冲击钻孔灌注桩施工工法

'冲击钻孔灌注桩施工工法1、原理和适用范围：1.1、冲击钻孔灌注桩是指采用冲击钻机成孔后就地灌注砼而形成的基础桩。冲击钻机是采用卷扬机带动钢丝绳提升钻锥（钻头），利用钻锥自由下落的动能产生冲击作用，挤压破碎岩土实现钻进的工程机械。冲击钻锥（钻头）一般是用整体铸钢做成的，钻刃为十字形，并采用高强度耐磨钢材做成底刃，钻头应有足够的重量。冲击钻成孔就是利用钻机不断地提锥、落锥反复冲击孔底，即采用适当的冲程和冲击频率，把地层中的泥砂、石块挤向四壁或打成碎渣，通过泥浆循环或掏渣筒掏渣实现出渣；重复上述过程，至钻进深度达要求深度而实现成孔的。见附图“钻机照片”。1.2、在基础工程施工中，冲击钻机成孔与其它型式的钻机成孔相比具有如下特点：1.2.1、冲击钻锥以自由落体的方式冲击岩土。由于钻头质量大，冲击末速度较高，冲击力大，能够有效地破碎较硬的岩石。在钻进土夹石层、卵石层、飘石层和风化基岩层时，冲击钻机是一种有效的钻进设备；1.2.2、与回转钻机相比，冲击钻机成孔是利用冲锥的冲击作用挤压破碎岩土来实现钻进的，因此使用冲击钻机所成的孔更稳固，大大减小了坍孔现象的出现机率，也使在灌注混凝土前孔内泥浆能达到更加洁净的指标；与冲抓钻机相比，冲击钻机不需要过多的护筒和机械配合；1.2.3、冲击钻机主要由机架、卷扬机、钢丝绳、钻锥构成。因此具有结构简单、便于移动就位、操作简易、机械故障少和维修方便的特点，对施工场地也要求不高；1.2.4、在冲击钻孔过程中，因泥浆有一定的比重和粘度，使用泥浆泵通过泥浆管不断向孔底输送较纯净的泥浆，使孔内泥浆带动孔壁未利用的岩渣和砂粒一起流出孔口，实现泥浆正循环出渣，或使用出渣筒间断出渣，从而使钻机正常钻进和保持一定的功效。与回转钻机相比，当设备功率相同时，冲击钻机可用于较大直径的钻孔。1.3、冲击钻孔工法适宜各类土层、各类第9页共9页 软岩层和次坚硬岩层，钻孔直径和深度随钻锥直径变化和钻机功率的变化而变化，孔径一般在60—300cm，孔深可达100m。2、操作程序：见附图“钻孔灌注桩施工工艺流程图”。2.1、清理现场施工准备阶段中记录完原地面标高后，就可清理施工现场的杂物，修筑接通便道，接通供电、供水、排水系统，平整处理钻机就位场地，达到适宜人员操作，便于机械就位和运转，满足施工要求。2.2、测量放样和定位用全站仪定出桩基平面中心点，并及时埋设十字护桩；护桩用于埋设护筒、校核冲孔轴线，要求埋设稳固，其四周严禁堆放东西，严禁破坏。2.3、护筒埋设护筒采用钢板围制而成钢护筒，直径大于设计桩径20—30cm。护筒采用挖坑埋设法，护筒底部50cm以下和四周所填粘质土必须分层夯实。护筒中心竖直线应与桩中心线重合，除设计另有规定外，平面允许误差为50mm，竖直线倾斜不大于1％。护筒高度宜高出地面0.3m或水面（地下水面）1.0～2.0m。护筒埋置深度应根据设计要求或桩位的水文地质情况确定，一般情况埋置深度宜为1.5～2.5m，特殊情况应加深以保证钻孔和灌注混凝土的顺利进行。2.4、钻机就位钻机稳定的安装在埋好的护筒一侧，钻机的垫木不可压在护筒上，钻机前端（或机架的任何部位）一般须距护筒20cm以上。调整钻机，使钻机起吊钻锥的最前端滑轮槽中心点（直接起吊钻锥段钢丝绳的中心线）的铅垂线与桩孔中心点重合；稳定好钻机和钻机扒杆。根据设计配备适宜的钻锥和钻孔事故处理机具，接通水电。将钻锥放入护筒内，安装好钻锥。第9页共9页 2.5、钻进2.5.1、泥浆采用粘土孔内冲击制浆。钻进前，向护筒内加适量水、粘土，使用小冲程造浆。造好泥浆后就可钻进。2.5.2、钻进的孔位必须准确。开钻时均应慢速钻进，随时检验钻机位置是否移动、孔位是否偏移，否则及时调整，待导向部位或钻头全部进入地层后，方可加速钻进。为了使导向段（护筒底部约2m深）稳固，造浆时可加入适量块石，或此段第一次成孔后用粘土和块石回填后再冲击成孔。2.5.3、钻进过程就是重复钻进、排渣、调整泥浆、调整孔位、修复钻锥（直径、焊接钻刃等）的过程。