超深钻孔桩施工方案.docx

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超深钻孔桩施工方案

8888888888888道路改建工程3标

高架跨线桥桥梁工程

钻孔灌注桩

专

项

施

工

方

案

编制人

审核人

批准人

上海88888888建设工程有限公司

888888888888道路改建工程3标项目部

2017年11月9日

编制依据及原则

1、编制依据

（1）由上海市城市建设设计研究总院设计的工程施工图纸及本标段28#、29#、35#、36#、37#、38#、39#桥墩桩基础施工参数补充说明；

（2）本工程地质报告、地下管线等物探资料；

（3）我公司现有的人员、机械、设备等情况；

（4）我公司的程序文件、质量手册、文明施工管理手册等文件；

（5）现场实际踏勘情况；

（6）主要采用的技术规范及标准：

序号

编号

名称

1

GB50026-2007

工程测量规范

2

CJJ11-2011

城市桥梁设计规范

3

GB51004-2015

建筑地基基础工程施工规范

4

CJJ2－2008

城市桥梁工程施工与质量验收规范

5

JTGD63-2007

公路桥涵地基与基础设计规范

6

JTG/TF81-01-2004

公路工程基桩动测技术规程

7

JTG/TF50-2011

公路桥涵施工技术规范

8

DGJ08-11-2010

地基基础设计规范

9

DGJ08－117－2005

城市桥梁工程施工质量验收规范

10

DG/TJ08-202-2007

钻孔灌注桩施工规程

11

JGJ94－2008

《建筑桩基技术规范》

12

JGJl8－2012

钢筋焊接及验收规程

13

JGJ107－2010

钢筋机械连接技术规程

14

JGJ46－2005

施工现场临时用电安全技术规范

15

DGJ08-903-2010

《现场施工安全生产管理规范》

16

//

其他相关现行技术规程、规范

2、编制目的

通过编制并实施本施工方案，能够有针对性的加强现场安全、质量施工体系建设与管理工作，对主墩超长超大桩基施工中存在的技术、质量、安全、工期的风险能果断有效地应对，保证对各类事故的预防和处置能力。

项目部相关部门和相关人员应根据本方案对桩基施工进行有效管理。

3、编制范围

本施工技术方案编制范围为沪南公路高架跨线桥28#、29#、35#、36#、37#、38#、39#桥墩桩基施工内容。

工程概况

本工程为8888公路改建工程施工3标桩基工程，位于浦东新区沪南公路，南起上南路，北至康花路。

拟建工程主体为888888888888改建工程3标，根据设计单位出具的工程联系单<本标段超深桩（大于等于70米桩长）桥墩桩基础施工参数补充说明>12130S。

对本工程桩基设计图（图名：

S20高架跨线桥桩基布置图（十四））中关于超深桩（大于等于70米桩长）桥墩桩基，大于70米桩长桥墩如下：

28号桥墩桩长：

77米；29号桥墩桩长：

71米；35号桥墩桩长：

73米；36号桥墩桩长：

76米；37号桥墩桩长：

88米；38号桥墩桩长：

109米；39号桥墩桩长：

89米。

针对本工程桥墩桩大直径（36号、37号、38号桥墩桩径1.5米、28号、29号、35号、39号桥墩桩径1.2米）、桩基大长细比、超长超深钻孔灌注桩，特编制此专项施工方案。

