冲击钻成孔灌注桩施工工艺.docx

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冲击钻成孔灌注桩施工工艺

冲击钻成孔灌注桩施工工艺标准

一、适用范围

本工艺标准适用于沪混客专长昆湖南段监理三标三分站冲击钻成孔灌注桩的工程。

二、概要

1、分类:

（1）实心锥：

由冲击装置（底盘、支架及钢绳等）、卷扬机和冲击锥组成。

上下往返冲击，将土石劈裂、劈碎，通过泥浆将钻渣悬浮排出。

（2）空心锥：

主要区别是钻头为空心。

2、适用条件：

类型

适用土层

孔深（m）

孔径（cm）

说明

实心锥

粘性土、砂类土、砾石、卵石、漂石、较软岩石

50

80~200

泥浆悬浮钻渣及护壁

空心锥

粘性土、砂类土、砾石、松散卵石

50

60~150

泥浆悬浮钻渣及护壁

3、优缺点

优点:

适用地层和土质广，可以说是无坚不摧。

缺点：

在钻普通土时进度较慢，空心锥比实心锥进度快，在遇到坚硬层时宜使用实心锥。

4、冲击钻机分类：

冲击式钻机，配备有钻架及起吊、冲击全套设备。

如图：

国产的冲击钻机主要是CZ型，有CZ—30、CZ—28、CZ—22、CZ—20、CZ—20—2等，另外还有YKC—31、YKC—30、YKC—22、YKC—20等规格。

除CZ—20—2外，均非自行。

国产冲击钻机的近期产品规格及性能列表

型号

性能指标

SPC—300H

GPC—40H

GJD—1500

YKC—31

CZ—22

CZ—28

CZ—30

KCL

100

—250

钻孔最大直径（厘米）

70

70

200土层150岩层

150

80

100

120

100

60

钻孔最大深度（米）

80

80

50

120

150

150

180

50

80

冲击行程（厘米）

50，65

50，65

10~100

60~100

35~100

50~100

35~100

78~97

冲击频率（次/分）

25，50，72

20~72

0~30

29，30，31

40，45，50

40，45，50

40，45，50

40，45，50

38

冲击钻质量（吨）

2.94

4.2

1.5

2.5

1.5

卷筒提升力（KN）

冲击钻卷筒

30

30

39.2

55

20

30

20

27

掏渣筒卷筒

25

13

20

13

滑车卷筒

20

20

30

驱动动力功率（KW）

118

118

63

60

22

33

40

30

28

桅杆负荷能力（KN）

150

150

250

120

桅杆工作时高度（米）

11

11

16

7.5

钻机外形尺寸（米）

拖动时

长度

10.0

宽度

2.66

高度

3.50

工作时

长度

10.85

10.85

5.04

6.00

2.8

宽度

2.47

2.47

2.36

2.66

2.3

高度

3.60

3.55

6.38

16.3

7.8

钻机质量（吨）

15

15

20.5

6.85

7.6

13.67，

6.1

2.3

生产厂家

天津探机厂

张家口探机厂

洛阳矿机厂

太原矿机厂

固交农机厂

5、详细介绍:

冲锥由锥身、刃脚和转向装置三部分组成。

如下图。

钻身提供冲锥所必须的重力和冲击动能；刃脚位于冲锥的底部，为直接冲击、破碎土、石的部件；转向装置舍于锥顶，和起吊钢丝绳联结，是使冲击锥能冲击成圆孔的关键部件。

转向装置的工作原理:

