1、钻孔灌注桩工艺性试验方案正循环 新建连云港至盐城铁路站房综合楼钻孔灌注桩工艺性试验方案 编制: 审核: 审批: 1编制目的、依据1.1编制目的 （1）通过试桩确定本工程在符合地质条件下的钻孔桩施工工艺、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范桩基作业施工。 （2）确定单桩承载力及桩身完整性，验证设计参数的可靠性及施工工艺的可行性。1.2编制依据 (1)混凝土结构施工技术指南(GB50010-2011) （2）建筑地基基础设计规范（GB50007-2011） （3）建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2015） (4)建筑基桩检测技术规范（JGJ106-2014） (5)建筑桩基技术规
2、范（JGJ 94-2014） (6)新建连云港至盐城铁路滨海县站结构施工图（连盐施房8-1-2） （7）关于公布的通知（上铁建发201128号） （8）类似铁路工程积累的施工经验、施工技术总结，工法及专利等科研成果，拥有的施工机械设备和装备施工能力。2工程概述2.1工程简介本标段为新建连云港至盐城铁路工程LYFJ-标工程。滨海县站位于江苏省盐城市滨海县会农村。滨海县站建筑面积为10061，结构形式为钢筋混凝土框架结构，候车大厅屋面为钢网架结构，基础形式为柱下承台+钻孔灌注桩（泥浆护壁），桩径800mm，有效桩长在30-36米之间。根据规定及设计要求，滨海县站钻孔灌注桩试桩总数量为5根，均为端承
3、摩擦桩，桩端进入持力层为26粉质粘土不小于5m。其中试桩编号为1、2、3的桩身长度为31米，单桩承载力特征值为1800KN，试桩编号为4、5的桩身长度为36米，单桩承载力特征值为2200KN。桩身混凝土设计等级为C35，施工等级为C35，桩径为800mm。2.2地质条件滨海站位于滨海平原区，地势宽广平坦，场地内无对工程由影响地质构造，无不良地质现象，底层分部均匀稳定，特殊岩土主要为软土，拟建场地内土的类型为软弱土-中软土，场地类型为类，场地适宜性较差；拟建场地内地下水第四系孔隙潜水。勘察期间地下水位埋深0.5-1.68m。 地基土的岩性和工程特性指标见下表地层编号岩土名称岩土状态岩土施工工程分
4、级承载力特征值kPa31粉土饱和，稍密，中密级普通土9061淤泥质粉质黏土软塑级普通土6032粉土饱和，稍密，中密级普通土9062淤泥质粉质黏土软塑级普通土8021粉质黏土硬塑级普通土15022粉质黏土硬塑级普通土15031粉土饱和，中密，密实I级松土18023粉质黏土硬塑级普通土18032粉土饱和，密实级普通土18024粉质黏土硬塑级普通土18025粉质黏土硬塑级普通土18025粉质黏土硬塑级普通土18026粉质黏土硬塑级普通土18092粉砂饱和，中密，密实I级松土18027粉质黏土硬塑级普通土1702.3试桩平面布置图 2.3.1桩基总平面布置图 滨海县站桩基总平面布置图 2.3.2站房试
5、桩平面布置图 试桩1位置示意图 试桩2位置示意图 试桩3位置示意图 试桩4位置示意图 试桩5位置示意图3施工组织及施工安排3.1施工组织机构 项目部组织机构如下表： 项目部组织机构 序号部门及岗位人数部门职责1项目经理1全面负责项目的实施，落实项目安全、质量、进度、成本目标2项目总工1负责项目的技术管理，质量目标，技术交底工作3项目副经理2负责落实安全生产和材料、设备、后勤、文明施工等各项管理4工程技术部9负责现场技术工作，负责分项工程方案的制定和交底，负责现场试验和技术资料工作，负责现场施工计划制定5安全质量部2负责落实项目安全生产、各分项工程的实施、落实、检查各项安全制度的执行；负责现场质
6、检6物资设备部3负责项目所需各类物资、设备的采购、进场和现场管理7综合办公室1负责项目部生活后勤、信息、接待、环境卫生及其他事务8财务部2负责项目资金、财务管理9计量合同部3负责计量和成本控制3.2施工总体安排根据本工程特点，下设一个桩基施工队。工期目标：2016年11月22日钻孔桩试桩施工准备2016年11月23日开始钻孔桩试桩施工2016年11月24日钻孔桩水下混凝土灌注安全目标：杜绝责任伤亡事故；杜绝责任机械设备事故；劳保用品发放率100%，杜绝职业病的发生。环境目标：保持良好的作业环境、卫生环境和工作秩序，严格控制各种粉尘、废水、固体污染物、噪音对周围环境的污染和危害，节能降耗，杜绝环
