反循环冲击钻成桩技术指导书.docx

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反循环冲击钻成桩技术指导书

MAYOGALKE大桥反循环冲击钻钻孔成桩施工

技术指导书

（2011年12月15日）

一、工程概况

MAYOGALKE大桥位于距离喀麦隆共和国TCHOLLIRE市7公里的MAYOGALKE村内，是喀麦隆与尼日利亚、乍得等国的西非国际公路重要桥梁构筑物。

桥址地处喀麦隆北部边境高原重丘陵地区，平均海拔xxx米，桥面设计标高为xxx米；桥址所在地多为热带次生雨林，施工所需水源、砂石和木材资源较为丰富。

喀麦隆北部省城GAOURA市距工地186公里，省城物资供应较为丰富，可作为施工材料和生活物资补充供应点；市内建有简易机场，每两天一个航班通往首都YAOUNDE。

工地有公路与首都雅温得联通，行程约为1200公里，机械设备进场需要2-4天车程。

桥梁所处国际公路为简易公路，旱季路况较好，但雨季通行条件较差，应注意雨季生产生活物资的储存。

桥梁所在地域每年11月-6月为旱季，河床1月15日-3月10日完全干枯，河水水位11月开始下降，5月底开始上涨，水下施工期不足3个月，工期较为紧迫；应切实注意桩基施工顺序，并尽量提前和缩短水下墩台施工工期，以其保证在5月份洪水来临之前完成全桥下部构造施工。

桥址主要地质结构为：

略

（详见《总体施工组织设计》）

全桥布置为1-16m+6-18m+1-16m，整桥设计长度140m。

上部结构为普通钢筋混凝土简支梁板式桥面，设计为双向2-3.75m整体车道，两侧人行道2-1.00米，总桥宽为10.5米。

下部构造为：

两端桥台为轻型U台，每台设摩擦桩3-Φ80cm×20m；桥墩为中承式4×Φ120cm圆柱+整体式盖梁结构，每墩设摩擦桩8-Φ80cm×15m，全桥共计需Φ80cm摩擦灌注桩62根1020延米。

其设计和质量验收均采用《欧洲桥涵构造物标准》。

二、施工工艺及操作规

1.施工工艺流程：

钻孔桩采用冲击反循环钻机成孔，其施工工艺见图1。

图1钻孔灌注桩施工工艺框图

（1）施工准备

①陆上桩基：

先平整场地，以便钻机安装和移位。

场地布置根据施工现场的实际情况，合理安排泥浆池、沉淀池的位置，沉淀池的容积满足2个成孔排渣量的需要；根据地质情况准备一定数量的造浆粘土。

复核设计图纸桩位中心坐标，用全站仪在施工现场精确放样，并打出“十”字线做好栓桩；由项目部质检人员进行桩位复核，报驻地监理工程师验收桩位，误差控制在3mm以内。

原地面低于桩顶设计标高的地方，选择土质良好的土回填至桩顶设计标高1米以上，整平并且分层夯实；若原地面高于桩顶设计标高，应及时开挖基坑，使得基坑工作面高程为桩顶设计标高+1米，基坑开挖面积达到能使钻机在各桩位正常工作和顺利移动；地质条件较差的基坑要注意做好支护，防止坑壁滑塌。

护筒制作及埋设：

根据桩位的定点，做好护筒埋设，护筒采用6mm钢板卷制而成，护筒内径大于桩径300mm，埋设时护筒顶端高出地面0.3m或水面1.5m，护筒底埋置深度根据地质情况进行确定，一般为埋入土中的深度为2m。

