1、钻孔灌注桩施工方案回旋钻机钻孔灌注桩施工方案1.编制依据1. 商丘至合肥至杭州铁路工程招标文件、补遗说明书及招标文件答疑书2. 商丘至合肥至杭州铁路（商阜段）施工图3高速铁路设计规范（TB10621-2014、J1942-2014）4.铁路桥涵地基和基础设计规范（TB10002.5-2005、J464-2005）5.铁路工程抗震设计规范（GB50111-2006）(2009年版)6.铁路混凝土结构耐久性设计规范（TB10005-2010）7.铁路工程水文勘测设计规范（TB10017-99）8.高速铁路桥涵工程施工技术规程（Q/CR9603-2015）9.高速铁路桥涵工程施工质量验收标准TB10
2、752-201010.铁路混凝土强度检验评定标准TB10425200311.设计交底文件12.从工地现场调查、采集、咨询、图纸审核所获取的资料；国家、铁道部、地方政府有关安全、环境保护、水土保持的法律、规程、规则、条例。2.桩基工程概况本部地处安徽阜阳颍上县，横跨慎城、夏桥、江店三镇，包含朱庙村、长林村、江岗村、薛桥、徐家湾、夏桥、谢庄新村、南桥、中门村等9个自然村，桥梁中心里程为DK255+060.44,起讫桩号为DK246+022.82DK261+507.66，正线长15.484km，包含颍上特大桥（188#墩644#墩）共457个墩。桥墩190193#墩跨颍河设计为（94.2+220+9
3、4.2）m矮塔斜拉桥、321324#墩跨滁新高速及匝道设计为（84+150+84）m连续钢构拱桥、500503#墩跨S102省道设计为（48+80+48）m连续梁桥、521524#墩跨花水涧设计为（32+48+32）m连续梁桥、10孔支架现浇简支梁（6孔40m、1孔29m、3孔26m）。简支梁桥墩均设计为圆端型实体墩，墩高4.55m26m，桩基础均按摩擦桩设计，桩径为1.0m、1.25、2.0m，桩长50110m。3.地址资料3.1工程地质条件颍上特大桥位于安徽阜阳颍上县，横跨慎城、夏桥、江店两镇。桥址区地层主要有：DK246022.82DK246+850.00地层局部覆盖第四系全新统人工堆积
4、层层（Q4m1）填筑土及素填土；颖河阶地覆盖第四系全新统冲击（Q4al）粉土、黏土、粉质黏土，地表大部分为第四系上更新统冲积（Q3al）粉土、粉质黏土、黏土，粉砂、细砂、中砂及第四系上更新统湖积（Q3l）粉质黏土、黏土、粉砂、细砂、中砂；部分地段揭示第四系中更新统积（Q2al）黏土、粉质黏土、粉砂、细砂、中砂、粗砂。DK246+850.00DK249+807.48地层局部覆盖第四系全新统人工堆积层层（Q4m1）填筑土及素填土；颖河阶地覆盖第四系全新统冲击（Q4al）粉土、黏土、粉质黏土，地表大部分为第四系上更新统冲积Q3al）粉土、粉质黏土、黏土，粉砂、细砂、中砂及第四系上更新统湖积（Q3l）
5、粉质黏土、黏土、粉砂、细砂、中砂；部分地段揭示第四系中更新统积（Q2al）黏土、粉质黏土、粉砂、细砂、中砂、粗砂。DK249+807.48DK250+450.00地层局部覆盖第四系全新统人工堆积层层（Q4m1）填筑土、杂填土及素填土；地表大部分为第四系上更新统冲积（Q3al）粉土、粉质黏土、黏土，粉砂、细砂、中砂及第四系上更新统湖积（Q3l）粉土、粉质黏土、黏土、粉砂、细砂、中砂、粗砂，部分地段揭示第四系中更新统积（Q2al）黏土、粉质黏土、粉砂、中砂。DK250+450.00DK254+500.00地层局部覆盖第四系全新统人工堆积层（Q4m1）杂填土及素填土；地表大部分为第四系上更新统冲积（