4、地质地貌

工程地质详见下表：

本工程土层的极限摩阻力标准值及桩端土的极限端阻力标准值表

比贯入阻力

标准贯入

桩周土极限

桩端处土极限

压缩模量

层

土层

（建议值）

Ps

击数

摩阻力标准值

端阻力标准值

次

名称

EsP0-P0+0.2

（Mpa）*

N（击）*

fsi（kPa）

fp（kPa）

（MPa）

②

粉质粘土

0.92～2.11

3.0~6.0

15（15）

夹粘质粉土

1.14/30*

4.2/10*

③1

灰色淤泥质

0.49～1.06

15（15）

粉质粘土

0.56/24*

③2

粘质粉土

1.33~3.31

2.0~11.0

≤6.0取15（15）

1.76/34*

7.0/34*

＞6.0取20（15）

③3

灰色淤泥质

0.39~0.71

20（15）

粉质粘土

0.47/34*

④

灰色淤泥质

0.55～0.78

25（20）

粘

土

0.59/34*

⑤1

灰色粘土

0.75～0.97

40（30）

0.79/33*

⑤2

灰色砂质粉土

1.87～6.52

9.0~20.0

45（35）

2.95/24*

16.1/17*

⑤3-1

灰色粉质粘土

1.05～1.61

50（40）

1.21/34*

⑤3-2

灰色粉质粘土夹

1.55～2.40

55（45）

粘质粉土

1.77/33*

⑤3-3

灰色粘质粉土夹

3.34～6.32

8.0~26.0

65（50）

粉质粘土

3.91/26*

15.2/37*

⑤3-4

灰色粉质粘土夹

2.02～2.23

60（45）

粘质粉土

2.08/6*

⑤3-5

灰色砂质粉土

4.54～8.12

15.0~35.0

70（55）

4000（1200）

20

5.64/10*

24.8/15*

⑦2

灰色粉砂

7.84～19.48

30.0~65.0

105（75）

6500（2000）

40

11.47/31*

44.1/62*

⑦2夹

灰黑色粉质粘土

1.68～3.87

60（45）

11

2.04/18*

⑧1

灰色粉质粘土

1.56～4.33

60（45）

13

2.08/10*

⑧2

灰色粉质粘土夹

3.98～9.52

23.0~41.0

75（70）

3500（1500）

25

砂质粉土

5.11/18*

31.1/22*

⑨

青灰色粉砂

8.98～24.99

34.0~125.0

110（75）

8000（2100）

60

夹细砂

11.81/10*

65.4/58*

⑩

兰灰色粉质粘土

（70）

（1600）

26

⑾

青灰色粉细砂

94.0~136.0

（85）

（2800）

110

116.1/7*

施工部署

5、施工场地布置

1、施工场地总平面布置

针对本项目工期紧，工程质量要求高，机械设备、人员多，车辆进出频繁等特点，为确保正常施工，达到“标化工地”文明施工的要求。

2、施工场地和施工通道

根据现场条件，本工程将选择观海园停车场作为工程施工进出道路，施工现场“三通一平”已解决，进场后立即场地整理，确保桩机的正常施工。

3、施工用电

根据施工需要从电力局提供的电源引到现场总配电箱，引出若干“三相五线制”电缆接到施工现场各网点的配电箱中，为施工提供方便。

4、施工用水

我方将根据施工需要结合业主提供的水源，在办公、生活场地合理布设水管，设相应合理的水龙头，以方便生活用水。

5.场地排水

桩基施工期间场地排水采用合理的排水系统。

在场地大门出口处设置洗车槽，避免汽车轮胎带出污泥污染场地外环境，同时防止污水流出污染环境。

6、临时施工设施

场地临设布置主要为桩基施工期间的布置，布置计划如下：

（1）行政生活设施：

在场区搭设办公用房。

（2）基坑开挖期间将根据业主要求，另行安排人员和堆放材料场地配合基坑开挖和竣工验收。

6、施工顺序

38#墩基础共有φ1.5m的基桩12根，每根桩长为109m。

基桩均采用气举反循环方法进行钻进成孔，用100T履带吊车配合下钢筋笼，导管法浇注水下混凝土成桩。

钻孔用电由置于闸头的315KVA的变电器供给，另备一台200KW的发电机备用。

38#桩基施工前后，采用正循环GPS-20、GPS-30钻机施工完成28#、29#、35#、36#、37#、39#墩1.2m和1.5m的桩基，1.2m桩基30根，1.5m桩基27根，共57根桩。

