旋挖钻钻孔灌注桩施工方案.docx

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旋挖钻钻孔灌注桩施工方案

旋挖钻钻孔灌注桩施工方案

随着高速公路的迅速发展，钻孔灌注桩运用在公路桥梁基础工程中日益增加，旋挖钻机是钻孔灌注桩施工中一种较先进的施工方法，该施工方法主要特点是施工效率高，适用于工期要求紧的工程项目。

鉴于目前形势，项目部决定在白水村大桥桩基施工中部分采用旋挖钻进行钻孔施工，同时使现场技术人员掌握了新技术，加块了施工进度，确保了工程质量。

一、旋挖钻机型号及特点

用于白水村桩基施工的旋挖钻机是易通320型，其最大扭矩350KN.m，最大旋挖速度6-23rpm，发动机功率250KW，最大桩径3000mm。

适用于粘性土、粉质土、砂土等土层施工，该钻机通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土，反复循环而成孔，并具有功率大、钻孔速度快、移位方便、定位准确、工作效率高、噪音小、环保的特点。

旋挖钻机易通320型成孔优点　

（1）因该钻机操作由全液压系统控制，能保证桩基垂直度、孔位、孔深、沉淀厚度等各项指标全部达到施工规范要求。

（2）该钻机适用不同地质情况，成孔效率高，伸缩钻杆不仅向钻头传递回转力矩和轴向压力，而且利用本身的伸缩性实现钻头的快速升降，快速卸土，以缩短钻孔辅助作业的时间，提高钻进效率。

约6h左右即可成孔，1天成孔3-4个，因此使用于工期要求紧的工程项目。

（3）孔壁稳定性好，成孔后清孔彻底，施工进度快。

（4）施工噪音低，不污染环境，使用于环境保护要求高的施工地区。

（5）履带底盘承载，接地压力小，适合于各种工况，在施工场地内行走移位方便，机机动灵活，对桩孔的定位非常准确、方便。

（6）在孔壁上形成较明显的螺旋线。

有助于提高桩的的摩阻力。

二、工程概况

K220+500.0白水村大桥为10×25m组合箱梁大桥，交角90º。

上部结构采用后张法预应力混凝土组合箱梁结构，下部结构采用柱式墩、柱式台、肋板台，钻孔灌注桩基础。

桥址区主要地层均为第四系地层，主要由粉质黏土、粉土、黏土、粉砂、细砂构成，局部颁布有灰黑色淤泥质土薄层。

地层基本连续颁布于桥址区，地下水对混凝土无腐蚀性，桩基采用摩擦桩。

三、主要工程量

0号桥台钻孔灌注桩12棵，桩径1.2米，桩长34米，总计408米；10号桥台钻孔灌注桩6棵，桩径1.5米，桩长30米，总计180米；桥墩钻孔灌注桩36棵，桩径1.6米，1-6号桩长44米，7-9号桩长43米，总计1572米。

四、施工方案　　

（一）施工方案确定　

　根据该桥址处地质情况、施工工期要求紧及环保等因素，对白水村部分桩基选用旋挖钻机成孔。

（二）施工准备　

1、人员进场情况：

根据工期要求，我公司已组织施工人员进场，现在，钻孔灌注桩施工人员已经到位。

详见《进场人员一览表》。

2、考虑到该桥的地质情况，由于粉砂、细砂、粉土地层较多，我们投入旋挖钻机1台（易通320型），磨阻式五节钻杆（5节×13.5米），配备11KW泥浆泵及专门用来打捞钻头的强性磁铁、抓钩，25T汽车吊1台等设备，其它设备如导管、对焊机等已经到位，灌注桩用导管已进行了水密试验。

详见《进场设备一览表》

3、拌和站投入劳力30人，负责混凝土拌和工作。

拌和站设在经理部北侧预制场内，拌和站拌和设备共有2套，其产量均为75m3/h，1#拌和楼主要供给所有灌注桩桩基施工，2#拌和楼作为灌注桩桩基施工备用设备，以保证混凝土的正常供给和施工。

（三）施工工艺　

1.泥浆制备　.