7、境事故。质量目标：杜绝一般及以上工程质量事故以及严重影响企业声誉的质量事故。验交工程质量达到国家、行业质量验收标准，符合设计文件和有关技术规范要求，并满足施工合同要求的质量目标。检验批一次验收合格率100%。3.3机械设备计划根据工程实际情况，我方拟投入本工程的主要施工设备见下表本工程投入的机械设备详见下表： 序号设备名称单位数量备注1汽车吊辆12 装载机辆13挖掘机台14电焊机台25钢筋切断机台16钢筋弯曲机台17钢筋调直机台18正循环钻机台29水泵台210泥浆泵台2 本工程投入的试验检测设备详见下表： 序号仪器设备名称单位数量备注1泥浆比重测试仪个22含砂率测定仪个23水准仪台14GPS台
8、15泥浆黏度测试仪台16塌落度筒个17砼试模组48探孔器个13.4劳动力计划为确保在计划工期内保质保量的完成施工任务，按工程施工要求投入劳动力15人。4试桩工艺流程试桩工艺流程详见“试桩工程施工工艺流程框图”。 正循环钻机钻孔灌注桩施工工艺流程图5试桩施工方法5.1测量定位 根据交桩时站前施工单位提供的4个CPII点，由专职测量员用GPS依照CPII点为控制点，建立轴线控制网，并埋设永久性标志，控制点尽量布设在非施工区域，再依据设计图纸放置桩位。用水准仪测算其标高。测量放线定位图经监理复核批准方可执行。5.2埋设护筒 在每个桩位定出十字控制桩后，进行护筒埋设工作，测量孔深的基准点为护筒顶标高，
9、根据顶标高计算出孔深。护筒采用5mm厚钢板制作，护筒内径大于钻头直径100mm，长度2.0m，护筒上部开设300300mm溢浆口12个，护筒顶部高出地面300mm，周围夯实，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm。护筒下方外侧需用黏土填实防止护筒下沉。护筒采用振动锤埋设护筒，首先在孔位处挖出深1米的浅坑，再利用振动锤夹住护筒吊装到位后直接振动压入土中。5.3泥浆制备 （1）护壁泥浆制备采用高塑性黏土或膨润土造浆，根据施工机械、工艺和穿越土层进行配合比设计。 （2）可按下表性能指标及测试方法制备泥浆：序号项 目性 能 指 标测试方法及仪器1比重（正循环成孔）1.051.15泥浆比重称2粘 度1
10、822秒漏斗粘度计3含砂量4泥浆含砂量计 （3）泥浆制备的技术及操作要求： 1)在测定泥浆材料性能的基础上,及时试配泥浆的最佳配合比； 2)认真做好泥浆测试工作。新制备的泥浆使用前进行一次测试，钻孔过程中随地质变化及时调整泥浆指标；灌注混凝土前，孔底500mm以内的泥浆相对密度应小于1.25；含砂率不得大于8%，黏度不得大于28s。 3)施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m以上，在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5m以上。 4）清孔过程中不断置换泥浆，直至灌注水下混凝土 5）废弃的泥浆、渣应进行处理，不得污染环境。5.4钻机就位 正循环钻机就位时底座必须保持平稳，不发生倾斜移
11、位，钻头定位误差不大于20mm。钻机定位时，应校正钻架的垂直度，垂直度采用钻机自身的垂直检测装置控制。成孔过程中钻机塔架头部滑轮组、回转盘与钻头中心应始终保持在同一铅垂线上，保证钻头在吊紧状态下钻进。垂直度采用钻机自身的垂直检测装置控制。钻进深度采用测绳测量，测量后用50m钢尺复核测绳以防止测绳使用时间过长引起长度变化。5.5正循环成孔桩基成孔采用正循环钻机进行钻孔作业，泥浆循环系统为正循环（泥浆经钻杆、钻具压入孔底，然后携带土层颗粒从钻杆钻具与孔壁的间隙返回地面的循环方式）。5.5.1泥浆循环系统 （1）泥浆循环系统有自流回灌式和泵送回灌式两种，具体可根据现场实际情况选用；（2）泥浆护壁选完
12、钻机成孔现场需配备成孔和清孔用泥浆及泥浆池，在容易产生泥浆渗漏的土层中可采取掺入锯末、增粘剂等方法提高泥浆黏度维持孔壁稳定。（3）泥浆池的容积宜为单个桩孔容积的1.2-1.5倍，每个沉淀池最小容积不宜小于6。 （4）泥浆池宜设在地势较低处，且不应设在新回填的土层上。池深宜为1-1.5m，池壁高出硬化地面0.15m以上。泥浆池的安全防护采用钢管加立网搭设围栏进行防护。 （5）泥浆循环槽、泥浆池和沉淀池应经常疏通清理，清出的泥碴应集中堆放和外运。 5.5.2 正循环成孔（1）第一根桩开孔采用泥浆作为冲洗液，钻进前，首先在护筒内灌满泥浆，然后开机钻进。（2）正常钻进时，合理控制钻进参数和钻进速度，及
