钻孔灌注桩施工作业指导书.docx
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钻孔灌注桩施工作业指导书.docx
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钻孔灌注桩施工作业指导书
钻孔灌注桩施工作业指导书
一、目的
明确桥梁桩基冲击钻施工作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准,指导、规范桩基作业施工。
二、编制依据
1、《铁路桥涵工程施工质量验收标准》(TB10415-2003)
2、《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》(TZ203-2008)
3、《铁路桥梁钻孔桩施工技术指南》(TZ322-2010)
三、工艺原理
钻孔灌注桩基础是用钻孔机具进行造孔后,在孔内放入钢筋骨架,灌注桩身混凝土而成的。
冲击法造孔是用冲击式钻机或卷扬机带动冲击钻头,上下往复冲击,将钻孔的士石砸裂、破碎或挤入孔壁中,用泥浆浮起钻碴,使冲击钻头能经常冲击到新的土或岩石,然后再用抽碴筒(或用管形钻头)取出钻碴造成桩孔。
四、作业特点
施工设备简单,操作方便,适用各种砂类土、粘性土,也适用于碎、卵石层和岩石层。
五、机具设备
根据桥址范圈地质情况和工程任务情况,配备钻孔设备施工钻孔灌注桩。
主要施工机械有:
钻孔设备、水泵、砼搅拌机、吊车、砼运输车、砼导管、抽水机、钢筋调直机、钢筋切割机、电焊机、挖掘机等。
六、施工工艺及施工注意事项
1.施工工艺
1.1钻孔灌注桩施工工艺流程见下图。
钻孔灌注桩施工工艺流程图
1.2施工工艺
1.2.1准备工作
场地布置及平整:
在旱地上,应清除杂物,整平场地,如遇软土,适当处理。
桩位测量:
场地整好后,即可测量定位,用长木桩加铁钉准确标出各桩位中心桩位放样时,桩的纵横允许偏差不大于5cm,并在桩的前后左右距中心2m处分别设置护桩,以供随时检测桩中心和标高。
埋设护筒:
护筒采用钢护筒,护筒用厚钢板制成。
为增加刚度防止变形,在护筒上、中、下各焊一道加筋,护筒顶宜高出施工水位或地下水位2.0m,并高出施工地面50cm,四周夯填粘土、。
埋设时保证护筒竖直,竖直线倾斜不大于1%,顶面水平,护筒中心位置准确。
护筒埋置深度符合下列要求:
在岸滩上,黏士、粉土不小于1m,砂类土不小于2m。
当表面土层松软时,宜将护筒埋置在较坚硬密实的土层中至少0.5m。
钻孔泥浆:
选择并备足良好的造浆粘土,保证满足钻孔内泥浆顶标高始终高于外部水位或地下水位1.5—2.0m,使泥浆的压力超过静水压力,在井孔壁上形成一层泥皮,阻隔孔外渗流,保护孔壁免于坍塌。
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。
泥浆指标应符合下列规定:
比重
正循环旋转钻机、冲击钻机使用管形钻头钻孔时,入孔泥浆比重可为1.1~1.3。
冲击钻机使用实心钻头钻孔时,孔底泥浆比重不宜大于:
黏土、粉土1.3;大漂石、卵石层1.4;:
岩石1.2。
黏度
入孔泥浆黏度,一般地层为l6~22s,松散易坍地层为19~28s。
含砂率