  现场设泥浆池（含回浆用沉淀池及泥浆储备池）为8×10米，深两米。

在沉淀池的旁边设置渣土区，沉渣采用挖机清理后放在渣土区，保证泥浆的巡回空间和存储空间。

  制备泥浆采用水力搅拌器，先在泥浆坑注水，边搅拌边加入膨润土或塑性大的泥土，并添加纤维、纯碱等材料，确保泥浆指标达到要求。

在塑性指数大的黏性土中钻孔，可利用孔内原土冲击造浆，并添加火碱、纤维等使泥浆指标达到要求。

泥浆相对密度：

1.02－1.10，粘度：

18－22s，砂率≤4％，泥皮厚度：

＜2mm，PH值：

大于7。

　施工过程中随时检测清孔后灌注砼时泥浆的各项性能指标，确保泥浆对孔壁的撑护作用，避免发生施工事故。

  护壁泥浆再生处理：

施工中采用重力沉降除渣法，即利用泥浆与土渣的相对密度差使土渣产生沉淀以排除土渣的方法。

现场设置回收泥浆池用作回收护壁泥浆使用，泥浆经沉淀净化后，输送到储浆池中，在储浆池中进一步处理（加入适量纯碱和CMC改善泥浆性能）经测试合格后重复使用。

2、埋设护筒

施工场地平整处理，保证旋挖钻机底座场地应平整、夯实，避免在钻进过程中钻机产生沉陷。

  桩基定位后，根据桩定位点拉十字线钉放四个控制桩，以四个控制桩为基准埋设钢护筒，为了保护孔口防止坍塌，形成孔内水头和定位导向，护筒的埋设是旋挖作业中的关键。

护筒选用4～6mm厚钢板卷制而成，护筒内径为设计桩径+20cm，高度2.0m，上部开设2个溢浆孔，护筒埋设时，由人工、机械配合完成，主要利用钻机旋挖斗将其静力压入土中，其顶端应高出地面20cm，并保持水平，埋设深度1.8m，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm。

护筒埋设要保持垂直，倾斜率应小于1.5％。

3、钻孔定位

  在桩位复核正确，护筒埋设符合要求，护筒、地坪标高已测定的基础上，钻机才能就位。

桩机定位要准确、水平、垂直、稳固,钻机导杆中心线、回旋盘中心线、护筒中心线应保持在同一直线。

旋挖钻机就位后，利用自动控制系统调整其垂直度，钻机安放定位时，要机座平整，机塔垂直，转盘（钻头）中心与护筒十字线中心对正，注入稳定液后，进行钻孔。

4、钻进成孔

  钻孔施工前必须检查钻头保径装置，钻头直径、钻头磨损情况，施工过程对钻头磨损超标的及时更换；根据土层情况正确选择钻斗底部切削齿的形状、规格和角度；根据护筒标高、桩顶设计标高及桩长，计算出桩底标高，以便钻孔时加以控制。

