷桩。

②不得用加深孔深来代替清孔。

③二次清孔后进行灌注水下砼。钢筋笼下放完毕，须进行二次清孔，当泥浆浓度、含沙率及沉渣厚度达到设计要求和规范要求后，并经监理同意，可以进行灌注水下混凝土。清孔后，从孔底提取的泥浆指标要符合规范要求，即相对密度：1.03～1.10；粘度：17～20Pa·s；含砂率：<2％；胶体率：>95％。在灌注水下混凝土前，孔底沉淀物厚度不超过设计图纸的规定值，提前做好灌注水下混凝土准备工作，缩短清孔至灌注水下混凝土间隔时间。

（9）钢筋笼的制作及钢护筒安装

①钢筋笼采用分体式直螺纹套筒连接。按照普通钢筋笼的制作工序，依次焊接加劲箍、绑扎螺旋筋、安装声测管等。每节钢筋笼再用分体式直螺纹套筒连接。在整个钢筋笼加工完成后再按段拆开，拆开前，用红色油漆做出明显的标记（数字标记），避免接头在安装过程

中产生错位，避免对接头连接不上。

②制作钢筋笼的同时，依照图纸设计桩径小于等于1.8m时,均匀布置三根声测管，桩径大于1.8m时，均匀布置四根声测管φ57mm检测管。底节钢筋笼上的检测管下口封好并与主筋底齐平，检测管必须牢固的固定在钢筋笼内侧。钢筋笼接好后立即用套头接好检测管，保证严密不漏水，检测管上口比设计桩顶高50cm，装好后上口灌满水并用塞子堵严实。

③骨架外侧设置控制保护层厚度的垫块，其间距竖向为2m，横向圆周不得少于4处。

④钢筋笼制作完毕，经监理检查合格后，方可下放到桩孔内。下放钢筋笼时，控制钢筋笼中心位置与孔中心一致，可用浮漂法进行对中。钢筋笼标高严格控制，底面高程允许误差±5cm，顶端高程允许误差+2cm。

⑤待钢筋笼下放到桩基段（桩基顶设计高程）时，暂停下落，将钢筋笼临时固定在孔口位置。在立柱钢筋笼外侧和钢套筒内侧加$16钢筋的耳筋，缓慢插入钢套筒，插入时应尽量避免与钢筋笼的碰撞或挂拖拉拽。钢套筒从柱底标高严格控制柱长，钢套筒每节9米，钢套筒焊接完成一节，监理工程师验收合格后，钢筋笼同焊接好的钢套筒一同下落，下落到一定位置，对钢筋笼和钢套管进行固定，再进行下一节钢套管焊接，直至钢套筒按照设计长度焊接完成。最后将焊接好的钢套筒和钢筋笼一同下落到孔中。

⑥钢筋笼吊装利用汽车起重机进行，为保证骨架起吊时不变形，

拟采用两点吊：第一点设在骨架的上部，第二点设在骨架长度的中点到下三分之一间。在安装过程中，边下钢筋笼边拆除内部支撑。

⑦钢柱接近就位，吊车不松钩，立即将4根支撑工字钢在钢支座上就位，并与钢柱上的连接耳板进行高强螺栓连接；将柱顶标高基本调到位。

⑧将钢柱位置、标高、垂直度调整到位，然后将支撑工字钢与连接耳板进行焊接加固，过程当中全站仪配合进行测量。

⑨钢筋笼就位后，及时固定，保证钢筋骨架中心位置符合设计要求。

⑩孔径、孔形和倾斜度宜采用专用仪器测定，当缺乏专用仪器时，可采用外径为钻孔桩钢筋笼直径加100mm，长度为4-6倍外径的钢筋笼检孔器吊入钻孔内检测。

（10）导管的设立

导管采用直径φ300mm、壁厚6mm的无缝钢管，每节3m，底节4m，配2节1m，2节1.5m的短管，用以调节导管的长度及漏斗的高度。导管的连接采用丝扣式。并在二法兰盘之间垫有4-5mm厚的橡胶止水垫圈。在导管使用前，首先检查其是否损坏，密封圈、卡口是否完好，内壁是否光滑圆顺，接头是否严密，进行抗拉力和防渗漏试验，试验合格后方可使用。安放时导管底至孔底的距离为400mm。

