桩基工程施工预案

'中铁二十局集团有限公司广清高速公路连接线主线工程B3标桩基础施工预案暨桩基础施工作业指导书编制单位：中铁二十局集团广清公路项目部经理工程部编制日期：2003年11月18日 一、冲击钻机成孔施工工艺（一）、施工准备平整钻机工作场地，用蛙式打夯机夯填密实，保证钻机安置于密实的场地上，避免发生不均匀沉降，造成桩孔倾斜。测量定位：根据给定的导线点，用全站仪沿线加密导线点，测设完毕后，要进行校核，现场需设护桩，确保点位准确，施工中利用全站仪测设桩位。（二）、钢护筒埋设钢护筒采用δ=8mm厚的钢板卷制而成，长度2.5m，护筒顶要高出地面30cm，同时高出地下水位1.5m～2.0m以上，护筒内径大于钻孔直径20cm，护筒顶面位置偏差不大于5cm，倾斜度不大于1%。钢护筒埋设时，采用沉井法进行埋设。具体方法为：首先将护筒立于桩位处，然后在其上挂配重块，利用人工在其内边掏挖、边下沉，直至沉到设计位置为止。护筒埋设过程要注意随时检查护筒中心是否与桩位一致，如有偏差要随时纠偏，以保证护筒中心与桩位中心的偏差控制在规范规定的误差范围之内。埋设护筒时现场用垂球随时检查中心线位置。（三）、泥浆制备在每两个墩之间根据混凝土灌注量砌筑泥浆池和沉淀池，泥浆性能对成孔质量与进度有较大影响，设专人进行泥浆的配制工作。采用优质粘土制成泥浆，粘土以水化快、造浆能力强、粘度大的膨润土为好。造浆前，应先把粘土快尽量打碎，使在搅拌中易于成浆，缩短搅拌时间，提高泥浆质量。泥浆搅拌采用机械搅拌。泥浆指标应满足规范规定及施工要求。如表1所示：成孔方法地层钻孔情况泥浆性能指标相对密度粘度（Pa.s）含砂率（%）胶体率（%）失水率（ml/30min）泥皮厚（mm/30min）静切力（Pa）酸碱度（Ph）冲击易坍地层1.20～1.40２２～３０≤４≥９５≤２０≤３３～５８－１１表1泥浆性能指标 （四）、钻孔开孔：开孔前在孔内多放粘土，并加适量粒径不大于15cm的卵石和碎石，顶部抛平，用低冲程冲砸，泥浆比重1.4左右，钻进0.5～1.0m，再回填粘土，继续以低冲程冲砸，如此反复二、三次，必要时可重复几次。待冲砸至钻头顶在护筒下3～4m，方可加大冲程正常钻进。钻孔：钻孔过程中根据地质情况采用不同方法钻进。淤泥质层、强风化砂岩层采用中冲程，加大泥浆稠度，添加小片石反复冲击，使孔壁被挤实；冲击至弱风化砂岩层时，用大冲程，如果遇基岩面倾斜过大，或高低不平，应回填坚硬片石，低锤快打，造成一个平台，方可采用较高冲程。钻进进程中应经常注意地层的变化，根据排出的钻渣验证地质情况与设计是否一致，每进尺2m检查一次，记入钻孔记录表并与地质柱状图核对。操作人员必须认真贯彻执行岗位责任制，随时填写钻孔施工记录，交接班时应详细交待本班钻进情况及下一班需注意的事项。钻孔过程应经常对钻孔泥浆进行检测和实验，不合要求时应随时改正。在钻孔排渣或其他原因停钻时要保持孔内有一定的水头高度和相对密度，并将钻头提出孔外。本工程地质情况复杂，地下溶洞较多，根据工程地质勘察报告，施工前记录地质状况、溶洞深度、高度、填充物类型。根据溶洞类型，制定溶洞处理方案。如溶洞高度<5米或全充填不漏水时采用钻孔过程中投入碎石、片石，钻头冲击挤密堵塞的方法进行处理。当溶洞高度超过5米或无充填物时采用钢护筒法跟进成桩，钢护筒采用δ=10mm厚的钢板卷制而成,护筒内径大于钻孔直径5cm，护筒连接处要求筒内无突出物，应耐挤、压、不漏水。