1、1钻孔灌注桩作业指导书莞惠城际轨道交通项目GZH-4标钻孔灌注桩作业指导书编制：审核： 审 批：中铁十三局集团有限公司莞惠城际GZH-4标项目经理部二0 0九年十月钻孔灌注桩作业指导书1工程概况本标段正线长5.300km，位于东莞市东城区及竂步镇，区间场地属剥蚀丘陵及丘间谷底地貌，地形有较大起伏，标高在6.2133.3m之间变化，谷间多为菜地、高尔夫球场、上屯村居民区。隧道先后穿越光明二路、八一大道、环城路、莞深高速公路、西南路，上屯村及黄沙河。隧道主要穿越粉质粘性土、全风化、强风化、微风化混合片麻岩，局部穿越粗砂层、泥质砂岩。 共设7座竖井，井深1952m，暗挖隧道全部通过竖井开挖。竖井围护
2、结构为钻孔桩，桩径1.2m，桩间距1.3m，桩外侧设600mm旋喷桩止水。钻孔桩施工每座竖井计划安排6台冲击钻机。 2钻孔桩施工2.1钻孔桩施工工艺鉴于钻孔桩桩径、桩长以及地质状况，为了合理地安排工期，并保证钻孔桩的顺利进行， 根据竖井位置地质情况，选用JK-8冲击钻机施工。钻孔桩施工工艺流程如图2-01所示。2.2施工准备2.2.1在开工前，首先要平整场地，做好三通一平，设置好必需的临时设施，如供水、电、道路、排水等。2.2.2桩基机械设备必须鉴定合格后，才能投入使用。2.2.3将钻机安放在平整好的场地上，即可进行钻孔桩施工。钻孔桩施工前必须按相关程序进行技术交底，并填写技术交底记录。2.3
3、测量放样综合考虑钻孔桩钻进时的偏位扩孔、开挖时的移位变形及防水层找平层厚度等因素，确定桩位外放10。各桩位间采取间隔跳打的方式进行施工，以保护刚浇筑桩基砼不会受振动破坏影响使用。2.4埋设护筒钢护筒采用=8mm钢板制作，其内径应大于钻孔直径200mm，长度根据地质情况而定。钢护筒制造完毕后，经项目部质检部门验收合格，方可交付使用。图2-01 钻孔桩施工工艺框图钢护筒可采用埋设或插打进行安装。埋设的护筒周圈用粘土回填，并逐层夯实，防止护筒移位，护筒顶高出地面2030cm，钢护筒中心位置偏差小于5cm，倾斜度不得大于1%。护筒安装完毕后，需经测量人员和驻地监理检查复核，经检查合格后，由测量人员出具
4、护筒资料，方可钻孔。2.5泥浆制备泥浆的制备采用孔内淤泥自造浆，泥浆的比重及粘度根据钻孔深度不同及地质情况的改变进行修改，在开钻前，充分备足制浆用粘土。制备泥浆时，严格控制对粘土的选择、配合比的选择，并对泥浆的各项性能指标进行测定。纯泥浆比重宜在1.11.20之间，以利护壁和悬渣。在岩层中，泥浆循环可随岩层性质变动。从直观看，钻头出水应被一层稠粘浆糊的泥浆包裹。泥浆循环可直接在泥浆池和沉淀池中进行。2.6钻孔2.6.1钻机就位钻机就位时，要使钻机底盘处于水平状态，钻头及钢丝绳对准桩位中心，使钢丝绳、钻头、钻孔中心三者应在同一铅垂线上，其偏差不大于2cm。要保证钻机的平稳性，钻孔过程中不得产生位
