大直径钻孔灌注桩施工工法

'大直径钻孔灌注桩施工工法自1966年我国洛阳生产出第一台旋转钻机，大直径钻孔灌注桩就在我国许多特大桥梁桩基中得到了广泛的应用。而随着经济建设的不断发展，大跨径桥梁建设和城市大型重点工程逐渐增多，为大直径钻孔灌注桩桩基的采用提供了更广阔的市场。一、工法内容1.工艺特点1.1.大直径钻孔桩根据桩径、桩长、地质条件、水文情况等诸多因素来选择钻机的型号、扭矩及钻具的各项参数。一般在地层强度较高、钻孔深度较深地质情况较复杂则选用较大型号钻机，另其反。1.2.在陆地上施工时，其泥浆循环可在陆地开挖泥浆沟和泥浆池，护筒的埋设只受表层不稳定土层影响。而在在水上施工时，需搭设平台。护筒的埋设较深，既要保重平台的稳定又要保证钻孔壁的安全。1.3.成孔过程泥浆的循环方法可分正循环和反循环泵，而反循环又可分泵吸反循环和气举反循环两种。1.4.大直径钻孔桩泥浆的作用主要为：①保护壁，②悬浮钻渣③冷却钻具；大口径成孔对泥浆质量要求很高，一般检测指标有：①相对密度，②粘度，③含砂率，④胶体率等。 1.1.在江上或海上作业时，材料供应和正常施工不可避免的要受到潮汐、风浪、季节性的影响，另由于平台的局限性需在平台配制专门的泥浆箱或利用护筒的连接作为泥浆池或泥浆循环管。2.适用范围2.1.本工法适用范围：孔径≥2000mm，孔深150m以内的孔径、垂直度要求较高，水上（陆地）竖向承重桩的施工。2.2.适用地层：粘土层、砂层、砾石层、卵石层、岩层等地层。3.工艺原理结合工程及地质条件，利用大扭矩钻机进行大直径成孔，下放钢筋笼、导管法水下混凝土灌注，从而实现成桩达到竖向承重的目的。4.施工工艺4.1.施工顺序在施工前，先对钻孔中心进行校对然后钻机就位成孔。成孔中钢筋笼进行制备，成孔验收后下笼、下导管进行二次清孔验收，最后进行灌注成桩。4.2.工艺流程 5.施工要求5.1.根据设计施工图要求确定施工工艺方法和总体施工顺序5.1.1.根据设计要求及施工特点来确定施工的工艺方法，根据施工环境来制定施工的总体顺序。5.1.2.作好施工前期的施工技术准备和生产物质准备。熟悉和审查施工图纸及其设计文件，并根据施工要注进行翻样、交底。落实各种检查及验收程序。做好各种监视和测量仪器的检验，及生产设备的验收、调试工作。5.2.护筒的要求 5.2.1.护筒的作用：控制桩位、导正钻具；防止孔口和孔壁坍塌；参与平台承重、固定钢筋笼。5.2.2.护筒按材料的不同分为砖砌护筒、木护筒、钢护筒、钢筋混凝土护筒。对护筒的壁厚、直径和埋入深度、和垂直度都应根据护筒的作用作相应要求。5.2.泥浆循环和排渣系统的布设5.3.1.成孔时，泥浆处于循环中，泥浆循环一般从孔底经过钻头、钻杆、水龙头、粗颗粒排渣槽及泥浆沉淀池再通过泥浆旋流器流入孔内。如果是正循环则反。5.3.2.泥浆循环的沉淀池容积一般要求为钻孔桩方量的2.5倍。陆地上可以在地表开挖泥浆池的方法而水上则可以利用连接的护筒作为沉淀池。排渣的方法为三种：沉淀排渣，过滤排渣，旋流排渣。因此，排渣系统的布设只要在泥浆循环过程中相对应的布设较长的循环管路、粗渣粒过滤器、泥浆旋流器就可。5.3.泥浆配制5.4.1.钻孔泥浆配制有两种方法：一、利用地层中的粘土层，进行清水钻进自然造浆。二、用优质膨润土人工制造泥浆。5.4.2.设计泥浆比重为1.10左右，粘度在23～28秒左右，加碱量为膨润土量的5%。每方泥浆配制比例为（膨润土和纯碱的掺量根据泥浆性能进行动态调整控制）： 水（kg）膨润土（kg）纯碱（kg）90818395.4.3.而在施工中，对于不同的地层应选择不同的造浆方法和造浆量。5.1.泥浆除渣处理钻孔过程中，废泥浆和钻渣需进行处理。陆地施工时，一般可采用泥浆车外运，水上则可采用泥浆船外运，并到指定排放地点排放。5.2.成孔的技术要求5.6.1.