钻进时,借吊起冲锥的钢丝绳在悬重作用下,顺钢丝捻扭的相反方向转动,带动冲锥转动一个角。

与冲锥下落置于孔底，钢丝绳松弛后不受力后，又因钢丝绳的弹性，带动转向装置扭转过来。

当再提起冲锥时，它又沿上述方向转动一个角度，这样就能冲成完整的圆桩孔。

三、施工准备

1、材料要求

（1）水泥：

宜采用32.5级或42.5级普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥。

（2）砂：

中砂或粗砂，含泥量不大于5％。

（3）石子：

粒径为0.5～3.2cm的卵石或碎石，含泥量不大于2％。

（4）水：

应用自来水或不含有害物质的洁净水。

（5）粘土：

可就地选择塑性指数I≥17的粘土。

（6）外加早强剂：

应通过试验确定。

（7）钢筋：

钢筋的级别、直径必须符合设计要求，有出厂合格证明书及复试报告。

（8）焊条：

焊条规格符合设计要求并有出厂合格证。

2、主要工机具

冲击钻孔机、翻斗车或手推车、混凝土导管、套管、水泵、水箱、混凝土搅拌机、平尖头铁锹、胶皮管、电焊机、切割机、泥浆车等。

3、作业条件

（1）地上、地下障碍物都处理完毕，达到“三通一平”。

施工用的临时设施准备就绪。

（2）场地标高一般应为承台梁的上皮标高，并经过夯实或碾压。

（3）制作好钢筋笼。

（4）根据图纸放出轴线及桩位点，抄上水平标高木橛，并经过检验复核签字。

（5）要选择和确定钻孔机的进出路线和钻孔顺序，制定施工方案，做好技术交底。

（6）正式施工前应做成孔试验，数量不少于两根。

4、作业人员

（1）主要作业人员：

钻机操作工、钢筋工、混凝土工、焊工、测量工、技术员、电工

（2）钻机操作工和电工应持证上岗，其于工种接受安全和技术培训，并进行施工技术交底。

四、操作工艺

材料进场

1、工艺流程：

钢笼检验

排渣

注水钻孔

钻孔机就位调平

吊放钢筋笼

清孔

埋设护筒

放线定位

拔出导管

成桩移机

浇注混凝土

插入混凝土导管

二次清孔

塌落度测试

砼搅拌

材料进场

2、操作工艺

（1）甲方完成施工区的三通一平工作，根据甲方提供资料完成施工方案编写。

（2）测量定位：

根据设计桩位图纸用全站仪放出桩位。

（3）钻孔机就位：

钻孔机就位时，必须保持平稳，不发生倾斜、位移，为准确控制钻孔深度，应在机架上或机管上做出控制的标尺，以便在施工中进行观测、记录。

（4）埋设护筒：

在孔口埋设圆形6-8mm钢板护筒，护筒内径应比钻头直径大200mm，深为1.2-1.5m，然后冲击钻机就位，冲击钻应对准护筒中心，要求偏差不大于±50mm。

（5）钻孔及注水：

泥浆比重：

冲击钻机使用管形钻头钻孔时，入孔泥浆比重为1.1～1.3；冲击钻机使用实心钻头钻孔时，孔底泥浆比重不宜大于：

砂黏土为1.3；大漂石、卵石层为1.4；岩石为1.2。

反循环旋转钻机入孔泥浆比重可为1.05～1.15。

黏度：

一般地层16～20s，松散易坍地层19～28s。

含砂率：

新制泥浆不大于4%。

胶体率：

不小于95%。

PH值：

应大于6.5。

调直机架挺杆，开动机器钻进，边注清水边钻进,直至设计深度。

（6）孔底清理及排渣

在粘土和粉质粘土中成孔时，可注入清水，以原土造浆护壁，排渣泥浆的相对密度应控制在1.1～1.2。

在砂土和较厚的夹砂层中成孔时，泥浆相对密度应控制在1.1～1.3；在穿过砂夹卵石层或容易坍孔的土层中成孔时，泥浆的相对密度应控制在1.3～1.5。

钻孔至设计高程，经对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查确认，钻孔合格后，应即进行清孔。

清孔应达到以下标准：

孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17～20s；浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度，柱桩不大于5cm,摩擦桩不大于20cm。

严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。

（7）吊放钢筋笼：

钢筋笼放前应绑好砂浆垫块；吊放时要对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，钢筋笼放到设计位置时，应立即固定，防止上浮。