钻进过程中，直至砼灌注快结束时，必须保持、维持孔内的水头标高不低于护筒顶面下50cm左右。2.5.4、一般情况，当钻机提起钻锥较费力或进尺减缓时需要排渣。一般采用泥浆正循环排渣或打渣筒排渣。若采用前者排渣，应在钻进前将泥浆循环系统设置好，即排浆沟、泥浆池（含沉淀池）、泥浆泵、泥浆管应挖好和安装好；正常钻进过程中，当泥浆含砂率超限较大，就应循环出渣；若泥浆粘度偏小，可适量加入粘土造浆，此时粘土应先用水泡透泡软。出渣沟一般较平坦和有“三道弯”，沟里顺序放几张网眼由大到小的滤砂网，让渣尽量在沟内沉淀，并及时清理渣土。泥浆流入泥浆池，用泥浆泵送至孔底，使泥浆循环出渣；或将泥浆存入泥浆池。泥浆中渣土较少时，停止出渣，继续冲孔。2.5.5、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。经常检查钻机的底座和顶端应是否平稳。经常检查钢丝绳之直接起吊钻锥段的中心线在冲击和提起时是否铅垂，其是否与桩孔设计中心点重合或在容许的距离内；在钻进中不应产生沉陷；否则都必须及时处理和调整。应经常注意地层变化，在地层变化处均应捞取渣样，判明后记入记录表中并与设计地质剖面图核对，出入较大应报设计人员处理。经常检验泥浆，不合要求时，应随时通过向孔内添加粘土或向泥浆池添加清水进行修正。经常排检查钻锥的完好程度，及时修复。2.5.6、因故停止时，严禁将钻锥留在孔内，以防埋钻，并将孔口覆盖。第9页共9页 2.5.7、钻进偏差容许范围：冲孔轴线偏差小于5cm；钢绳起吊过程的倾斜度小于1%；钻锥直径不小于设计孔径减5cm；泥浆主要性能指标控制在：比重1.20～1.40、粘度22～30Pa·s、含砂率小于4%、胶体率大于95%（在钻孔过程中泥浆指标可适当放大）。2.5.8、特别注意，冲击后起吊过程中钢丝绳与泥浆面的交点是否变化和钻机扒杆颤动有无异常；若有变化或异常，或钻进突然加快，应暂停，查明原因并调整好后才继续钻进。2.6、第一次清孔钻孔深度达到设计标高后，应对孔深、孔径、倾斜度进行检查，符合要求后就可进行第一次清孔。可采用泥浆正循环、泥浆反循环（抽浆法）或掏渣筒法清孔，目标是使孔内渣土基本出干净和泥浆变得纯净，泥浆应含砂率超限较小、相对密度和粘度可偏高。2.7、钢筋笼就位各种规格型号的钢筋都在钢筋场配好料后运到现场；按设计长度制作，每5m设一道“十”字形支撑，确保钢筋笼安装时不变形。并在骨架外侧设置控制保护层厚度的垫块，其间距竖向为2m，横向圆周不得少于4处。骨架顶端应设置吊点。钢筋笼接头符合要求，“一清”结束后立即可进行钢筋笼下放就位。钢筋笼用汽车吊下放。所使用的钢筋、连接器和技术性能应符合现行标准规定和设计要求。绑扎或连接的钢筋和钢筋骨架不得有变形、松脱。在同一搭接区段内受力钢筋接头数不得超过受力钢筋根数的50%。搭接最少长度，Ⅰ级钢筋30d（端部制成弯钩），Ⅱ级钢筋35d；钢筋搭接处，应在中心和两端用铁丝扎牢；需焊接的地方，焊接长度，单面焊大于10d，双面焊大于5d；也可采用钢筋挤压套筒连接或直镙纹连接。各种连接、焊接在制作钢筋前都需进行试操作；并按有关规定检查。声波检测管的连接要顺直、密封。钢筋笼成型允许偏差，主筋间距为±20mm、箍筋和螺旋筋间距为（-10，+10）mm、骨架长度为±10mm、骨架直径为±5mm、保护层为±10mm、骨架顶端高程+20mm第9页共9页 ，骨架底面高程±50mm。注意，钢筋笼的对中定位和安装标高须准确、牢固，声波检测管绑扎牢固、顺直。2.8、下导管钻孔桩混凝土灌注一般用钢导管，导管内径为200～350mm，视桩径大小而定。导管应分为底节管、定长管和标高调节管，管间连接可采用螺纹接头或法兰盘螺栓连接，连接好的导管应如一条直线般顺直，使用前应进行试拼装和水密试验。进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力。导管吊放时应对正桩孔轴线，逐节连接，稳步沉放，避免卡挂钢筋笼或碰撞孔壁；注意接头的水密性。