护筒中心线与桩基中心线重合，误差不大于50mm，竖向倾斜度偏差不大于1%。

护筒采用汽车吊起吊就位，护筒外底部50cm范围内及四周回填粘土并分层夯实。

②水中桩基：

本桥跨越季节性河流，有部分桩基位于水中，且为浅水区桩基。

位于浅水区的桩基，由于旱季水量小、流速低，桩基础可采用草袋围堰、筑岛进行钻孔施工。

编织袋围堰结构布置示意见图2。

护筒埋设时将其打入河床面以下，并穿透河床表面的松散覆盖层，必要时打入不透水层，并用导向设备控制护筒位置，护筒顶端高出最高施工水位1.5～2m。

水中平台按最高施工水位、流速、冲刷及地质条件等因素确定埋深。

其他施工方法同陆上桩基。

因此，桩基成孔护筒的加工长度应根据各个桩位的施工水位和表层地质结构来确定，一般陆地桩基护筒长度为≥2.5米，水中桩基护筒≥2.5米+施工水深。

图2编织袋围堰结构布置示意图

（2）钻孔施工

①造浆、开孔：

钻机安装处事先整平夯实，以免在钻孔过程中钻机发生倾斜和下陷而影响成孔的质量。

钻机牢固固定，以免钻机在钻孔过程中发生移位。

往护筒内填制浆粘土约0.5m高度，分别往护筒和泥浆池内注足水。

开动钻机，使冲击钻头上下运动，将护筒内粘土冲成泥浆，启动泥浆泵，循环泥浆；如此反复作业，直至护筒内与泥浆池内泥浆浓度一致。

入孔泥浆指标符合下列规定：

a、入孔泥浆相对密度，对于松散易坍地层为1.20～1.40。

b、入孔泥浆黏度，对于松散易坍地层为22～30。

c、新制泥浆含砂率＜2%。

d、胶体率＞98%。

e、PH值为8～11。

泥浆原料选用优质黏土，为了提高泥浆的黏度和胶体率，可在泥浆中投入适量的烧碱或碳酸钠，其掺量由试验确定。

钻进中，随时检验泥浆比重和含砂率，并填写泥浆试验记录表。

开钻前，在护筒内多加一些粘土。

地表土层松疏时，还要混和加入一定数量的小片石，然后注入泥浆和清水，借助钻头的冲击把泥膏、石块挤向孔壁，以加固护筒工作位置。

开始正循环钻进，冲击钻孔时用小冲程，当孔底在护筒脚下3～4m后，根据实际情况适当加大冲程。

钻孔时，随时察看钢丝绳的回弹情况，耳听钻锥的冲击声，以判别孔底情况，掌握勤松动，少量松绳的原则；孔内泥浆顶面高出护筒脚0.5m以上或地下水位1.5～2.0m。

以免泥浆面荡漾损坏护筒脚孔壁，但比护筒顶面低0.3m，以防止泥浆溢出；冲击过程中勤抽渣，勤检查钢丝绳和钻头的磨损情况，预防安全质量事故的发生。

②反循环钻进

正循环钻进至泵吸反循环系统可以正常工作时开始反循环钻进。

用潜水砂石泵潜入孔内泥浆，若孔壁比较稳定，停止正循环钻进，泥浆循环约2min后停泵，解除排渣胶管与泥浆泵的连接，启动泵吸反循环系统，开动钻机，进行反循环钻进。

钻进过程中，操作人员随着进尺快慢及时放主钢丝绳，放绳时使钢丝绳在每次冲击过程中始终处于拉紧状态，既不少放，也不多放。

反循环钻进时及时补水，始终保持孔内水位高于地下水位2m左右。

钻进时注意事项：

钻进时，起、落钻头速度宜均匀，不得猛或骤然变速，提锥高度不大于5m；因故停钻时，将钻头提出孔外，并将孔口护盖；停钻泥浆指标为：

相对密度1.03～1.1，粘度17～20（S），含砂率小于2%，胶体率﹥98%，沉砂厚度：

当桩径＞1.5m时，沉砂厚度≤100mm。

钻孔应一次成孔，不得中途停机停工。

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。

钻机达到设计深度后，对孔位、孔径、孔深和孔形等进行检查，并按规范要求填写钻孔记录表；钻进时注意进尺速度和地层变化，在地层变化处每1m深取一次渣样，判明后记入记录表中，并与地层剖面图核对，报监理工程师认可备案。