     钻进成孔过程中，根据地层、孔深变化，合理选择钻进参数，及时调制泥浆，保证成孔质量。

在进入沙层和卵石层时，应适当减慢进尺速度，提高泥浆的稠度，减小每个钻进回次的进尺量，保证孔壁稳定。

钻进施工时，利用正铲及时将钻渣清运，保证场地干净整洁，利于下一步施工。

钻进达到要求孔深停钻后，注意保持孔内泥浆的浆面高程，确保孔壁的稳定。

并设专职记录员记录成孔过程的各种参数，如加钻杆、钻进深度、地质特征、机械设备损坏、障碍物等情况。

记录必须认真、及时、准确、清晰。

5、孔底沉淤控制。

旋挖钻斗的切削、提升上屑的机理是通过钻头把孔底原状土打碎由泥浆循环带出土面。

必须加强稳定液的管理，控制固相含量，提高粘度，防止快速沉淀，还要控制终孔前两钻斗的旋挖量。

成孔深度达到设计要求后，应尽快进行钻机移位、终孔验收工作；从清孔停止至混凝土开始浇灌，一般不得超过4h，否则应重新清孔。

6、清孔

桩孔终孔后，将钻具提高1０－2０ｍ，采用大泵量泵入性能指标符合要求的新泥浆，并维持正循环３０ｍｉｎ以上，一次清孔终结条件：

泛出孔口的泥浆手捻基本无块渣感，实测孔深与实际钻深误差在3０㎝以内。

检验沉淀厚度（摩擦桩≤300mm）、泥浆指标（相对密度：

1.03～1.10；粘度：

17～20Pa.s；含砂率＜2%）达到设计要求后方可提出钻机，进行下道工序。

清孔时注意事项：

⑴要保持孔内水头，控制固相含量，提高粘度，防止快速沉淀。

⑵清孔后，孔底、中、上部泥浆质量必须符合规定要求

7、钢筋笼制安

清孔完毕，经检查孔深、孔径和竖直度检查符合要求后，即进行钢筋笼施工。

旋挖钻机的一个显著优点就是成孔快，且成孔后孔底沉渣很少。

所以只要在钢筋笼制作、安装上采取合理措施，避免安装时钢筋笼刮伤孔壁，就可以大大地降低沉渣厚度，有效防止塌孔的发生。

这就要求在钢筋笼制作方面要严格控制，重点是钢筋笼外径和直线度，主筋搭接纵横筋交叉点的焊接质量必须符合设计要求。

为此，要检查钢筋笼保护层垫块的设置。

在这—工程中，垫块采用厚5cm直径D·15cm的圆形混凝土垫块，沿钢筋笼每隔２ｍ放置一组，每组设置４个，按９０°均匀安放，垫块中间有Φ10的孔，用Φ8钢筋横向将垫块固定在钢筋骨架两个主筋之间。

既可避免笼体碰撞孔壁，又可保证混凝土保护层均匀及钢筋笼在桩体内的位置正确。

为保证在运输过程中不变形，钢筋笼内用十字支撑加固。

安放钢筋笼前先用探孔器探孔，合格后再放钢筋笼。

钢筋笼采用扁担起法，用吊车吊入孔内，入孔时，始终需保持垂直状态，对准孔位徐徐轻放，保持稳定，避免碰撞孔壁，一旦遇阻立即查明原因，禁止晃动和强行冲击下放。

放入第一节钢筋笼后，在孔口与第二节钢筋笼采用单面焊接长，并保持上下节在一条轴线上，焊缝长度符合钢筋笼下到设计标高后，用粗钢管将其与护筒或平台连接牢固，防止钢筋笼发生掉笼或浮笼现象。

钢筋笼安装要认真对中，保证桩壁砼保护屋的厚度及钢筋笼标高符合设计要求。

钢筋笼安装完毕，进行导管安装。

8、导管的安放

水下混凝土用钢导管灌注。

导管内径300mm。

钢导管选用螺旋式接头。

导管配有长度2.5米/节，17节，并配有一节2米、一节4米、一节1米、和一节0.5米导管，以便在最上面调整长度，控制顶面高度。

导管使用前必须进行水密承压，严禁用压气试压。

进行水密试验的水压不小于孔内水深1.3倍的压力，也不小于导管壁和焊缝可能承压灌注混凝土时最大内压力P的1.3倍，P可按下列公式计算：

P=rchc-rwHw

式中：

P—导管可能受到的最大内压力（Kpa）；

rc—混凝土拌和物的重度（取24KN/m3）；

hc—导管内混凝土柱最大高度（m），以导管全长或预计的最大高度计；

rw—井孔内水或泥浆的重度（KN/m3）；

Hw—井孔内水或泥浆的深度（m）。

经计算，导管可能受到的最大内压力为600KPa。

导管放在孔中心位置，严禁碰撞钢筋笼。

导管上口接贮料口，料斗使用前用水浇湿。

管口布置好工作平台。

布置好贮料斗、混凝土运输车和吊车等的位置关系，以便操作。

准备工作要尽量缩短时间，减少孔底沉淀和防止其他意外发生。

⑦孔内第一次砼浇筑时，导管下口距钻孔孔底间距以0.4m左右为宜。

9、二次清孔

在一次清孔达到要求后，由于要安放钢筋笼及导管，至浇筑混凝土的时间间隙较长，孔底又会产生沉碴，所以待安放钢筋笼及导管就绪后，用测绳检测孔内沉渣，如沉渣厚度大于10cm,利用导管进行二次清孔。

