钻孔灌注桩施工工艺标准

'钻孔灌注桩施工工艺标准1．适用范围1.1泥浆护壁成孔灌注桩按成孔工艺和成孔机械不同分为：正循环钻孔灌注桩、反循环钻孔灌注桩、钻孔扩底灌注桩和冲击成孔灌注桩。其适用范围如下：1）正循环钻孔灌注桩适用于粘性土、砂土、强风化、中等到微风化岩石。可用于桩径小于1.5m、孔深一般≤50m场地。2）反循环钻孔灌注桩适用于粘性土、砂土、细粒碎石土及强风化、中等-微风化岩石，可用于桩径小于2.0m，孔深孔深一般≤60m的场地。3）钻孔扩底灌注桩适用于粘性土、砂土、细粒碎石土、全风化、强风化、中等风化岩石时，孔深一般≤40m。4）冲击成孔灌注桩适应于粘性土、砂土、碎石土和各种岩层。对厚砂层软塑～流塑状态的淤泥及淤泥质土应慎重使用。2、施工准备2.1　技术准备1）组织有关人员认真学习熟悉场地岩土工程勘察资料和工程设计文件，收集地下障碍物等资料。2）会同建设单位、监理单位、设计单位进行设计图纸会审。3）编制和报审施工组织设计或施工方案。4）向项目管理人员和施工人员进行工程施工质量技术交底和安全技术、环境保护、文明施工交底。5）进行建筑控制点、轴线测量和桩位施放。2.2　现场准备1）平整施工场地，修筑临时施工道路，接通水源、接通电源及架设电线电缆。2）修筑施工及生活临时设施，修筑泥浆池、循环槽，钢筋加工场区。合理进行施工平面布置。 2.3　机械设备准备根据场地岩土层情况和设计要求，合理选择施工机械设备。泥浆护壁成孔灌注桩施工的机械设备可参考表1准备。泥浆护壁成孔灌注桩施工的机械设备表1序号设备名称用途1回转钻机钻进成孔2冲击钻机冲击成孔3砂石泵泵吸反循环4泥浆泵正循环5双腰合金钻头钻孔6扩底钻头扩底7冲击钻头冲孔8电焊机制作钢筋笼9气焊机维修设备10钢筋切割机制作钢筋笼11护筒定位、保护孔口12导管灌注混凝土13储料斗、灌注斗灌注混凝土14泥浆比重计检测泥浆质量15坍落度仪检测混凝土坍落度16试块模做混凝土试块17水准仪测量标高18经纬仪施放轴线、桩位、控制点19孔径检测仪测孔径20孔深检测器具检测孔深21泥浆、废渣运输车泥浆、废渣外运2.4材料准备1）作好钢筋、水泥、砂、石备料计划，并按计划进场。当使用商品混凝土时，应向供应商提出所需混凝土的强度、坍落度、供货到现场的时间和数量等要求。 1）所需原材料应送检，并经质量检验合格。2）在有较厚的砂、碎石土等原土不能造浆的场地施工时，应备足粘土或膨润土。3．施工工艺3.1泥浆护壁成孔灌注桩施工流程泥浆护壁成孔灌注桩的施工流程见图1。测量放线定位埋设护筒桩机就位成孔一次清孔安装钢筋笼二次清孔灌注水下混凝土起拔导管、护筒循环泥浆护壁、清渣废浆、废渣排放制作钢筋笼制备混凝土废浆排放制作砼试块终孔验收安装导管桩头混凝土养护图1泥浆护壁成孔灌注桩施工流程图 3.2　埋设护筒3.2.1护筒一般用4～8mm厚的钢板卷制而成，其内径应大于钻头直径150mm。护筒的顶部应开设溢浆口，并高出地面≥200mm。3.2.2护筒用挖埋的方法埋置，挖埋时，护筒与坑壁之间用粘性土填实，护筒中心应与桩位中心应重合，偏差不得大于50mm，护筒埋置深度在粘性土中不宜小于1.00m，在砂土中不宜小于1.50m。3.3　泥浆制备3.3.1根据场地情况合理规划布置泥浆池、沉淀池、循环槽等泥浆循环系统。泥浆池的容积为钻孔容积的1.2～1.5倍，一般不宜小于8m3。沉淀池一般设2个，可串联使用，每个沉淀池体积不宜小于6m3，循环槽应能保证冲洗液正常循环而不外溢。