7、施工准备

7.1生产准备

（1）办理与桩基施工有关的各种手续。

（2）组织人员、设备进场，去除场地杂物，平整场地，驻地建设，树立安全牌，布设防火设施。

（3）场地整理、修建场内主要施工便道。

（4）安装好临时用水、用电。

（5）上报钢筋、商品砼、水泥用料计划，确保施工材料及时进场，做好开工前材料进场准备工作。

（6）对所有设备进行检测、维修，设备的调试。

7.2技术准备

（1）做好钢筋、商品砼的用量预算，编制施工用料计划，并及时提供给供应商，确保材料及时供给。

（2）根据施工总图，检验施工红线，确定测量控制点和高程水准点。

（3）组织技术人员认真学习、熟悉施工图纸。

（4）组织施工人员、操作人员进行施工图纸、技术、安全规程交底。

（5）认真仔细地阅读施工图纸、积极认真做好图纸的会审工作。

（6）做好开工前的有关技术资料的准备工作。

7.3技术交接

（1）严格按总平面布置图要求搭设临时建筑。

修筑场内临时道路，平整现场，做好安排。

（2）根据本工程具体情况，统一步调，统一协调指挥，做到施工场地多而不乱。

（3）成立杂工班，专门清理现场卫生环境，包括生活垃圾、现场水泥浆，运浆车撒漏、大门卫生、厕所卫生等。

（4）泥浆池要合理布设，流水畅通，防止向场地溢流。

加强施工用水用电管理，无长明灯。

（5）运浆车要密封良好，严禁泡、冒、滴、漏，污染环境。

单设运浆车停放场地，保证随叫随运及时清理，运浆车岀大门时，浱专人清扫轮胎，要保持门外道路的卫生。

（6）做好开工准备工作后，检查所选设备及施工工艺和技术参数是否合适，最后编制好开工报告，请监理单位签字盖章，作为桩基施工依据。

在施工的各个阶段，加强与建设单位、监理单位和设计单位的技术交接和沟通工作，做到施工技术先行，材料准备、生产作业密切配合。

7.4安全交底

开展安全技术交底工作，用书面进行全面的、有针对性的安全技术交底，交底时要履行签字手续，建立全员控制的安全体系。

38#墩桩基施工

8、施工工艺

38#墩桩基采用气举反循环施工工艺，施工工艺流程如下图：

9、钻机的选型及安装

9.1钻机的选型

38#墩桩基采用φ1500mm钻孔灌注桩，桩长109m，主墩12根，采用水下混凝土。

桩基属于超长超大钻孔灌注桩基，对钻机的钻杆质量、扭矩要求较高，因此选用技术先进，扭矩较大，提升能力较大的大型全液压钻机进行主墩钻孔桩施工，拟计划选用1台GF-350反循环钻机施工，钻机性能参数如下：

GF-350钻机机械性能参数

使用直径Φ1.5m的刮刀钻头钻进成孔，钻机配备2个刮刀钻头，钻头修补时轮换使用。

另外每台钻机配备1台20m3/min空气压缩机，1-2台3PIN泥浆泵和1台250m3/h的泥浆净化设备以及其他的泥浆循环设备。

9.2钻机的安装

1、钻机就位安装

先在钢护筒两侧对称地用油漆标出钻机地盘支腿位置，根据标示的支腿位置沿纵桥向安装两条双拼45a工字钢。

将钻机在平台上配合组装完毕，然后根据桩位中心和钻机底盘尺寸在双拼工字钢上标出钻机底盘边线标志，根据定位标志，调整钻机位置，用水平尺检查钻机底座的水平度，并用钢板将钻机底座垫实。

钻头就位前要检查法兰盘有无损伤，螺栓是否紧固。

钻机就位后要保证水龙头中心、机底座孔口中心、桩的轴向中线三者同一直线，偏差不得大于2cm。

钻机就位自检合格后，由技术人员及监理工程师验收就位情况，验收合格后将钻机与平台进行固定、限位，保证在钻进过程中不产生位移。

钻机的就位主要利用平台100t履带吊进行移动，其他配套设备可利用50T汽车吊进行安置。

2、钻具安装及钻机调试

利用汽车吊或履带吊将钻头、风包钻杆及配重拼装在一起，在钻机就位后将其吊入孔内固定。

检查钻杆，并安装接长钻杆，将钻头下到离孔底泥面约30cm处，接通供风及泥浆循环管路，开动空压机，开启供风阀供风，在护筒内用气举法使泥浆开始循环，观察钻杆、供风管路、循环管路、水笼头等有无漏气、漏水现象，并开动钻机空转，如持续5min无故障时，即可开始钻进。