钢护筒采取气锤夯击入孔,桩锤采用B-3型复打气锤。钻头冲击基岩至钻穿顶板时暂停钻孔,将钢护筒沉入岩溶层,并随钻孔至稳定性岩面,护筒插打时现场用垂球随时检查护筒中心是否与桩位一致，如有偏差要随时纠偏，钢护筒在跟进过程中,其倾斜度不得超过1%,以防钢护筒变形,最后贯入度不应小于10mm/每锤,最后,钻头冲击至设计标高。抽渣：采用抽渣桶抽渣。检孔：钻进中，应常用笼式检孔器检孔，保证桩孔垂直。笼式检孔器用ф8和ф12的钢筋制作，其外径等于钻孔的设计孔径，长度等于孔径的4～６倍。 终孔检查：当钻进孔底达到设计标高时，停止钻进，提出钻头，进行成孔检查，符合规范标准后即进行清孔。（五）、清孔清孔采用抽渣桶反复抽取，当清孔完毕停止1小时后测出孔内泥浆比重，测量沉渣厚度，直止合格为止。清孔过程中必须始终保持孔内原有水头高度，以防塌孔。不得用加深钻孔深度的方法代替清孔。清孔后，对成孔的孔径、孔深、沉淀厚度和倾斜度等进行检查（钻孔成孔质量标准见表２）。孔径用笼式检孔器检查，孔深和孔底沉渣采用标准测锤检测，测锤一般采用锥形锤，锥底直径13ｃｍ～15ｃｍ，质量４kg～6kg。满足设计要求后请监理工程师进行终孔检验，并填写终孔检验记录。表２：钻孔成孔质量标准项目允许偏差孔的中心位置（ｍｍ）群桩：１００；单排桩：５０孔径不小于设计桩径倾斜率小于１％孔深摩擦桩：不小于设计规定；支承桩：比设计孔深超深不小于５０ｍｍ沉淀厚度（ｍｍ）摩擦桩：符合设计要求，当设计无要求时，对于直径≤１.５ｍ的桩，≤３００ｍｍ；对直径＞１.５ｍ或桩长＞４０ｍ或土质较差的桩，≤５００ｍｍ支承桩：不大于设计规定清孔后泥浆指标相对密度：１.０３～１.１０；粘度：１７～２０ｐａ.ｓ；含砂率；＜２％；胶体率：＞９８％二、钢筋笼制作、安装 制作：钢筋在钢筋加工场集中加工，钢筋加工场设在第二十二联中部（K4+715.4-K4+773）中央分隔带上，采用C15砼硬化场地，采用C15砼支墩上铺方木作为堆放钢筋的平台，钢筋棚支架采用轻型钢屋架，屋面采用彩条布上铺设彩钢板，钢筋应分批购进，严禁积压，造成钢筋生锈。钢筋笼分节制作，现场焊接、绑扎成型。分节长度根据实际需要定，接头错开。同一截面内接头钢筋数不应超过钢筋总数的50％。钢筋笼制作必须顺直，不得扭曲变形，焊接、绑扎牢固，按设计要求设置加强箍筋，并与主筋点焊。安装：清孔完毕，钢筋笼加工好后，开始安装。安装时吊车吊放钢筋笼，在孔中焊接接长。钢筋骨架上端焊接吊环和横撑固定于孔口，并在孔口钢筋笼顶部利用短钢轨或其它配重块压住钢筋笼，保证钢筋笼位置及水下混凝土灌注时不上浮或下落。当水下混凝土灌注完毕，混凝土初凝后，解除固定措施，移开钻机。三、水下混凝土灌注（一）、导管安装1.导管导管采用φ300mm的钢管，每节2m，配一节1m，一节1.5m的短管，用来调节导管高度。2.进行水密性试验在下导管前，要对导管进行认真检查，是否损坏，密封圈，卡口是否完好，接头是否紧密。对导管做水密、承压、接头抗拉试验、检验导管的密封性能、接头抗拉能力，符合规范要求方可下导管。质量不好的导管不能使用。3.下导管下导管必须有专人负责，导管必须居孔中心，下导管时防止导管插入钢筋笼。导管距离孔底40cm。（二）、水下混凝土灌注水下混凝土灌注采用垂直导管法。在灌注前进行清孔。沉碴厚度小于5cm，泥浆比重、含砂率、粘度符合规范要求，并经监理工程师认可后方可施工。