3.3.2在粘性土层中成孔的泥浆，可在原土注入清水造浆。在砂土中成孔的泥浆，应先在泥浆池中投入高塑性粘土或膨润土造浆。3.3.3以原土造浆的循环泥浆比重应控制在1.1～1.3；以高塑性粘土或膨润土造浆的循环泥浆比重在砂土层中控制在1.2～1.3，在砂卵石层或容易塌孔的土层应加大至1.3～1.5，泥浆的控制指标：粘度18～22S；含砂率不大于8%；胶体率不小于90%。3.4　成孔3.4.1　正循环钻进成孔1）钻机安装时，转盘中心、提升滑轮、立轴钻杆和护筒中心重合，其偏差不得大于20mm，钻机安装应平稳牢固。2）钻进时，在护筒内存放一定数量的泥浆或粘土球并开泵注浆循环，钻具下入孔内后要低档慢速轻压，钻头全部进入土层后逐渐增加速度和加大压力钻进。3）正常钻进时，应根据地层岩性合理调整和掌握钻压、钻速、泵量等钻进参数，在粘性土中宜用中等速度、中等压力、大泵量钻进，在砂土中宜用低速、轻压、大泵量钻进，在碎石土中宜用低档慢速，控制进尺、加大泥浆比重和增加泵量的方法钻进。4）加钻杆时，应先将钻具稍提离孔底，待冲洗液循环3～5min后再拧卸加接钻杆。钻进过程中若发生孔斜、缩径、塌孔或护筒周围冒浆等情况时应停止钻进，经采取有效措施后方可施工。5） 清孔采用正循环换浆方法，一般分两次清孔，第一次清孔在钻进至设计深度后，使钻头慢速空转不进尺，不断循环换浆。清孔后在粘性土中的孔底附近泥浆比重控制在1.1左右，在砂土、碎石土中孔底附近泥浆比重控制在1.15～1.25。第二次清孔在安装导管后，利用导管输送循环泥浆。清孔后孔底泥浆的含砂率应≤8%，粘度≤28S，泥浆比重＜1.25。灌注混凝土之前孔底沉渣厚度应符合下列规定：端承桩≤50㎜，摩擦端承桩、端承摩擦桩≤100㎜，摩擦桩≤300㎜。3.4.2反循环钻进成孔1）开钻前要合理规划布置好泥浆池、沉淀池和循环槽，以保证反循环作业时，冲洗液循环通畅，泥浆排放彻底，钻渣清除顺利。2）泵吸反循环钻进成孔应遵守以下操作要领：①为保持孔壁稳定，孔内水位应高出地下水位2.0m。控制冲孔液沿孔壁下流的速度不超过10m/min。合理控制起下钻速度。②据不同地质条件合理选用钻头。一般要求钻头的吸水口断面开敞、流阻小、防止堵塞，钻头吸口距钻头底端不宜大于250㎜；前导钻头直径比中心钻杆直径大160～200㎜，超前距离为200㎜。③泵吸反循环钻进参数可参考以下数值选择：钻杆内流体上返速度：2.5～3.5m/s。钻杆内径：不宜小于100㎜。建议钻孔直径与钻杆直径之比在10左右为好。砂石泵流量按下列公式计算：　式中：——砂石泵的排量（m3/s）——岩屑在上升流体中的含量（一般取5～8%）D——钻孔直径（m）——钻杆内径（m）——钻杆内流体上升速度（m/s）——考虑泵工作进余量系数，取1.4～1.83）泵吸反循环回转钻进应注意以下事项：①水泵起动前钻头离孔底大于0.2m。 ②吸水系统的连接严密、牢固、通顺。③砂石泵启动后，应待形成正常反循环，才能开动钻机慢速回转，下放钻头至孔底。开始钻进时，应先轻压慢转至钻头正常工作后，逐渐增大转速调整钻压，以不造成钻头吸水口堵塞为限度。④钻进中应认真掌握钻进速度和排渣情况，排量减少或出水中含钻屑较多时，应控制给水速度。防止管道堵塞而中断反循环。⑤在砂砾石层钻进时，可采用间断给进，间断回转的方法来控制钻速。⑥加接钻杆时应先停止进尺，将钻头提离孔底100～200㎜。维持冲洗液循环1～2min，以清洗孔底，并将管道内的钻渣排除干净，然后停泵加接钻杆。