新制泥浆不宜大于4%。
PH值
PH值应大于6.5。
砌泥浆池:
在围护范围内,择适宜地点,砖砌一个泥浆池,用于泥浆的排放和存放。
1.2.2钻孔
钻机就位
钻机就位前,对主要的机具进行检查、维修和安装,并检查全套设施的就位情况及水电供应情况。
先组立好钻机和安装好起吊系统,拨移就位,偏差不大于5.0cm,然后将钻头吊起,徐徐放进护筒内。
钻机就位前,于孔口搭设钻机平台,平台要平整、牢固,钻孔过程中不发生钻机倾斜或沉落。
钻孔前,根据施工图设计所提供的地质、水文资料绘制孔位地质剖面图,以供随不同土层选择适当的钻头,钻进压力和速度及适合的泥浆等参考数据。
钻进中,经常注意土层变化,在土层变化处均捞取碴样,判断土层,记入记录表中,并与地质剖面图核对,是否满足设计承载力。
钻机就位后,用垫本做机座,使底座和顶端平稳,在钻进和运行中不得产生位移和沉陷。
开钻时,在桩孔内投入一定数量的粘土及相应的水,利用钻头空钻搅制泥浆,搅拌后抽至循环池,待循环池及桩孔全部储够泥浆时,先启动泥浆泵和转盘,后进行钻进,进尺需适当控制。
在钻进过程中,进尺快慢根据地质情况来控制,并经常对钻孔泥浆的相对密度进行检查,在粘性土及含砂率小的泥岩中,宜用中等转速稀泥浆钻进,在砂性土及含砂率高的地层中,宜用低速慢进稠泥浆钻进。
钻孔作业必须连续进行,不得间断。
因客观原因必须停钻时孔口应加护盖,并严禁钻锥留在孔内,以防埋钻。
钻孔中应注意及时排除钻碴,并保持泥浆稠度和粘度,避免糊钻和坍孔造成埋钻。
钻孔桩过程中,随时用测绳、测锤测量钻孔深度,满足设计标高时停止钻进。
用直径等于桩径的测孔器检查钻孔直径是否满足设计要求,有无缩径,有无偏孔或探头石等缺陷。
钻进操作要求:
开始钻进时,进尺适当控制,采用小冲程开孔,使初成孔竖直、圆顺,能起导向作用,并防止孔位偏心、孔口坍塌。
如遇岩层,可以采用中大冲程。
钻进过程中及时排除钻碴。
及时详细地填写钻孔施工记录,交接班时交代钻进情况及下一班应注意的事项。
。
1.2.3清孔
清孔的目的是抽换孔内泥浆,清除钻碴沉淀层,尽量减少孔底沉淀厚度,防止孔底存留过厚沉淀土而降低桩的承载力。
其次,清孔还为浇注水下混凝土创造良好条件,浇注顺利,清孔方法采用循环换浆清孔法。
终孔后即进入成孔验收,对孔径、斜度、泥浆沉淀物的厚度等进行检查,确认钻孔的各项技术指标符合下表要求后,方可进行清孔。
清孔时保持孔内水头的高度,防止坍孔。
清孔后孔底沉渣厚度小于设计图规定值,清孔后孔底提出泥浆进行性能指标试验并符合规范要求,清孔合格。
不得用加大孔深来代替清孔。
1.2.4钢筋笼的制作和吊装就位
钢筋笼分段制作运输,分段吊装入孔,井口焊接绑扎,汽车吊装入孔。
钢筋笼在工地的钢筋加工场制作,按设计图纸的规定来制作相应的
加强筋。
主筋采用闪光对焊,主筋与箍筋采用点焊,螺旋筋采用交叉点梅花形点焊。
笼体要求整体焊接牢固,在钢筋笼外侧延纵向每2m设置一道耳筋,以保证基桩净保护层厚度。
钢筋笼在井口竖向焊接采用双面搭接焊,接头相互错开。
钢筋笼顶用钢筋吊环与孔口联接固定,以免钢筋笼上浮或下沉。
成孔清孔验收合格后,利用吊车将钢筋骨架吊入桩孔内,每下完一节后用钢管或方本固位,再用吊车吊住另一节进行焊接,吊放钢筋骨架入桩孔时,钢筋笼要垂直下落,速度要均匀,避免撞击孔壁。