（11）灌注水下混凝土

①灌注混凝土是钻孔桩施工的重要工序，在浇注前，应再次探测孔底沉淀物厚度，如果沉淀超标，要继续进行清孔，清孔采用喷射清

孔法，对孔底高压射水（泥浆），使沉渣悬浮，然后立即灌注首批混凝土。

②混凝土拌和物要具有良好的和易性、流动性、流动性保持能力和较小的泌水率。混凝土初凝时间要控制在3-6h，塌落度要控制在18-22cm，由试验确定可适当加入一些粉煤灰及缓凝减水剂。水下混凝土的灌注要一次完成，中间不能停顿。

③首灌量的确定：采用导管法灌注水下混凝土，进入导管内的第一批混凝土能否完全排除导管内的水或泥浆，并使导管底部埋入混凝土内一定深度（首次埋管深度≥1m），是顺利灌注水下混凝土的关键，首灌量按下式确定：

V≥πD2h/4+πd2Hd /4

V---首灌量（m3）；

D---桩孔直径（m）；

h---导管埋深（m）；

d---导管的直径（m）；

Hd---导管内混凝土所必须保持的最小高度（m），根据下式计算：

Hd=γw H w /γd

γw ---水容重（kg/m3）；

H w ---水深（m）；

γd ---混凝土容重（kg/m3）。

④灌注首批混凝土时，堵板提起后孔内有相应数量的泥浆翻起并

外溢，导管内无泥水溢出。证明混凝土灌入孔底后，可连续不断地灌注混凝土。

⑤灌注开始后，要连续紧凑地进行，严禁中途停工，并尽可能缩短拆除导管的间隔时间。当导管内的混凝土不满时，后续混凝土要徐徐地灌入，防止在导管内形成高压空气囊，压漏导管。

⑥在浇注过程中，保持孔内水头，防止塌孔，并保持导管的埋置深度在2～6米范围。

⑦防止钢筋笼上浮，当灌注的砼顶面距钢筋骨架底部1m左右时，应降低砼的灌注速度。当砼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。

⑧在灌注将近结束时，导管内混凝土高度减少，压力差减少，而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加，比重增大，在混凝土顶升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，并掏去部分沉淀土，使浇筑工作顺利进行。拔除最后一段导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管内，形成泥芯。

⑨为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上多灌注50～100cm，待混凝土强度达到70％后，用人工凿除多余的混凝土，以保证桩头混凝土质量良好。

⑩灌注水下混凝土时，机修人员全过程值班，并准备好备用发电机及搅拌机。前台测量人员必须认真细致记录好浇注过程中的混凝土顶面标高和导管长度，以计算埋管深度，一般要求每灌注两斗混凝土测量一次，每次沿桩周均匀测三点，最低点处的埋管深度须满足规范

要求。

2、钻孔桩成孔质量事故的预防及处理

（1）塌孔

①塌孔的表征

塌孔的表征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。原因如下：

a、泥浆比重不够或泥浆其它性能不符合要求，使孔壁未形成坚实护壁泥皮，孔壁渗漏。

b、孔内水头高度不足，支护孔壁压力不够。

c、在松软砂层中进尺太快。

d、清孔后泥浆比重、粘度等指标降低。

e、起落钻头时碰撞孔壁。

②预防及处理原则

a、保证钻孔时泥浆质量的各项指标满足规范要求。

b、保证钻孔时有足够的水头差，不同土层选用不同冲程。

c、固定好钻机平台，防止偏心造成起落钻头时碰撞孔壁。

d、回填粘土到坍孔处上1～2m，静置一定时间后重钻。

（2）钻孔偏斜和缩孔

①偏斜缩孔原因

a、钻孔中遇有较大的孤石或探头石，扩孔较大处钻头摆动偏向一方。

b、在有倾斜度的软硬地层交界处，岩石倾斜处钻进。

c、钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷。

②预防和处理

a、安装钻机时使底座水平，起重滑轮、钻头中心和孔位中心三者在一条直线上，并经常检查校正。

b、倾斜的软硬地层钻进时，采取低冲程钻进，及时填筑大块石料进行纠偏。钻头、接头逐个检查，及时调整。遇有斜孔、偏孔时，用检孔器检查探明孔偏斜和缩孔的位置情况，在偏孔、缩孔处上下反复扫孔。偏孔、缩孔严重时回填重钻。