⑦钻进时出现坍孔、涌砂等情况，应立即将钻具提离孔底，并保持空转和冲洗液循环，同时，向孔内加入泥浆，保持水头压力；恢复正常钻进后，控制泵排量不宜过大，避免吸垮孔壁。⑧钻进达到设计深度要求后，将钻具提离孔底50～80㎜维持冲洗液正常反循环清孔，直到清孔达到有关标准为止。3.4.3　钻孔扩底成孔1）钻孔扩底成孔工艺流程见图2。2）钻孔采用反循环钻进工艺钻进成孔，采用泵吸反循环回转钻进工艺。若扩底遇坚硬岩层（中等～微风化岩）时，需采用滚刀钻头或组合牙轮钻头（MRR系列）钻进扩孔工艺。3）扩底前，准确测量钻孔深度是否符合设计要求，并清干净孔内沉渣。4）在地面检查扩底翼板伸缩的灵活可靠性，检查时，将扩孔器吊起，然后缓慢下放，使扩底翼随之收缩与张开，如此多次反复，使钻头动作灵活。5）根据扩底最大直径，选择不同直径的扩底钻头，并在地面试验确定内外芯管相对移动行程，准确限位。6）扩孔器下入孔底后，在主动钻杆上做好扩底行程的始终点标志。7）扩底前将扩底钻头提离孔底，起动水泵和钻机，待冲洗液循环和钻具运转正常后，开始缓慢加压，低速回转(10～13r/min)使翼板逐渐张开以扩底，直到扩底行程终止。扩底结束后，应继续转2～3min，并循环浆液清渣，然后缓慢上提钻具，待扩底翼板完全收回后，再进行正常的起钻。 施工准备测量放线挖设泥浆循环系统埋设护筒钻机就位钻进至设计深度第一次清孔验孔深测沉渣下入扩底钻头扩孔第二次清孔检验扩孔质量、测量沉渣安装钢筋笼安装导管第三次清孔测孔底沉渣混凝土塌落度测试灌注水下混凝土拔导管、拔护筒试块制作 桩头混凝土养护试块养护抗压试验图2钻孔扩底灌注桩施工工艺流程8）钻孔扩底灌注桩的清孔一般需进行三次。第一次在钻进至设计深度后将钻具提离孔底20～30cm进行换浆清孔。第二次在钻进扩底结束后清孔。第三次在下入导管后，水下混凝土灌注前清孔。清孔后孔底泥浆比重控制在1.15～1.25，孔底沉渣允许厚度应符合设计要求。3.4.4　冲击钻进成孔1）冲孔前，应在钢丝绳上作记号控制冲程。开始冲孔时，应低锤密击，锤高0.4～0.6m，并及时加碎石和粘土，使孔壁挤压密实，直至孔深达到护筒以下3～4m后，将锤高提高到1.5～2.0m以上转入正常冲击。正常冲击时，应控制好钢丝绳放量，勤放少放，防止钢丝绳放多减少冲程，放松过少，则不能有效冲击，形成“打空锤”，损坏冲击机具。冲击钻头到底后要及时收绳提起冲锤、防止钢丝绳缠卷冲击钻具或反缠卷扬机。2）在冲孔中应根据岩土层情况合理调整冲程和泥浆比重。冲程和比重可按表2选择。冲孔桩冲程和比重选择表表2岩土层名称冲程（m）泥浆比重施工要点在护筒刃脚以下3m11.2～1.5土松软时，投小片石及粘土块粘性土，粉土1～21.1～1.3加清水或稀释泥浆砂土1～31.2～1.4向孔内投入粘土，勤捞渣碎石土2～31.3～1.5向孔内多投粘土，勤捞渣，注意打斜孔或卡钻头淤泥0.8～1.51.2～1.4投碎石和粘土，边击边投 基岩2～41.3加大冲击能量和冲击频率，勤捞渣塌孔回填土1～1.51.3～1.5加粘土、碎石、低冲程反复冲击3）遇孤石、块石时，可抛填相似硬度的碎石，用高冲程或高低冲程交替冲击，将孤石、块石挤入孔壁或将孤石、块石冲碎成渣。4）岩溶发育的岩层中冲孔，容易发生偏孔、卡钻、掉钻、泥浆流失等情况，应采取下列措施：①发生孔斜应用回填片石处理后重新冲击；②发生溶洞宜填充灌浆处理后重新冲击；③储备足够的泥浆和填充堵漏的材料，以便及时补浆和堵漏；④为预防卡钻、掉钻，应经常检查钻头，钻头直径磨损时应及时修补。