6、Q3al）粉土、粉质黏土、黏土，粉砂、细砂、中砂及第四系上更新统湖积（Q3l）粉质黏土、黏土、粉砂、细砂、中砂、粗砂；DK254+500.00DK254+724.93地层局部覆盖第四系全新统人工堆积层层（Q4m1）填筑土、杂填土及素填土；水塘、水沟、河流表层分布第四系全新统冲击（Q4al）淤泥质土，层厚约0.30.5m；地表大部分为第四系上更新统冲积（Q3al）粉土、粉质黏土、黏土，粉砂、细砂、中砂及第四系上更新统湖积（Q3l）粉质黏土、黏土、粉砂、细砂、中砂；部分地段揭示第四系中更新统积（Q2al）黏土、粉质黏土、粉砂、细砂、中砂。DK254+724.93DK259+050.00地层局部覆盖
7、第四系全新统人工堆积层层（Q4m1）填筑土、杂填土及素填土；水塘、水沟、河流表层分布第四系全新统冲击（Q4al）淤泥质土，层厚约0.30.5m；地表大部分为第四系上更新统冲积（Q3al）粉土、粉质黏土、黏土，粉砂、细砂、中砂及第四系上更新统湖积（Q3l）粉土、粉质黏土、粉砂、细砂、中砂；部分地段揭示第四系中更新统积（Q2al）黏土、粉质黏土、粉砂、细砂、中砂。DK259+050.00DK259+709.16地层局部覆盖第四系全新统冲积（Q3al）黏土、粉质黏土、粉砂、细砂、中砂及第四系上更新统湖积（Q3l）粉质黏土、黏土、粉砂、细砂、中砂、粗砂；第四系中更新统冲积（Q2al）黏土、粉质黏土、粉
8、砂、细砂、中砂、粗砂。DK259+709.16DK261+507.66地层局部覆盖第四系全新统冲积（Q3al）黏土、粉质黏土、粉土、粉砂、细砂、中砂及第四系上更新统湖积（Q3l）粉质黏土、黏土、粉土、粉砂、细砂、中砂；第四系中更新统冲积（Q2al）黏土、粉质黏土、粉土、粉砂、细砂、中砂、粗砂。3.2水文地质特征及评价：DK246022.82DK246+850.00地表水主要为颖河河水。勘测期间河宽约207m，水深约6.5m，其余为沟渠及池塘。地下水为第四系地层空隙潜水，稳定水位埋深0.83.4m（高程为20.0224.43m），受大气降水及地下水侧向径流补给，以地下水侧向径流补给下层地下水入渗
9、及浅层地下水人工开采为排泄条件，水位季节变幅13m。DK246+850.00DK249+807.48地表水主要为颖河河水。勘测期间河宽约106m，水深约5m，其余为沟渠及池塘。地下水为第四系地层空隙潜水，稳定水位埋深0.83.4m（高程为20.0224.43m），受大气降水及地下水侧向径流补给，以地下水侧向径流补给下层地下水入渗及浅层地下水人工开采为排泄条件，水位季节变幅13m。DK249+807.48DK250+450.00地表水主要为沟渠及小池塘。地下水为第四系地层空隙潜水，稳定水位埋深0.83.4m（高程为20.0224.43m），受大气降水及地下水侧向径流补给，以地下水侧向径流补给下层
10、地下水入渗及浅层地下水人工开采为排泄条件，水位季节变幅13m。DK250+450.00DK254+500.00地表水主要为DK250+460.00DK251+250.00段池塘水，勘测期间塘宽约280.0330.0m，水深约4.08.0m，地下水为第四系地层空隙潜水，稳定水位埋深0.21.6 m（高程为20.9824.59m），受大气降水及地下水侧向径流补给，以地下水侧向径流补给下层地下水入渗及浅层地下水人工开采为排泄条件，水位季节变幅13m。DK254+500.00DK254+724.93地下水为第四系地层空隙潜水，稳定水位埋深0.01.5m（高程为19.7324.42m），受大气降水及地下
11、水侧向径流补给，以地下水侧向径流补给下层地下水入渗及浅层地下水人工开采为排泄条件，水位季节变幅13m。DK254+724.93DK259+050.00段落地表水主要为DK256+750.00DK256+950.00段水塘水，勘测期间塘宽约10.030.0m，水深约2.03.5m，地下水为第四系地层空隙潜水，稳定水位埋深0.01.65m（高程为19.7324.42m），受大气降水及地下水侧向径流补给，以地下水侧向径流补给下层地下水入渗及浅层地下水人工开采为排泄条件，水位季节变幅13m。DK259+050.00DK259+709.16段落地表水主要为DK259+678.00DK259+680.00