13、时排碴，同时应保证泥浆护壁作业与钻进作业衔接紧密，应根据钻进速度，同步补充泥浆，保持所需的泥浆面高度不变，避免成孔缩径甚至孔壁坍塌。（3）在容易塌方地层中钻进时，须适当加大泥浆密度和粘度。（4）加接钻杆时，应先将钻具提离孔底0.2-0.3m，待泥浆循环2-3分钟后，再拧卸接头加钻杆。（5）钻进中遇到异常情况，应停机检查，查出原因进行处理合格后，方可继续钻进。（6）在使用正循环钻孔桩时必须现场备有渣样留置盒，对设计每米留置渣样，并做好标识。5.6成孔检测5.6.1清孔第一次清孔可利用成孔钻具直接进行。清孔时应先将钻头提离孔底0.2-0.3m，输入泥浆循环清孔，钻杆缓慢回转上下移动。孔深小于60m
14、的桩，清孔时间宜在15-30分钟。5.6.2检测在钻孔过程根据不同的岩层取样与勘察设计的地质岩层核对，通过分析取样确定实际岩层是否与设计相符，不相符时要及时通知设计，待设计确认并给出相应处理措施，满足设计和规范要求后方可继续钻孔作业。现场留取渣样，及时联系设计院完成地质核查。桩身成孔钻进入基岩后，每钻进100500，应清孔分段取样一次：非桩端持力层段高为300500；桩端持力层段高为100300。满足设计要求后，报审监理准备终孔验收。使用井径仪、测斜仪等仪器检测桩孔孔径和桩孔倾斜度，检测合格，报监理验收合格后方可进行钢筋笼吊装。孔径不得小于设计桩径，桩孔倾斜度1%。具体成孔偏差及检测方法如下表
15、所示。灌注桩成孔施工允许偏差成孔方法桩径（mm）桩径偏差（mm）垂直度允许偏差（%）桩位允许偏差（mm）13根桩、条形桩基沿垂直轴线方向和群桩基础中的边桩条形桩基沿轴线方向和群桩基础的中间桩泥浆护壁正循环钻机钻孔桩D1000501D/6，且不大于100d/4，且不大于150注：1、桩径允许偏差的正值指平均断面，负值是指个别断面； 2、D为设计桩径。5.7钢筋笼制作及安装 5.7.1钢筋进场 （1）钢筋进场前，需钢筋供应方提供钢筋的材质、规格等详细的出厂质量证明和试验报告。（2）钢筋运至现场，须按型号、类别分别架空堆放，标识清楚，备用覆盖苫布，防止污染和锈蚀。使用前必须调直除锈，且在本工程开工或
16、每批钢筋正式焊接之前，根据现场条件进行焊接性能试验，并具备出厂合格证和试验合格，方可使用；5.7.2钢筋笼制作（1）钢筋笼主筋采用直径18mmHRB400级钢筋，加劲箍采用直径14mmHRB400级钢筋，箍筋采用直径8mmHRB400级钢筋制作。（2）本工程试桩有效桩长在30-36m，钢筋笼制作时宜分段制作，分段长度根据现场钢筋笼整体刚度、来料长度及起重设备的有效高度等因素确定。通常顶节和通用节加工为18m长，通过改变底节长度来适应不同桩长的需要。（3）钢筋笼分段吊放入孔时，先缓慢放入首节钢筋，保证钢筋的垂直度，缓慢下放，放至指定标高后（下节钢筋笼上端露出操作平台高度宜为1m），用钢管横跨在桩
17、基口上，进行焊接，钢筋笼焊接完成后，应由专人扶住并居孔中心，缓慢下至设计深度，避免钢筋笼卡住或碰撞孔壁，依次进行后续钢筋笼的焊接和下放。（4）钢筋笼宜采用环形模制作，主筋间最小净距不宜小于80mm。外形尺寸应符合设计要求，各项允许偏差如下表所示：钢筋笼制作允许偏差序号项 目允许偏差（mm）1钢筋骨架直径102主钢筋间距103加强筋间距204箍筋间距或螺旋筋间距205钢筋骨架垂直度骨架长度1%6钢筋笼长度100（5）钢筋笼主筋连接采用搭接焊，桩身纵横钢筋交接处均采用点焊焊牢。搭接焊时宜采用双面焊，当现场不能进行双面焊时，方可采用单面焊（焊接示意图如下）。现场施工时，若钢筋笼整体吊装不可实现，可分
18、段吊装，分段钢筋笼进行连接时采用帮条焊。搭接焊搭接长度和帮条焊帮条长度均可按下表执行。注：（a）双面焊；（b）单面焊；d为钢筋直径，l为搭接长度钢筋搭接示意图钢筋牌号焊缝型式搭接长度HPB300单面焊8d双面焊4dHRB400单面焊10d双面焊5d（6）焊接接头按照钢筋焊接及验收规程的规定抽样测试，测试结果应符合规范规定要求。钢筋笼位于同一连接区段内的焊接接头不得超过主筋总数的50%；接头连接区段长度为35d（d较大主筋直径），且不小于500mm。 （7）检验合格的钢筋笼要悬挂标识牌，钢筋笼成品堆放要下垫方木，使钢筋笼不与地面接触，钢筋笼堆叠不得超过3层，以防止压坏钢筋笼，雨天时要覆盖苫布防止