5）冲孔中应经常检查纲丝绳磨损情况、卡扣松紧程度和转向装置是否灵活，以免突然掉锤。6）排渣可用泥浆循环或抽渣筒方法。如用抽渣筒排渣，在冲击钻进4～5m深以后，每进尺0.5～1.0m捞渣一次，并及时补充泥浆。7）冲击大直径桩孔时可分级成孔。第一级钻头直径宜为第二级钻头直径的0.6～0.8倍。冲击进入坚硬岩石进尺300～500mm取一次岩样装箱，进入持力层后，每隔100～200mm取一次样。终孔岩样应装袋保存。8）清孔可用循环泥浆或空气压风机方法。清孔过程中应及时补给足够的泥浆并保持孔内浆液面稳定。清孔后孔底泥浆比重控制在1.15～1.25，粘度≤28s，含砂率≤10%。孔底沉渣允许厚度应符合设计要求。3.5　钢筋笼制作与安装3.5.1钢筋笼宜在平整的地面钢筋圈制台上制作。制作质量必须符合设计和有关规范要求，钢筋净距必须大于混凝土粗骨料粒径3倍以上。加劲箍设在主筋内侧，钢筋笼的内径应比导管接头处外径大100mm以上，钢筋外径应比钻孔设计直径小140mm。3.5.2分段制作钢筋笼，以保证钢筋笼在吊装时不变形为原则。两段钢筋笼搭接符合相关规范要求，其接头应互相错开，35倍钢筋直径区段范围内的接头数不得超过钢筋总数的一半。3.5.3在钢筋笼主筋外侧设置定位钢筋环、砂浆垫块，其间距竖向为2m ，横向圆周不得少于4处，并均匀布置。钢筋笼顶端应设置吊环。3.5.1钢筋笼可用吊车或钻机吊装，吊装时应防止钢筋笼变形，安装时要对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，避免碰撞孔壁。钢筋笼下放到设计位置后立即固定，防止移动。3.6　水下混凝土灌注3.6.1水下混凝土必须具有良好的和易性，坍落度宜为180～220mm。混凝土含砂率宜为40%～45%，选用中粗砂。粗骨料的最大粒经应＜40mm.水灰比宜采用0.5～0.55，每立方混凝土中水泥用量不宜少于380kg。3.6.2导管宜用无缝钢管制作，导管壁厚不宜小于3mm，直径宜为200～300mm，直径制作偏差不应超过2mm，导管的分节长度按工艺要求确定，配置若干1.0～1.5m的短管，导管每节长度一般2.0～3.0m。底管长度不宜小于4m。接头用法兰盘连接。法兰盘周围对称设置连接螺栓孔不宜少于6个。螺栓口径不宜小于12mm。导管连接处用厚度为4～5mm的橡胶垫圈密封，严防漏水、漏气。连接导管时要使导管平直，内壁光滑平整，安装后的导管轴线偏差不得超过20mm。下孔前应作试压试验，试验压力为0.6～1.0MPa，保证导管密封性能可靠和在水下作业时导管不漏水。3.6.3隔水塞宜用混凝土制成圆柱形，其直径宜比导管内径小20～25mm，隔水塞的混凝土强度与桩身混凝土强度一致。为使隔水塞具有良好的隔水性能和能顺利地从导管内排出，隔水塞表面应光滑，形状尺寸规整。3.6.4水下混凝土灌注应遵守下列规定：1）用导管进行清孔合格后立即进行水下混凝土灌注。开灌时，导管底端应距孔底30～50cm，以保证隔水塞能顺利排出和下落砼能冲击落入桩底。2）开灌前储料斗内必须有足够的混凝土量，其体积必须满足将导管底端一次性埋入混凝土中80cm以上的深度为宜。3）在混凝土灌注过程中，要经常测量混凝土面上升高度，保持导管在混凝土中的埋深在2～6m。严禁把导管底端提出混凝土面，灌注水下混凝土应连续进行，不得中途停止，并边灌注混凝土边按规定上下穿插导管（上提高度一般≤20㎝），以保证桩身混凝土密实，无断桩、缩径、夹泥和蜂窝结构。