（8）二次清孔：

在钢筋笼内插入混凝土导管（管内有射水装置），通过软管与高压泵连接，开动泵水即射出。

射水后孔底的沉渣即悬浮于泥浆之中，再用掏渣桶将之清除。

（9）浇筑混凝土：

停止清孔后，应立即浇筑混凝土，随着混凝土不断增高，孔内沉渣将浮在混凝土上面，并同泥浆一同排回贮浆槽内。

水下浇筑混凝土应连续施工；导管底部至孔底的距离为300~500mm，导管底端应始终埋人混凝土中0.8～1.3m，导管的第一节底管长度应≥4m。

拔出导管：

混凝土浇筑到桩顶时，应及时拔出导管。

但混凝土的上顶标高一定要符合设计要求。

水下混凝土应连续浇筑，中途不得停顿。

并应尽量缩短拆除导管的间断时间，每根桩的浇筑时间不应太长，宜在8小时内浇筑完成。

混凝土浇筑完毕，位于地面以下及桩顶以下的孔口护筒应在混凝土初凝前拔出。

同一配合比的试块，每班不得少于1组。

每根灌注桩不得少于1组

（10）混凝土的配制：

配合比应根据试验确定，在选择施工配合比时，混凝土的试配强度应比设计强度提高10％～15％。

水灰比不宜大于0.6。

有良好的和易性，在规定的浇筑期间内，坍落度应为180~220mm；

水泥用量不少于360Kg/m3，一般为360～400kg/m3。

砂率一般为40％～45％。

（11）冬、雨期施工：

冲击成孔灌注桩可在冬期进行，但必须注意混凝土的防冻保护。

雨天施工现场必须有排水措施，严防地面雨水流入桩孔内。

要防止桩机移动，以免造成桩孔歪斜等情况，并对现场材料作好防淋防潮等工作。

五、质量标准

1钻孔桩钻孔允许偏差和检验方法

序号

项目

允许偏差

检验方法

1

护筒

顶面位置

50mm

测量检查

倾斜度

1%

2

孔位中心

50mm

3

倾斜度

1%

检验数量：

施工单位全部检查。

钻孔桩钢筋骨架的允许偏差和检验方法

序号

项目

允许偏差

检验方法

1

钢筋骨架在承台底以下长度

±100mm

尺量检查

2

钢筋骨架直径

±20mm

3

主钢筋间距

±0.5d

尺量检查不少于5处

4

加强筋间距

±20mm

5

箍筋间距或螺旋筋间距

±20mm

6

钢筋骨架垂直度

1%

吊线尺量检查

注：

d为钢筋直径，单位：

mm

2、　冲击钻成孔灌注桩质量检验标准

项

序

检查项目

允许偏差或允许值

检查方法

主

控

项

目

1

桩位

见上表

基坑开挖前量护筒，开挖后量桩中心

2

孔深（mm）

+300

只深不浅，用重锤测，或测钻杆、套管长度，嵌岩桩应确保进入设计要求的嵌岩深度

3

桩体质量检验

设计要求

按基桩检测技术规范

4

混凝土强度

设计要求

试件报告或钻芯取样送检

5

承载力

设计要求

按基桩检测技术规范

一

般

项

目

1

垂直度

1%

测套管或钻杆，或用超声波探测，干施工时吊垂球

2

桩径

不小于设计

井径仪或超声波检测，干施工时用钢尺量，人工挖孔桩不包括内衬厚度

3

泥浆比重（粘土或砂性土中）

1.15～1.20

用比重计测，清孔后在距孔底50cm处取样

4

泥浆面标高（高于地下水位）（m）

0.5～1.0

目测

5

沉渣厚度：

端承桩（mm）

磨擦桩（mm）

≤50

≤200

用沉渣仪或重锤测量

6

混凝土坍落度：

水下灌注（mm）

干施工（mm）

180～220

70～100

坍落度仪

7

钢筋笼安装深度（mm）

±100

用钢尺量

8

混凝土充盈系数

>1

检查每根桩的实际灌注量

9

桩顶标高（mm）

+30，-50

水准仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体

垂直于桩基中心线

1～2根桩

d≤1000mm时,d/6且不大于

100,d>1000mm

时,100+0.01H

拉线和尺量检查

单排桩

群桩基础的边桩

沿桩基中心线

条形基础的桩

d≤1000mm时,d/4且不大于150

