某特大桥钻孔桩基础施工作业指导书

钻孔桩基础

施工作业指导书

编　  　 制：                 

复       核：                  

中铁某局集团有限公司

某枢纽工程项目经理部

二00九年十二月

㈠、目的

明确桥梁桩基础施工作业的施工工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范桩基础施工。

㈡、编制依据

1、本工程招投标文件和施工承包合同

2、某特大桥施工图及某特大桥施工图

3、《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10415-2003 J286-2004）

4、《铁路桥涵施工规范》（TB10203-2002)

5、《铁路混凝土强度检验评定标准》TB10425——94

6、《铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准》TB10424-2003

《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》铁建设[2005]160号

7、《铁路混凝土工程施工技术指南》TZ210-2005

8、《铁路工程基桩检测技术规范》(TB10218-2008 J808-2008)

9、《建筑基桩检测技术规程》(JGJ106-2003)

编制原则

㈢、适用范围

本作业指导书主要针对特大桥桩基础施工。

㈣、施工准备

1、全线导线点及水准点复核已完成，钻孔桩桩位已放样并检测无误；

2、钢筋原材料等原材料已进场，原材料取样试验、钢钢焊接接头试验结果均符合规范及设计要求；

3、所用混凝土配合比已试配并已验证合格；

4、“三通一平”工作已完成,现场自备发电机；

5、准备了充足的照明设施，能够满足施工现场夜间施工要求。

㈤、钻孔桩基础施工方法及工艺

本桥梁设计为钻孔灌注桩，钻孔灌注桩采用冲击钻成孔，水下砼浇注采用导管法灌注水下混凝土的方法施工，混凝土全部由搅拌站提供。根据工期安排本桥钻孔灌注桩的数量，安排专业化的钻孔灌注桩作业队伍。为保质保量的完成桥梁钻孔桩的施工，配备40台冲击钻机和相应的施工设备。

钻孔桩施工的施工顺序如下：平整场地→桩位放样→护筒埋设→钻机就位→钻孔→终孔自检→清孔→安装钢筋笼、检测管→灌注水下混凝土→拔除钢护筒→清理桩头。钻孔桩施工工艺流程如下图所示：

1、平整场地

施工前平整夯实场地，然后安装钻机工作平台；钻孔时根据地质情况选择长度适宜的护筒；在地面上砌筑泥浆循环池、沉淀池，泥浆重复利用，废浆由自卸汽车运至指定场地进行处理，不污染周围环境。场地平整坚实，能承受钻机重量，保证钻机的稳定性。

钻孔桩施工工艺流程图

2、测量放线

桩位放样采用全站仪定位。测量放样精度要求应符合现行高等级公路测量规范中有关钻孔桩测量放样标准要求，施工前在孔径以外且不影响钻机平台工作范围处布置护桩，以便在钻孔过程中复核孔位中心位置。

3、地下管线探查

钻孔施工前，应根据设计文件复查地下管线及其他构造物的埋设位置及走向，对周围的建筑物要确定其位置，并采取拆移等防护措施。并在开钻前在钻孔位置人工开挖探坑，探坑开挖深度2～3m，以探明确认是否有地下管线及其他构造物。施工中如发现触及地下管线及其他构造物时，应立即停止施工，待有关部门处理完毕后方可施工。

4、钻孔

钻机就位前，首先对钻孔各项准备工作进行检查。根据测量放线的结果埋设护筒。钻机安装后，应充分考虑钻机的稳定性。防止在钻机钻进过程中发生位移或沉陷，并且结合现场实际情况适当的位置布置泥浆池。

⑴、埋设护筒

护筒的作用护筒是定位导向和保持必要的水头高度保护孔壁免于坍塌。护筒平面位置与垂直度应准确无误。护筒周围和护筒底脚是否紧密、不透水。对成孔或桩的质量都有重大影响。

钢护筒采用厚10mm的钢板卷制而成，护筒内径宜比桩径大200～400mm。

护筒中心竖直线应与桩中心线重合，平面允许误差为50mm，竖直线倾斜不大于1%，干处可实测定位，水域可依靠导向架定位。

旱地处护筒可采取挖坑埋设法，护筒底部和四周所填粘质土必须分层夯实。水域护筒设置，应严格注意平面位置、竖向倾斜和两节护筒的连接质量均符合上述要求。沉入时可采用压重、振动、锺击并辅以筒内除土的方式。