12、段水塘水、水沟水，水深约1.02.5m。地下水为第四系地层空隙潜水，稳定水位埋深0.31.3m（高程为23.1023.89m），受大气降水及地下水侧向径流补给，以地下水侧向径流补给下层地下水入渗及浅层地下水人工开采为排泄条件，水位季节变幅13m。DK259+709.16DK261+507.66段落地表水主要为DK259+726.5DK259+728.9、DK259+749.3DK259+751.6、DK260+326.4DK260+361.1、DK261+103.8DK261+115.6、DK261+280.9DK261+507.66段塘水、水沟水，水深约1.02.5m，地下水为第四系地层空隙
13、潜水，稳定水位埋深0.31.3m（高程为23.1023.89m），受大气降水及地下水侧向径流补给，以地下水侧向径流补给下层地下水入渗及浅层地下水人工开采为排泄条件，水位季节变幅13m。3.3不良地质和特殊阶段地质：填筑土：DK246022.82DK246+850.00、DK25+050.00DK259+709.16段主要途径道路路基，分部范围及厚度不均。DK246+850.00DK249+807.48段主要为颖河河堤及途径道路路基，分部范围及厚度不均。杂填土；DK251260.00DK251+320段主要途径道路路基，分部范围及厚度不均。淤泥；主要分布于DK246700.00DK246+900
14、.00段池塘、DK246240.00DK246+450.00段河道、DK246850.00DK246+920.00段河道、DK248820.00DK249+080.00段池塘及DK249610.00DK249+807.48段池塘、DK249807.48DK249+940层厚约0.30.8m；DK249+610.00DK249+940.00、DK250+460.00DK251+250.00、DK252+650.00DK252+780.00 、DK253+280.00DK253+650.00段池塘及DK254300.00DK254+500.00段河流内表层，DK256+100.00DK256+20
15、0.00、DK256+750.00DK256+950.00段坑塘及DK257+485.00DK257+600.00、DK257+980.00DK258+020.00段河沟内，层厚约0.30.5m。DK259+678.00DK259+680.00、DK259+726.50DK25+728.50、DK259+749.30DK259+751.60、DK260+326.40DK260+361.10、DK261+103.80DK261+115.60、DK261+280.90DK261+258.57、段水塘、水沟内，层厚约0.20.5m。填土；DK254+840.00DK254+878.00、DK255+
16、090.00DK255+150.00、DK255+215.00DK255+295.00、DK256+815.00DK256+860.00及DK258+705.00DK258+815.00段分布人工填土，层厚约0.02.5m。3.4沿线地震动参数经设计交底调整，本标段颍上特大桥187644#墩地震动峰值加速度（Ag）为0.05g。4.施工组织安排4.1 工期目标钻孔灌注桩施工计划工期10月。开工日期为2016年2月10日，完成日期为2016年12月10日。4.2 组织结构为了加强钻孔灌注桩施工管理，服从上级单位的管理，确保钻孔灌注桩质量、安全、工期、生态环境，全面实现建设目标，针对本标段工程特点
