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哈尔滨松花江公路大桥扩建工程钻孔桩施工方案

哈尔滨松花江公路大桥扩建工程

二、工程地质及水文地质条件

选用4台黄河300型钻机。三台工作一台备用。三台工作钻机编号为①、②、③。

坝体灌浆专项施工方案.doc②钻机YX7—YX12—DY2—HG3—HG4—HG5—HG11—HG12

③钻机YX4—YX5—YX6—YX10—YX11—DY3—HG6—HG7—HG8—HG13

3、钻孔桩施工工艺流程

在护筒上标出桩中心定位点，根据定位点使钻机就位，就位时保证钻机钻头中心、桩孔中心在同一铅垂线上，钻机就位时，底座应平稳、牢固。

泥浆的作用是护壁、携砂排土、切土润滑、冷却钻头等，其中以护壁为主。现场每隔30m设一座泥浆池，制浆用水由松花江中直接抽取。当钻进至设计标高时，将钻具提离孔底20cm继续转动钻具，维持泥浆循环，并对泥浆性能进行相应调整。    泥浆制备方法应根据土质条件确定：在粘土和粉质粘土中成孔时，可注入清水，以原土造浆，排渣泥浆的密度应控制在1．1～1．3g／cm3；在其他土层中成孔，泥浆可选用高塑性(Ip≥17)的粘土或膨润土制备；在砂土和较厚夹砂层中成孔时，泥浆密度应控制在1.1—1.3g／cm3；在穿过砂夹卵石层或容易塌孔的土层中成孔时，泥浆密度应控制在1.3～1.5g／cm3。施工中应经常测定泥浆密度，并定期测定粘度、含砂率和胶体率。泥浆的控制指标为粘度18～22s、含砂率不大于8％、胶体率不小于90％，为了提高泥浆质量可加入外掺料，如增重剂、增粘剂、分散剂等。施工中废弃的泥浆、泥渣应按环保的有关规定处理。

调正钻机位置，使钻盘中心与护筒口挂线交点重合，在同一铅垂线上，吊点垂直，对准孔位中心，垫牢、稳固后即可钻进。

在钻进过程中及时检查泥浆各项指标，同时注意孔内水位变化，保持孔内水头压力，钻进到设计深度+0.3~0.5m，验明深度，即可清孔。 

钻孔作业注意事项：（1）、施钻前首先检查钻架、滑轮、钢丝绳等部分有无损伤和位置是否正确，如各项均符合要求，即将钢丝绳的一端通过转向滑轮、起重滑轮与钻头连接，用卡头拧紧后，再将钻头落入井内。（2）、锥头落入护筒开始第一钻时，小心细致地使锥尖对准桩心，再盖上封口板，卡上推钳，正推和反推数圈后，提出锥头。根据干钻痕迹实际检查锥尖是否对中，若有偏斜则用粘土回填调正后再重钻，直到锥尖对准桩尖后，再开始往护筒内加泥浆，正式施钻。

（3）、钻进过程中，落锥出锥时保持速度均匀。随着钻孔加深，在钻杆将要落至扶钻平台高度时，要接长钻杆。（4）、钻孔过程中经常检查锥头最大直径尺寸有无变动，是否符合设计孔径，钢丝绳结头和滑轮有无松动，钻杆的插头和插座是否密合，有无损坏歪扭、钻架有无移动偏斜，各部位特别是起重滑轮吊点是否牢靠，卡杆孔和定位板有无移动，护筒位置有无变动或漏水，水头高度和泥浆稠度是否合格，如有损坏和不当之处立即修正处理。

由于桩径扩孔后，其桩底面积大大增加，形成下部孔窟，在清孔时，孔窟容易出现沉渣的大量沉积，因此，清孔是否彻底，直接影响成桩的效果。在清孔过程中，应用反循环进行清孔，将桩底的沉渣吸出孔外，以达到清孔的目的。