19、钢筋笼淋雨生锈。（8）在钢筋笼外圈自上而下间隔2.0m设置一层保护层定位混凝土垫块。每层均匀布置4块，以使钢筋笼居孔中。桩身混凝土保护层厚度为50mm。钢筋笼定位混凝土垫块示意图 （9）钢筋笼上端焊接直径20mm吊筋，吊筋长度根据桩顶标高和护筒标高进行确定，吊筋上端加工成圆环状，使用钢管将钢筋笼吊在护筒边枕木上，以防止钢筋笼倾斜和触底。禁止将钢管直接搭放在护筒上，防止护筒下沉。（10）若不能紧接在钢筋笼吊装之后灌注混凝土，则钢筋笼应从孔内移出。在钢筋笼重新吊装前，应对钢筋笼及桩孔重新检验。（11）钢筋笼安装过程中，应进行隐蔽工程验收。5.8二次清孔钢筋笼吊装完毕后立即进行导管安装，导管长度要根
20、据孔深进行搭配，导管下口距孔底300500mm。安装时要仔细检查每个接口是否正确安装胶圈，防止遗漏。导管连接要拧紧，导管上口安装泥浆泵接头，向导管内泵入泥浆，利用泥浆循环进行二次清孔。当孔底沉渣厚度50mm，且孔底500mm内泥浆比重1.15、含砂率8%、粘度22s后向监理报验，报验合格后方可进行混凝土灌注施工。5.9水下混凝土灌注（1）根据规范要求，混凝土灌注采用导管法水下灌注，该工程试桩桩径为800mm，宜采用直径250mm导管，壁厚不小于5mm，导管接头采用螺纹快速接头。底管长度不小于4m，标准节长度宜为2.53m。导管初次使用前要做密闭实验，试水压力为0.61.0Mpa。漏水的导管要及
21、时更换。（2）导管入孔后应徐徐转动导管，检查导管与钢筋笼之间是否卡在一起。（3）为使隔水塞能顺利排出，开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜为300500mm。灌注前向导管内放入球胆做为隔水塞，并在料斗下口放置钢盖板。首次灌注混凝土时，要求快放，并保证足够的混凝土储备量，导管一次埋入混凝土灌注面以下不少于0.8m，孔口安装排浆泵，返出的泥浆回收到回浆池中。（4）灌注过程中，导管埋入混凝土面深度宜为26m，严禁导管提出混凝土面，要有专人测量导管埋深及管内外混凝土的高差，填写混凝土的灌注记录。（5） 水下混凝土必须连续施工，向导管灌注混凝土时采用混凝土泵送输送。 对浇注过程中的一切故障均应记录备
22、案。施工时应按照桩顶的设计标高掌握好混凝土的灌注量（充盈系数1.0-1.2，分段计量）。每根桩的灌注时间应按照初盘混凝土的初凝时间控制，须在混凝土初凝前完成混凝土的灌注。水下混凝土灌注流程示意图（7）控制最后一次浇注量，因为混凝土上层存在一层与混凝土接触的浮浆层需要凿除，为此混凝土高度需超灌至桩顶上不少于80cm，以便在混凝土硬化后查明强度情况，将设计标高以上的部分用风镐凿去。（8）在混凝土灌注完毕的桩旁，36小时内或小于4倍桩径范围内不得开孔。（9）每根桩灌注过程中，项目试验部门随时跟进，按要求留置试块。本工程每根桩浇注混凝土约20，根据规范要求，施工完一根桩，须留置一组试块。5.10桩头制
23、作桩身混凝土浇筑前对试桩桩头钢筋套直径20mmpvc管，桩身混凝土浇筑完毕后及时对孔口进行回填，检桩前开挖。试桩桩头制作前，需先除去桩身顶面浮浆，剔凿至良好混凝土面方可浇筑，且制作桩头所用混凝土强度应高于桩身混凝土强度1-2个等级，浇捣密实，桩顶部混凝土应拍紧抹平。试桩桩头应高出地面800mm，桩头部位钢筋构造按下图要求所示：试桩桩顶构造注：钢筋网片：A 880 钢筋网片共4道，每道间距50 第一道钢筋网片下弯150 试桩桩身及桩顶施工完成后，尚应满以下条件方可进行加载测试：（1）混凝土达到设计强度；（2）试桩混凝土浇筑后已停留足够的间歇时间。（试桩间歇时间，对于粘性土，不应少于15d）6质量
24、保证措施 （1）试桩位置放样确定后，报监理工程师验收，监理工程师复测合格后方可进行钻孔桩施工。 （2）每道工序须请监理验收合格后再进行下道工序施工。 （3)确保钻孔垂直，钻头带导向，孔底减压钻进。 (4)开钻前预先配制好优质泥浆，用粘土或膨胀土为原料，控制比重在1.11.15之间。遇夹砂土层时，为防缩颈，把优质泥浆注入孔内。 (5)确保孔底沉渣小于5cm，采用二次清孔。 (6)混凝土严格控制坍落度及发料时间，确保混凝土连续下料。 (7)防止断桩、夹泥，备足第一斗混凝土。 (8）现场施工记录确保准确，每根桩均报现场监理工程师予以验收签字。 （9）若发生塌孔、斜孔，则回填粘土至塌孔处以上12m，重