4）提升导管时应避免碰到挂钢筋笼和钢筋笼上浮，当灌注的混凝土面距钢筋笼底端时，应严格控制导管的埋管深度不要过深，并放慢速度。当混凝土面上升到钢筋笼内3－4m时，再提升导管，使导管底端高于钢筋笼底端2m以上时，即可恢复正常的灌注速度。 1）为保证桩顶的混凝土质量，应控制最后一次混凝土的灌注量，一般灌注的混凝土顶面标高应高出设计的桩顶标高50～100cm。2）灌注桩身混凝土时，每根桩应制混凝土标养试块不得少于一组。试块养护28天后及时送检。4．质量标准4.1泥浆护壁成孔的混凝土灌注桩质量检验标准应符合表3规定：混凝土灌注桩质量检验标准　　　　表3项目序号检查项目允许偏差或允许值检验方法单位数值主控项目1桩位1～3根、单排桩、群桩、边桩b≤1000D/6、且不大于100基桩开挖前量护筒，开挖后量桩中心b>1000100+0.01H条形桩、群桩的中间桩b≤1000D/4、且不大于150b>1000150+0.01H2孔深mm300只深不浅,用重锤或钻杆测量嵌岩桩应确保进入设计要求基岩深度3桩体质量检验按桩基检测技术规范。如钻芯取样，大直径嵌岩桩应钻至桩尖下1m按桩基检测技术规范4混凝土强度设计要求试件报告或钻芯取样送检5承载力按桩基检测技术规范按桩基检测技术规范6钢筋笼主筋间距mm±10用钢尺量7钢筋笼长度mm±100用钢尺量一般项目8垂直度%＜1测立轴线钻杆9桩径mm±50井径仪或超声波检测10泥浆比重1.15～1.20用比重计测，清孔后在距孔底5～6cm处取样11沉渣厚度端承桩mm≤50用测绳测量摩擦桩mm≤300摩擦端承、端承摩擦桩mm≤10012钢筋笼材质检验mm符合设计要求抽样送检 钢筋笼箍筋间距mm±20用钢尺量直径mm±10用钢尺量安装深度mm±100用钢尺测量13混凝土坍落度mm160～220坍落度仪量14混凝土充盈系数≥1检查桩的实灌混凝土量15桩顶标高mm+30、-50水准仪测、扣除浮浆注：H为地面标高与设计桩顶标高距离。5．成品保护5.1轴线控制点应设置在距外墙桩5～10m处，用水泥桩固定，桩位施放后用木桩固定，埋设护筒时，应保护好桩位中心点位置，护筒应埋设牢固，钻机安装调试或行走时应保护好护筒不移位变形。5.2钢筋笼应按编号分节在平地上用方木铺垫存放，存放时，小直径桩钢筋笼堆放层数不能超过两层，大直径桩钢筋笼不允许叠层堆放。存放的钢筋笼应用雨布覆盖，防止生锈及变形。吊装在孔内的钢筋笼，经检查安装位置及高程符合规范和设计要求后应立即固定。5.3对已浇灌完毕的桩，应按规定作好保养工作。5.4对混凝土灌注完成不到24h的桩，其周围5m内相邻的桩不允许成孔施工。对成桩超过28天后，需要挖承台土方或基坑土方开挖时，开挖前应在原桩位上作好标记和注明桩顶标高。开挖时应有专人现场指挥，防止机械碰坏桩头，桩顶浮浆部分应用人工凿除。6、工程质量、环境保护和职业健康安全措施6.1　工程质量保证措施6.1.1建立健全质量保证体系和质量技术管理制度，认真落实岗位责任制。严格按有关规范和设计要求进行质量技术监督管理，每道工序必须检查合格后才可进入下一道工序施工。6.1.2施工组织设计应由项目部组织有关技术人员编制，经审核批准，并经呈报监理批复后才实施。 6.1.1建筑轴线控制点和桩位施放后，必须经建设单位、监理单位复核无误，确保桩位偏差在规范允许偏差范围内。