5、移和沉陷，以保证成孔质量。2.6.2钻进开钻初期以造浆为主，用钻头以小冲程反复冲击造浆，以使护筒底口以下23m范围内的孔壁坚实、圆顺、不漏，再以正常速度钻进，当钻孔距设计标高1.5m时，注意控制钻进速度和深度，防止超钻，并核实地质资料，判定是否进入要求的持力层。当冲到基岩时如果岩面倾斜，要缓慢冲进，缓慢进尺，以确保孔位准确垂直。钻孔作业必须连续进行，不得中断，因故必须停钻时，孔口加盖防护罩，并把钻头提出孔道，以保证安全及防止埋钻。钻进过程中，始终保持孔内水位高于地下水位，钻孔时应经常对孔位、孔深、孔径及倾斜度等各项指标进行检查。钻孔记录要及时填写，钻进前每一个孔位绘制出钻孔地质剖面图，挂在钻台
6、上。针对不同地质层选用不同速度及适当的泥浆，冲进中随时注意地层变化，在地层变化处捞取渣样，判断地质类别，记入记录表中，并与设计院提供的地质剖面图相对照。钻渣样编号保存，以备分析检查。当桩孔深度达到设计要求时，对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查，确认满足设计要求后，立即填写终孔检查证，并经驻地监理工程师检查认可，方可进行孔底清理。2.6.3钻孔过程中的注意事项：2.6.3.1当钻孔深度接近孔底时，注意捞取岩碴，尤其是吊脚桩，需请监理工程师检查验收嵌岩深度和孔底标高。2.6.3.2相邻桩的钻孔作业，在中距5m内的混凝土灌注桩完成24h后，才能开始，以避免干扰邻桩混凝土的凝固。2.7清孔2.7.1钻
7、孔到规定标高后，通知驻地监理确认，用检孔器，按规范要求检孔，并予以签证。2.7.2清孔方式经驻地监理确认钻孔已符合设计要求时，立即进行清孔。冲击钻机将泥浆管安装在钻机上进行清孔。清孔采取二次清孔工艺，保证施工质量,确保孔底沉淀满足规范要求。第一次清孔:为了保证孔底干净,钻至设计标高后,把钻头提离孔底0.50.8m,不停泵，继续往下清孔至设计标高。2.7.3清孔要求：2.7.3.1先用取碴桶取至孔底无粗颗粒，注意及时补浆。2.7.3.2清孔过程中应监测泥浆指标，防止泥浆性能恶化。2.7.3.3沉渣厚度：清孔完成后的孔底沉碴厚度测量是保证孔底沉淀的关键，摩擦桩沉渣厚度不大于规范规定值，嵌入桩不大于
8、50mm。2.7.3.4泥浆指标：比 重：1.031.10，粘 度：17 20s，含砂率: 2% 胶体率:98%。工程实践证明，第一次清孔时，尽可能降低泥浆含砂率，保持合理的粘度及相对密度，对于减小孔底沉淀厚度具有至关重要的作用，施工中将重点控制此环节。2.8钢筋笼制安2.8.1钢筋检查钢筋进场后必须检查出厂质量证明书，出厂证明书不全或没有证明书不予使用。试验检查人员对钢筋做试验检查，试验合格者才能投入使用，试验内容包括： 拉力试验、冷弯试验和焊接试验，并分批取样，每批重不大于60吨。2.8.2钢筋笼制作a、钢筋使用前应调直除锈；b、钢筋笼在经过地基处理的钢筋棚内集中制作，钢筋笼按设计要求、吊
9、机起吊能力和运输条件分节（分为标准节和调整节）制造，可分为多节吊装入孔对接。制作过程：钢筋笼采用加强筋(间距2m)定位成型法，首先将加强筋箍圈按设计间距焊接在主筋内测，焊接制安时校正好加强筋与主筋的垂直度，然后焊接牢固，后布设螺旋钢筋筋，螺线钢筋与主筋点焊处理，钢筋笼骨架内侧制作三角形支撑钢筋，以防止钢筋笼存放、转运、吊装时变形，支撑钢筋在下放笼时依次拆除；定位钢筋每隔2米沿四周均匀布置焊接于主筋上。c、在钢筋骨架上按设计图纸规定或规范要求设置保护层，以保证钢筋保护层符合设计要求。 d、钢筋笼制作质量要求：钢筋骨架全长: 100mm钢筋骨架外径: 10mm螺旋筋间距: 10mm 主筋间距: 1