钢筋笼入孔前注意检查终孔后有无坍孔,以便及时采取措施,使钢筋笼能顺利就位。
吊入钢筋笼时应对准孔位中心轻放,就位后牢固定位,待混凝土浇注完毕初凝后,方可解除固定设施。
由于桩基钢筋笼形式、尺寸不同,在施工过程中将详细交底。
1.2.5设立导管
导管内壁应光滑圆顺,内径一致,直径可采用20~30cm,中间节长宜为2m,底节长4m。
导管吊装前应先试拼、试压、不得漏水,并编号及自下而上标示尺度。
导管轴线偏差依孔深、钢筋笼内径与法兰盘外径差值而定。
组装时,连接螺栓的螺帽宜在上;试压的压力宜等于孔底静水压力的1.5倍。
连接牢固,封闭严密,上下成直线,吊装时,应位于井孔中央,并应在混凝土浇注前进行升降试验。
1.2.6灌注水下混凝土
灌注混凝土是钻孔桩施工的重要工序,在浇注前,应探测孔底泥浆沉淀厚度,如大于设计厚度,再次清孔,直到满足要求为止。
砼采用自动计量拌合站拌和,砼输送泵输送。
砼坍落度控制在18—22Cm。
混凝土拌合物运至浇注地点时,应检查和易性、坍落度等情况,如不符合要求,混凝土进行二次拌合,直至达到使用要求。
砼灌注使用导管进行,导管吊装前先试拼,并进行水密性试验。
接口连接牢固,封闭严密,同时检查拼装后的垂直情况与密封性,根据桩孔的深度,确定导管的拼装长度,吊装时导管应位于桩孔中央,并在灌注前进行升降实验。
首批砼用剪球法泄放。
在漏斗下口设置砂袋或砼小球(柱),当漏斗内储足首批灌注的砼量后剪断砂袋或球体的铁丝,使砼迅速落下,至孔底把导管裹住。
浇注首批混凝土时应注意:
浇注导管埋入混凝土的深度不小于l.0m:
混凝土浇入孔底后,立即探测孔内混凝土面高度,计算出导管的埋置深度,如符合要求,进行正常浇注。
浇注开始后,连续有节奏地进行,尽可能缩短拆除导管的间隔时间;当出现导管内混凝土不满时,徐徐地浇注,防止在导管内造成高压空气囊压漏导管。
边灌注砼边提升导管边拆除上一节导管。
当下落不畅时,可边提升边锤振导管。
提升速度不能过快,导管埋深不小于2m,也不大于6m。
在浇注过程中,应经常保持井孔水头,防止坍孔。
当井孔混凝土面接近钢筋骨架肘,使导管保持稍大的埋深,并放慢浇注速度;当井孔湿凝土面进入钢筋骨架一定深度后,适当提升导管,使钢筋骨架在导管下口有一定的埋深。
为确保桩顶质量,灌注的桩顶砼标高比设计高出0.5-1.0m,预加高度在基础开挖后凿除。
在浇注将近结束时,导管内混凝土柱高度相对减小,超压力降低,而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,比重增大,在混凝土顶升困难时,可在孔内加水稀释泥浆,并掏出部分沉淀土,使浇注工作顺利进行。
灌注到桩身上部5m以内时,可不提升导管,待灌注至规定标高时~次提出导管,拔管时注意提拔及反插,保证桩芯砼密实度。
护筒的拔出和提升,应注意:
处于地面及桩顶以下的井口整体式刚性护筒,在浇注混凝土后立即拨出。
在浇注混凝士时,每根桩应制作不少于l组(3块)的混凝土试件。
2.注意事项
2.1为防止冲击振动使邻孔壁坍塌和影响邻孔刚灌注的混凝土的凝固,应待邻孔混凝土灌注完毕,应待临孔混凝土强度达到2.5MPa,方可开钻。
2.2如发现有失水现象,护筒内水位缓慢下降,应补水投粘土。
开孔时为了使钻碴泥浆尽量挤入孔壁,一般不抽碴。
