1、钻孔灌注桩工艺性试验方案1. 编制依据1.1客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准1.2客运专线铁路桥涵工程施工技术指南1.3施工图设计文件2. 编制目的研究适应于不同地质状况的成孔工艺，总结施工经验，为桥梁桩基施工提供施工工艺参数，明确桥梁桩基旋挖钻灌注桩作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范桩基作业施工。3. 编制范围试验桩里程和孔桩参数如下表桥墩中心里程桩号桩径桩长工艺试验目的常州西桥段DK1134+792.4329-4 330-4 331-41.2546.0SWDM20型旋挖钻机钻孔工艺流程1.0034.01.0033.5DK1137+171.8399-4 400-4
2、401-41.2538.5不同地质钻进情况研究1.2542.51.2544.0DK1146+848.3566-4 566-12 567-41.5074.0SWDM20型旋挖钻机操作要点1.5074.01.2561.04. 工程概况新建京沪高速铁路JHTJ-5标段丹阳至昆山特大桥常州西桥段DK1129+590.5DK1148+522，穿越常州市新北区罗溪镇和薛家镇，其桥墩基础分别采用1.0m、1.25m、1.5m钻孔灌注桩，地质条件为黏土、粉质黏土、粉细砂层，地下水上部属孔隙潜水，水位埋深0.53m。5. 施工方法及工艺要求钻孔桩施工工艺流程图5.1施工准备 5.1.1钻孔场地应根据地形、地质、
3、水文资料和桩顶标高等情况结合施工技术的要求，须作准备工作如下：5.1.2首先确定钻孔桩位：按照基线控制网及桥墩设计坐标，用全站仪精确放出桩位，然后用钢筋安好四个护桩，十字线交点即为理论桩位。5.1.3钻孔场地在旱地且施工期间地下水位在原地面以下大于1m者，应平整场地，清除杂物，更换软土，夯填密实。钻机座不宜直接置于不坚实的填土上，以免产生不均匀沉陷。修通旱地位置便道，为施工机具、材料运送提供便利。5.1.4钻孔场地在陡坡时，应挖成平坡。如有困难，可用排架或枕木搭设工作平台。5.1.5钻孔场地在浅水时，宜采用筑岛法。岛顶面通常高出施工水位0.751.0m。筑岛面积按钻孔方法、设备大小等决定。5.
4、1.6 设置好钢筋笼、钻机、桩基等各自的标识牌，内容包括钻机的型号、性能参数，桩基的孔径、孔深、里程、墩号等，钢筋笼对应的桩号等。5.2泥浆制备 5.2.1在砂类土、碎（卵）石土或黏土夹层中钻孔，采用膨润土泥浆护壁。在黏性土中钻孔，当塑性指数大于15，可利用孔内原土造浆护壁。5.2.2钻孔施工时随着孔深的增加向孔内及时、连续地补浆，维持护筒内应有的水头，防止孔壁坍塌。5.2.3桩孔砼灌注时，孔内溢出的泥浆引流至泥浆池内，利用于下一基桩钻孔护壁中。5.3埋设护筒 5.3.1护筒采用钢护筒，其内径比桩径大20cm。埋设护筒时，护筒中心轴线对正测定的桩位中心，护筒与桩位中心线偏差不得大于2cm，倾斜
5、度不大于1%，高度宜高出地面0.30-0.50m或高出地下水位2.00m，护筒固定在正确位置后用粘土分层回填夯实，以保证其垂直度及防止泥浆流失及位移、掉落。如果护筒底土层不是粘性土应挖深或换土或加深护筒，在坑底回填夯实0.50m厚度的粘土后再安放护筒,以免护筒底口处渗漏塌方。护筒上口应绑扎木方对称吊紧，防止下窜。5.3.2水中用锤击、加压、振动等方法下沉护筒。护筒埋入河床面以下1m；水中平台上按最高施工水位、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。5.3.3护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于5cm，倾斜度不得大于1%。5.4钻机就位及钻孔 5.4.1钻机就位前，应对钻孔各项准备
6、工作进行检查。钻机安装后的底座和顶端应平稳，在钻进中不应产生位移或沉陷。就位完毕，施工队对钻机就位自检。 5.4.2钻孔前，按施工设计所提供的地质、水文资料绘制地质剖面图，挂在钻台上。针对不同地质层选用不同的钻头、钻进压力、钻进速度配制适当的泥浆指标。 5.4.3钻孔作业应分班连续进行，填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。应经常对钻孔泥浆及钻机对位进行检测，不符合要求时，应及时改正。应经常注意地层变化，在地层变化处应捞取样渣保存。5.4.4钻孔过程中应观察主机所在地面处的变化情况,发现沉降现象及时停机处理。因故停机时间较长时，应将套管口保险钩挂牢。5.4.5当钻孔深度达