抽碴时应注意的几个问题

　　（1）及时向孔内补浆或补水，如向孔内投放粘土自行造浆，在抽碴后随着冲击投放粘土，不宜一次倒进很多，防止粘结。

　　（2）抽碴筒放到孔底后，要在孔底上、下提放几次，使其多进些钻碴，然后提出。

　　（3）钻头刃口在钻井中不断磨损，直径磨耗不得超过1.5cm，每班开钻前检查钻头直径、及时补焊，不宜中途修补，以免卡钻。准备备用钻头，轮换使用和修补。

(四)钢筋笼制作、吊装

1、钢筋笼制作及安装工艺    钢筋笼的制作：    ⑴根据设计，采用Ⅰ级和Ⅱ级钢筋，加工前要提供产品合格证明和物理力学试验，焊接质量等检测数据。    ⑵为保证钢筋笼的圆度和直度，制作钢筋笼的主筋必须校直，箍筋应整圆，主筋应尽量用整根钢筋，需要焊接的须在试验合格后方可使用。    ⑶钢筋笼制作的允许偏差应符合下列规定    主筋间距：±10mm、箍筋间距或螺旋筋螺距±20mm    钢筋笼直径：±10mm、钢筋笼长度：±50mm    ⑷对制作好的钢筋笼严格按图纸尺寸和焊接质量要求进行检查，不合要求者，必须返工。    钢筋笼的焊接要求：    (1)主筋采用双面焊接，焊缝长5d，同一截面内钢筋头面积不超过总面积的50％，且接头位置应错开35d并不少于500。    (2)箍筋采用单面焊接，焊缝长10d，和主筋之间采用点焊，螺旋筋与主筋间点焊固定，一级钢筋采用E40焊条，二级钢筋使用E50焊条。   (3)其他要求：分段制作的钢筋笼，其接头宜采用焊接并遵守《混凝土结构工程施工和验收规范》；钢筋笼主筋在水下浇筑保护层允许偏差为±20mm。    钢筋笼的安装：    ⑴利用16T吊车吊放钢筋笼，钢筋笼超过40米时分三节吊装，钢筋笼小于40米时分两节吊装，使用木杆加固以防钢筋笼变形。    ⑵下放钢筋笼前，必须对准孔位，竖直下放，避免碰撞孔壁引起塌方，同时安装砼轮或扶正器，以确保砼保护层的厚度。    ⑶固定钢筋笼使用吊筋及压杆，以使钢筋笼标高满足设计要求：笼顶标高允许偏差±30mm。

2、控制钻孔灌注桩中钢筋笼上浮

　　由于钢筋笼子安装在钻孔的泥浆内，人既看不见也摸不着，在浇注桩基混凝土时，如果操作不当，很容易引起钢筋笼子上浮，造成工程质量事故。。

　　引起钢筋笼子上浮的几种可能原因

　　（1）钻孔底部泥渣清理不符合要求。当钻孔深度达到设计标高后，孔内沉渣过深，桩底的泥块也没有完全搅碎和冲出孔外，就将钻头、钻杆卸掉，安装导管。在浇注桩基水下混凝土时，混凝土将沉渣、泥块一起向上顶起，而泥块在混凝土的冲击作用下将钢筋笼子整体托起，造成钢筋笼子的上浮。

　　（2）浇注混凝土过快。钻孔灌注桩设计的钢筋笼子都是半笼，当混凝土面接触到钢筋笼子时，如果继续快速浇筑混凝土，则钢筋笼子在上泛的混凝土的冲击作用下整体上浮。

　　（3）调整好混凝土的塌落度。一般浇注桩基的混凝土塌落度应控制在18~22cm，浇筑桩基的混凝土都要求有很好的和易性与流动性，以此来保证混凝土在浇注的过程中能有很好的“泛浆”。否则混凝土的和易性和流动性不好，先浇筑的混凝土已经快要凝固成整体，而将钢筋笼子整体托起，从而引起其上浮。

　防止钢筋笼子上浮的方法

　　防止钢筋笼子上浮的方法应从钢筋笼子上浮原因的角度上来处理：

　（1）防止桩底泥渣、泥块过多的方法是：在钻孔深度达到设计标高时，不要立即停止钻机转动，而是要空转（吊住钻杆，孔深不增加）半小时至一个小时，这期间泥浆坑内的泥浆与孔内的泥浆要不间断的循环，并且要注意，泥浆坑内的泥浆不能太稀，密度要不小于1.2，如果孔底有砂还要进行涝砂工作，待泥浆调均匀、泥块搅碎，方可进行下一道工序的施工，即拔钻杆和安装浇注水下混凝土的导管。