4~5m后,方可拙碴。
钻进中要随时注意,保持孔位正确。
2.3钻孔时要察看钢丝绳回弹和回转情况,耳听冲击声音,借以判断孔底情况。
要掌握少松绳的原则,松多了会降低冲程,过于松少了犹如落空锤,损坏机具。
松软地层夹有较多石块时,一般每次松绳3~5cm,均匀密实地层5~8cm。
2.4冲击过程中,要勤抽碴,勤检查铜丝绳和钻头磨损损坏情况,预防发生安全质量事故。
2.5钻头直径磨耗不应超过l.5cm,应经常检查及时用耐磨条补焊。
并常备两个钻头轮换使用、修补。
为防止卡钻,一次补焊不宣过多,且补焊后在原孔使用时,宜先用低冲程冲击一段时间,方可用较高冲程钻进。
2.6当孔内泥浆含碴量增大,钻进速度减慢,每小时进尺卵石层小于5~lOcm,松软土层小于15~30cm时,应进行抽碴。
一般每进尺0.5~1.0m抽碴一次,每次抽至泥浆内钻碴明显减少,无粗颗粒,比重降至正常为止。
抽碴时应注意:
及时向孔内补浆或补水。
如系投粘土自行造浆,不宜一次倒进以防粘钻;采取沉淀池方法,将沉淀后的泥浆流至泥浆池内,再用泥浆泵抽网孔内。
2.7为保证孔形正直,钻进中应常用检孔器检孔,检孔器是用钢筋制成,其高度为钻孔直径的4~6倍,直径不小于桩径。
更换钻头前,必须经过检孔,将检孔器检到孔底可放入新钻头。
如检孔器不能沉到原来已钻到的深度,或钢丝绳的位置(拉紧时)偏移护筒中心时,则考虑可能发生了弯孔、斜孔或缩孔等情况,应及时采取补救措施。
2.8为控制泥浆比重和抽碴次数,需及时用取样罐放到需测深度取泥浆进行检查,及时向孔内灌注泥浆或投碎粘土。
七、劳力组织
根据钻孔灌注桩施工作业特点,配备相应人员,具体人员数量根据现场情况确定。
八、质量标准
1、实测项目
钻孔灌注桩钻孔的允许偏差及检查方法见下表。
2、外观鉴定
2.1桩头凿除预留部分后,应无残余松散层和薄弱砼层。
2.1需嵌入承台内的砼桩头及锚固钢筋长度应符合图纸要求,如锚固长度低于规范规定的最小锚固长度要求时,必须返工处理。
钻孔桩钻孔允许偏差
序号
项目
允许偏差(mm)
1
孔径
不小于设计孔径
2
孔深
摩擦桩
不小于设计孔深
3
孔位中心偏心
群桩
≤100
单排桩
≤50
4
倾斜度
≤1%
5
浇筑混凝土前桩底沉渣厚度
摩擦桩
≤300
柱桩桩
≤100
九、质量保证措施
在钻孔桩施工中,采取必要的措施防止坍孔、断桩,防止坍孔的主要措施是经常检修钻孔机具设备,使钻孔能连续不间断进行,保证钻孔进度,始终保持孔内有足够高的水位,加大静水压力,钻孔中,根据地质变化情况,及时调整泥浆比重,保证泥浆护壁效果。
清孔后,立即下钢筋骨架,安装导管,灌注混凝士。
防止断桩的主要措施是导管坚固,导管内壁光滑圆顺,内径一致,使用前试拼、试压、编号、接口连接严密、牢固。
砼要拌合均匀,灌注水下混凝土要保证连续施工,混凝土随拌随灌,拌好的混渡土不要停留时间过长再灌,混凝土运输后灌注前不得离析,在灌注过程中、,应记录浇注混凝土的数量,经常测探孔内混凝土面的位置,及时调整导管埋深,导管的埋深大于2m,小于6m。
导管提升要轴线竖直和位置距中,逐步提升,专人指挥吊机,防止多拨断桩。
有备用发电机和砼搅拌机。
水、电、料、砼搅拌满足砼连续浇注的需要。
十、钻孔事故的预防和处理
1.坍孔