7、到设计要求时，用检孔器对孔深、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认可，方可进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作。5.5清孔5.5.1钻孔至设计深度经过检查后，应立即进行清孔作业。首先按预先测定的泥浆稳定时间达到时，用钻斗把沉淀在桩孔底部的沉渣捞出来，此操作严格控制不得使孔深加大。5.5.2第一次清孔采用换浆的方法进行。使沉渣厚度在允许的设计要求4米。导管要逐段吊装接长。垂直下放至孔底，然后提高300-500mm。下放导管时小心操作，避免挂碰钢筋笼。5.8灌注水下混凝土 5.8.1混凝土灌注前，要先将混凝土料车上的混凝土进行塌落度测试，要求达
8、到18-22cm时方可使用。漏斗的容量（即首批混凝土储备量）应使首批灌注下去的混凝土能满足导管初次埋置深度的需要。本次浇灌采用砼运输车运送，车内的砼可直接放入漏斗内，因此砼运输车可作为储料容器使用。5.8.2首批混凝土灌注量较大，因此需在漏斗口下设置砼挡板，在导管的浆液面上设置隔水栓，以储存混凝土，待漏斗内的储量和后续 混凝土备足后，才开启使首批混凝土在很短的时间内一次降落到导管底。5.8.3灌注水下混凝土是钻孔施工的重要程序，应特别注意。钻孔须经成孔质量检验合格后，方可进行灌注工作。5.8.4首批混凝土灌入孔底后，立刻测探孔内混凝土面高度，计算导管内埋置深度，如符合要求即可继续灌注。5.8.
9、5灌注开始后，应紧凑地、连续地进行，严禁中途停工。在灌注过程中要防止混凝土从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底。使泥浆内含有水泥而变稠凝结，灌注过程中，应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除。导管埋深宜为2-6m（当桩身较长时，导管埋入砼中的深度可适当加大），过多则影响灌注速度或造成堵管；过少则造成浮浆或泥浆夹层。导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。如导管丝扣接头处挂住钢筋骨架，可转动导管，使其脱开钢筋骨架后，移动钻孔中心。当导管提升到丝扣接头处露孔口以上有一定高度，可拆除1节或2节导管。此时暂停灌注，先取走料斗，重新系牢井口的导管，
10、并挂上升降设备，然后松动导管的接头，同时将起导管用的吊勾挂上待拆的导管上，待接头拆除后吊起待拆的导管，徐徐放在地上，然后将料斗重新放在井口的导管上，校正好位置，继续灌注。拆除导管动作要快，并注意安全，已拆除的导管要立即清洗干净，堆放整齐。导管埋深值参考表导管内径（mm）桩孔直径（mm）初灌量埋深（m）连续灌筑埋深（m）桩顶部灌注埋深（m）正常灌注最小埋深250-3001000-15001.5-3.02.5-3.51.5-2.01.0-1.25.8.6在灌注过程中，当导管内混凝土不满、含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入使空气排出，不可整斗的灌入，以避免导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导
11、管漏水。5.8.7当混凝土面升至钢筋骨架下端时，为防止钢筋骨架被混凝土顶托上升，可采取以下措施：5.8.7.1尽量缩短混凝土总的灌注时间，防止顶层混凝土进入钢筋骨架时，混凝土的流动性大，适当减少砼浇注速度；5.8.7.2当混凝土面接近或初进钢筋骨架时，应保持较深埋管，并徐徐灌入混凝土，以减少混凝土从导管底口出来后向上的冲击力；5.8.7.3当孔内混凝土面进入钢筋骨架4-5米时以后，适当提升导管，减小导管埋置深度，以增加骨架在导管底口以下的埋置深度，从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。水下混凝土适当灌注时间表桩长(m)3030-5050-70灌注量(m3)4040-804040-8080-1205