　（2）在施工半笼的桩基时，当浇筑的混凝土接触到钢筋时，要将浇注混凝土的速度适当放缓，待浇筑的混凝土高度高出钢筋笼子底面1~2米时，再加快混凝土的浇注速度，这时桩中的混凝土已经将钢筋笼子裹住，钢筋笼子将不会再上浮。另外减导管时，应计算准其底口的位置，使导管口不要处在与钢筋笼子顶面相近的地方。因为这样，从上面导管下来的混凝土正好冲击钢筋笼子的底面，从而造成钢筋笼子上浮。

　（3）控制混凝土的塌落度与连续性浇筑，也是防止钢筋笼子上浮的有效方法之一。商品混凝土，则要严格控制混凝土出厂时间过长，（尤其在夏季天热的时候，混凝土在运输途中不能过长），这些都是造成混凝土流动性与和易性丧失的原因等。

在浇筑桩基混凝土时，要格外注意的是：当钢筋笼子安装到距离钻机平台较深的位置时，（桩基副孔较深）就要求在浇筑混凝土时，格外注意观察悬吊钢筋笼子的吊筋变化情况，如果看到吊筋有一点儿向上“撺”时，就已经表明钢筋笼子已经上浮了，此时要立即采取措施，放慢混凝土的浇筑速度，反复的用钻机上的卷扬机“慢提快落”导管，即慢慢的将浮出的钢筋笼子落回浇筑的混凝土中，另外在钢筋笼子上焊接一根钢筋标杆漏出泥浆表面，当发现标杆上浮时，也说明钢筋笼子上浮了，此时要立即采取措施，将上浮的钢筋笼子落回原位。

（4）强制防止钢筋笼上浮的措施也可以把笼子钢筋接长几根焊至钻架上面.    

在下灌注混凝土导管后，灌注混凝土前，应再测量一次井深，以作灌注前最后一次测量，如果孔深不足设计要求，且落淤超过质量指标要求时，则应采取措施（如用空气吸泥机进行清孔），待达到要求后，方可浇灌混凝土。

搭筑浇灌混凝土平台应高于井口至少4m，平台高度应保证在灌注混凝土到桩顶部位时，导管底口混凝土在不振捣情况下应达到振捣混凝土密度程度。导管上口一般设置储料槽和漏斗。

下导管时，导管下口距井底不大于0.5m为限，在浇混凝土过程中，导管最小埋入新鲜混凝土中不得小于2.0m，但最大深度不得超过6m。

在砼灌注过程中，应经常转动套管，并及时提升，以防止筒内砼浇注过高时管内外侧的阻力超过起拔能力，提升套管后，应使护筒内保留的砼高度不得小于1m，以防发生断桩事故。灌桩的桩顶标高比设计标高高出0.5m，以保证桩身质量和凿除桩头砼。灌注过程中，指定专人作好桩孔量测和灌注记录。灌注结束后，将导管和套管清洗干净。

待砼全部浇筑完毕初凝前，可立即安排对桩头进行剔除，及时将桩头处砼人工挖除，但必须预留20cm不得扰动，待其达到设计强度后再行剔除。

五、钻孔灌注桩遇地下障碍物的处理

针对本工程位置及地质条件，对可能遇到的障碍物做出相应的处理方案

　(4)机械挖掘法。埋深4m以内，杂乱堆积的块石(一般赋存于河岸淤泥或强流塑地层中)，先用挖掘机将占据范围的地下块石、条石全部挖除，然后将挖沟回填夯实再施工钻孔桩。　　(5)压密注浆加人工挖孔法。块石埋深较大(超过4m)，量多，块径大，块石间隙或地层为极易液化和产生管涌的粉土等地层，人工井点降水难以奏效时采用此法。应先在桩位四周进行高压注浆，使块石间隙或地层土体加固，然后再进行人工挖孔法清除。其难点是压密注浆孔需用潜孔锤施工。处理深度较大，挖掘时采用钢护筒以保证施工安全。障碍六：地下人防工事、污水化粪池　　多数地下人防工事为防空洞，与污水化粪池一样均为钢混结构，顶盖离地表1.0m左右，坑底埋深3～3.5m，必须整体清除后才能施工钻孔灌注桩。　　(1)护筒隔离法。钻孔桩位于其中心位置时，先凿除顶底板钢砼(直径与钻孔桩护筒一致)，然后在顶底间砌成一个砖护筒(也可用钢护筒)。污水化粪池应先排干池内积水。此法难度小，成本低，对钻孔桩施工无不利影响。尽量避免采用沙石堆砌作钻孔桩护筒，否则极易在施工时产生渗漏甚至冲毁。　　(2)机械开挖法。用挖掘机将其整体挖除，回填夯实后进行钻孔桩施工。此法成本高，回填土密实度难以保障，对钻孔桩施工有不利影响。