17、组建中交第三航务工程局有限公司商合杭铁路站前九标项目经理部一分部，承担本项目的施工任务。根据项目特点和工程情况，项目经理部一分部下设五部一室一队一办，即安全质量管理部、工程管理部、计划财务部、物资设备部、综合管理部、中心试验室、精测队、协调办。项目经理部一分部主要工程技术和管理人员由公司选派，抽调具有铁路施工经验、专业技术能力强、综合素质高的工程技术和管理人员承担本标段的施工任务。项目部组织机构框图5.具体施工工艺5.1工艺流程5.1.1旋挖钻施工工艺流程图旋挖钻施工工艺流程图5.1.2回旋钻施工工艺流程图5.2施工准备5.2.1施工场地1）施工前做好各种管线标识及防护，地上、地下的电缆、管线
18、、旧建筑物、设备基础等障碍物均已排除处理完毕。各项临时设施，如照明、动力、通风、安全设施准备就绪。2）平整场地在桩基施工前，将施工场地用机械碾压平整，把桩基位置垫平，用推土机找平，夯填密实，使机械顺利进场，并保证在施工中钻机的稳定。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。5.2.2泥浆制备1）泥浆池设置原则原则上每2个承台中间设置一个泥浆池。泥浆池包括沉淀池和储浆池，需成套设置。沉淀池与储浆池之间设置顶宽0.5m隔墙和0.5*0.8m的顶部贯通槽。沉淀池的体积1.5倍单桩孔体积，储浆池体积单桩孔体积。1m钻孔桩范围泥浆池参考尺寸：沉淀池8m(顺桥向）4m（横桥向）2
19、.5m（深）；储浆池8m(顺桥向）3m（横桥向）2.5m（深）（详见下图）。按1：0.5的坡比开挖。原地面整平开挖过程中，按附图所示，在基坑四周利用挖方填筑顶宽0.8m高0.5m的挡土围堰并分层压实，利用483.5mm钢管搭设1.2m高护栏（土层面以上），并涂刷红白警示色、安装密目防护网和警示标志（按铁路建设项目现场安全文明标志制作），如“基坑危险 请勿靠近，泥浆池危险 请勿靠近，禁止翻越防护栏，必须带安全帽”等。钢管立柱间距不大于2.25m，入土深度不小于0.5m，上下二层护栏钢管间距按0.9m设置，在小里程靠近便道一侧拐角处设置0.9m宽施工人员进出通道，并设置锁具。需不定期对泥浆池边坡和
20、围护护栏进行检查和维护，确保围护结构和密目网完整、整洁，警示标识齐全。以上要求如与业主、监理规定的标准有冲突的地方，可以适当修改，满足验收和使用要求。2）泥浆制备泥浆采用膨润土、火碱以及纤维素混合而制，泥浆制备应注意两个方面：一是泥浆的指标，其比重一般应控制在1.11.3之间，粘度控制在1622s，砂率控制在4%以内。常用的泥浆材料，一般使用优质澎润土加烧碱、聚丙稀酰胺或纤维素等配置；二是补浆的速度，泥浆补充一般采用泵送方式，其速度以保证液面始终在护筒内流浆槽面以上为标准，否则可能造成塌孔，影响成孔质量。泥浆性能指标如下：泥浆比重：回旋钻控制在1.11.3之间（粘土层：1.051.10；砂层：
21、1.071.15；有承压水的粉、细砂层：1.101.20），旋挖钻控制在1.051.15.采用泥浆比重计检验；粘 度：一般地层控制在16s22s，松散宜塌陷地层控制在19s28s。采用50000/70000漏斗法检验；含砂率：新制泥浆不大于4%，用量杯法检验；胶体率：不小于95%；PH 值：大于6.5。桩孔混凝土灌注时，孔内溢出的泥浆引流至泥浆池内，下一桩基可以继续利用。5.2.3安装钻机旋挖钻机行走就位前，应检查安全栓销的锁固情况，就位过程中应采取可靠的防倾覆措施。重点检查机械钻杆的垂直度。钻头中心与护筒中心的偏差不得大于2 cm。回旋钻机对主要机具及配套设备进行检修，维修，底架应平整，保持