12、050-100100-160时间(h)2-34-53-45-66-73-56-87-95.8.8为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上加灌1米左右。混凝土灌注到接近设计标高时，工地值班人员要计算还需要的混凝土量，以免造成浪费。施工用的钢护筒，可在灌注结束、混凝土初凝前拔出。5.8.9在灌注将近结束时，导管内混凝土柱高度减小，超压力降低，而导管内的泥浆及所含渣土稠度增加，比重增大。如出现混凝土顶升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，使灌注工作顺利进行。在拔除最后一节长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。6. 钻孔桩过程中常见事故的预防及处理6.1坍孔各种钻孔方法
13、都可能发生坍孔事故，坍孔的特征是孔内水位突然下降，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。6.1.1坍孔原因6.1.1.1泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮。6.1.1.2由于出渣后未及时补充泥浆（或水），或孔内出现承压水，或钻孔通过砂砾等强透水层，孔内水流失等而造成孔内水头高度不够。6.1.1.3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，或钻机直接接触在护筒上，由于振动使孔口坍塌，扩展成较大坍孔。6.1.1.4在松软砂层中钻进进尺太快。6.1.1.5提出钻锥钻进，回转速度过快，空转时间太长。6.1.1.6水头太高，使孔
14、壁渗浆或护筒底形成反穿孔。6.1.1.7清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低，用空气吸泥机清孔泥浆吸走后未及时补浆（或水），使孔内水位低于地下水位。6.1.1.8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停顿时间过长。6.1.1.9吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。6.1.2坍孔的预防和处理6.1.2.1在松散粉砂土或流砂中钻进时，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。6.1.2.2发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。6.1.2.3如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填碎石夹粘质土混合物到坍孔处以上1m-2m，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积
15、密实后再行钻进。6.1.2.4清孔时应指定专人补浆（或水），保证孔内必要的水头高度。供水管最好不要直接插入钻孔中，应通过水槽或水池使水减速后流入钻中，可免冲刷孔壁。应扶正吸泥机，防止触动孔壁。6.1.2.5吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。6.2钻孔偏斜各种钻孔方法可能发生钻孔偏斜事故。6.2.1偏斜原因6.2.1.1钻孔中遇有较大的孤石或探头石6.2.1.2在有倾斜的软硬地层交界处，岩面倾斜钻进；或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均。6.2.1.3扩孔较大处，钻头摆动偏向一方。6.2.1.4钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。6.2.1.5钻杆弯曲，接头不正
16、。6.2.2预防和处理6.2.2.1安装钻机时要使转盘、底座水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条竖直线上，并经常检查校正。6.2.2.2由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大。必须在钻架上增设导向架，控制杆上的提引水龙头，使其沿导向架对中钻进。6.2.2.3钻杆接头应逐个检查，及时调正，当主动钻杆弯曲时，要用千斤顶及时调直。6.3糊钻和埋钻6.3.1糊钻和埋钻常出现于正反循环回转钻进中，糊钻的特征是在细粒土层中钻进时进尺缓慢，甚至不进尺出现憋泵现象。6.3.2预防和处理办法：对正反循环回转钻，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，选