钻机就位后，调整钻机转盘的水平，保持“三点一线”。5.6.2.成孔钻进过程中，应不断向孔内注入优质泥浆，保证孔壁的稳定性。5.6.3.在钻进过程中为防止因地层软硬不均出现的孔斜事故，施工时，在配备足够钻头配重压力的同时，采用“减压钻进”以保证钻孔垂直度。5.6.4.在保证孔壁稳定的前提下，在易糊钻的地层，调整泥浆性能、钻进参数等措施以减少糊钻。5.6.5. 在易缩径的地层中钻进时，可适当抬高水头高度以及增大泥浆的粘度和比重的方法来增加泥浆对孔壁的压力，减少缩径。5.6.1.在易坍塌地层，为防止土层水对钻孔泥浆扰动，一般要求钻孔液面水头为2米以上（水上施工地层水以水面标高计算）。5.1.钢筋笼制作质量和制作进度及吊装技术要求5.7.1.为了确保钢筋笼成型后有足够的强度和刚度，对钢筋笼的焊接质量要求严格控制，对焊条的选择、焊接尺寸、焊接方法等应满足设计与规范的要求。5.7.2.焊接形式：钻孔桩钢筋笼主筋与加强筋及加强筋与螺旋筋的焊接主要采用搭接焊、点焊。搭接焊时先用两点固定两端，然后再施焊。5.7.3.为确保钻孔安全，缩短钢筋笼孔口连接时间，钢筋笼可用直螺纹套筒连接。5.7.4.钢筋笼制作应在专门的台座上进行，主筋应严格一一对应，间距严格统一。5.7.5.钢筋笼起吊应采用三点吊，防止钢筋笼在重力作用下发生变形。吊放钢筋笼入孔时应对准孔位轻放、慢放入孔。钢筋笼入孔后，应徐徐下放。若遇阻力应停止下放，查明原因进行处理。严禁高起猛落、碰撞和强行下放。5.7.6. 上下两节钢筋笼利用钢筋笼固定架进行微调对中，确保主筋全部对准后进行连接。5.7.1.钢筋笼全部入孔后，应按设计要求检查安放位置并作好记录。符合要求后，钢筋笼上端可用定位筋来控制标高和防止错位。5.1.水下混凝土基本指标与浇灌技术要求5.8.1.导管连接成导管柱，力求垂直，接头处采用密封圈垫予以密封。密封圈的直径选φ4—7mm，厚度为3—5mm。导管开工前先进行压力水密性试验，并提供合格证明。5.8.2.混凝土在拌制过程中应加入缓凝剂，以控制混凝土的初凝时间不小于单桩灌注总时间。首批混凝土下落后，混凝土应连续灌注。5.8.3.混凝土的配合比必须符合规范要求，而水灰比不宜大于0.65.8.4.混凝土的强度一般为水下C30,而实际混凝土的混凝土的强度需提高一个等级为C35。5.8.5.灌注混凝土在送到孔口料斗时坍塌度损失值一般为18cm~22cm，也视天气情况可适当上下调1cm。5.8.6.混凝土初灌量按下式计算：V=π/4D2（H1+H）+π/4d2h1式中：V——初灌量（m3）；D——实际桩孔直径（m）；H——导管埋深，初灌时不小于1—1.2m； H1——导管底口至孔底高度（m）；D——导管内径（m）；h1——孔内砼达到埋管高度时，导管内砼柱与导管外水柱压力平衡所需的高度（即：h1=Hwγw/γ0故料斗的容积不小于初灌量。5.8.7.灌注过程中，导管的埋深为2m~6m，不宜大于10m。5.8.8.采用标准测锤测量砼面高度，测量时，在导管与钢筋笼中间部位下入测锤，至少测3—4个点，然后取其平均值，记入灌注记录表。5.1.其他与成孔、灌砼质量相关的技术要求5.9.1.开钻前主动检查钻杆的垂直度，钻进过程中不断检查方钻杆的垂直度及钻机水平情况，一旦发现倾斜与位移，应立即纠正处理。5.9.2.钻进中当发现孔斜时，应立即进行上下扫孔，直到将钻孔扫直，方可继续钻进，严禁发生孔斜时，强行钻进至终孔。5.9.3.在不同的地层采用合理的转速和钻压，减少由此对孔壁稳定性产生的影响；5.9.4.根据不同的地层采用不同的钻进操作方法，可以采取每钻完一根钻杆，上下串拉和重新扫孔防止缩径。5.9.5.水下混凝土灌注施工对施工所用混凝土应现场取样，按要求制作试块。 5.9.1.开始灌注时，先配制一定量流动性好的水泥砂浆保证混凝土初灌的流动性。