护筒顶面高出施工水位或地下水位2m，以满足孔内泥浆面的高度要求，在旱地或筑岛时还必须高出施工地面0.5m。护筒埋置深度符合下列规定：

①、岸滩上，黏性土不小于1m，砂类土不小于2m。当表层土松软时将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m。岸滩上埋设护筒，在护筒四周回填黏土并分层夯实；钢护筒可用锤击、加压、振动等方法下沉护筒。

②、水中筑岛上，护筒宜埋入河床以下1m，水中平台可按最高施工水位、流速、冲刷及地质条件等因素确定埋深，必要时打入不透水层。

护筒的连接处要求护筒内无突出物，应耐拉、压，不漏水。                                   

⑵、钻机就位

钻机就位前，应对钻孔各项准备工作进行检查。钻机就位时，应将钻机的导向架准确对准桩位中心。并且利用护桩进行复核。钻机安装后的底座和顶端应平稳，因为钻机的稳定性是保证钻孔桩倾斜度符合规范要求的重要因素，确保在钻进过程中不产生位移和沉陷。

⑶、泥浆制备

在冲击钻施工中，泥浆的主要作用是悬浮钻渣。另外起到护壁的作用。制浆前，先把粘土尽量打碎，使其在搅拌中容易成浆，缩短成浆时间，提高泥浆质量。制浆时，可将打碎的粘土直接投入护筒内，使用冲击锤冲击制浆，待粘土已冲搅成泥浆时，即可进行钻孔。

泥浆的主要指标有比重、稠度、含砂率、胶体率。泥浆一般由水、粘土（或膨润土）和添加剂按适当配合比制成。

造浆用粘土（或膨润土）应具备以下条件：自然风干后，用手不易掰开捏碎；干土破碎时，断面有坚硬的尖锐棱角；用刀切开时，切面光滑、颜色较深；水浸润后有粘滑感，加水和成泥膏后，容易搓成1mm的细泥条，用手指揉捻感觉沙粒不多，浸水后能大量膨胀。

泥浆性能指标如下：

泥浆比重：

岩石不大于1.2，砂黏土不大于1.3，坚硬大漂石、卵石夹粗砂不宜大于1.4。反循环旋转钻机入孔泥浆比重可为1.1～1.3。

黏  度：一般地层16～22s，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：大于6.5。

⑷、冲孔钻进

开孔时应先在护筒内加满泥浆，地层较松散时应向孔内投入适量的粘土、碎石等，用短冲程(不宜大于1m)、勤冲击的方法钻进。待钻头全部进入地层后，方可加速钻进。在钻冲孔钻进行进过程中，应控制钢丝绳放松量，勤放少放，防止钢丝绳放松过多减少冲程，放松过少则不能有效冲击，形成“打空锤”易损坏冲击机具。

用卷扬机施工时，应在钢丝绳上作标记以控制冲程。冲击到底后要及时收绳提起冲击钻头，防止钢丝绳缠绕冲击钻具或反缠卷筒。

在松散的含砂土层或砂卵砾石层中，可直接使用捞渣筒冲击捞渣钻进。

在粘土层冲击钻进时，冲程宜为1～2m，并注意防止粘糊钻具及泥包钻头。

在淤泥中冲击钻进时，应增加碎石和粘土投量，并用短冲程(0.75～1.5m)，边冲击边投人，使碎石、粘土挤入孔壁，增加孔壁的稳定性。

在卵砾石层冲击钻进时，应减少投石量，多投粘土，加强护壁，防止渗漏，冲程可增加到2～2.5m。

在基岩中冲击钻进时，宜采用长冲程，加快冲击频率，增加冲击动能。冲程可为2.5～3.5m，冲击频率可为8～12次/min；应不断转动钻头，改变钻头在孔底的冲击位置，防止出现梅花形孔底或发生孔斜。 

每次捞渣后或因其他原因停钻后再次钻进时，应由短冲程逐渐增大到正常冲程，以免卡钻。 

冲击钻头磨损较快，应经常检修补焊。

发生孔斜、梅花孔等质量事故时，应即停钻，测量事故孔深位置，用粘土和碎石回填至事故孔位置以上，采用不大于lm的短冲程和10～16次／min的冲击频率，冲击纠斜重新成孔。