17、用刮板齿小、出浆口大的钻锥；严重糊钻，应停钻，清除钻渣。对钻杆内径、钻渣进出口和排渣设备的尺寸进行检查计算。6.4扩孔和缩孔6.4.1扩孔比较多见，一般表局部的孔径过大。在地下水呈运动状态、土质松散地层处或钻锥摆动过大，易于出现扩孔，扩孔发生原因与坍孔相同，轻则为扩孔，重则为坍孔。若只孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理，只是混凝土灌注量大大增加。若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按坍孔事故处理。6.4.2缩孔即孔径的超常缩小，一般表现为钻机钻进时发生卡钻、提不出钻头或者提外鸣叫的迹象。缩孔原因有两种：一种是钻锥焊补不及时，严重磨耗的钻锥往往钻出较设计桩径稍小的孔；另一种是由于地
18、层中有软塑土（俗称橡皮土），遇水膨胀后使孔径缩小。各种钻孔方法均可能发生缩孔。为防止缩孔，前者要及时修补磨损的钻头，后者要使用失水率小的优质泥浆护壁并须快转慢进，并复钻二三次；或者使用卷扬机吊住钻锥上下、左右反复扫孔以扩大孔径，直至使发生缩孔部位达到设计要求为止。对于有缩孔现象的孔位,钢筋笼就位后须立即灌注,以免桩身缩径或露筋.6.5钻孔漏浆6.5.1漏浆原因6.5.1.1在透水性强的砂砾或流砂中，特别是在有地下水流动的地层中钻进时，稀泥浆向孔壁外漏失。6.5.1.2护筒埋置太浅，回填土夯实不够，致使刃脚漏浆。6.5.1.3护筒制作不良，接缝不严密，造成漏浆。6.5.1.4水头过高，水柱压力过
19、大，使孔壁渗浆。6.5.2处理办法6.5.2.1凡属于第一种情况的回转钻机应使用较粘稠或高质量的泥浆钻孔。冲击钻机可加稠泥浆或回填粘土掺片石、卵石反复冲击增强护壁。6.5.2.2属于护筒漏浆的，应按前述有关护筒制作与埋设的规范规定办理。如接缝处漏浆不严重，可由潜水工用棉、絮堵塞，封闭接缝。如漏水严重，应挖出护筒，修理完善后重新埋设。7. 钻孔桩常见事故及处理7.1首批混凝土封底失败7.1.1事故原因和预防措施7.1.1.1导管底距离孔底大高或太低。原因：由于计算错误，使导管下口距离孔底太高或太低。太高了使首批砼数量不够，埋不了导管下口（1米以上）。太低了使首批砼下落困难，造成泥浆与混凝土混合。
20、预防措施：准确测量每节导管的长度，并编号记录，复核孔深及导管总长度。也可将拼装好的导管直接下到孔底，相互校核长度。7.1.1.2首批砼数量不够。原因：由于计算错误，造成首批砼数量不够，埋管失败。预防措施：根据孔径、导管直径认真计算和复核首批砼数量。7.1.1.3首批混凝土品质太差。原因：首批砼和易性太差，翻浆困难。或坍落度太大，造成离析。预防措施：搞好配合比设计，严格控制混凝土和易性。7.1.1.4导管进浆。导管密封性差，在首批砼灌注后，由于外部泥浆压力太大，渗入导管内，造成砼与泥浆混和。7.1.2处理办法 首批混凝土封底失败后，应拨出导管，提起钢筋笼，立即清孔。7.2供料和设备故障使灌注停工
21、7.2.1事故原因和预防措施原因:由于设备故障，混凝土材料供应问题造成停工较长时间，使混凝土凝结而断桩。预防措施：施工前应做好过程能力鉴定，对于部分设备考虑备用；组织成立钻孔桩高性能混凝土应急处理小组，由各作业队分管生产的副经理牵头，搅拌站站长及现场技术负责人带队，施工班组作为应急小组成员。钻孔桩混凝土浇筑前，先对搅拌站从原料储备到机器运转情况作全面的检查，确保砼拌合、运输、输送等机械台车运转正常；机修班组随时待命，出现问题马上抢修。检查输电线路，确保施工正常用电，如出现停电事故，立即启用自备发电机供电，确保桩基砼浇筑顺利完成。7.2.2处理方法7.2.2.1如断桩距离地面较深，考虑提起钢筋笼