（4）灌注水下砼

水下砼采用灌浆导管法灌注，导管直径30cm，管间连接为法兰盘；隔水采用拔球法。

导管在使用前要对其规格、质量和拼接构造进行压水试验。

要求压水试验时的压力应不小于灌注砼时导管可能承受的最大压力。

为保证水下混凝土质量，水泥，砂、石料原材料各项指标检测合格后方可使用。

混凝土具有良好的和易性和流动性，坍落度控制在18-22cm之间。

严格控制水灰比，以保证混凝土的强度指标。

运输时采用9立方米砼运输车运输，运输过程中，旋转轴保持旋转状态，以防止砼离析。

浇注时先灌入首批混凝土，其数量为能把泥浆从导管中排出，并能把导管下口埋入砼深度不小于1.0m；首批混凝土数量计算参考《桥规》JTJ041-2000P446.4.5公式：

V≥πD2（H1+H2）/4+πd2h1/4

V－首批混凝土数量（m3）

D－桩径（m）

H1－孔底至导管底面距离（约0.4m）

H2－导管初次埋置深度（m）1m

d－导管内径（m）

h1－桩孔内混凝土达到埋置H2时，导管内混凝土柱平衡导管外压力所需的高度

h1＝HWγW/γC（HW－孔内泥浆深度（m）；γW－孔内泥浆密度（KN/m3）;γC－混凝土拌和物的重度（KN/m3））

经计算，1.6米桩径首次灌注砼方量为3.0方。

施工现场料斗体积为：

1.6×1.6×1+（0.32×3.14÷4+1.6×1.6）÷2×0.5=3.2m3可满足首批砼的灌注。

灌注砼时，在大灌浆斗颈部设置一个隔水球，球栓由细钢丝绳栓住挂在横梁上，大灌浆斗装满足够的混凝土，起拔球栓，利用初灌砼的压力排水，以保证导管埋深，从而保证水下砼的质量。

进行水下砼的灌注时，导管接头不得漏水或漏气；提升导管时，不得有摇动，要维持孔内静水状态，起拔导管要保证导管底部埋深不少于2m，并不得大于6m，灌注完成后的钻孔桩桩顶应比设计高度至少高出80cm，以便清除桩头浮浆砼后，保证截面处砼有良好的质量。

做好已浇注混凝土的数量记录，随时测量并记录导管埋深和混凝土高度以防断桩。

10、养生、凿除桩头及质量检验

当砼灌注完成后，在桩头进行覆盖保温养护。

桩头混凝土强度达到设计值的30％时（成桩7－14天），可凿除桩头多余的混凝土，截桩时须防止损毁桩身，用风钻截断时预留10cm，再采用人工细凿，将混凝土顶面凿成微凸的形状，桩头凿除后无松散、夹泥、偏位和保护层不足等缺陷，并将桩头主筋稍向外弯曲，其角度控制在15度。