冲击钻具起吊应平稳，防止冲撞护筒和孔壁，进出孔口时，严禁孔口附近站人，防止发生钻具撞击人身事故；停钻时，孔口应加盖保护并严禁将钻具留在孔内。

在钻孔排渣、提钻头除土或因故停钻时，应保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆比重和粘度。处理孔内事故或因故停钻，必须将钻头提出孔外。

钻孔作业应分班连续进行，填写的钻孔施工记录，交时应交待钻进行情况及一班应注意事项。应经常对钻孔泥浆进行检测和试验，不合要求时，应随改正。应经常注意地层变化，在地层变化处应捞渣取样，判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。嵌岩桩钻孔至岩层后，要加密取渣频率，以正确判断岩层变化，确定嵌岩深度。

钻孔冲击钻孔时，为防止冲击震动使邻孔孔壁坍塌或影响邻响孔已灌混凝土的凝固，以免影响邻桩混凝土的质量，应待邻孔混凝土浇注完毕，并达到2.5MPa强度后，才能开钻。在满足条件下，为加快完成钻孔工作，可以多机同时作业。

5、清孔

钻孔达到图纸规定深度后，且成孔质量符合图纸要求并经监理工程师批准，应立即进行清孔。清孔主要采取换浆、掏渣的方法。清孔时，孔内水位应保持在地下水位或河流水位以上1.5～2m，以防止钻孔的任何塌陷。

清孔时，应将附着于护筒壁的泥浆清洗干净，并将孔底钻渣及泥砂等沉淀物清除。清孔次数按图纸要求，清孔后孔底钻渣沉淀厚度除图纸特别说明外，其余应不大于5cm，不得用加深钻孔的方式替代清孔。

对于冲击钻进，可在清渣前，投入水泥1～2袋，通过冲击锥低冲程的反复冲拌数次，使孔底泥浆、钻渣和水泥形成混合物，然后以掏渣工具的方式掏出。然后，用一根水管插到孔底注入高压水，使水流将泥浆冲稀。泥浆比重逐渐降低后向孔口溢出。达到要求，方可停止注水清孔。

在吊入钢筋骨架后，灌注水下混凝土之前，应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉渣厚度，如超过规定，应进行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。清孔必须达到以下标准：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%，黏度17～20s；浇注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。严禁用加深孔底深度的方法代替清孔。

成孔检查时，孔径检测采用φ25钢筋制作成笼式检孔器，其外径等于钻孔的设计孔径，长度等于孔径的4倍，检测时将检孔器吊起，使笼的中心、孔的中心与起吊钢绳保持一致，慢慢放入孔内以检查孔内是否存在缩径和斜孔现象；孔深和孔底沉渣采用标准侧锤检测；桩位检测时，桩位测点选在新鲜桩头面的中心点，然后测量该点偏移设计桩位的距离，并按坐标位置，分别标明在桩位复测平面图上。

钻孔桩成孔检测项目及要求              

⑴、钢筋质量、存放要求

①、钢筋进场必须有相应的出厂合格证，并按规范要求进行抽样检查、试验，试验合格后方可在工程中使用。钢筋按相应国标有关规定进行屈服强度、抗拉强度、延伸量和冷弯试验。钢筋直径超过12mm时，进行机械性能及可焊性能试验。

②、进场后的钢筋每批（同口种、同等级、同一截面尺寸、同炉号、同厂家生产的每60t吨为一批）内任选三根钢筋，各截取一组试样，每组3个试件，一个试件用于拉力试验（屈服强度、抗拉强度及延伸率），一个试件用于冷弯试验；一个试件用于可焊性试验。如果有一个试件试验失败或不符合要求时，另取两个试件再做试验。如果两个试件中有一个试验结果仍不符合要求，则该批钢筋拒收。

③、钢筋按不同钢种、等级、牌号、规格及生产厂家分批验收，分别堆存，并立牌以便于识别。 

④、钢筋原材料贮存于工地钢筋加工厂钢筋存放区，钢筋原材料存放时必须放置于地面以上0.5m的平台、垫木或其他支承上，并采取使钢筋不受机械损伤及由于暴露于大气而产生锈蚀和表面破损的保护措施。使用时的钢筋无灰尘、锈蚀、松散锈皮、油漆、油脂、油污或其他杂质。