22、后重新成孔。7.2.2.2如断桩距离地面较浅，先抽干钻孔桩内积水，经监理同意后，可采用接桩。7.2.2.3如原孔无法利用，则改用冲击钻，在原位重新造孔。7.3灌注过程中坍孔7.3.1事故原因和预防措施原因：由于清孔不当、泥浆过稀、下钢筋笼时碰撞孔壁、致使在灌注过程中发生坍孔。7.3.2处理办法7.3.2.1如坍孔并不严重，可继续灌注，并适当加快进度。7.3.2.2如无法继续灌注，应及时回填重新成孔。7.4导管拨空、掉管7.4.1事故原因和预防7.4.1.1导管拨空原因：由于测量和计算错误，致使灌注砼时导管拨空，对管内充满泥浆；或导管埋深过少，泥浆涌入导管。预防措施：应认真测量和复核孔深、导管长
23、度；应对导管埋深适当取保守数值。7.4.1.2掉管原因：导管接头连接不符合要求；导管挂住钢筋笼，强拉拉脱等。预防措施：每次拆管后应仔细重新连接导管接头；导管埋深较大时应及时拆管。7.4.2处理办法7.4.2.1混凝土面距离地面较深时应重新成孔。7.4.2.2混凝土面距离地面较浅，经监理同意后方可采取接桩办法。7.5灌注过程中混凝土上升困难、不翻浆。7.5.1事故原因7.5.1.1混凝土供料间隔时间太长，灌注停顿，砼坍落度损失较大，混凝土流动性变小。7.5.1.2混凝土和易性太差。7.5.1.3导管埋深过大。7.5.1.4在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高减小,超压力降低。7.5.1.5导管
24、外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大。7.5.2补救措施7.5.2.1提起导管，减少导管埋深。7.5.2.2接长导管，提高导管内混凝土柱高。7.5.2.3可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土。7.5.2.4 确保混凝土供应的连续性。7.6灌注高度不够7.6.1事故原因和预防原因：测量不准确；桩头预留量太少。预防措施：可采用多种方法测量，确保准确；桩头超灌预留量可适当加大。7.6.2处理办法挖开桩头，按经监理同意后的接桩方案处理。8. 施工环保、水土保持措施针对本工程自然环境特点，按照国家和当地政府的要求，施工现场环境保护、水土保持工作，做到全面规划因地制宜，严格按照环境保护法要求，维护施
25、工地域内的自然环境和居民清洁适宜的生活、工作环境、化害为利，最大限度地减少施工对自然生态的破坏，保护环境，防止水土污染。同时减少扰民，作好防尘和防噪措施。8.1施工场地管理8.1.1 桥墩钻孔桩施工前必须设置砖砌泥浆池，泥浆池四周设防护围栏。8.1.2 施工现场的建筑材料和设施，不得堆放在围板外。如确需要占用堆放的，必须按有关规定办理手续，并设置临时围栏。材料堆放应与生活设施分隔，做到分类堆放整齐、标识清楚。散料要砌池围挡，杆料要立杆设栏；块料要起堆叠放。堆放高度不得高于1.6m。8.1.3 施工现场必须排水畅通，要设置连续、通畅的排水设施和其它应急设施。场地内不得有大面积积水，泥浆、污水、废
26、水必须经二级以上硬底硬壁沉淀池沉淀及其它必要处理，未经处理禁止排入河道或下水道。8.1.4 施工垃圾应当设立垃圾池，集中堆放并及时清运。8.2 技术措施8.2.1 降低扬尘的措施在少雨季节，用洒水车对施工便道进行洒降低扬尘。8.2.2 工地噪音管理该桥远离居民区，施工噪声控制，以满足现场施工人员的休息为准，施工时选择性能优良、噪音小的施工机械。8.3 防止水污染措施8.3.1 孔桩施工前必须设置砖砌泥浆池，废泥浆及沉渣采用混凝土搅拌运输车运至指定弃土场弃放，废泥浆、油污不得排进湖内。8.3.2 混凝土拌合站冲洗碎石、和混凝土设备冲洗的废水设三级沉淀池沉淀后循环使用。8.3.3 现场存放油料的库
27、房，必须进行防渗处理。储存和使用都要采取措施，防止跑、冒、滴、漏，污染水源。8.3.4 施工过程中严禁将含有污染的物质或可见悬浮物的水排入湖内或水道，并保护原有的防护设施。8.3.5 所有机械废油回收利用或妥善处理，严禁随意泼倒。9. 安全保证措施9.1泥浆池周围应作好相应的围栏，防止车辆及人员勿入泥浆池内。9.2钻孔桩混凝土浇筑完成后应及时抽干桩顶以上未浇段孔内泥浆，并回填干土，以防人员，设备掉入孔中。9.3钢筋骨架、设备吊装前对钢丝绳作详细检查，发现断丝、断股现象及时更换。在大风天气应停止一切吊装作业。9.4重型设备对地基承载力要求较高，水塘、淤泥地带需对地基换填碾压后方能上重型设备，以防发生沉陷事故。9.5防火安全：因大型钻孔设备使用柴油机作动力，做好油料的管理，储油容器远离火源。9.6所有用电设备严格做到接地，接零以防发生触电事故。