混凝土采用混凝土输送泵泵送，首批灌注混凝土的数量要进行准确计算，应能满足导管首次埋置深度（≥１.０ｍ）和填充导管底部的需要，所需混凝土数量计算公式见图1。导管埋深不小于1m，导管埋深在2～4m为宜，特殊情况下不小于1m不大于6m。水下混凝土开始灌注后必须连续进行，不可中断。灌注过程中要注意测量导管埋深和混凝土坍落度，混凝土坍落度控制在设计值±20mm为宜。灌注将近结束时，应校对砼的灌入数量，以确定所测砼的灌注高度是否正确。在灌注混凝土时，时刻注意防止钢筋笼上浮。可采取如下措施：1.使导管保持稍大埋深，放慢灌注速度，以减小混凝土的冲击力。2.当混凝土面进入钢筋笼1～2m内适当提升导管，减小导管的埋深，增加钢筋笼下部的埋置深度。 图1：首批混凝土数量计算H2H1HWh1V≥лD2(H1+H2)/4+лd2h1/4式中:V-灌注首批混凝土所需数量(m3)D-桩孔直径(m)H1-桩孔底至导管底端间距(m)H2-导管初次埋置深度(m)d-导管内径(m)h1-桩孔内混凝土达到埋置深度H2时,导管内混凝土桩平衡导管外(或泥浆)压力所需的高度(m)为了保证灌注桩的质量，灌注过程中应采取以下措施：1、凝土的拌和必须均匀，尽可能缩短运输距离和减少颠簸。2、灌注混凝土必须连续，全部灌注工作必须在首批灌注的混凝土初凝前完成，避免任何原因的中断灌注。3、在灌注过程中。要随时检测和记录孔内混凝土灌注标高和导管入孔深度，以控制和保证导管埋入孔内混凝土中有适当的深度（一般宜2m-4m），防止导管提升过猛，管底提离混凝土面或埋入过浅，（<2m）而使导管内进水造成断桩夹泥，也要防止导管埋入过深，而造成导管内混凝土压不出或导管被混凝土埋住，不能提升，导致中止浇灌而断桩。4、灌注的桩顶标高要高出设计桩顶标高50～100cm，此范围的混凝土质量较差应予以凿除，以确保桩顶混凝土的质量。5、混凝土灌注过程要注意做好灌注记录，与设计数量相比较，检查灌注情况。全部混凝土灌注完后拔出护筒，清理场地。四、质量检验与试验（一）、施工中，如地质情况与钻孔资料有较大变化时，要及时上报业主及监理工程师。（二）、终孔检查、清孔后检查均应符合规范要求。 （三）、成孔检查项目：孔径和孔形检查，用长10m的笼式探孔器。孔深和孔底沉渣检查，用测锤检测。桩孔垂直检查，用圆球检测法。桩顶检查，测放墩台中心，纵横向中心坐标法检测。成孔质量必须小于允许偏差。（四）、按规定制作试件，检查桩身混凝土强度。（五）、按规定对桩进行无损检测。钻孔灌注桩施工工艺流程图见图2五、溶洞、岩溶处理施工方案根据钻孔地质图中所反映的桩基长度范围内的地质情况，我部施工的88#~104#墩地下地质层中灰岩部分地下溶洞、岩溶发育程度高，共有18处桩基范围有岩溶、溶洞发育，尤以97#A桩、100#B桩为甚：97#A桩基需穿过四层溶洞，最高一层达9.1米；100#B桩上溶洞高达14.58米（详见地下岩溶、溶洞情况见附表-1）。为保证溶洞处理施工的顺利进行，确保桩基的施工质量和施工安全，本着预先考虑，提前准备，切实可行的原则，拟定如下溶洞处理方案。(一)、对于溶蚀、岩溶发育及高度≤5米的处理施工方案1．施工前的准备工作：桩基开钻前，技术人员要仔细阅读地质图，掌握岩溶、溶洞区的地质特性和具体位置，并根据溶洞的大小及数量，在孔口附近堆放相应数量的抛填物，结合现场实际，对于所需抛填物数量不超过15m3，可利用埋设护筒时凿除的砼块和开挖土、挖泥浆池的开挖土及分隔带内的土作为预备溶洞处理时的抛填物。