（3）终孔的确定

①施工地质验证与勘查资料基本一致，采用设计值终孔。

②施工地质验证与勘察资料不符，则根据桩底是否漏浆、冲锤进尺快慢及岩样是否新鲜、坚硬等情况进行综合分析判断，必要时加补钻孔，重新确定终孔位置。

③对于已查清设计桩底标高以下存在岩溶的桩基，保证桩基持力层下溶洞顶板厚度不小于6倍桩径，否则应采取桩基穿越该溶洞的处理措施。

④桩基钻至设计标高后，采用简易钻探等手段进一步查明桩基以下5m范围内是否存在隐伏溶洞，当与设计地质条件不符时，及时上报，以确定相应的处理措施。

终孔后及时报现场监理工程师检验。

（4）第一次清孔

钻孔至设计高程以后，在吊放钢筋笼之前，对孔内的石渣、泥浆进行必要的清理。

做到孔内泥浆粘度、含渣量和孔底沉渣符合设计及图纸要求。

孔深可根据地面标高和孔底设计标高，利用测量绳实际测量，但在使用测量绳时，测量绳是经过校验合格的测量绳，孔深应比设计深度超深不小于50mm。

孔的倾斜度可通过下放探孔器来检验，倾斜度不得大于1%，探孔器的外径为钻孔桩钢筋笼直径加80mm（但不大于钻头直径），长度为外径的4～5倍；孔位由测量进行复核，孔的中心位置对于单排桩偏差不大于50mm；孔径不小于设计值。

采用抽渣法清孔，并及时向孔内注入清水或新鲜泥浆，保持孔内泥浆稠度以防塌孔。

清孔是指成孔到位后的第一次清孔，主要是清除孔内的大量钻渣，以便于现场技术员和监理进行成孔验收。

抽渣时注意：

及时向孔内补浆或补水；如向孔内投放粘土自行造浆，在抽渣后随着冲击投放粘土，不宜一次倒进很多，防止粘结；抽渣筒放到孔底后，在孔底上、下提放几次，使其多进些钻渣，然后提出。

清孔后泥浆指标：

相对密度1.03～1.1，粘度17～20（S），含砂率小于2%，胶体率﹥98%，沉砂厚度：

当桩径≤1.5m时，沉砂厚度≤50mm；当桩径＞1.5m时，沉砂厚度≤100mm。

（5）钢筋笼制作及安装

①钢筋笼制作

钢筋接头的搭接应符合项目《CCTP》的有关规定；制作钢筋笼时，先应对钢筋进行调直、除锈、截断、弯折与焊接处理，且均按设计图纸和技术规范的要求进行。

桩身钢筋笼在加工场加工，主筋接头按设计要求进行处理；钢筋笼的主筋尽量为整根，采用焊接、挤压接头时，同一截面接头数量小于50%；采用搭接时，同一截面接头数量小于25%；钢筋笼应按设计要求在钢筋笼外侧焊接定位钢筋，以确保钢筋笼的保护层厚度。

桩长小于20m时，钢筋笼整体加工好后运至现场，采用25t汽车吊吊装入孔；如果桩长大于20m时，钢筋笼分节加工好后运至现场，在孔口进行竖向连接，成品钢筋笼应保证其整体顺直、尺寸准确。

按图纸设计制作、安装声测管，声测管底口及接头应保证焊接质量，检测管采用铁丝绑扎牢固，检测钢管紧贴加劲箍内侧均匀布置，采用ф57钢管，上端高出桩顶20cm，且通到桩底，接头处采用ф70钢套管焊接；下端采用钢板封底焊牢，且不能漏水；灌注混凝土前，将检测钢管灌满水，上口用木塞堵死。