10、0mm骨架保护层厚度: 20mm 骨架垂直度: 0.5%2.8.3钢筋笼的吊装a、钢筋笼吊入桩孔时，动作要慢，应对准孔中心，防止刮孔壁，保证钢筋笼中心与桩孔中心重合；b、钢筋笼接头采用双帮条单面焊，为减少接头焊接时间，钢筋笼一端预先焊接好焊缝，上下节钢筋笼对位好后，然后焊接另一半焊缝，焊缝长度为10d，且同一截面的焊接接头数不超过钢筋总数的1/2，焊接截面错开距离不小于30d。c、钢筋笼下到设计标高后，定位于孔中心，将主筋或其延伸钢筋焊接在护筒上，以防骨架在浇筑混凝土时上浮及移位。2.9二次清孔及桩身砼灌注2.9.1二次清孔在钻孔桩施工中，提升钻具及下放钢筋笼的工作量较大，周期较长；终孔验收后
11、，即可进行下放钢筋笼作业；钢筋笼下放到位后，再次对桩底沉渣进行检测，若不满足规范或设计要求，需采用混凝土灌注导管进行第二次清孔，清孔采用正循环清孔，若正循环不能满足清孔要求时，可采用泵吸反循环清孔，第二次清孔后泥浆性能指标应满足灌注前泥浆性能要求。2.9.2桩身砼灌注钻孔灌注桩混凝土采用商品混凝土，混凝土搅拌车运输，导管法灌注。导管采用直径250mm的导管，导管进场后进行试拼组装及水密试验，合格后方可使用。导管放入孔内后，导管底口离孔底0.30.5m，开始灌注时，应保证首批混凝土数量，确保导管埋入深度不小于1m。正常灌注时，保证导管埋入混凝土深度为2.06.0m，导管的埋深测量采用同步多测点的
12、办法，避免产生测量错误。首批混凝土的计算图（图2-02）。首批混凝土需要量：V （ d2h1+D2Hc ）/4式中：V 首批混凝土所需数量， m3 ；h1w 井孔混凝土面达到Hc时，导管内混凝土柱体平衡导管外泥浆压力所需的高度，即h1Hww /c ， m ；Hc灌注首批混凝土时所需井孔内混凝土面至孔底的高度，Hc=h2+h3， m ；Hw井孔内混凝土面以上水或泥浆的深度， m ；d 导管直径，取d=0.30m ；D 桩孔直径（考虑1.1 的扩孔系数）， m ；w、c为水（或泥浆）、混凝土的容重，取w=11kN/m3 ， c=24kN/m3 ；h2 导管初次埋置深度（ h2=1.0m ） m ；
13、h3 导管底端至钻孔底间隙，取0.4m；图2-02 首批混凝土量计算图水下混凝土灌注连续进行，中途不得中断，并尽量缩短拆除导管的间隔时间。混凝土的灌注标高应高出桩顶设计标高0.5-1.0m，以保证桩与冠梁之间的混凝土连接质量，多余部分在接桩前凿除，破桩头时，采用风镐破除，残余桩头应无松散层，同时注意保护桩的主筋，使之弯曲不大于45。钻孔桩成孔的质量标准如表2-01所示。表2-01 钻孔桩成孔的质量标准序号项 目允许偏差(mm)1孔的中心位置（mm）502孔径（mm）不小于桩径3倾斜度小于0.5%4孔深摩擦桩：不小于设计规定值支承桩：比设计深度超深不小于50mm5沉淀厚度（mm）摩擦桩：桩径1.