5.9.2.在钢筋密集区在灌注中要不断上下提动导管（不能拔出导管），以防止速度过快而产生空洞。5.9.3.提升导管时不可过快过猛，以防拖带表层砼造成浮浆泥渣的侵入，或挂动钢筋笼等。5.9.4.导管拆除操作要干净利落，防止密封圈垫落入孔内。拆下的导管应即用清水冲洗干净，集中堆放。5.1.场地（或平台）总体平面布置的合理性（须附施工现场总平面布置图）5.10.1.根据实际的场地条件，在现场总平面图上，按一定的设计原则，设计施工场地布置，确定各种施工临时设施、办公设施、施工便道、施工机具（钻机、钻具、空压机、水箱、全套灌注设施、注浆机、弯曲机、电焊机、切割机等）、材料（钢筋、管材、膨润土等）堆场、库房、钢筋笼加工堆放、泥浆循环系统布置和供电输水线路的走向，并绘制成图和加以文字说明。施工现场布置设施、设备随着施工的进展，须变化时可适时作合理的调整。5.10.2.在陆地施工时，如有硬地坪施工要求的场地，设备进场前，按规划做好硬地坪铺设。因大口径机具较重，孔口周围进行地坪加厚、铺设方木或轨道处理。 5.10.1.在水上平台施工，根据工程工况环境及施工特点，在陆上建立生活、生产物资供应储备基地，安排专人管理。视情况租赁船只，以便与陆上联系和保证物资供应。另在平台生活区内放置一到两只集装箱作材料物资库，以保障文明安全生产。为了节省空间，采用双层集装箱作为办公和生活用房。6.质量要求6.1.适用的施工依据、施工规程、验收规范的名称、文件标识编号6.4.1.桩基工程施工承包合同；6.4.2.工程地质勘察报告；6.4.3.桩基工程平面布置图、剖面图（包括文字说明）；6.4.4.钻孔桩钢筋笼图；6.4.5.建筑工程总平面布置图；6.4.6.上海市标准《钻孔灌注桩施工规程》（DBJ08-202-92）；6.4.7.《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）；6.4.8.国家行业标准《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）；6.4.9.《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-96）；6.4.10. 《钢筋机械连接通用技术规程》（JGJ107-96）6.4.1.《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）；6.4.2.《建设工程文件归档整理规范》（GB/T50328-2001）；6.4.3.《建设工程项目管理规范》（GB/T50326-2001）；6.4.4.上海市标准《施工现场安全生产保证体系》；6.2.成孔质量验收标准根据公路桥涵施工规范规定，钻孔灌注桩施工应达到以下几项要求：项次检查项目规定值或允许偏差1混凝土强度（MPa）在合格标准内2桩位（mm）群桩1503钻孔倾斜度1%4沉淀厚度（mm）摩擦桩200 项目指标验收程序成孔、一清钻机对中偏差≤20mm三级验收泥浆比重1.10～1.15一级验收、抽检泥浆粘度1８～22s一级验收、抽检孔径≥φ2.50m钻头直径垂直度≤1%悬吊钻进孔深-0～+300mm二级验收6.1.钢筋笼制作质量标准焊接尺寸要求（d为钢筋直径）：焊缝长度焊缝厚度焊缝宽度单面焊10d、双面焊5d0.3d0.7d工序过程监控和检查内容检查数量检查方式 钢笼制作安装（1）钢材质量（2）焊条质量（3）钢筋笼直径（4）钢筋笼垂直度（5）钢筋笼总长度（6）钢筋邦扎间距（7）同截面主筋接头（8）同截面主筋错距（9）焊缝质量（10）笼顶标高偏差必须合格必须合格±10mm顺直无扭曲±100mm主筋±10mm、箍筋±20mm≤50%主筋根数≥35d（主筋直径）必须合格±100mm查质保书、查复试报告查质保书、包观察检查拉尺检查拉线检查分节拉尺丈量、累加核定拉尺检查观察检查拉尺检查观察检查和尺量检查6.1.