⑵、钢筋笼加工制作

钢筋笼在钻进过程中提前进行加工制作，吊放时接长，钢筋笼在现场进行绑扎与焊接，主筋与加强箍筋全部焊接，以增加钢筋笼的刚度，钢筋笼接长主筋采用直螺纹套筒连接，接头互相错开，错开距离不小于35d，且保证同一截面内接头数目不超过钢筋总数的50%。所有钢筋的截断及弯曲均在工地现场内进行。钢筋按图纸的形状尺寸进行弯曲，采用冷弯法加工。

钢筋笼加工制作，采用钢筋调直机调直，M-40切断机切断， GRR-40弯曲机弯制成型。钢筋调直及弯制前必须表面洁净，无油污、浮皮和鳞锈；在调直、弯制时，不得损伤钢筋（表面伤痕不得使钢筋截面积减少5%以上）。

凡施焊的的各种钢筋均应有材质证明书及试验报告单。焊条、焊剂应有合格证，各种焊接材料的性能应符合现行《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18）的规定。焊接前先进行试焊，试焊合格后方可正式施焊，焊接人员必须持证上岗。

电弧焊接接头的外观检查在接头清渣后逐个进行目测及量测，焊缝表面平整，不得有较大的凹陷、焊瘤，焊接接头处不得有裂纹，其允许偏差不得超过规范要求。电弧焊接接头的强度试验，以300个同类型焊接接钢筋在同一焊接条件下作为一批，不足300个仍作为一批，每批取3根试件作拉伸试验，每根试件的焊接接头抗拉强度均不得小于该级别钢筋规定的抗拉强度，3个接头试件均应断于焊缝之外，并应至少有2个试件呈延伸性断裂。

⑶、钢筋笼吊装

钢筋笼采用起重吊车分节吊装，吊装时采用多点平衡吊放，以防止扭转弯曲发生永久性变形。吊放过程中对准孔位，吊直扶稳，缓慢下放，避免碰撞孔壁。钢筋笼按放后不能及时灌注混凝土时，将钢筋笼从孔内移出。在重放钢筋笼前，对钻孔的完整性，孔底沉淀物进行重新检查。

吊装钢筋笼时，将分节钢筋笼运至桩孔旁后，将第一节钢筋笼吊入桩孔内，当钢筋笼顶部离孔顶约1m时，用钢管或方木将钢筋笼临时支撑在护壁顶上，然后吊起第二节钢筋笼，与第一节钢筋笼按设计及规范要求连接牢固后，将其下到笼顶距护筒顶1.0m位置，再接长第三节，按此法逐节将钢筋笼下到设计位置。安装时应注意对准孔位，垂直下放。

钢筋笼四周沿桩长不超过2m的地方对称设置四个“钢筋耳环”，使钢筋笼下到孔内后不靠孔壁而有足够的保护层。钢筋笼下到标高后，将顶节钢筋笼上焊接的4根加长钢筋焊接固定在钢护筒上，防止钢筋笼上浮或下落情况。

钢筋骨架的制作与吊放的允许偏差为：主筋间距±10mm，箍筋间距±20mm，骨架外筋±10mm，骨架倾斜度±0.5%，骨架保护层厚度±20mm，骨架中心平面位置20mm，骨架顶端高程±20mm，骨架底面高程±50mm。

7、灌注水下混凝土

灌注混凝土前，应检测孔底泥浆钻渣沉淀厚度及泥浆指标，如大于设计及规范要求，再进行二次清孔，完成后经监理工程师验收合格后，立即进行灌注施工。混凝土浇筑采用导管法灌注水下混凝土的方法（见下图），混凝土搅拌运输车运送。

⑴、导管制作与安装

导管由管径不小于300mm的无缝钢管制作，导管接头采用螺纹加密封圈连接管节，导管内壁光滑圆顺。导管使用前和使用一定时间后要进行拼接、过球和水密、承压、接头抗拉等试验，进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力的1.3倍。料斗和储料斗的加工以其容量之和必须保证封底，并满足导管在首批混凝土的埋深不小于1m为依据。导管自下而上进行编号并标示其长度。吊放导管时位置居中，轴线顺直，稳步沉放，防止卡挂钢筋笼；导管下口距孔底25～40cm，导管上口设储料漏斗。