10、泥浆的配置

本项目施工的桩为大口径，大口径桩施工的关键在于成孔和混凝土灌注施工两道工序，而成孔施工又是桩基施工之中的重中之重。

一般情况下，钻孔桩施工时考虑工艺的变化，机具检查，发生停钻时间较多，导致单桩施工周期较长，在钻进过程中可能存在塌孔、缩径、成孔灌注前沉渣较厚等问题。

粘土钻进速度较快、成孔周期较短，砂层钻进速度较慢、成孔周期较长，一快一慢，导致钻孔护壁差；因此要保证桩基施工质量，泥浆的性能是关键。

我项目部根据以往的施工经验以及公司其他类似项目的施工经验，根据本项目的地质条件适合自然造浆为主，并且结合采用PHP优质泥浆和稳定的制作工艺，能够确保成孔质量方面要求。

10.1PHP优质泥浆的特点

（1）触变性好；配制成功合格的PHP泥浆呈嫩黄色。

由于粘度较大在静止状态下呈冻胶状。

泥浆从流动到静止粘度能恢复其悬浮作用阻止钻屑下沉；当钻头旋转泥浆流动时，又改变了泥浆结构触变使粘度减小和泥浆流动性增加，从而减小钻头阻力。

（2）比重小，低固相；由于使用优质膨润土做原料，制造的泥浆含砂率低，同时也使原浆比重比较小。

（3）粘度高；其主要原因是使用特效增粘剂——聚丙烯酰胺（PAM），由于泥浆粘度较高，钻进过程中携带钻渣的能力相对较大；同时也能够更好的保证成桩灌注前孔底无沉渣。

（4）泥皮薄；是优质泥浆的最重要标志，使泥浆护壁更加稳定。

（5）失水量小；

（6）不分散；

（7）环保好；PHP泥浆废料，无毒、无害，对农作物生长没有影响，对环境污染减少到最低程度。

因此，PHP泥浆粘度高；泥皮薄，是优质泥浆的最重要标志，使泥浆护壁更加稳定；失水量小；不分散；环保好，无毒、无害，对农作物生长没有影响，对环境污染减少到最低程度。

10.2PHP优质泥浆的运用

PHP优质泥浆系统分为三个步骤：

造浆供应、净化排渣、回浆处理。

（1）海水泥浆配比：

PHP泥浆制备表

名称

海水

粘土

聚丙烯酰胺

纯碱

用量

375L

56.25Kg

750g

750g

①膨润土；钠质膨润土泥皮薄、稳定性好、造浆率高。

②纯碱；主要作用是使粘土颗粒进行分散。

③聚丙烯酰胺；其突出功能是使泥浆具有良好的触变性，保持不分散、低固相、高粘度的优质性能。

（2）基浆制作方法

基浆的拌制必须通过强劲的搅动才能形成胶体。

本工程中采用“风管搅浆法”，根据本工程的现场实际条件，制浆将在已备的泥浆箱内配制，在泥浆箱内加入相应比例的原料，利用高压气进行强劲搅动，时间不小于10分钟，然后放入护筒内，根据需要用同样的方法配置足量的原浆。

（3）PHP优质泥浆系统施工工艺

①清除护筒内的粘土层。

采用小比重泥浆钻进，钻进至护筒底口停止钻进。

②置换新鲜浆。

在钻头未出护筒前，将新鲜浆注入孔内，将小比重泥浆换出。

新制备的PHP泥浆性能指标

比重

含砂率

粘度

PH值

胶体率

失水率

＜1.08-1.12

≤1.0%

20—22s

8—11

＞98%

＜10mm/30min

③钻孔过程检测。

每两小时对泥浆指标进行监测，如发现因地层原因造成泥浆指标损失，则加入新浆进行调整。

④循环净化。

本工程由于施工空间受限制，未设置泥浆沉淀池，配置一台泥浆净化器，对泥浆进行处理。

泥浆循环示意图

10.3回浆处理部分

通过泥浆泵在浇注混凝土时，将孔内泥浆抽回到其他未开孔或已施工过的护筒内，待使用时采用“泵循环造浆法”，加入适当的造浆材料对泥浆指标进行调整，使之达到满足施工需要的泥浆性能，供应下一个孔的成孔。