导管接长超过孔深，沉放至孔底，并作导管的提升试验。2.9、第二次清孔安装完导管，即进行第二次清孔和砼浇注准备。“二清”使用导管、泥浆泵采用泥浆正循环，目标是使孔底沉淀厚度，使泥浆含砂率、相对密度和粘度，均符合砼浇筑时的要求：孔底沉淀厚度，摩擦桩应符合设计要求，当设计无要求时，对于直径≤1.5m的桩，≤300mm；支承桩沉淀厚度不大于设计规定；砼灌注前泥浆指标，粘度18～22Pa·s，含砂率<4％，比重1.03～1.20。注意随时量测孔深。“二清”结束后即可进行砼浇注。2.10、导管就位和安放隔水阀在“第二次清孔”时或之前，计算好砼漏斗高度、出料高度，导管提升高度修筑好砼罐车道路。当混凝土即将灌注时，最好是砼已运至现场时，停止泥浆循环，迅速调节导管高度、安装好料斗、砼溜槽（或有）、安放好隔水阀；导管和漏斗间连接应稳固、密水，如导管间接头一样。应在孔口使用荷叶档板（或型钢支架）使砼漏斗和导管位于桩孔的中心，并使第9页共9页 导管底至孔底的间隙为25～40cm。若机械容许，也可再用钻机吊着漏斗和导管。混凝土即将灌注前，充分湿润漏斗、溜槽后，在漏斗底部安放隔水阀。隔水阀应放置平稳、稳固，并有一定的密闭能力。2.11、混凝土灌注2.11.1、钻孔桩砼采用水下砼。根据拟采用的砂、石、水泥、外加剂、施工用水（澄清的河水或地下水）等砼的组成材料，提前进行多组砼配合比设计，选择适于桩基要求的最优配合比，使用前模拟现场进行试拌，并测定初凝时间、坍落度（随时间推迟的变化情况）、泌水性和察看和易性、流动性等。材料和性能要求：①水下砼可采用火山灰水泥、粉煤灰水泥、普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，使用矿渣水泥时应采取防离析措施。水泥的初凝时间不宜早于2.5h，水泥的强度等级不宜低于42.5。每立方米水下混凝土的水泥用量不宜小于350kg，当掺有适宜数量的减水缓凝剂或粉煤灰时，可不少于300kg。②粗集料宜优先选用卵石，如采用碎石宜适当增加混凝土配合比的含砂率。集料的最大粒径不应大于导管内径的1／6～1／8和钢筋最小净距的1／4，同时不应大于40mm。③细集料宜采用级配良好的中砂。混凝土配合比的含砂率宜采用0.4～0.5，水灰比宜采用0.5～0.6。有试验依据时含砂率和水灰比可酌情增大或减小。④若估计灌注时间长于首批混凝土初凝时间，则应掺入缓凝剂。⑤混凝土拌和物应有良好的和易性，在运输和灌注过程中应无显著离析、泌水现象。灌注时应保持足够的流动性，其坍落度宜为180～220mm。2.11.2、灌注水下混凝土的搅拌机能力，应能满足桩孔在砼性能限定时间内灌注完毕。灌注时间不得长于首批混凝土初凝时间。水下灌注混凝土的输送可采用混凝土泵（还须1个满足首灌砼方量要求储料斗）或混凝土搅拌运输车。2.11.3、向砼漏斗内装入砼前，要再次检查隔水阀的稳固和密闭情况和砼的坍落度、和易性，然后才向混凝土漏斗装入砼。漏斗内装满砼和砼罐车开足马力时（或储料斗内已装满砼并可随时开启阀门时），第9页共9页 即可开启隔水阀，同时保证砼罐车（或储料斗）内的混凝土连续不断地流下充满导管实施封底。必须确保首罐砼将导管埋深大于1m。首罐后，应及时测量孔内砼顶面高度，以确认导管埋深。2.11.4、首批砼灌注后拌和站应源源不断地供给混凝土，使浇注连续、速度稳定。浇筑过程中，技术人员应随时测量砼浇筑深度，将导管埋深控制在2～6m之间。测深时应从桩孔两边进行，防止砼表面形成倾斜面造成数据失真；并作好记录（及时填写水下砼浇注记录表）和计算好，确保埋深。并及时核对混凝土的灌人数量，以确定所测混凝土的灌注高度是否正确。拆导管动作要快，且对正孔位轴线。防止螺栓、橡胶垫、工具、安全帽等掉入孔中（或导管中），已拆下的管节要立即清洗干净，堆码整齐。灌注过程中当导管内砼不满，含有空气时，后续砼要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成气囊。