（3）卡钻

①主要原因

出现缩孔和斜孔时，不及时纠正，强提钻头；钻头处接头不良或钢丝绳疲劳断裂使钻头掉入孔中。

②预防和处理

a、经常检查钻具，钻头磨损较大时及时加焊；钢丝绳经常检查，陈旧或者有断丝时必须更换。

b、在钻孔过程中除以上几种主要事故外，还需注意防止糊钻、

扩孔、偏孔、卡钻、钻孔漏浆等。

3、钻孔桩水下混凝土灌注质量事故的预防及处理

（1）导管进水

①主要原因

首批砼储量不足，或导管底口距孔底间距过大，砼下落后不能埋住导管底口以致泥水从底口进入。

②处理方法

将导管提出，将散落在孔底的混凝土拌合物用空气吸泥机清除，重新灌注。

（2）卡管

①主要原因

a、初灌时隔水栓卡管，或由于混凝土本身的原因如坍落度过小，流动性差、粗骨料过大、拌合物不均匀产生离析、导管接逢处漏水、大雨中运输混凝土未加遮盖使混凝土中的水泥浆被冲走，粗骨料集中造成堵塞。

b、机械发生故障和其他原因使混凝土在导管内停留时间过长，或灌注时间持续过长，最初灌注的混凝土已经初凝，增大了管内混凝土的下落阻力，混凝土堵在管内。混凝土灌注导管内外压力差不够。

②预防措施

备用机械、掺入缓凝剂，做好配合比，改善混凝土的力学性能。

③处理办法

拔管、吸渣、重灌。

（3）坍孔

发生坍孔后，应查明原因采取相应措施，如保持或加大水头，排除震动源等防止继续坍孔，然后用吸泥机吸出孔中泥土，如不继续坍孔可恢复正常灌注，如坍孔不停止、坍孔部位较深，宜将导管拔出将混凝土钻开抓出，同时将钢筋抓出，只求保存孔位，再以粘土掺砂砾回填，待回填土一段时间后，重新钻孔成桩。

（4）埋管

①原因

导管埋入混凝土过深；混凝土初凝摩阻力过大；提导管过猛将导管拉断。

②预防办法

埋管深度不超过6米；拔管前或停灌时间较长时，使混凝土不过早初凝；首批混凝土掺入缓凝剂；提升导管时不可猛拔。

③处理办法

用吊车、千斤顶试拔，仍拔不出，根据实际情况，可将泥浆抽走一部分，将导管切断一部分，重新下导管灌注。

（5）防止钢筋笼上浮的措施：

①灌注砼过程中，应随时掌握砼浇注标高及导管埋深，当砼埋过钢筋笼底端4m以上时，应及时将导管提至钢筋笼底端2m以上；

②当发现钢筋笼开始上浮时，应立即停止浇注，并准确计算导管埋深和已浇砼标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消除。

（6）浇筑混凝土时，可能有部分混凝乳流到护筒外边。开挖桥

下路基，刷边坡时，人工进行凿除，并对钢套管进行打磨。

4、质量控制指标

①钢筋安装实测项目质量控制指标

②钻孔桩成孔质量允许偏差表

如下表：

钢筋安装实测项目质量控制指标

钻孔桩成孔质量允许偏差表

七、安全防护和环境保护措施

1、安全生产管理保证措施

（1）成立安全管理组织机构

分部成立以经理为组长的安全领导小组，组织领导安全施工管理工作，定期进行安全检查、召开安全分析会议，分析安全保证计划的执行情况，及时发现问题，研究改进措施，积极推动项目经理部全面安全管理工作的深入开展。

（2）明确安全生产管理体系要素职责分配

建立从经理、作业班长到操作工人的岗位安全责任制、明确各级管理职责，管理生产必须管安全，建立严格的考核制度，直接将经济效益与安全挂钩。并制定了详细切实可行的有关各部门、人员的安全职责。

（3）建立健全各项安全作业制度和防护措施

根据本工程的特点和实际作业情况，建立各种安全规章制度和安全操作规程及防护措施，广泛宣传，做到人人皆知，认真学习掌握，确保安全。

（4）编制详细的安全生产计划

各分部工程开工前，编制实施性总体安全技术方案，对技术复杂、施工危险性大、多发易发事故的高处作业；钢管支撑的安装与拆除；隧道开挖等施工项目，编制专项安全施工方案，认真执行安全生产“五