10.4施工中应注意的问题

（1）应严格控制泥浆质量，做到定时检测，及时添加PAM及纯碱，改善泥浆的稳定性；

（2）由于本地层土造浆能力较强，泥浆的相对密度始终偏大，特别是淤泥质粘土和粘土层，为此钻进过程中须排掉部分的泥浆，添加PHP及纯碱应在排浆之后进行，以免造成浪费；

（3）置换的泥浆必须经沉淀、排渣、检测合格后方可使用；

（4）增粘剂PAM较难溶解，集中投放易结团，难以发挥效应，应采取提前溶解、多次、少量投放的方法进行。

11、钢护筒埋设

11.1钢护筒的规格

本工程护筒拟采用钢护筒，外护筒单根长度1.5米，护筒直径大于桩径不小于200mm，护筒壁厚10mm。

穿越软弱土层。

本工程桩位全部位于沪南路老路路基上，处理完道路面层和基层后，下卧层为较好的原状土层，桩顶部为比较稳定的土层，考虑埋设1.5米长钢护筒。

11.2钢护筒埋设

本工程护筒埋设详见《长护筒埋设专项方案》。

12、钻进成孔

12.1钻孔次序的确定

根据基桩的具体布置方式和相临间的距离，为满足隔孔钻进的要求，避免钻进施工各钻机作业间的相互干扰，以及与水利项目的交错施工，将基桩进行合理的分批分次排序，然后分配到钻机实施钻孔。

12.2钻进成孔的阶段划分

（1）护筒内钻进阶段

在开钻之前，宜用电磁铁对护筒内进行扫吸，清除孔内的铁质杂物，避免护筒内掉入铁件或其他杂物，对后期钻孔造成困难。

护筒内钻进采用正转“反吹法”钻进施工，主要目的是引孔、造浆调浆。

护筒内钻进应注意以下几个要点。

护筒内壁泥块的清除：

护筒内底口以上宜采用带钢丝刷的钻头钻进，选择高转速大泵量慢进尺钻进，这样既可保证将内壁泥块清理干净，更有利于护筒内的土层造出优质的泥浆满足砂层夹层时的施工需要，满足成孔质量要求。

泥浆控制：

据地质报告结果，施工区域上部地层以粉质粘土、淤泥质粘土为主，因此在钻进时，对自造的泥浆应进行有效的监测。

泥浆过稠则会大大降低钻进效率，甚至可能引起糊钻现象；泥浆过稀则对出护筒后的砂层夹层钻进的泥浆护壁与排渣增加难度带来不便。

因此，钻进时应重点监测泥浆的性能指标（泥浆比重1.20-1.25，粘度≥20S，含砂率≤1.5％），及时排浆、加水稀释泥浆，既要提高钻进效率，更要保证泥浆浓度满足粉砂层的钻进施工。