孔口坍塌容易发现,而孔内坍塌则需仔细观察,如孔内水位突然下降,孔口水面冒细密的水泡;出土量最著增加,没有进尺或进尺甚小;孔深突然变浅,钻头达不到原来的孔深,钻机负荷显著增加等,均表明孔内已有坍塌。
1.1坍孔原因
泥浆比重或粘度太小,未形成坚实的护壁。
施工场地夯填土质量不良。
钻机和钻架未支承好,支承面受过大的压力。
护筒埋置太浅。
埋置护筒不符合要求,护简周围或底部未用优质粘土分层夯实填筑。
开孔时,护筒脚下2~3m范围内未作好造壁处理。
护筒直径过小或护筒埋置不够平正垂直,开孔时钻头左右晃动冲击护筒,钻进中钻头碰撞护筒。
孔内规定的水位高度不够或未保持好规定的水位。
护筒高度不够,孔内涌出承压水,降低水的静压力。
在松软砂层中进尺太快。
提住钻头钻进时,放置速度太快。
遇易坍孔的流砂层,未及时采取措施。
清孔方法不当。
补水时水流冲塌孔壁。
钻头或钢筋笼碰撞孔壁。
补水量过大,经常溢出孔口,浸泡孔口土壤,以致松软坍塌。
从终孔至灌注水下混凝土,延误时间过久等。
1.2坍孔的预防和处理
在松散的粉砂土、淤泥层或流砂中钻进时,应控制迸尺,选用较大比重、粘度、胶体率的优质泥浆(或投入粘土、片石低锤冲击使粘土膏、片石等挤入孔壁)。
如孔口坍塌可回填重新埋设护筒再钻。
或下钢护筒至未坍处以下至少1.0m。
孔内坍塌不严重者,可加大泥浆比重继续钻进。
较严重者,可回填砂石和粘土混合物到坍塌位置以上l~2m,甚至全部回填再钻。
若坍塌埋住钻头,应先清孔,后提起钻头。
严格控制冲程高度。
2.钻孔漏浆
在透水性强或有地下水流动的地层中,稀泥浆会向孔外漏失,一般有护筒底漏浆和护筒接缝漏浆两种情况,严重漏浆为坍孔的先兆,应及时处理。
漏浆的主要原因是;护筒埋设太浅,回填土不密实或护筒接缝不严密,或水头过离等等。
补救的办法是:
加稠泥浆或回填土掺卵、片石反复冲击增加护壁,护筒本身漏浆则可用棉絮塞。
此外护筒内有捧落物也会造成漏浆。
3.弯孔
在钻孔时,由于钻孔方向偏斜产生弯孔,严重者影响钢筋笼的安装和桩质量。
3.1弯孔原因
钻机座落在软硬不同的土层上,钻进中发生位移和偏沉。
钻孔时遇到较大孤石、探头石或倾斜的岩层。
在有倾斜度的软硬地层交界处,岩面倾斜处钻进;或在粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进,钻头所受阻力不匀。
3.2处理方法
弯孔不严重时,可重新调整钻机继续钻进。
严重时,钻孔应回填砂粘土,冲击钻孔应回填粘土夹砂卵石或小片石至弯孔以上0.5m,待沉积或用低冲程冲击密实后再钻进。
不得用冲击钻头直接修孔,
4.糊钻
冲击钻进时,可降低冲程,降低泥浆稠度,在粘土层上回填部分砂、砾石防止吸住冲击钻头。
5.缩孔
地层中夹有塑性土壤(俗称橡皮土),遇水膨胀后使孔径缩小。
或钻头磨耗严重未及时焊补,钻出小于设计桩径的孔。
遇到这种情况时,可采用上下反复扫孔的方法扩大,或回填砂粘土,待密实后重钻。
6.梅花孔
梅花孔或探头石(印孔形不圆有局部孔壁凸进)是冲击钻孔经常遇见的事故,其原因是:
泥浆太稠,妨碍钻头转动;转向装置失灵,钻头总在一个方向上下冲击;操作时钢丝绳太松,或冲程太低,钻头得不到充分转向时间,这样就容易在基岩中形成梅花孔。
在非均质地层如漂、卵石层、堆积层等易出现探头石。