凿除桩头后，对桩头的质量情况拍照留存。

在监理工程师在场的情况下对钻孔桩，进行桩的质量检验和评价。

五、钻进施工时出现卡埋钻的控制措施　

卡埋钻是旋挖钻机最易发生的施工事故，因此，施工过程中应采取积极主动的措施加以预防。

当钻机施工时出现卡埋钻现象，应及时摸清具体部位及钻头情况，采取切实可行的措施及时进行处理施工事故。

处理方法如下：

（1）直接起吊法：

采用吊车直接向上起吊即可。

用较粗的钢丝绳带打捞钩或打捞绳放进孔内，将冲锥勾往后，与大绳同时提动，或交替提动，并多次上下、左右摆动试探，可能将冲锥提出。

（2）钻斗周围疏通法：

可用压缩空气或高压水管下入孔内，对准卡锥一侧或钻头处适当冲射一些时候，使卡点松动后强行提出。

如效果不佳，即用水下切割或反循环等方法，清理钻筒周围沉渣，然后起吊即可。

六、施工注意事项　

（1）由于钻机设备较重，施工场地必须平整、宽敞，并有一定硬度，避免钻机发生沉陷。

（2）钻机施工中检查钻斗，发现侧齿磨怀，钻斗封闭不严时必须及时整修。

（3）泥浆初次注入时，垂直向桩孔中间进行入浆，避免泥浆沿着护筒壁冲刷其底部，致使护筒底部土质松散。

（4）因粘土层中钻进过深易造成颈缩现象，在钻机施工时应严格一次钻进深度。

（5）钢筋笼或探孔器向孔内放置时，应由吊车吊起，将其垂直、稳定放入孔内，避免碰坏孔壁，使孔壁坍塌，在砼浇筑时出现废桩事故。

（6）根据不同地质情况，必须检测清孔后灌注砼时泥浆性能指标，确保泥浆对孔壁的撑护作用。

七、质量控制措施

　1.钻斗护壁能力的控制

　旋挖钻机施工初期，提升料筒时，发现提升力显著增大，有孔壁颈缩现象。

经过详细分析，由于筒式钻斗完全无护壁作用，在提升钻斗时，其下部产生较大负压力作用，致使产生“吸钻”现象，从而造成孔壁颈缩现象。

因此，必须对筒式钻斗进行改进。

在筒壁上加焊4块双曲面护壁钢板（或增设导流槽），两两对称布置，为防止升降时碰怀孔壁，钻头旋转时双曲面护壁钢板直径小于孔径2cm。

由施工现场实践得知，改善后的钻斗在提升过程中液压系统压力显著减小，钻孔颈缩现象得到改善。

　2、控制钻斗钻进、提升速度

（1）旋挖钻机钻机过程中应严格控制钻进速度，避免钻进尺度较大，造成埋钻事故。

（2）若钻机升降钻斗时速度过快，钻斗外壁和孔壁之间的泥浆冲刷孔壁，再加上钻斗下部产生较大负压作用，造成孔壁颈缩、坍塌现象。

所以钻斗提升时应严格控制其速度，经现场实践得知，钻斗升降速度保持在0.75－0.80m/s。

当钻斗粉砂层或亚砂土层时，其升降速度应更加缓慢。

3、泥浆指标的控制

旋挖钻机的钻进工艺旋挖钻机采用静态泥浆护壁钻斗取土的工艺，是一种无冲洗介质循环的钻进方法，但钻进时为保护孔壁稳定，孔内要注满优质泥浆（稳定液），因钻机施工中泥浆可以防止孔壁坍塌、抑制地下水、悬浮钻渣等作用，为此泥浆是保证孔壁稳定的重要因素。

所以安排专职人员对泥浆随时进行检测尤为重要。

八、文明施工、安全措施及环保措施

<一>文明施工、安全措施

在整个施工过程中，我们将贯彻“安全第一、预防为主”的方针。

切实抓好施工中安全工作，并将采取以下措施：

1、加强安全教育，提高全员安全意识和安全生产水平。

2、建立安全岗位责任制，施工中要严格执行操作规程，并定期进行安全技术考核，非专业人员不得随意使用机械。

3、加强对各种机具设备和劳保用品定期进行检查和必要的检验，保证其经常处于完好状态；不合格的机具设备和劳保用品严禁使用。

4、安全人员应与气象、水文等部门紧密联系，及时掌握气温、雷雨、风暴和讯情等预报，建立督促施工生产负责人，做好防范工作。

5、施工中采用新技术、新工艺、新设备、新材料时，制定相应的安全技术措施。

6、沉淀池、泥浆池用绿网维护，并立牌警示。

机械设备驾驶室内保持整洁卫生，严禁存放易燃、易爆、有毒等危险品；严禁酒后操作、疲劳驾驶；严禁机械设备带故障运转和超负荷运转。

对违规者进行处罚措施，机械设备在施工现场停放时，选择安全和不妨碍交通的地点，要检查手制动，锁门窗，并设专人看管。

7、施工点挂牌施工。

钢筋加工厂设标志牌，标明钢筋规格、型号等。

每个开钻的桩基处也设标志牌，注明桩基的名称、桩径、桩长、钢筋笼笼径、笼长、现场负责人等。

8夜间施工，现场具有符合操作安全的照明设备，围栏警告牌及安全措施。

用红灯警示，保障公众的安全，危险性工作尽量不要安排在夜间施工。

<二>环保措施

在施工过程中，严格按照招标文件要求，努力做好环境保护和水土保持工作。

主要具体措施如下：

1.沉淀池、泥浆池用绿网维护，泥浆不得随意排放。

2.生产用地方道路、施工便道在干旱季节，经常洒水控制扬尘，防止污染。

九、结束语

  旋挖成孔灌注桩的施工方法具有施工质量可靠、成孔速度快、成孔率高、适应性强大大缩短了工期，废浆少、低噪音、污染小保护了环境，克服了机械成孔时孔底沉淤土多，桩侧摩阻力低，泥浆管理差的缺点，极大地提高了施工质量。