六、钻孔灌注桩常见施工质量问题及防治措施

钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的，其施工过程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收。施工中任何一个环节出现问题，都将直接影响到整个工程的质量和进度。

对施工过程中难以控制的几个工序中的技术问题作以下分析，提出防止措施。（一）、钻孔垂直度

影响桩孔垂直度的因素主要有钻机的平稳程度、钻杆的刚度、钻杆连接的垂直度及地层情况等多种因素。

规范要求桩孔的垂直度不大于1％，然而从测孔仪反映的资料可知，对于一个桩孔，其垂直度上下是不一致的，多数情况存在上部直，下部偏，而且偏心的轨迹也不一致，可能越钻越偏，成孔时一旦发现孔斜，再进行纠偏难度很大。

开钻前一定要支稳、调平钻机，并保证立轴的垂直度，钻进过程中要随时观察、判断，不断校核钻杆垂直度，发生偏斜及时调整。（二）、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桩具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。

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。钻头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。（三）、钢筋笼制作质量和吊放

在验收中要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确地吊放在设计标高上，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。钢筋笼接长时要加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间。（四）、泥皮厚度泥皮系指由于施工成孔、成孔工艺等因素，在桩身混凝土与桩周土之间形成的一层粘性泥土。在成孔过程中由于钻头的切削、挤压以及泥浆中自由水在动水位压力作用下向孔壁渗透，使泥浆中的粘粒不断粘附在孔壁表面。而形成一层柔韧的粘土膜，它可以抵抗冲洗介质对孔壁的冲刷，而且循环的时间越长，泥皮厚度也会增加，起到稳定孔壁的作用，但成桩后泥皮会影响桩周土摩阻力的发挥，泥浆循环的桩，桩周泥皮较厚，从一些试桩资料中反映，泥皮厚度的不同可影响桩基承载力达10％，在成孔过程中由于排渣、钻进、桩周形成泥皮不可避免，要减少泥皮厚度，主要可通过选择适当的钻机和成孔方法来缩短成孔时间，成孔后及时灌注来减小孔壁泥皮的形成时间，选择造浆率高的优质粘土或膨润土造优质泥浆。并且设置有效的泥浆循环系统，及时清渣、测量、调节泥浆性能。（五）、水下混凝土施工1、钻孔灌注桩水下混凝土施工易出现的问题有：

（1）、导管接送严重漏水，造成断桩。发生这种故障的后果非常严重，进水，使混凝土形成松散层次或囊体，出现浮浆夹层造成断桩，严重影响混凝土质量，导致废桩重做。

（2）、导管轻微漏水、导管埋入混凝土太深，混凝土含砂率偏小、和易性欠佳等因素，可能造成导管的堵塞，导致浇注中断，若重新灌注浇注时，则混凝土内存在浮浆夹层，造成断桩。

（3）、护筒外壁冒水，引起地基下沉，护筒倾斜和位移，使桩孔偏斜，无法施工。

（4）、孔壁坍塌。施工中发生孔壁坍塌，往往都有前兆。有时是排出的泥浆中不断出现气泡，有时护筒内的水位突然下隆，这都是塌孔的迹象。            采取如下施工方法和措施控制施工质量：1、为防止导管接头与导管漏水，保证导管制作及具备以下条件：  

（1）足够的抗拉强度DBJ／T03-90-2018 预制混凝土楼梯(内蒙古标准图 集).pdf，能承受其自重和盛满混凝土的重量。

（2）各节的安装接头所用的胶热及法兰的对接位置，预先试拼并作好标记，按插导管时须按试拼时的状态对号拦装，所有的法兰盘接头均须垫入5~7毫米厚的橡胶垫圈，安放时须对正放平，拧紧螺栓，严防漏水。