d>1000mm时,150+0.01H

拉线和尺量检查

注：

d为桩的直径，H为桩长

群桩基础的中间桩

3、特殊工艺关键控制点控制

序号

关键控制点

控　　制　　措　　施

1

成孔

随时控制泥浆比重，确保不塌孔

2

砼配置

用强制式搅拌机自动下料，及时测试塌落度等指标

3

砼浇注

导管底部至孔底的距离为300~500mm，导管底端应始终埋人混凝土中0.8～1.3m，导管的第一节底管长度应≥4m，浇注连续

4

钻进速度

钻进速度，应根据土层情况、孔径、孔深、供水或供浆量的大小、钻机负荷以及成孔质量等具体情况确定

5

混凝土浇筑

水下混凝土面平均上升速度不应小于0.25m／h。

浇筑前，导管中应设置球、塞等隔水；浇筑时，导管插入混凝土的深度不宜小于0.8m

6

泥浆密度

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。

泥浆粘度18～22s，含砂率不大于4％～8％。

胶体率不小于90％

7

清孔

清孔过程中，必须及时补给足够的泥浆，并保持浆面稳定

4、质量记录

（1）原材料进场检验报告。

（2）导管的试压记录。

（3）钻孔记录。

（4）试验室签发的配合比通知单。

（5）砼灌注施工记录。

（6）混凝土试块28d标养抗压强度试验报告。

（7）桩基检测报告。

五、成品保护

1、钢筋笼在制作、运输和安装过程中，应采取措施防止变形。

吊入桩孔内，应牢固确定其位置，防止上浮。

2、灌注桩施工完毕进行基础开挖时，应制定合理的施工顺序和技术措施，防止桩的位移和倾斜。

并应检查每根桩的纵横水平偏差。

3、在钻孔机安装，钢筋笼运输及混凝土浇筑时，均应注意保护好现场的轴线桩，高程桩，并应经常予以核校。

4、桩头外留的主筋要妥善保护，不得任意弯折或压断。

5、桩头的混凝土强度没有达到5MPa时，不得碾压，以防桩头损坏。

6、刚浇完混凝土的灌注桩，不宜立即在其附近冲击相邻桩孔，应采用间隔施工，防止因振动或土体侧向挤压而造成变形或裂断。

六、应注意的质量问题及处理

1、缩径

缩径一般是在饱和性黏土、淤泥质粘土，特别是处于流塑性状态的土层中出现的现象。

造成缩径的原因是由于此类土地层含水量高、塑性大，钻头经过后孔壁回缩，从而导致钻孔的直径小于设计的桩直径，造成缩径。

针对钻孔缩径，应加快成孔速度，快速通过，如出现缩径，可采用上下反复扫孔清理的方法，以扩大孔径。

2、沉渣超厚

沉渣厚度超厚一般是清孔不干净或没有进行第二次清孔。

在第一次清孔检查孔底沉渣厚度后，若发现沉渣厚度超厚不符合要求时，督促施工承包单位改善泥浆性能，或延长清孔时间，在下完钢筋笼后，应再次检查孔底沉渣厚度，如沉渣量超过规范要求时，应进行第二次清孔，第二次清孔可利用灌注水下砼的导管进行，以保证及时有效地将桩孔底清理干净。

3、钢筋笼上浮

针对钢筋笼可能出现的上浮现象，除将钢筋笼牢固定位外，在水下砼灌注过程中，应随时掌握砼浇注标高及导管埋深，当砼埋过钢筋笼底端2～3米时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上；当发现钢筋笼开始上浮时，应立即停止浇注，并准确计算和测定导管埋深和已浇灌的砼标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消除。

4、断桩与夹泥层

在灌注水下砼时，泥浆稠度过稠，增加了浇注砼的阻力，如泥浆比重大且泥浆中含有较大泥块时，在施工中常发生导管堵塞、流动不畅等现象，有时甚至灌满导管还是不行，最后只好提取导管上下振击，由于导管内砼储存大量砼，一旦冲破泥浆最薄弱层处，砼急速返上，并将泥浆夹裹于桩内，造成夹泥层；在灌注砼过程中，因导管漏水或导管提漏而二次下沉也是造成夹泥层和断桩的原因；水下砼灌注时间太长，而上部砼已接近初凝，形成硬壳，而且随着时间的增长，泥浆中残渣将不断沉淀，从而加厚了积聚在砼表面的沉淀物，造成砼灌注极为困难，引起堵管与导管拔不上来，引发断桩事故；导管埋得太深，拔出时底部已接近初凝，导管拔上来后砼不能及时冲填，造成泥浆填入。