若设计钢筋笼较短，为防止钢筋骨架上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时，应降低混凝土的灌注速度。当混凝土物面上升到骨架底口5m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢复正常灌注速度。2.11.5、砼顶面接近桩顶标高时，应计算剩余数量，通知拌和机操作人员，以免造成浪费；混凝土浇至桩顶设计标高以上50～100cm。2.11.6、在灌注过程中，应将孔内溢出的泥浆引流至适当地点处理，不得随意排放，污染环境及河流。若灌注中发生故障时，应查明原因，合理确定处理方案，进行处理。2.12、混凝土灌注和成品检验砼灌注完成后，及时拔出护筒。随后可移走钻机。基桩达到一定强度后，对成桩的砼质量进行超声波检测，如由于预埋检测管等原因无法检测时，改用小应片检测或φ110mm钻蕊取样检测。第9页共9页 3、质量标准3.1、钻孔桩成孔质量钻孔桩在终孔和清孔前，应进行孔位、孔深检验。孔径、孔形和倾斜度可采用外径为钻孔桩钢筋笼直径加100mm(不得大于钻头直径)，长度为4～6倍外径的钢筋检孔器吊入钻孔内检测。钻孔成孔的质量标准见下表，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（极值100）孔径(mm)不小于设计桩径倾斜度钻孔：小于1％；挖孔：小于0.5％孔深摩擦桩：不小于设计规定支承桩：比设计深度超深不小于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；对桩径>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：1.03～1.20；粘度：18～22Pa·s；含砂率：<4％；注：清孔后的泥浆指标，是从桩孔的顶、中、底部分别取样检验的平均值。本项指标的测定，限指大直径桩或有特定要求的钻孔桩。3.2、钻孔灌注桩的混凝土质量检测水下混凝土应连续灌注，严禁有夹层和断桩。桩身混凝土抗压强度应符合设计规定；每桩试件组数为2～4组；检测方法和数量应符合设计要求。钻孔桩砼底面标高不大于设计底面标高。桩头凿除预留部分后无残余松散层和薄弱层。嵌入承台的锚固钢筋长度不得低于设计规范规定的最小锚固长度要求。一般选有代表性的桩用无破损法进行检测，重要工程或重要部位的桩宜逐根进行检测，设计有规定时或对桩的质量有疑问时，应采用钻取芯样法对桩进行检测，对柱桩应钻到桩底0.5m以下。当检测后，桩身质量严重影响使用要求时，应补桩或会同有关单位研究补救措施。第9页共9页 3.3、钢筋制作安装质量要求首先钢筋、机械连接器、焊条等的品种、规格和技术性能应符合设计要求；受力钢筋应平直，表面不得有裂纹及其它损伤，表面不应油污。受力钢筋同一截面的接头数量、搭接长度、焊接和机械接头质量应符合设计要求。钢筋安装时，必须保证设计要求的钢筋根数。钢筋安装质量标准见下表，钢筋安装实测项目项次检 查 项 目规定值或允许偏差检查方法和频率1受力主钢筋间距(mm)±20尺量：每构件检查2个断面2箍筋、螺旋筋间距(mm)±10尺量：每构件检查5~10个间距3钢筋骨架尺寸(mm)长±10尺量：按骨架总数30%抽查直径±104顶面标高(mm)±50用水准仪测等5中心位置(mm)100用全站仪测等4、主要人员和机械4.1、主要人员钻孔：技术员1名；所有钻机实行全天24小时分班作业，每台钻机每班人员2名；钢筋：技术员1名；起重工1名，工人6人；砼灌注：技术员1名，工长1名，试验1名，电工1名，起重工1名，拆管4人，装载机司机1人，拌和机司机2人，加水泥6人，混凝土罐车司机3人（或输送泵司机2人）。4.2、主要机械冲孔：1套冲孔钻机包含机架、钻锥、钢丝绳、泥浆泵、泥浆管、配电箱等；装载机、挖掘机（挖泥浆池、埋护筒）；钢筋：切断机、弯曲机、焊机（或其它连接机械）、吊车；砼灌注：拌和机、配料机、装载机、砼罐车（或输送泵）。第9页共9页'