另外，开钻前，技术人员要以技术交底的形式向施工队明确岩溶、溶洞发育的位置以及附近的地质情况等。2．进尺时，在接近溶洞顶面约1米时，将冲程变为50~100cm小冲程，缓冲慢进。同时密切注意进尺时泥浆突然下降情况。若泥浆发生突然下降， 泥浆制备泥浆池施工准备平整场地桩位放样埋设护筒安装钻机钻孔成孔检查清孔安装钢筋笼下道工序孔内注泥浆沉淀池砼运输钢筋笼制作检查沉碴厚度安装导管灌注水下砼拔除护筒成桩质量检验制作试件拼装导管并检查二次砼拌合泥浆外运说明:钻孔灌注桩基础采用冲击钻机成孔,钢筋笼在加工场制作完成,现场焊接接长,汽车吊吊装,采用商品砼,泵送,垂直导管法灌注。图2钻孔灌注桩施工工艺流程图 要马上量测并记录好下降。若技术人员因事不在现场，施工作业人员应立即通知技术人员赶往现场，技术人员做好记录后应迅速通知监理工程师到现场核实、确认情况。同时将抛填物准备到位，在确认现场情况后，要迅速投入抛填物，将泥浆比提至1.3以上。作准备的水源或泥浆补充漏浆，然后以小冲程反复冲砸。若上述作法仍不能止住漏浆，说明溶洞体积较大或走向太深，可采用粘土装袋、水泥整包、片石集中，短时间内投入孔内。（二）、对于溶洞高度>5米的处理方案1．准备工作：除同（一）方案处理小溶洞所作的准备工作外，应在此类桩桩口附近尽可能多的堆放开挖泥浆池及埋设护筒时翻挖的砼块、土，针对97#A桩、100#B桩两个溶洞较高的桩基，因溶洞中的空洞高度、填充物的具体填充程度及溶洞走向深度不详，为确保此溶洞能达到好的处理效果，在孔口附近备置袋装粘土和片石（块径大于25cm为宜），其数量分别在10m3左右。一旦在进尺时冲破溶洞顶层后发生很大数量的漏浆（体积超过15m3），应立即集中抛填上述备置的抛填物，同时泥浆比加大至1.3以上，防止坍孔。若泥浆仍旧无法回升，则说明处理未果，可进行处理或根据漏浆情况采用下长钢护筒，来通过溶洞范围（钢护筒采用8~10cm厚优质钢板制成），用BM-Ⅰ型振动锤下沉护筒。2．为以防万一，即防止溶洞高度过高，空洞部分发育程度很高，导致钻至溶洞范围时，发生孔内漏浆减压，引起坍孔，进而造成地面下陷，虽程度不会很严重，但有导致钻机倾倒的这种可能性，因此要求此类桩基钻孔施工前必须以缆风绳索将钻机安全锚拉，防止钻机倾倒，危及行车及人员安全。 六、钻孔桩施工中常见事故及预防、处理方法(一)、导管进水1、主要原因①首批砼储量不足，或虽然砼储量已够，但导管底口距孔底的间距过大，砼下落后不能埋没导管底口，以至泥水从底口进入。②导管接头不严，接头间橡皮垫被导管高压气囊挤开，或焊缝破裂，水从接头或焊缝中流入。③导管提升过猛，或探测出错，导管底口超出远混凝土面，底口涌入泥水。2、预防和处理方法①若是第一种原因引起的，应立即将导管提出，用空气吸泥机将散落在孔底的砼清除，不得已时需将钢筋笼提出采取反复清除。然后重新下放骨架、导管并投入足够储量的首批砼，重新灌注。②若是第二、三种原因引起的，应视具体情况，拔换原管重下新管，但必须用潜水泵将导管内的水抽干。（二）、塌孔：主要原因是①泥浆相对密度不够及其他泥浆性能不符和要求，使孔壁未形成坚实泥皮。②在松散砂层中钻进进尺太快。③冲击锥倾斜撞击孔壁。处理方法：①在松散粉沙土或流沙中钻进时，应控制进尺进度，选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆。投入粘土，掺片，卵石，低冲程锤击，挤密孔壁。②判明塌孔位置，回填砂和粘质土混合物到塌孔处以上1-2米，待回填物沉积密实后再行钻进。③吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心垂直插入，严防触及孔壁。（三）、梅花孔的预防及处理①出现梅花孔后，可用片、卵石混合粘土回填钻孔，重新冲击。②用低冲程时，每冲击一段换用高一些的冲程冲击，交替冲击修整孔型。 （四）、进尺偏孔1、基岩面不平，岩洞顶板、底板倾斜或厚度、强度不一，均有可能导致进尺过程中偏孔现象的发生。2、主要在施工时的表现为钻进速度减低，主绳摆幅加大。3、此时，应立即提钻，向孔内抛填粘土、块径在25~30cm的坚硬片石或现场堆放的砼块，回填1~2米后，重新开钻，冲程不宜大于45cm。钻至原偏孔标高时，再提钻复抛粘土、片石或砼，以1m的冲程造孔。（五）、卡钻1、由于岩面倾斜，钻穿溶洞顶板时钻头摆动、溶洞挤钻、岩溶中软塑填充物吸住钻头等均有可能造成卡钻。2、技术人员及司钻人员准确掌握溶洞的具体位置（通过地质钻孔图），在施工过程中应以预防为主，司钻应随时观察主绳摆动情况，经常检查头直径，当其磨损超过2cm时应及时补焊。3、若发生卡钻，可采取如下几种方法：①慢试法：即将主绳徐放徐收，反复进行使钻头顺位后提出。②冲击法：主绳放松3~5米，用副绳吊一重物冲击钻头，使之松动，然后徐收主绳提钻。③用吊车加力提升，此方法对于软地基的吸钻处理效果较好。④水下松动爆破法：此方法最适用于处理因溶沟和岩面倾斜造成的卡钻，做法是将乳化防水炸药分两组配重后对称沉入钻头刃脚处，将钻机主绳拉紧后，用电雷管起爆。注意药量要适当。（六）、杜绝掉钻发生 因钨金套与钻头连接不牢或断裂，钢丝绳拉断，钻头断裂，均有可能造成掉钻，我部在桩基钻孔施工过程中，坚决杜绝此类问题发生，要求施工队操作人员及技术人员必须经常检查钻具、钢丝绳，发现超限立即进行加强处理或更换。七、施工安全一、安全目标杜绝因工死亡事故，杜绝一切重伤事故，不发生重大设备事故，重大交通事故、火灾事故和其它事故，全年轻伤率控制在3‰以内。二、安全施工保证措施㈠建立安全生产领导小组，负责安全施工的制度、条件、奖罚办法和安全生产的监督检查，以及安全生产责任事故的调查处理。㈡项目安全生产监督检查机构形成三级管理体系，项目部配备安全工程师，各施工队配备专职安全员。㈢制定施工现场及临时工程安全措施1.施工现场内设置醒目的安全警示标志；防火及防雷击等安全设施完备，且定期检查，如有损坏，及时修理。在各材料库、生产、生活区设置有效而足够的消防器材，并放在明显易取的位置上，设立明显标志,各种消防器材定期检查补充和更换，不得挪做他用。3.在施工驻地、库房处配置足够的消防器材，加强防火意识教育。4.加强施工道路的交通管理，并按有关规定设置行车标志，以保证行车安全。5.特殊、危险地段设醒目的标志，夜间设有照明设施，设置现场围蔽设施。6.工地施工用水和饮用水在施工前对水质进行化验鉴定，并采取相应的处理和防护措施。 7.施工现场所有用电线路架设统一规划，电线按标准架设，不得将电线捆在无瓷瓶的钢筋、脚手架上，架设高度必须满足离地4.5m以上要求，露天设置的闸刀开关装在专用配电箱里，用电设备做到一机一闸一箱一锁一保护并标识警示标志，电工人员定期检查，不得用铁丝或其它金属丝替代保险丝,确保用电安全。'