⑵、混凝土材料和性能

水下混凝土粗集料选用级配良好的碎石，其最大粒径不大于导管内径的1/6～1/8和钢筋最小净距的1/4，同时不应大于40mm，细集料采用级配良好的中砂；水泥选用PO42.5水泥，初凝时间不早于2.5小时；混凝土含砂率宜采用0.4～0.5，水灰比0.5～0.6，坍落度为180～220mm。混凝土具有足够的流动性和良好的和易性，确保灌筑过程中无离析或泌水等现象。

⑶、水下混凝土灌注

灌注钻孔桩水下混凝土前，再次检查孔底情况，检查导管口距孔底的高度是否在允许范围25～40cm之内，浇筑混凝土的机具、设备准备完好。如若无异即利用储料漏斗、导管灌注桩基水下混凝土。用隔水阀将储料漏斗下口处封严，并用钻机上自带小钢丝绳将隔水阀吊挂住，导管上口堵塞严密后， 再将混凝土搅拌运输罐车尾部出料口处的溜槽对准储料漏斗口，开始卸放混凝土将漏斗装满，当储料漏斗装满混凝土以后，用小钢丝绳将隔水阀吊起，开始首批混凝土的浇筑，混凝土搅拌运输罐车同时进行连续卸料。

首批混凝土量通过计算确定，保证入孔后导管埋入混凝土深度超过1.0m和填充导管底部间隙的需要。首批混凝土浇筑后对导管的埋深进行量测，确定导管底部是被封闭，并保封底混凝土埋深在1.0m以上。

每车混凝土拌和物运至灌注地点时，应检查其均匀性和坍落度等指标，如不符合要求，应退回商品混凝土搅拌站。

混凝土应连续灌注，中途不停顿。在整个灌注时间内，导管下部出料口伸入先前灌注的混凝土面层内不少于2m（不大于6m），以防止泥浆及水冲入管内。在灌注过程中，经常量测孔内混凝土面层的高程，及时调整导管出料口与混凝土表面的相应位置。当导管下部出料口伸入先前灌注的混凝土面层内达到6m时，停止卸放混凝土，将储料漏斗与导管上口联接扣松开，用钻机自带卷扬机带动大钢丝绳将储料漏斗吊至孔口外地面上，再将导管垂直提升，拆除相应上部导管（具体需拆除导管的节数根据相应导管单节长度及拆前导管下部出料口实际埋深而定，确保导管提升后导管下部出料口的埋深不少于2m），之后重新安装上储料漏斗后再继续灌注水下混凝土。

若发现钢筋笼上浮的情况，及时调整混凝土的灌注速度等方法使其下落到设计位置。为防止钢筋笼上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋笼底部1m左右时，应降低混凝土的灌注速度。当混凝土拌和物上升到钢筋笼底口4m以上时，提升导管，使其底口高于钢筋笼底部2m以上，即可恢复正常灌注速度。

灌注过程应连续进行，拆导管的时间尽量缩短，导管的拆除要及时，以免由于混凝土的埋深过大，导致导管难以提升。混凝土坍落度控制在18～22cm之间。

灌注时作好灌筑混凝土的数量记录，并随时测量、记录导管埋置深度和混凝土的表面高度。灌筑后桩顶高出设计标高1.0m，确保清除浮浆、凿毛后的桩顶混凝土质量满足设计要求。

处于地面或桩顶以下的钢护筒，在灌注混凝土后立即拔出，处于地面以上能拆除的护筒部分，须待混凝土抗压强度达到5MPa后拆除。

8、凿除桩头和检测桩基质量

为保证钻孔灌注桩施工质量，桩顶混凝土比设计桩顶标高多灌100cm，待桩身灌注完毕且强度达到设计强度后，按要求采用低应变检测对每一钻孔桩作完整性检验。桩径大于φ1.5m桩沿钢筋笼四周等距设置埋设无破损检验所需的声测管（声测管采用φ57×3mm钢管）3根，声测管长度一般为8m，接头处采用φ70×6mm的钢管焊接，检测管下端伸至桩底，上端高出破桩头顶面20cm，下端用钢板封底焊牢，要求不漏水，浇注桩基混凝土前将其灌满水，上口用塞子封死，绑扎在加劲箍筋上。

8、冲击桩施工时常问题及预防处理措施