钻孔灌注桩施工

钻孔灌注桩施工：
本标段工程钻孔灌注桩共有321根，其中Ф100CM钻孔桩144根，均为3#景观桥桥台、桥墩基础桩基，Ф120CM钻孔桩42根，均为4#桥桥台、桥墩的基础桩基，Φ80CM钻孔灌注桩135根，均为3#景观桥大拱肋、拱板现浇时搭设桁架、满堂支架的临时支墩基桩，同时根据初步设计图的要求，本工程3#、4#桥钻孔灌注桩基础为端承桩，按初步设计图地质条件介绍，桥梁基础钻孔灌注桩必须穿越粉质粘土、淤泥质粘土、粉质粘土、粘土、砾砂、粉质粘土、粉砂、砾砂混粘土层，最后以长石石英砂岩或长石石英粉砂岩为持力层，且桩尖必须进入石英砂岩或石英粉砂岩2M，结合我公司以往的施工经验，穿越粉质粘土、淤泥质粘土、粘土、粉砂等各层时施工难度均不大，只需作好泥浆护壁防止塌孔即可，但对于进入砾砂、砾砂混粘土和石英砂岩、石英粉砂岩持持力层时，钻进难度很大，必须采用大功率反循环钻机，方能顺利完成，同时结合本工程的工期安排的情况和我公司现有的设备状况及施工经验，预计5天左右可完成一根桩，因此计划进场8台PGPS-20型反循环钻孔桩机及3台JH－300大功率反循环钻机，按跨进行施工，其中8台GPS型钻孔桩机作为上层土层的正常钻进作业，而另3台JH－300大功率反循环钻孔桩机则专门作为底部2M岩石持力层的钻进作业，以确保本工程桥梁基础钻孔灌注桩基础施工顺利进行；而持招标补充文件要求和后墅路桥梁初步设计图，Φ80CM临时支墩基础钻孔灌注桩为摩擦，按地质情况及以往的施工经验，预计3天左右可完成一根桩，因此计划另进场3台GPS-15型反循环钻孔灌注桩机按跨进行施工。同时由于本工程3#景观桥每个桥台、桥墩均为2排Φ100CM钻孔灌注桩，计24根，计划每个桥台和桥墩施工时均安排4台桩机同时进行施工，因此安排8台GPS-20桩机及3台JH-300大功率钻机按跨进行施工，而4#桥每个桥台桥墩均为单排Φ120CM钻孔灌注桩，计7根，计划每个桥台和桥墩施工时均安排2台同时进行施工，因此待3#桥基础桩基完成后，安排4台GPS-20桩机和3台JH-300大功率钻机按墩位进行施工，对于3#桥临时支墩的Φ80CM钻孔桩，由于按贝雷桁架的搭设要求，每跨有3排临时支墩，每排设9根Φ80CM钻孔桩，因此前期计划安排3台GPS-15型钻机按跨进行施工，后期待3#桥桩基础均完成后，再利用4台GPS-20型钻机也按跨进行施工，以便于3#、4#桥桥台、桥墩的承台、立柱、盖梁、拱座横梁的流水作业施工，同时也便于贝雷桁架和满堂支架的分跨搭设施工。
1、施工工序
见下述框图。
2、灌注桩施工法选择
根据本工程的要求，土质和现场条件等情况我们选择“反循环钻孔法”成孔，反循环钻孔法适用于本工程的各土层中，且有利于小粒径钻渣排了,适用于地下水较高的地质，适用于垂直荷载中～大，施工深度能达到本工程要求的深度（最佳效果为15~50米），而且反循环钻孔法具有低振动、低噪音，对相邻结构影响较小，发生有害气体少、泥浆较少而且进展速度快的优点。
我们选用泵吸反循环回转钻进成孔，二次换浆清孔，导管灌注水下混凝土的一整套钻孔灌注桩的施工工艺，以达到将桩底沉渣控制在50mm以内，保证桩体质量。






                                                障碍物排除
                       桩位处场地平整           挖土
                                                排水
                                          部分河道围堰
                         放样定位               搭设钻机平台