14、5m的桩，300mm；支承桩：不大于506清孔后泥浆指标相对密度：1.031.10;粘度：1720Pas;含砂率：98%在混凝土的灌注过程中，应注意以下几点:(1)、导管提升设施必须有足够的起重富余量，且操作灵活方便。砼灌注前应认真检查。(2)、填充砼技术指标及要求：a、初凝时间不得早于10小时； b、有良好的和易性，坍落度宜为1822cm，在灌注及运输过程中无显著离析泌水现象。(3)、砼运输时必须满足灌注速度要求，保证砼不离析、漏浆、严重泌水或过多损失陷度等。搅拌车在使用前用水润湿，但不可留有积水，运至灌注地点后若砼离析严重，应进行二次拌制，二次拌制时，不得任意加水，必要时可同时加水和胶凝材
15、料，保持水灰比不变。2.10桩基检测在冠梁施工前，采用小应变法对成桩的质量进行检测和评价。如果对成桩质量有疑义，按设计和规范要求进行钻芯取样检验。成桩质量检测合格后，方可进行下道工序的施工。在整个钻孔桩的施工过程中，对每个工序认真做好施工试验、检查记录，并在成桩以后配合监理工程师及第三方桩基检测单位进行桩基的检验，以测定成桩的质量。3特殊事故的预防及处理3.1钻孔事故的预防及处理3.1.1坍孔A表征：孔口冒细泡，冲击钻提钻头困难。B 坍孔的原因：a.泥浆相对密度不够及其它泥浆指标不符合要求，使孔壁未形成坚实孔壁。b.未及时补浆，或孔内出现承压水或钻孔沙砾等强透水层，孔内水流失等而造成孔内水头高
16、度不够。c.护筒埋置深度太浅，下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软，或钻机直接接触在护筒上，由于振动使孔口坍塌，扩展成较大的坍孔。d.在松散土层中钻进速度太快。e.吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。C坍孔的预防和处理a.在松散土层中钻进时，应控制进尺速度，选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆。b.发生孔口坍塌时,可采用护筒接长跟进的方法进行,防止进一步坍塌。c.如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂（或粘土）混合物到坍孔处以上12m，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉淀密实后再进行钻进。d.吊入钢筋笼时应对准孔中心竖直插入，严防触及孔壁。3.1.2斜孔3.1.2.1斜孔原因a. 钻机底
17、座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。b.土层软硬不均，致使钻头受力不均。3.1.2.2斜孔的预防和处理a.在开钻前一定要检查钻机的稳定性与垂直度，在钻进过程中要随时复核，如有偏差及时处理。b. 在地层分层处要注意控制钻速，不要过快，同时要采用减压钻进。3.1.3扩孔和缩孔扩孔比较多见，一般表现为局部的孔径过大。在地下水呈运动状态，土质松散地层处或钻头摆动过大，易于出现扩孔，扩孔发生原因同坍孔相同，轻则为扩孔，重则为坍孔。若孔内局部发生坍塌而扩孔，仍能钻到设计深度不必处理；若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按坍塌事故处理。缩孔即孔径超常缩小，一般表现为钻机钻进时发生孔卡钻，提不出钻头或者提钻异常困难
18、的迹象。缩孔原因主要是地层中有软塑土（俗称橡皮土），遇水膨胀后使孔径缩小。为防止缩孔,要使用失水率小的优质泥浆护壁，并用卷扬机吊住钻头上下反复扫孔以扩大孔径，直至使缩孔部位达到设计孔径要求为止。另外，钻孔过程中，钻头磨耗度过大，作业人员未能及时检查，也是导致孔径过小的原因，为防止此情况的发生，相关作业人员应勤检查钻头直径，不合格者，及时更换。3.1.4卡钻卡钻常发生在冲击钻钻进时，冲击钻头卡在孔内提不出来，发生卡钻。3.1.4.1产生卡钻的原因a.未及时焊补钻头，钻孔直径逐渐变小，而焊补后的钻头变大，又用高冲程猛击，极易发生卡钻。b.钻孔形成梅花形，钻头被狭窄部位卡住。c.伸入孔内不大的探头石