25、新钻孔。 （10）发生卡钻及落钻等现象，仔细分析原因，采取相应对策解决问题。 （11）在施工中严格按规范、标准执行，不合格坚决返工重做。 7常见质量事故的预防及处理7.1塌孔的预防及处理措施 塌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。 7.1.1塌孔原因 （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； （2）由于出渣后未及时补充泥浆，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； （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
26、口坍塌，扩展成较大坍孔； （4）在松软砂层中钻进进尺太快； （5）提出钻锥钻进，回转速度过快，空转时间太长； （6）水头太高，使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔； （7）清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低； （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； （9）吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。 7.1.2预防和处理措施 （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； （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； （3）如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂和粘质土（或砂砾和黄土）混合物到坍孔处以上1m-2m
27、，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进； （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； （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。 7.2扩孔和缩径的预防及处理措施 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。 缩孔即孔径的超常缩小，一般
28、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。缩孔原因由于地层中有软塑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。 7.3斜孔的预防与处理措施 7.3.1偏斜原因 （1）钻孔中遇有较大的孤石或探头石； （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； （3）扩孔较大处，钻头摆动偏向一方； （4）钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移； （
29、5）钻杆弯曲，接头不正。 7.3.2预防和处理措施 （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； （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； （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。 （4）孔斜较大时，抛砖回填重新钻进。 7.4钢筋笼上浮的预防与处理措施 7.4.1预防 （1）钢筋笼的制作、安装严格按技术措施进行； （2）混凝土灌至钢筋笼底附近，放慢灌注速度，等导管底口高出钢筋笼底口再按正常速度灌注。 7.4.2处理措施 灌注过程如发现钢筋笼有上升趋势时，及时减慢灌注速度，合理减少导管埋深。 7.5断桩的预防与处理措施 7.5.1首批混凝土封底失败 （1）导管底距离孔底太高或太低 原因：由于计算错误