混凝土质量相关指标6.4.1.对混凝土的原材料必须达到规范要求。6.4.2.混凝土应有良好的和易性，在泵送和灌注过程中应无明显离析、泌水现象。6.4.3. 混凝土应保持足够的流动性，坍落度损失值在18cm～22cm。6.4.1.水泥用量不宜小于370kg/m3，水灰比不宜大于0.6。6.2.导管安装、二清、混凝土灌注操作质量要求工序过程监控和检查内容检查数量检查方式导管安装导管总长导管的直径导管接口处理导管下置深度m200mm~350mm丝口上足、密封不渗水距孔底0.3m~0.5m节数与长度核定尺量观察检查、水密承压检测换算核定二次清孔清孔后泥浆指标沉渣厚度密度≤1.20、粘度18″~22″承重桩≤10cm（支护桩≤30cm）比重仪法、漏斗计法测绳探测核定 混凝土浇灌商品砼质量初灌量埋管控制充盈系数终灌标高试块制作及强度必须合格≥（计算值）m36m≥埋管≥2m1.0~1.3大于设计桩顶标高以上2m操作规范、数理统计评定合格级配单审核、和易性检查坍落度检测观察检查、灌斗体积核定计算与实测对比核定计算核定测深与计算核定观察检查、送样测试核定6.1.每根桩的工序质量检验和隐蔽工程质量验收工序过程监控和检查内容检查数量检查方式非特殊工序或过程1.护筒定位与埋设2.成孔中泥浆的使用和管理3.一次清孔后的泥浆指标及沉淤4.分节钢筋笼的制作质量与偏差控制1次/孔不低于1～2次/班日不低于1～2次/孔30%巡回抽查 5.钢筋笼保护块设置6.导管的安装7.混凝土试块的制作与养护8.施工操作程序及规范性1次/孔1次/孔1次/日批2~3次/班日特殊工序或过程1.钻机就位、对中和垂直度控制2.终孔孔深3.钢筋笼安装及标高控制4.二次清孔后的泥浆指标及沉淤厚度5.商品砼的进场验收和坍落度测试6.混凝土的浇灌及终灌标高认定全数检查旁站 7.机具设备序号设备名称数量型号用途1钻机1台成孔2灌桩机1台灌注3空压机1台气举反循环钻进及二次清孔用4电焊机6台制、下笼5导管1套灌注6料斗1只灌注7储料斗1台灌注8电磁铁1台孔内清除异物9泥浆泵2台3PNL泥浆循环102台86排污泵排污11泥浆旋流器1台FXJ-300渣浆分离改善泥浆性能12沉淀筒1只13泥浆检测仪1套钻孔过程及终孔时泥浆指标测量控制 8.安全措施8.1.施工人员应认真贯彻执行安全生产规程中的各项规定，加强现场安全教育工作。增强职工的安全意识，建立安全生产交底制度，要针对施工内容进行交底，并作书面记录。8.2.工程施工中，当班的项目管理人员，各工序责任人，应定期和不定期对施工的机械设备、测量计量仪器具的维护、磨损、连接和状态偏离等状况进行检查和技术复核。及时对机械设备进行保养、维修。8.3.起重吊装设备使用前，均应按程序进行检查和试运转验收，确认合格后报监理鉴认批准再投入使用。8.4.施工员起重工要对投入的起重吊装设备新旧程度、起重能力及司机的熟练程度有所了解，严格遵守“十不吊”规定。8.5.起重吊装设备旋转范围内严禁站人。平台上施工时，沿吊车行走路线铺设路基板。8.6.孔口用钢筋网片或木板铺盖，防止人和物掉入其中。对现场危险区、泥浆池周围设立防护栏，作为泥浆循环用的护筒周围拉上三角旗予以警示。8.7.陆上灌桩结束后，若要求填埋的，则对桩孔用规定填料四周对称回填，回填时将溢出的泥浆引至泥浆池中，直至桩孔回填物高出地面，并作好醒目标志。 8.1.应制定施工现场用电安全措施，、安装、维修或拆除临时用电设施必须有证专业电工进行8.2.施工现场所有电器设施都应做好接地保护。施工现场所有电线电览均应与平台做好绝缘保护。8.3.电器安装全部完成后应试运转，包括对双电源的切换试验成功后才能正式使用。