19、未被打碎，卡住钻头顶部或后部。d.孔口掉下石块或其他物件，卡住钻头。e.在粘土层冲击的冲程太高，泥浆太稠，以致钻头被卡住。f.钻头钢丝绳送放太多，钻头倾斜，顶住孔壁。3.1.4.2处理方法a.处理卡钻应先弄清情况，针对卡钻原因进行分析处理。宜待钻头有松动后方可用力上提，不可盲动，以免造成越卡越紧。b.当为梅花卡钻时，若钻头向下有活动余地，可使钻头向下活动至孔径较大方向提起钻头，也可松一下钢丝绳，使钻头转动一个角度，有可能将钻头提出。c.卡钻不宜强提，以防坍孔、埋钻。宜用由下向上顶撞的办法，轻打卡点的石头，有时使用钻头上下活动，也能脱离卡点或使掉入的石块落下。d.用较粗的钢丝绳带打捞钩或打捞绳放
20、进孔内，将钻头勾住后，与大绳同时提动。或交替提动，并多次上下，左右摆动试探。e.在打捞过程中，要继续循环泥浆，防止沉淀埋钻。f.用压缩空气管或高压水管下入孔内，对准钻头一侧或吸锥处适当冲射，使卡点松动后强行提出。g.实用专门加工工具将顶住孔壁的钻头拔正。用以上办法提升卡钻无效，可试用水下爆破提钻方法（在易坍塌土层应慎用水下爆破法）。将防水制药（少于1）放入孔内，沿锥的溜槽放到锥底，而后引爆，震松卡钻钻头，再用卷扬机和链滑车同时提拉。3.1.5掉钻落物3.1.5.1掉钻落物的原因a.卡钻时强提强扭，操作不当，使钢丝绳超负荷或疲劳断裂。b.钢丝绳、转向套等焊接处断开。c.钢丝绳与钻头连接处的绳卡数
21、量不足或松弛。d.钢丝绳过度陈旧，断丝太多，未及时更换。e.操作不慎，落入扳手、撬棍等物。3.1.5.2预防措施a.开钻前应清理孔内落物，零星铁件可用电磁铁吸取，较大落物和钻具也可用冲抓锥打捞，然后在护筒口加盖。b.经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和连接装置。c.为便于打捞钻头，可在冲击钻头或其他类型的钻头上预先焊打捞环，或在钻头身上围捆几圈钢丝绳。3.1.6糊钻和埋钻糊钻和埋钻常出现于正循环冲击钻钻进。在粘土层冲击成孔时，由于冲程太大，泥浆粘度过高，钻渣量大，以至钻头被糊住。预防和处理方法：可清除泥包，调节泥浆的相对密度和粘度，适当增大泵量和向孔内投入适量砂石解决泥包糊钻，还应减小冲程适当控制进尺
22、，若已严重糊钻，应停钻，清除钻碴。3.1.7钻孔漏浆处理施工中漏浆的产生一般是因为护筒埋置较浅，护筒周围回填土不密实所致。处理的对策是往孔内大量投放粘土块（粘土与麻绳头加水掺和而成）加小片石，加大泥浆浓度，同时以正循环强冲粘土块和小片石挤入孔壁，漏浆现象基本消失。3.2灌桩故障处理3.2.1初灌导管进水第一批混凝土拌和物下落后，导管进水时，应将已灌注的拌和物用吸泥机（可用导管作吸泥管）全部吸出，针对进水的原因，改进操作工艺或增加首批拌和物储量，重新灌注。3.2.2中期导管进水中期导管进水多在导管提升且底口超出已灌注拌和物时发生。遇到该种事故时，可依次将导管拔出，用吸泥机或潜水泥浆泵将原灌注混凝
23、土拌和物表面的沉渣全部吸出，将装有底塞的导管重插入原混凝土表面下2.5米深处，然后在无水导管中继续灌注，将导管提升0.5米，继续灌注混凝土即可冲开导管底塞流出。3.2.3初灌导管堵塞初灌导管堵塞多因隔水硬球塞不符合要求被卡住而产生。可采用长杆冲捣，或用附着于导管外侧的振动器振动导管，或提升导管迅速下落振冲，。若上叙方法无效，应提出导管，取出障碍物，重新改用其他隔水设施灌注。还有一种为气堵，当混凝土满管下落时，导管内混凝土（或泥浆）面至导管口的空气被压缩，当导管外泥浆压力和混凝土压力处于平衡状态时就出现气堵现象。解决气堵现象的措施为首批混凝土浇注时，在泥浆面以上的导管中间要开孔排气，当首批混凝土