当出现以上情况时,一般用强度高于基岩或探头石的碎石或片石回填重钻。
7.卡钻
钻头在距孔底一定高度卡住,提不上来,但向下可活动为上卡。
在孔底卡住,无法活动为下卡。
7.1卡钻原因
不规则孔形末处理。
坍孔落石、工具掉进孔内。
长护筒倾斜,下端为钻头撞击变形。
钻头尺寸不一,或焊补超限。
下钻太猛,钻
头撞碰在孔内倾倒。
发生卡钻,不宜强提,不可盲动以免愈卡愈紧或造成坍孔埋钻。
7.2处理方法
7.2.1上下提动钻头,使之旋转,并用撬棍配合,左右反复拨动大绳,使钻头能沿下落的原道提出。
7.2.2用小钻头冲击卡钻一边孔壁或钻头,使钻头松动后,再起吊。
7.2.3先探准障碍物的位置,收紧钻头大绳,可用冲、吸的方法将卡钻处松动后提出。
7.2.4在无活动余地的情况下,可用强提法。
强提的支撑枕木垛位嚣要离孔口范围稍远,以免孔口坍塌,J并加保险绳,以免拉断大绳而掉钻。
具体可用滑车组、杠杆、千斤顶等办法施力拉拔钻头。
在处理过程中,要继续搅拌泥浆,以防沉淀埋钻。
8.掉钻
8.1掉钻的原因
卡钻时强提强扭。
冲击钻头合金套焊接质量差,钢丝绳拔出。
钢丝绳与钻头连接处,钢丝绳的绳卡数量不足或松弛。
钢丝绳断丝太多,未及时更换。
8.2打捞方法
掉钻后,应及时摸清情况,如孔深、钻头是否偏斜、有无坍孔嚣,若钻头被埋住,应首先清孔,使打捞工具能接触钻头,打捞一艘采用下述方法。
8.2.1打捞叉法:
当冲击钻头钢丝绳折断或钢丝绳卡松脱,在钻头上留下不少于2m钢丝绳时,可采用叉式捞针在孔内上下提动,将短铜丝绳卡住提出钻头。
8.2.2钩取法;钻头上预先焊有钢筋环或打捞横粱等,可用钩子挂墩。
8.2.3套绳法:
将单绳套(或双绳套)套住冲击钻顶端。
有困难时可把带有套绳的导圈,固定在有剐度的杆上或抽碴筒下端,送到预先探准的位置上,将钻顶端或套住,收紧套绳取出。
当孔内掉进零星落物或工具时,可用电磁铁吸取。
十一、安全措施
1.加强安全教育,提高全员意识与知识水平。
2.健全安全组织,强化安全检查机构,将事故消灭在萌芽状态。
3.建立安全岗位责任制,做到奖罚严明。
4.对机械的操作和管理,严格按照安全细则与安全操作规程进,杜绝因机械操作不当、触电等伤亡事故。
5.对施工有影响的电缆管线的拆迁与有关单位进行联系,严禁任何机械及金属在带电或电缆下作业的碰触。
6.严禁饮酒后作业和穿拖鞋、赤脚上班。
7.钻机、提升钻、吊机等大型机械作业时,设专人指挥,吊臂、重物下严禁站人。
8.现场实行规范化管理,各类材料堆放有序,严禁侵入便道界限,保证道路畅通。
9.钻孔桩基础施工应符合下列规定:
(1)钻机安装时,机架应垫平,保持稳定,不得产生位移或沉陷,钻架顶端应时缆风绳对称张拉,地锚应牢固。
(2)钻孔时,钻速不得过快或骤然变速;孔内弃土不得堆积在钻孔周围。
(3)停钻后,钻头应提出孔外安全放置,孔口应遮盏防护。
十二、环境保护
1、钻孔桩施工中,大量废弃的泥浆应经泥浆分离器处理后,运往制定的废弃泥浆的堆放场地,做好妥善处理。
2、施工中应注意避免灌注中孔内溢出的泥浆,应引至适当的地点处理,防止污染农田及河流。
3、施工营地和施工现场的生活垃圾,应集中堆放,及时在制定地点进行处理。
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