22、稳定，不得产生位移和沉陷。钻机顶端应用缆风绳对称拉紧，钻头或钻杆中心和护筒中心的偏差不得大于2cm。5.3施工工艺5.3.1 测量放样根据复测过的导线控制点和复核过的桩位坐标，利用GPS进行桩位放样，并对已放好的桩位进行保护。埋设护筒后，在护筒四周埋设4根十字护桩，并量测与桩位的间距。钻机就位后，需重新复核桩位。桩位复测需经过测量监理工程师验收。桩位编号以8根桩墩位为例，如下图所示。5.3.2护筒埋设护筒埋设是重要坏节，起到定位、导向作用，护筒内水位和泥浆比重使孔内水压大于外部水压，可以有效防止塌孔。护筒采用6-12厚钢板制作，并在顶部焊加强筋和吊耳，并切割出水口，护筒内径应比桩径大200mm
23、，护筒高度宜高出地面0.5m,护筒的埋设深度应根据地质情况或桩径确定，一般情况埋置深度宜为2m。护筒底部和四周所填粘质土必须分层夯实，埋设时位置要准确，护筒要竖直。护筒中心竖直线应与桩中心线重合，平面允许误差50mm，竖向的倾斜度不大于1。钻进过程中要经常检查是否发生偏移，并及时纠正。护筒埋好后在四周埋设四个护桩以便定位钢筋笼。5.3.3钻进成孔5.3.3.1旋挖成孔液压多功能旋挖钻机就位时与平面最大倾角不超过4，钻机平台处必需碾压密实。进行桩位放样，将钻机行驶到要施工的孔位，调整桅杆角度，操作卷扬机，将钻头中心与钻孔中心对准，并放入孔内，调整钻机垂直度参数，使钻杆垂直，同时稍微提升钻具，确保
24、钻头环刀自由浮动孔内。钻头或钻杆中心与护筒顶面中心的偏差不得大于5cm。钻孔前先用水准仪确定护筒标高，并以此作为基点，按设计要求的孔底标高计算孔深，以钻具长度和钢丝测绳确定孔深，孔深不小于设计深度，超钻深度不大于50cm；孔径用探孔器测量，若出现缩径现象应进行扫孔，符合要求后方可进行下道工序。钻进过程中，操作人员随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器和钢丝测绳量测控制钻孔深度。开始钻进时采用低速钻进，主卷扬机钢丝绳承担不低于钻杆、钻具重量之和的20%，以保证孔位不产生偏差。钻进护筒以下3m可以采用高速钻进，钻进速度与压力有关，采用钻头与钻杆自重摩擦加压，150MPa压力下，进尺速度为20cm/
25、min；200MPa压力下，进尺速度为30cm/min；260MPa压力下，进尺速度为50cm/min。开孔的孔位必须准确，应使初成孔壁竖直、圆顺、坚实。钻孔时，起、落钻头速度宜均匀，不得过猛或骤然变速，孔内出土不得堆积在钻孔周围。旋挖钻机在钻进过程中，对于砂性土层及砂层，直接用旋挖筒钻进、取渣，遇到砾石层及卵石层时，先用螺旋钻头将其搅松，再用旋挖筒取渣。在泥浆池中用搅浆机将泥浆搅拌好后（首次搅拌好的泥浆需静养2-3天方可使用），泵入孔内，旋挖钻机均匀缓慢钻进，这样既钻进又起到泥浆护壁的作用。钻进时掌握好进尺速度，随时注意观察孔内情况，及时补加泥浆保持液面高度。泥浆补充一般采用泵送方式，应随着
26、钻进及时补浆，其速度以保证液面始终在护筒底面以上为标准。为加快施工进度，采用连续作业，选择孔位时，应在相应5m以内的任何临桩孔完成混凝土灌注施工12h后方，且桩基混凝土强度达到5MPa以上，方可可开始钻孔，以避免干扰临近桩混凝土的凝固。钻孔作业应连续进行。钻孔过程中应经常检查及记录土层变化情况。在钻进过程中钻机不能产生位移或沉陷，否则应及时处理。在钻孔排渣、提钻除土或因故停钻时，应保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和粘度。处理孔内事故或因故停钻时，必须将钻头提出孔外。钻孔进行前，司钻人员必须先熟悉地质状况，钻进过程中应定时测试泥浆指标，从而确定所处地层，调整钻进参数。钻机过程中严格控制
27、泥浆指标，比重：1.051.20（粘土层：1.051.10；砂层：1.071.15；有承压水的粉、细砂层：1.101.20）。黏度：入孔泥浆黏度，一般地层为1622s，松散易坍地层为1928s。5.3.3.2回旋成孔1.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、钻进速度及适当的泥浆比重。2.钻孔前先用水准仪确定护筒标高，并以此作为基点，按设计要求的孔底标高计算孔深，实际施工时用测绳测量孔深，防止超钻。报监理工程师检查同意后，方可开钻。3.钻孔作业应分班连续进行，及时捞取渣样和填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班应注意