（3）内径应一致，其误差应小于±2毫米，内壁须光滑无阻，组拼后须用球塞、检查锤作通过试验。

（4）最下端一节导管长度要长一些，一般为4米，其底端不得带法兰盘，以便在混凝土内。每节导管的长度要整齐统一，便于丈量长度，并作出标记和记录。

（5）导管使用前做好水密性试验。导管不要埋入混凝土过深，严格控制混凝土配合比、和易性等技术指标。 2、为预防孔壁坍塌，操作中避免碰撞孔壁，并随时注意控制泥浆的和比重。  3、在施工过程中，中途中断浇注时间不宜走过30分钟，整个桩的浇注霎时间不宜过长，尽量在8小时内完毕。4、注意灌注所需混凝土数量，一般较成孔桩径计算的大，约为设计桩径体积的1.2倍左右。为控制混凝土超灌量，要掌握好各导管的钻孔速度，在正常钻孔作业时，中途不要随便停钻，以避免扩孔导致混凝土超灌量。浇注混凝土要高出桩顶设计标高0.5~1.0米，以便清除浮浆和消除测量误差。务必注意，不要因误测而造成短桩。导管埋入混凝土的尝试取决于浇注速度和混凝土的性质，任何时候不得小于1米，一般控制在2~4米内。（六）、桩顶混凝土强度由于桩顶部混凝土受力最大，其质量的控制也比较关键，水下灌注混凝土桩顶的质量比桩身混凝土的质量难控制，当首灌的混凝土冲出导管后向四周扩散，与孔内泥浆相互掺合形成一定厚度的稀释混合层，随着混凝土的继续灌入，该部分始终被顶升在最上层，把泥浆与桩身混凝土分开，最终在桩顶凝固成含浮浆、泥渣的混杂层，施工中混杂层的厚度难以掌握，并且在灌注过程中由于导管要上下抽动，可能使部分浮浆随导管混入桩身混凝土一定深度，使桩芯夹泥。桩顶混凝土常见的质量问题有：

混凝土强度不够、桩芯夹泥、未灌注到位或超灌过多。影响因素主要有：

1、泥浆性能：当清孔不彻底，泥浆比重大，含泥渣较多时，水下灌注时就影响混凝土的扩散，并使混凝土的顶升困难，这时混杂层厚度必然较大；

2、灌注工艺：一般要求导管埋深2～6m，但当导管埋深过大，灌注则困难，一则容易埋管，二则要不停的上下抽动导管促使混凝土下落，这样必然会使桩顶部分浮浆进入桩身，形成桩顶混凝土芯夹泥；3、清孔工艺：清孔的方式、时间都影响到孔内泥浆的性能，泥浆比重大不利于灌注，混杂层必厚。由于桩顶混凝土的隐蔽性，尚无法清楚判定混杂层的厚度，只能凭经验来判断，要防止桩顶混凝土的质量问题，首先要清孔彻底，当孔底泥浆比重在1.2以下时，灌注混凝土均较顺利，桩顶混杂层较薄，另外还要有适宜的初灌量，灌注混凝土时要及时拆导管；及时测孔内混凝土面高度，最后还要保持一定的超灌量。使桩头混凝土强度较低的部分凿除后，桩顶标高满足要求。（七）、断桩、夹泥、堵管为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象，严禁把导管底端提出混凝土面。当灌注至距桩顶标高8m~10m时，应及时将坍落度调小至12cm~16cm，以提高桩身上部混凝土的抗压强度。在施工过程中，要控制好灌注工艺和操作，抽动导管使混凝土面上升的力度要适中，保证有程序的拔管和连续灌注，升降的幅度不能过大，如大幅度抽拔导管则容易造成混凝土体冲刷孔壁，导致孔壁下坠或坍落，桩身夹泥，这种现象尤其在砂层厚的地方比较容易发生。在灌注过程中必须每灌注2m3左右测一次混凝土面上升的高度，确定每段桩体的充盈系数，《建筑施工操作规程》规定桩身混凝土的充盈系数必须大于l。

待桩基达到设计强度后，全部桩基都进行检测，其中超声波检测比例占50%，动测比例占50%。做超声探测时用三根直径50㎜钢管代替三根主筋某航站楼机电安装工程施工组织设计.doc，通长至桩底，呈三角形布置。全部检测合格后进行下一道工序施工。