                         埋设护筒        校正护筒

     检验垂直度          桩机定位         试 车

                         开机钻进         泥浆沉淀

                          终孔检查        泥浆回收
                          
                       清 孔        拌制护壁泥浆    沉渣外运

多节钢筋笼焊接         吊放钢筋笼   钢筋笼验收    钢筋笼制作

                         下入导管      检查导管

                         二次清孔

                         安装料斗      确定砼配合比

测定砼面高度             灌注砼       砼拌制    砼试块

测定导管埋入深度        起拔导管    清洗导管

                        起拔护筒    清洗护筒

                    移至下一桩位             
                              
                    成桩质量检测       记录
钻孔机械采用GPS－15及GPS-20型反循环钻孔桩机和JH－300大功率反循环钻孔桩机，并配套使用双腰式三翼钻头，根据反循环工艺的要求，配备反循环泵组选用608砂石泵，3PN灌注泵头及1/2BA清水泵，钻渣设备选用多级振动筛6－30不同规格旋流降沙器串并联使用，开始钻进成孔时，采用轻压慢转，以保持钻具的导向性，穿过护筒1－2m后加上扶正器，以确保钻孔垂直，根据土层变化，适时调整钻孔进参数对于粘土和粉土层，适当控制钻压、调整泵量，以较快的钻速通过。为此拟采用钻孔的常规技术参数为：钻压15－20KV，转速20－40R/MIN，泵量120－180M3/H。
3、场地准备与埋设护筒
场地准备：
在钻孔场地清除障碍物并进行平整，由于本工程仅少量的3#、4#桥台部分的钻孔灌注桩桩位在现状河塘两岸的场地上，因此此部分钻孔灌注桩按陆上钻孔桩考虑。清除表土、平整场地并清理干净后即可埋设护筒，适当挖土1~2米后埋设。护筒采用比设计桩径大20-30CM的钢护筒。
护筒为钢护筒，壁厚10mm，护筒定位时，先以桩位中心为圆心，根据护筒半径在土上定出护筒位置，护筒就位后，施加压力将护筒埋入约50cm。如下压困难，可先将孔位处的土体挖出一部分，然后安放护筒埋入地下。在埋入过程中应检查护筒是否垂直，若发现偏斜，应及时纠正。
陆上护筒埋放就位后，将护筒外侧用粘土回填压实，以防止护筒四周出现漏水现象，回填厚度约40－45cm，且护筒顶面高出施工槽50CM左右，同时在施工槽一侧形成一条排水沟，作为泥浆排放和收集的通道。
对于本工程绝大部分的3#、4#桥桥墩钻孔灌注桩及3#桥的临时支墩钻孔灌注桩，共计259根，由于均处在现状3#、4#桥处的河塘上，因此此部分钻孔灌注桩施工时需在现状河道上进行围堰，并搭设钻机操作平台后方可进行施工，同时此部分桥墩的承台、立柱、盖梁施工时，由于承台的设计标高较底在现状河塘的常水位以下，挖承台基坑时，河水容易倒灌入，且4#桥桥台盖梁施工时，还需对现状河道进行地基加固，也需进行围堰，因此必须对现状河塘进行围堰，以确保钻孔灌注桩、承台、立柱、盖梁的顺利施工。