6.1.2根据设计要求和场地地质条件，合理选择施工机具，成孔过程中正确掌握钻进技术参数，清孔时要控制好泥浆比重，并根据桩径大小和孔深情况选用成孔方法，保证成孔直径，垂直度及孔底沉渣厚度符合设计要求。6.1.3钢筋、水泥要有出厂合格证和质检合格证。材料进场后需有见证抽样和送检合格后才允许使用。砂、石料要有抽样送检合格才允许使用。严禁使用不合格的原材料。6.1.4钢筋笼制作要严格按设计图纸在制作台架上成型，保持钢筋笼平直，防止弯曲变形。吊装孔内符合安装位置时要居中固定。6.1.5水下混凝土灌注前，导管和储料斗的质量及安装应符合水下混凝土灌注的有关要求。灌注过程中初灌的混凝土必须满足导管能埋入混凝土深度不少于0.80m。正常灌注时，应保持导管在混凝土内的埋深，并要连续灌注，严禁中途停工，拔管前要经常反插导管增加混凝土的密实度，最后一次的混凝土灌注量应控制能超出设计桩顶标高不少于500mm为宜。6.2　环境保护措施6.2.1合理布置施工现场的临时设施、临时道路、排水系统和泥浆池、循环沟等。施工材料和机械设备应摆放整齐有序。6.2.2进行产生扬尘的作业时，应采取下列措施控制粉尘对大气的污染：1）土方装载运输应覆盖封闭，以防沿途遗散、扬尘；2）施工场地经常清扫晒水，大门口设洗水车及沉淀池，车辆出入使用高压水清洗轮胎，避免携带泥土上路；3）施工产生的废浆废渣要及时清理并用专车外运出指定地点。6.2.3施工废水、生活污水必须过滤沉淀，符合要求后才可排入市政排水管网。施工泥浆应及时用专用泥浆车外运出场地，含油及有毒有害废液必须统一收集，用固体容器收集盛装，送有关单位处理。6.2.4固体废弃物按不同性质及有害无害分类存放不同的收集箱内，并统一运至指定地点处理。6.2.5 对施工现场产生的噪声应加以控制：对机械排放的噪声宜采取封闭的原则控制噪声的扩散。对车辆产生的噪声采取低速慢行的方法控制。对搬运材料和安装机械设备等人为产生的噪声，采取对作业人员专门培训教育，提高人的环境保护素质，自觉遵守噪声控制规定。做到轻拿轻放，严禁大锤敲打，降低噪声污染。6.3　职业健康安全措施6.3.1保持施工场地清洁卫生，做到无积水，无恶臭、无垃圾。职工宿舍要保持窗明地净，通风良好。食堂用具、炊具、容器应有防蝇、防尘消毒设备。经常保持清洁卫生，不得购腐烂变质食物。食堂工作人员应定期健康检查和卫生和知识培训，并取得健康合格证。6.3.2根据工作需要，配备齐全劳动保护用品。如安全帽、安全带、工作服、工作鞋、防护手套、护目镜等。6.3.3建立健全施工安全管理制度，落实岗位责任制，严格执行《建筑施工安全检查评分标准(JGJ59-59)》。6.3.4各种施工机械设备经常维修保养。维修时，必须切断电源，严禁设备带病工作，始终保持设备良好运转。施工中要经常检查卷扬机、钢丝绳、滑轮及其他活动体、紧固件，确保施工安全。6.3.5所有现场施工人员佩戴安全帽，高空作业要系安全带，特殊工种必须持证上岗，作业中应严格遵守安全操作技术规程，集中精力、谨慎工作，严禁酒后上岗。6.3.6施工现场用电必须严格遵守《施工现场临时用电安全技术规范(JGJ46－2005)》，电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器，做好一机一闸一漏保，严禁一闸多用。现场所有电线电缆必须架空设置，线路架设应符合有关规范，严禁随地拖拉和埋压土中。6.3.7大型机械移位时，要有专人负责指挥，小心、缓慢、平衡移动，确保人员及机械安全。'