8.4.施工用安全设施、设备，包括安全帽、安全带等劳动防护用品须经检查，验收通过准予使用。8.5.在平台上施工时，平台周围要设置防护栏杆，栏杆要预备若干救生圈（带30米左右绳），施工人员要佩带安全帽、救生衣，要穿平底防滑软底鞋。实行每个班次至少清点一次8.6.对于平台钻孔桩施工应有气象和海洋环境图，配备施工作业区和避风区范围之内的海图、潮汐表、航海和航行通告，每日收听气象预报并作好记录。8.7.钻机在工作时，其导轨底部必须用枕木、钢锲垫实，防止钻机移位。台风来临时，钻机用钢丝绳拉住、将钻机与平台焊接固定或将钻机转移。8.8.水上施工时，平台和运输船舶配备水上高频电话、GPS-GSM系统终端设备及手机，昼夜保持通讯畅通，按规定显示有效的航行、停泊和作业信号。 9.劳动组织9.1.项目管理人员配制（按单个工程项目地点配置）序号岗位数量主要职责1项目经理1人代表公司实施项目管理，履行施工合同规定的任务，对进入现场的生产要素进行优化配置和动态管理，协调内外关系，处理突发事件，参与竣工验收和结算。2项目副经理1人分管现场的生产工作，直接指挥各施工口，主持施工中的生产、安全和文明施工中的管理3项目工程师1人主持项目技术管理，施组策划编制、技术交底和组织落实。组织技术核定工作，指导和参与质量监督检查，参加工程验收，处理质量事故，组织技术攻关。4技术、质量员2人实施工序间的施工质量监督和专职检查，负责与监理方的隐蔽工程验收，行使施工质量的认可和否决权。5资料员1人负责工程技术资料、外来文件的收集、登记、整理、汇总及管理工作。 6施工员2人负责施工生产调度，协调各工种间的施工配合，组织生产。实施施工现场管理和文明生产管理。7材料员1人按计划做好施工用原材料、成品材料的采购、进货、到货验收和保管工作。8核算员1人负责月工作量的统计上报，成本分析、预测、核算和相关帐务的处理。9专职安全员1人实施施工现场的专职安全教育、培训、检查，贯彻安全措施，纠正违章作业、违章指挥，协助排除不安全的隐患，行使安全达标的认可和否决权。10行政后勤1人生产和生活资料采购、运输、及协调9.1.劳动组织（按单机配置）序号工种数量主要职责1机班长2人操作、记录、保养维修2钻工8人操作、保养维修3钢筋工（电焊工）15人卸钢材、钢筋笼制作、吊装4空压机工1人操作、记录、保养维修5电工1人操作、记录、保养维修 6灌注班5人操作、记录、保养维修、辅助工作7试块工1人操作、记录、保养维修8勤杂工1人环境卫生、后勤等杂务二、效益分析1.水上作业的大直径大深度灌注桩，在施工平台位置钻取地下承压水以满足泥浆用水和钻孔施工用水，不仅可以大大节约从岸上输送淡水的施工成本，而且可以克服天气和风浪对运送淡水的不利影响，缩短施工工期。另外，依托钢平台箱体的结构、利用串连的钢护筒，改造成钻孔施工所需的淡水储存池、泥浆制备池和沉淀池，使钻孔施工几乎不受风浪的影响，类似于陆地施工。直径大深度深灌注桩相对打入桩（钢管桩、钢筋混凝土预制桩）在基桩的高承载力及基桩使用寿命等功能方面具有一定的不可替代性效益，尤其对于大型桥涵主墩、辅助墩基桩方面更有利于实现工程设计的技术要求；2.陆上大直径大深度灌注桩的工程应用，除了桥涵引桥基桩具有上述效益外，对大型地下空间设施（如地铁车站平交或立桥点地下空间结构）的立柱桩，具有在满足高承载力和低变形技术要求外，还具有占据较少地下空间或解决大跨度地下结构（灌注桩既作结构立柱基桩又当作立柱）的功能、使地下结构空间更显宽敞。 三、工程实例1.洋山深水港区（一期工程）东海大桥工程，线路总长约31km。该工程的PM335主桥采用为：φ2.5米，桩长为110米的钻孔灌注桩,用了128天顺利完了成总个墩台38根桩的施工。工程质量优良，并使“海上超深大口径钻孔灌注桩施工工艺”取得了上海建工局科技成果二等奖。'