因此围堰施工计划综合考虑以上三种情况的施工条件，同时考虑现状河塘均为养河蚌的河塘，属养殖塘，无通航和正常排水要求，因此围堰计划采用一字型拦截围堰，同时按招标补充文件要求，围堰采用双排密排钢板桩围堰施工，塘体宽度为5M，堰体上部1M采用塘渣填筑，因此根据本工程桥梁所处河塘的实际情况，由于河塘的常水位标高为3.8M左右，河床底标高平均为0.8M左右，同时考虑施工时围堰顶面高出常水位110CM和围堰陷入河床淤泥40CM左右，因此围堰高度平均按4.5M考虑，同时由于围堰的使用时间较长，且考虑施工期间经过汛期，常遇暴雨，河塘水位相对较高，为确保围堰的安全使用，因此围堰顶宽按招标补充文件要求按5M考虑，围堰具体施工时先在围堰厚度两侧沿围堰纵向密排打入9M长的25#钢板桩，且钢板板桩正反相互咬合，且入土深度不小于5M，并在距堰顶1.0M位置，即常水位上10CM位置在钢板桩外侧各设横向22＃槽钢一道（与钢板桩垂直，与围堰纵向平行），先将两横向22＃槽钢焊接在钢板桩上，再用两道Φ16钢筋焊接拉紧，钢筋布置间距为1.6M，然后在两排钢板桩内侧垒以袋装粘性土，续而在袋装粘土中间用粘性土填实，堰顶1M高度范围则采用塘渣回填，务必不使围堰漏水。具体围堰的布置位置及形式见附后围堰平面、剖面示意图。
平台搭设。本标段工程3#、4#桥的所有桥墩钻孔灌注桩和3#桥所有临时支墩钻孔灌注桩施工均在现状的河塘上进行，除进行围堰外，还必须搭设水上钻机平台，以确保灌注桩顺利进行，钻机平台计划采用圆木桩进行搭设，钻机平台高度大于常水位1.0M左右，木桩长度不小于6M，梢径不小于16CM，木桩间距采用1M×1M，钻孔桩位处1.2M×1.2M、1.4M×1.4M，木桩水平方向用木桩交叉连接，斜向用木桩支撑，以增加整个平台体系的刚度和稳定性。在搭设平台时应考虑钻机的工作面，操作平台尺寸为4.5M×4.5M，操作平台间设平台通道连接，通道宽度也为4.5M，便于手拉翻斗车来往通过及桩机转移。
水上钻孔灌注桩的护筒也为钢护筒，壁厚为10MM，护筒直径比设计桩径大20-30CM，且水上钢护筒入河床1M以上，并高出现状河床常水位0.6M左右。
4、桩机定位
桩机为滚筒式，下垫枕木方可行走定位。枕木应垫平垫实，便于控制桩机定位和桩架垂直。桩机定位时，要确保钻杆中心对准桩位中心，并用线锤调整桩架和钻杆在纵向和横向的垂直度，符合设计规范要求后将桩机固定。
5、泥浆的配备和管理
采用的泥浆应先选择含砂率低的粘土制成，应呈微碱性反应，尽量采用原土造浆。
原土造浆时，先在造浆池中配制好泥浆，其性能指标应符合以下要求：
泥浆的性能指标
钻孔 泥浆性能
方法 比重（r） 粘度（s） 胶体率（％）
反循环钻机 1.15-1.30 19－28 ＞90－95
泥浆的主要作用在于：
一是在钻孔过程中可增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，防止孔壁坍塌；
再则在钻机成孔后至灌注砼前，使泥渣的沉淀迟缓，减少沉渣量。
因此本工程中必须做好泥浆护壁工作，保证成孔安全。
钻孔桩施工中，钻渣废浆处理是一个十分突出的问题，为保证工程顺利进行，我们拟在现场每座桥梁的两岸陆地上均设置2座5×10×1.5M的75M3泥浆池，其中60M3作为泥浆池使用，另15M3作为废浆池使用，废浆经重力沉淀后，及时运出现场，并在现场内设置2个3×3×1.7M 15M3的移动式泥浆箱作为应急使用。于此同时，在沉淀池中，加入无害的钻渣絮凝剂，如PAM、FELS等，加速细粒分散絮凝沉淀，泥浆循环采用高架全封闭循环系统，其具体做法是采用特制大容量泥浆箱和储浆罐及沉淀池和渣池作为循环系统，整体抬高钻机和循环系统的高程，在泥浆池和桩孔间采用全封闭箱式循环槽和自动密封升降式护筒，以满足钻进和灌浆工序对泥浆流向的要求和废浆流向的要求，废浆及钻渣，经专用泵抽入大型废浆箱，再装入封槽车外运排放。
在泥浆池旁设置活动废浆箱，将较干的泥浆放入泥浆桶内，再行排水使泥浆干后再外运，水排入整体排水系统内。
6、钻进作业