钢筋笼实测项目

项次

检查项目

规定值或允许偏差

检查方法和频率

权值

1

受力钢筋间距（mm）

灌注桩

±20

尺量：

每构件检查2个断面

3

2

箍筋、横向水平钢筋、螺旋筋间距（mm）

±10

尺量：

每构件检查5~10个间距

2

3

钢筋骨架尺寸（mm）

长

±10

尺量：

按骨架总数30%抽查

1

宽、高或直径

±5

②钢筋笼的安装

钢筋笼吊装之前，应先报现场监理对成孔进行检验，检验孔的尺寸及泥浆指标，检验合格并经确认后，方可吊装钢筋笼。

钢筋笼吊装时对准孔位，尽量竖直轻放、慢放，遇障碍物可慢起慢落和正反旋转使之下落；无效时，立即停止下落，查明原因后再安装。

不允许高起猛落，强行下放，防止碰撞孔壁而引起坍塌。

钢筋笼节段连接采用电弧搭接焊，同一截面接头数量小于50%，采用单面搭接焊，焊缝长度不小于主筋的10d。

入孔后牢固定位，并使钢筋笼处于悬吊状态。

钢筋笼下到设计位置后，在孔口采取吊筋进行固定，防止混凝土施工过程中钢筋笼上浮。

（6）、二次清孔

此次清孔是指钢筋笼和导管安装完后，灌注水下混凝土前的清孔，称为第二次清孔。

此次清孔必须达到下列要求：

孔内排出或抽出的泥浆用手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%。

清孔时注意事项：

在清孔排渣前必须注意保持孔内水头，防止坍孔；清孔后，孔底提取的泥浆指标符合设计要求。

在灌注水下混凝土前，孔底沉淀厚度保持不大于10cm。

不得用加深孔底深度的方法代替清孔。

（7）、灌注砼

施工混凝土前，先报现场监理工程师验孔，并经签认后方可施工混凝土。

砼由拌和站集中拌制，混凝土运输车运到浇筑地点。

导管法灌注水下砼，导管之间使用法兰盘进行连接。

钻孔桩所使用混凝土标号为C25，进行配合比设计时坍塌落度取18～22cm之间，骨料采用机制碎石，粒径5～26.5cm，砂率、每立方米砼水泥用量及水灰比符合试验要求。

首批灌注混凝土的数量应满足导管埋置深度（≥1m）和填充导管底部的需要，所需混凝土数量采用以下公式计算：

V≥（H1+H2）πD2/4+πd2h1/4

V—首批灌注混凝土的数量（m3）；D—桩孔直径（m）；

H1—桩孔底至导管底端距离，一般为0.4m；H2—导管初次埋置深度（m）；

d—导管内径（m）；h1—桩孔内混凝土达到埋置深度H2时，导管内混凝土柱平衡导管外（或泥浆）压力所需的高度（m），h1=Hwγw/γc；Hw—孔内水或泥浆的深度（m）,γw—孔内水或泥浆的重度（KN/m3）,γc—混凝土拌合物的重度（取24KN/m3）。

混凝土灌注工作开始后，必须连续不断地进行，并且每斗混凝土灌注间隔时间尽量缩短；拆除导管所耗时间严格控制，一般不超过15min，不能中途停歇；在灌注砼过程中，随时探测砼高度，及时拆除或提升导管，导管埋深一般保持在2～6m，并作好灌注记录。

灌注混凝土注意的问题：

a、导管使用前做水密、承压和接头抗拉试验。

试验时的水压不应小于孔内水深10倍的压力，也不应小于导管和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力P的1.3倍。

导管的接头严密，每次逐个检查，以防漏水。

导管应位于孔中央，并在灌注混凝土前进行升降试验。

安放时记录导管安装顺序及每节长度，保证导管的总长度符合施工规范要求，以及灌注时记录导管拆除后的长度，并作好灌注记录。

b、混凝土原材料拌和必须均匀，杜绝运输过程中的离析。

每车混凝土均检测坍落度、和易性，达不到要求的混凝土坚决不用。

c、为了确保浇筑过程的连续性，施工混凝土时工厂的两组搅拌设备同时运作。

同时，拌合站应自备2台发电机组，轮流工作，以保证混凝土的连续施工。

d、制备和混凝土的原材料符合技术规范及施工规范的要求。

施工过程中混凝土坍落度始终控制在18～22cm。

e、由于混凝土数量大，灌注需要时间较长，灌注工作须连续进行，尽量避免任何原因的中断灌桩。

f、在灌注过程中，将孔内溢出的泥浆引流到泥浆池内，以防止污染环境。

灌注的标高应比设计桩顶标高高出0.5～1.0m，此范围内的泥浆和混凝土应在初凝后及时清除，以防损坏桩身。

g、灌注混凝土前，千万注意将声测管上端用塞子堵死，以防水泥浆进入声测管内造成堵管。

（8）桩头处理与桩基检测

桩基达到设计强度的70%以后，人工用风镐或风枪凿除桩头，并按设计要求逐根采用超声波对桩基进行整体性检验。

需要时，钻取φ70mm的混凝土芯样进行试样检测和强度评定。