护筒底口反循环钻进时，应采用慢转速、降低进尺，不扰动护筒底口土层确保底口不漏浆，保证护筒的稳定性。

（2）护筒外钻进

在护筒外施工，由于地质情况的变化频繁，层面交界无规律，钻进的速度过快，则可能导致斜孔发生，因此，必须及时调整钻机的水平度和垂直度，确保钻孔的垂直度。

施工完毕时，必须及时用反循环清除钻渣，做好下一步工作的准备。

13、钻机成孔桩施工要素的控制

13.1垂直度的控制

（1）钻机就位，完成所有准备工作，开钻前，必须再次校正水平和“三点一线”，做到横平竖直。

每班不少于2次检查水平，不少于1次检查“三点一线”，并做好记录。

发现倾斜或偏位必须立即纠正，并查明原因，而且详细记录。

（2）所有钻杆必须平直、圆滑，发现有弯曲、破损等现象应及时调换或修补。

（3）熟悉地质情况，根据地层的变化随时调整钻进参数。

特别在地层变化或软硬互层的界面要减压慢钻，待进入正常层位后，再正常钻进。

（4）需要时，钻进采用大配重孔底加压，慢钻，且根据具体情况按照设计要求的钻孔垂直度设置扶正器。

13.2桩径的控制

（1）施工过程中必须确保钻机的稳定性。

（2）每次下钻前严格检查钻头直径，应与设计桩径匹配。

（3）根据设计图纸，准确计算护筒底面标高。

在此处减压慢钻，控制好钻进参数，尽量减少扫孔次数，从而有效控制护筒底口段孔壁的完整性和缩孔。

（4）控制孔内的泥浆指标，确保孔壁的稳定。

13.3孔深的控制

（1）孔深以设计图纸提供的孔底标高或者满足其它技术要求为准。

（2）钻进到设计孔深时，通知监理人员确认孔深；钻进达到设计孔深后会同监理人员验收。

（3）孔底沉渣满足规范和设计要求。

（4）孔深测量以钻具为主，测绳为辅。

14、钻机成常见问题发生原因及处理方法

14.1塌孔

（1）现象：

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。

（2）原因

a、泥浆密度不够或其他泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实的泥皮。

护壁效果不好；

b、由于掏渣后未及时补充水或泥浆，或孔内出现承压水，或钻孔通过砂层强透水层，孔内泥浆流失等而造成孔内水头高度不够；

c、护筒埋置太浅，下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软，或钻机装置在护筒上，由于振动使孔口坍塌，扩展成较大塌孔；

d、在松软层钻进，进尺太快；清孔后泥浆密度、粘度等指标降低，使孔内水位低于地下水位，清孔操作不当供水管嘴直接冲刷孔壁，清孔时间过久或清孔后停顿时间过久；吊钢筋骨架时碰撞孔壁。

（3）预防措施

a、在松散粉砂土或流砂中钻进时，应控制进尺速度，选用较大比重、粘度、胶体率的泥浆护壁；

b、发生孔口坍塌时，采取护筒接长，或者回填重新埋设护筒再钻；

c、如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进；

d、清孔时指定专人补水，保证钻孔内必要的水头高度。

供水管不应直接插入孔内，应通过水槽或水池使水减速后流入钻孔中，以免冲刷孔壁。

吊放钢筋笼时，应对准孔中心竖直下放。

14.2钻孔偏斜

（1）现象：

成孔垂直度超过设计要求

（2）原因

a、钻孔中遇到有较大的孤石或探头石；

b、地层强度不一，钻头欺软怕硬造成孔斜；

c、钻具的垂直度不好，钻压过大等；

d、扩孔较大处，钻头偏向一方；

e、钻机未安置水平或产生不均匀沉陷。

（3）预防措施

a、严格检查钻具的垂直度和同心度、不符合要求的钻具决不下入孔内。

b、转盘中心、孔位中心保持在同一垂线，钻机底盘平稳。

c、根据施工的具体情况采取合理的钻进参数，进入砂层宜采用低压慢转速钻进。

d、将扫孔纠斜钻头下到偏斜值超过规定的孔深部位的上部，慢速回转钻具，并上下反复串动钻具。

下放钻具时，要严格控制钻头进尺速度，减压慢钻。

（4）纠正措施

1、用冲击钻重新扫孔；待纠偏后按照正常工序在继续。

2、如果孔斜还不能纠正过来，只能用较高强度的混凝土回灌后，待强度达到后再扫孔。

14.3扩孔与缩径

（1）现象：

孔径扩大或缩小

（2）原因

a、扩孔是孔壁坍塌而造成的结果，各种钻孔方法均可能发生，若只孔内局部发生坍塌而扩孔，钻机仍能达到设计深度则不必处理，只是混泥土注量大大增加若因扩孔后继续坍塌影响钻