钻机安装就位并具备开钻条件后，应先进行试钻。开始钻孔时，应稍提钻杆，在护筒内打浆，开动泥浆泵进行循环。待泥浆均匀后开始钻进。进尺应适当控制，在护筒底部应低档慢速钻进，超过一定深度后方可按土质情况以正常速度钻进，并作详细的现场钻进记录，作为原始资料。
在钻孔过程中，钻机的主吊钩宜始终吊住钻具，不使钻具的全部重量由孔底承受，这样就可避免钻杆折断，又可保证钻孔的质量。
由于本区土质较硬，在钻进时应选用平底钻头，同时控制进尺、轻压、低档慢速、大泵量、稠泥浆配合使用进行作业。
为防止钻孔偏差，应在安装钻机时注意转盘中心，卡孔和护筒中心应在一条直线上并在施工时经常检查后纠正。钻杆接头应逐个检查，及时调整，主动钻杆要保持垂直状态。若发现地质情况与勘测单位提供的不符应及时与相关单位联系解决。
当孔底达到设计标高时，应立即进行终孔检查，检查孔深、孔径和倾斜情况，经检查合格后立即进行清孔，清孔不得隔的太久，防止泥浆、钻渣沉淀增多，造成清孔困难甚至坍孔，清孔后立即安置钢骨架浇灌砼。
7、清孔：
    清孔是钻孔灌注桩施工重要的一道工序，清孔质量的好坏直接影响水下砼灌注、桩质量与承载力的大小。为了保证清孔质量，采用二次清孔，即在保证泥浆性能的同时，必须做到终孔后清孔一次和灌注桩前清孔一次。为保证清孔后沉渣满足设计要求，在钻进将至终孔深度时，减缓钻进速度，使土层颗粒充分化分散，为清孔的进行作好必要的前期准备。第一次清孔利用成孔结束后不提慢转清孔，调制性能好的泥浆替换孔内稠泥浆与钻渣，以泥浆性能参数控制。第二次清孔是在下好钢筋笼和导管后进行，利用导管进行清孔，清孔时经常上下窜动导管，以便能将孔底周围虚土清除干净。最终沉渣达到设计规范要求。
8、钢筋笼制作及吊装
钢骨架我们采用现场绑扎，在现场河塘两岸的用地范围内就近加工，以减少运输途中发生变形，在下吊时也注意不使变形，因此绑扎或焊接点的密度要多。为确保保护层厚度可用预制砼垫块绑扎与钢架四周，预制砼垫块厚度为容许的最小保护层厚度。钢骨架放入时利用钻孔机架缓慢放下，并控制好标高，当最后的混凝土初凝时，应割断钢骨架的吊环，使钢骨架不影响砼收缩，避免钢筋和混凝土分离。
由于本工程钢筋笼骨架较长，采用分节下吊并进行分段焊接，基本上为8~10米一节，在横吊时应在内安置钢管支承梁，吊点系在支承上，在竖吊时应多加吊点，防止骨架变形。
钢骨架安置到确认标高后，即灌注砼。
9、灌注砼
本工程中的灌注桩C25水下砼采用现场750L强制式搅拌机自拌砼，现场采用人力翻斗车或BH-15固定泵进行灌注。
灌注桩的砼应采用水下砼配合比，其配合比样品测试，均应得到监理工程师的同意后使用。
灌注桩采用导管法输入灌浇，导管为钢管，直径25cm，每节长为2M，导管入孔时丝扣接头接长下放，当导管底部离浇捣处30－50公分时，停止接管，然后安装漏斗，准备灌注砼。
灌注砼应一根桩连续进行，严禁中途停顿，并应注意孔内砼下落情况，及时观测孔内砼面的高度，始终保持导管埋入深度不小于2米，但也不能大于6米，导管提升应勤提缓提，保持位置居中，轴线垂直逐步提升，当砼灌至护筒顶端时，排出含有淤泥等杂质的砼，溢出新鲜的砼时，停止灌制，拔出导管，拆下的导管立即冲洗干净，堆放整齐。
砼灌制完成后，立即拔出护筒，拔出的护筒应清洗干净，移至下一桩位埋设。
10、灌注桩施工时注意事项
在施工时防止坍孔，要确保泥浆比重，施工时护筒位置要保持适中，不使下端孔漏水，空转时间不能太长，而且冲水时水头力量要均匀适中，进展要均匀，在吊入钢骨时防止骨架碰撞孔壁。
清孔采用换浆法进行，可在终孔后停止进尺，稍提钻头离开孔底10－20cm空钻并保持泥浆正常循环，以中速压入优质泥浆，把钻孔内悬浮的泥浆置换出来。
清孔排渣时，必须注意保持孔内水头高度，防止坍孔。
灌注砼的速度需及时控制，需防止孔壁泥土带入，影响桩的质量，浇灌砼需每根桩一次浇捣完成，否则将产生施工缝引起断桩的危险，因此需做好一切准备工作，在拌和、输送，振捣各工作必须连贯，确保连续施工，保证砼供应连续，而且灌注桩的砼配合比不同不能混用。为了防止钻孔桩的断桩、坍孔等毛病的发生，在施工现场还需各用一台50KVA发电机、拌和机具及材料，以确保一根桩连续工作。另外为了防止钢筋骨架在施工砼时可能发生上浮现象，拟采用钢棒加地锚临时固定的措施。
11、灌制桩质量要求
 护筒埋设要求：
项目 埋设要求 检验方法
顶端高度 高出（水面）地面0.3-0.5m 用尺量
筒位偏差 不得大于20mm 用尺量
 成孔质量标准：
项目 允许偏差 检验方法
中心位置 不大于50mm 用尺量
孔径 不小于设计孔径 用孔径检测仪测定
倾斜度 不大于1/100 用仪器测定
孔深 不小于设计深度 用测绳量
 钢筋笼制作的允许偏差：
项目 允许偏差（mm） 检验方法
主筋间距 -10,+10 用尺量
箍筋间距 -20,+20 用尺量
长度 -100,+100 用尺量
个别扭曲 -10,+10 用尺量
 灌制桩质量标准：
项目 允许偏差 检验方法
砼抗压强度 不低于设计强度 试压报告
桩位 平面纵向＜100mm 用尺量
垂直度 ≤1％ 用仪器测定
桩顶标高 10mm 用水准仪测
12、动测试验
钻孔灌注桩施工完成后，需按《建筑桩基技术规范（JGJ94-D42）》和《钻孔灌注桩施工规程（DBJ08-202-92）》要求做好桩的动测工作。动测合格后方能进行下一道工序施工。