在砼灌注过程中，认真作好清孔，防止孔壁坍塌；尽可能地提高砼浇注速度；快速连续浇注，使砼和泥浆一直保持流动状态，可预防导管堵塞；提升导管要准确可靠，灌注砼过程中随时测量导管埋深，并严格遵守操作规程；灌注水下砼之前，仔细检查导管是否漏水、弯曲等缺陷，发现问题及时更换

5、补桩

混凝土浇到接近桩顶时，应随时测量顶部标高，以免过多截桩或补桩。

七、安全健康与环境管理

1、施工过程危害及控制措施

序号

作业活动

危险源

控制措施

1

桩机施工

建筑物危害

认真查清邻近建（构）筑的情况，采取有效的防震安全措施，以避免冲击（钻）成孔时，震坏邻近建（构）筑物，造成裂缝、倾斜，甚至倒塌倒塌事故

2

桩机操作

人员伤亡

冲击（钻）成孔机操作时应安放平稳，防止冲孔时突然倾倒或冲锤突然下落，造成人员伤亡和设备损坏

3

泥浆护壁

塌孔

采用泥浆护壁成孔，应根据设备情况、地质条件和孔内情况变化，认真控制泥浆密度、孔内水头高度、护筒埋设深度、钻机垂直度、钻进和提钻速度等，以防塌孔，造成机具塌陷

4

成孔

人员伤亡

冲（钻）孔灌注桩在已成孔尚未灌注混凝土前，应用盖板封严，以免掉土或发生人身安全事故

5

混凝土灌注

人员伤亡

混凝土灌注时，装、拆导管人员必须戴安全帽，并注意防止扳手、螺丝等掉入桩孔内；拆卸导管时，其上空不得进行其他作业，导管提升后继续浇注混凝土前，必须检查其是否垫稳或挂牢

6

现场管理

人员伤害

成孔时，距振动锤，落距，冲击锤6m范围内，不得有人员走动或进行其他作业

7

桩机安放

人员伤亡或设备损坏

振动沉桩机操作时应安放平稳，防止沉管时突然倾倒或桩管突然下落，造成事故

8

振动沉管

桩架抬起

振动沉管桩机沉管时，如采用收紧钢丝绳加压，应根据桩管沉入度随时调整离合器，防止抬起桩架，发生事故，施工过程中如遇大风，应将桩管插入地下嵌固，以保证桩机安全。

9

施工用电

触电

施工场内一切电源、电路的安装和拆除，应持证电工去管，电器必须严格接地、接零和设置漏电保护器。

现场电线、电缆必须按机室架空，严禁拖地和乱拉、乱搭

2、环境因素辩识及控制措施

序号

作业活动

环境因素

控制措施

1

混凝土的搅拌

污水排放

设沉淀池,清污分流

2

砂石料进场、垃圾出场

扬尘

砂石运输表面覆盖

建筑垃圾运输表面覆盖

道路要经常维护和洒水，防止造成粉尘污染

3

钻机施工

噪声

钻机施工噪声大，夜间施工队附近居民造成影响，应协调好关系

4

机械使用

废油

施工现场使用和维修机械时，应有防滴漏措施，严禁将机油等滴漏于地表，造成土地污染

5

泥浆排放

废水

泥浆应沉淀处理后排放，并符合环保要求，必须及时清运渣土，防止污染

6

弃渣处理

废物

在钻孔桩施工过程中，对沉淀池中的沉渣及灌注混凝土时溢出的废弃泥浆随时清理，严防泥浆溢流，并用灌车弃运至指定地点，禁止就地弃渣，污染周围环境

7

现场清理

建筑垃圾

施工现场应设合格的卫生环保设施，施工垃圾集中分类堆放，严禁垃圾随意堆放和抛撒

八、文明施工

1、施工现场严格按照湖南公司标准化要求建设。

2、所有时入施工现场的人员必顺配截安全帽，持证上岗，严禁闲杂人员进入施工现场。

3、对施工现场存在有安全隐患的地方（如泥浆池、电源开关、钻机旁等）必顺做好安全防护并设立醒目的警示标志，非施工人员切勿靠近。

4、机械操作手要严格遵守安全操作规程，其它人员严禁开启机械。