24、满管下落时，空气能从孔口排掉。3.2.4中期导管堵塞中期导管堵塞多因时间过长，表面混凝土已初凝产生；或因混凝土施工性能不好，石子较多，或混凝土原材料内有杂物等，在混凝土垂直下落时，石子或杂物在导管内形成堵塞，导致堵管。故此要求混凝土有较好的流动性、不离析。处理方法是将导管连同堵塞物一齐拔出，若原混凝土表层尚末初凝，可用新导管插入原混凝土面以下2米处，用潜水泥浆泵下入导管底，将导管内水泵出，再用圆杆接长的小掏渣下入管底，升降多次将残余渣土掏除干净，然后在新的导管内继续灌注。 3.2.5灌注塌孔大的塌孔表征与钻孔期间相似，可用探测锤探测，如达不到混凝土表面高程时即可证实发生塌孔。产生原因有：护筒底
25、脚漏浆；地下水压超过原承压力；孔内泥浆相对密度与黏度过底；孔口周围堆放重物或机械振动。处理措施：如塌孔数量不大，采取措施后可用吸泥机吸出混凝土表面的泥土，如不继续塌孔，可恢复正常灌注。如塌孔仍不停止，而且有扩大趋势，应将导管与钢筋骨架拔出，孔内用黏土或掺入5%-8%的水泥填满。待数日后孔位周围地层已稳定后再施工。3.2.6钢筋骨架上升除去一般被挂上升的原因外，主要是由于混凝土冲出导管底口后向上的顶托力造成的。为防止钢筋骨架上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1米左右时，降低混凝土的灌注速度。当混凝土上升到骨架底口4米以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2米以上，即可恢复正常的灌注速度。辅助
26、方法是将钢筋骨架顶端焊固在护筒上，或将钢筋骨架中的4 根主筋伸长到桩孔底。当设计许可时，骨架下端2米范围内箍筋间距布置大些。还有一种原因就是最初浇注的混凝土开始初凝，与钢筋的裹握力增大，新浇注的混凝土上升的顶力顶升最初混凝土时带动钢筋骨架一起上升，故应控制好砼的灌注速度。3.2.7埋管灌注过程中导管提升不动，或灌注完毕后导管拔不出来，统称埋管。常因导管埋置过深所致，若已成埋管故障，宜插入一直径稍小的护筒至已灌注混凝土中，用吸泥机吸出混凝土表面上泥渣，派潜水工下至混凝土面在水下将导管沿混凝土面切断。拔出安全护筒，重新下导管灌注，灌注完成后上下断层间予以补强。3.2.8灌短桩头灌注结束后，桩头高程
27、低于设计高程，属于桩头短灌事故。多由灌注过程中孔壁断续发生小塌方，施工人员未发觉未处理，探测捶达不到混凝土表面造成。规范要求钻孔桩应超浇0.5-1.0m左右的混凝土，实际灌注时一般采用超浇1m左右，目的是用来保证桩头混凝土质量，避免导管拔出时出现泥浆芯在桩体内；而实际操作时依靠测深锤来测定桩顶标高，由于泥浆是一种胶体，遇见呈碱性的混凝土后开始凝结成块，故有时操作时易错将泥浆内的凝结面当作混凝土面，使得混凝土少浇，导致桩体要接长。施工时一方面使用测锤时，要反复掷锤，使锤穿破泥浆凝结层，另一方面要将孔壁测试结果和搅拌站浇注方量来校核最后的混凝土高度是否正确，确保桩头质量。3.2.9夹层断桩多为以上
28、多种事故发生的结果。有些是在灌注完成后，钻取桩身混凝土岩芯或无破损检测时发现混凝土中夹有泥砂的情况，称为夹层断桩事故。多因首批混凝土隔离层上升已近初凝，流动性降低，在导管埋深较小时，续灌混凝土拌和物顶破隔离层上升，将原灌注混凝土表面的沉淀土覆盖在混凝土拌和物下造成的。还有一种原因就是泥浆过稠，增加了浇注砼的阻力（如泥浆比重大且泥浆中含较大的泥块），在施工中发生导管堵塞、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，由于导管内储存大量砼，一旦流出其势甚猛，在砼流出导管后，即冲破泥浆最薄弱处急速返上，并将泥浆夹裹于桩内，造成夹泥层。还有一种可能就是导管埋得太深，提出时底部已接近初凝，导管拔上后砼不能及时冲填，造成泥浆填入。3.2.10混凝土严重离析多由导管漏水引起水渗；地下水渗流造成。灌注前应严格检验导管的水密性，在承压地下水地区应测验地下水的压力高度和渗流速度，当其速度超过12m/min，应注意在此区进行钻孔灌注的施工措施。