28、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，及时捞取样渣保存并核对地质情况，不符合要求时，需监理单位、设计单位、建设单位确认。4.钻孔过程中应观察钻机所在地面和支脚支承地面处的变化情况,发现沉降现象及时停机处理。因故停机时间较长时，应将钻头提出孔外。5.钻进过程中，操作人员随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器（测绳）控制钻孔深度。开始钻进时采用低速钻进，主卷扬机钢丝绳承担不低于钻杆、钻具重量之和的20%，以保证孔位不产生偏差。6.开孔的孔位必须准确，应使初成孔壁竖直、圆顺、坚实。钻孔时，起、落钻头速度宜均匀，不得过猛或骤然变速。在泥浆池中用搅浆机将
29、泥浆搅拌好后（首次搅拌好的泥浆需静养2-3天方可使用），泵入孔内，钻机均匀缓慢钻进，这样既钻进又起到泥浆护壁的作用。钻进时掌握好进尺速度，随时注意观察孔内情况，及时补加泥浆保持液面高度。泥浆补充一般采用泵送方式，应随着钻进及时补浆，其速度以保证液面始终在护筒内流浆槽面以上为标准，否则有可能造成塌孔，影响成孔质量。为防止钻洞动导致邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇筑混凝土强度，应待邻孔混凝土强度达到2.5MPa方可开始施钻，选择孔位应跳桩施工。钻孔作业应连续进行。钻孔过程中应经常检查及记录土层变化情况。5.4成孔检测、清孔5.4.1当钻孔深度达到设计要求时，对孔深、孔径、孔位和孔形等进行自检，确认满足设
30、计要求后，立即填写终孔检验表，并经驻地监理工程师认可，方可进行孔底清理的准备工作。5.4.2在钻机显示器显示孔底达到设计桩底标高后，停止钻进，在现场监理工程师在场的情况下，对护筒顶面标高、孔位中心偏差、孔深、钻孔垂直度、孔底沉渣厚度等测量仪器、测绳、验孔器等工具进行全面检查。1）检孔器长度为46倍设计桩径，且不小于6m，外径直径不得小于钻孔桩直径两端制成锥形，高度不宜小于检孔器半径。检孔器按照钢筋笼的形式加工，必须规则，且具有一定刚度。2）钻孔倾斜度通过检孔器检验：检孔器在孔顶对中护筒中心螺旋筋设置在主筋外侧下落后，通过在护筒顶观测吊绳相对于竖直垂线偏移情况可计算成孔后的倾斜度。具体做法是：在
31、验孔器下放到指定位置后在吊点系一垂球，然后在垂球的吊绳上用毫米尺标定从垂球系点开始的1米位置，待垂球静止后用毫米尺测量垂球吊绳到检孔器吊绳的距离E（单位：mm）。此时检孔器所处位置桩孔的倾斜度就为iE1001000。检孔器示意图5.4.3一次清孔钻孔达到要求深度后采用检孔器进行检查，各项指标符合要求后立即进行清孔，并通知现场施工员检测记录。采用换浆法施工时，应保持孔内水位，即向孔内注入经过泥浆处理器处理过的泥浆，换出孔底沉碴及浓度较大的泥浆。孔内排出的泥浆手摸无23mm颗粒，清孔完成后，通知现场监理测量桩底标高。5.4.4泥浆检测仪器及使用方法 1）泥浆比重计 泥浆比重计使用时，须将泥浆注入泥浆杯内，齐平杯口为止，不要留有汽泡，将杯盖轻轻盖上，多余泥浆和空气即从杯盖中间小孔中排出，再将溢出的泥浆揩刷干净，然后把杠杆的主刀口放到底座的主刀垫上去，将砝码缓缓移动，当水泡位于中央时，杠杆呈水平状态，砝码左侧所示刻度，即为泥浆比重。 如需测得泥浆比重23克/厘米3。范围时，需将平衡圆柱盖旋开，然后将平衡重锤放入，旋上螺纹盖即可测得。（测理方法及步
