桥梁钻孔灌注桩施工工法

钻孔灌注桩施工工法

1.前言

本工法所述为桥梁基础采用的钻孔灌注桩、桩径2.2m、桩长为63m～69m的施工。钻孔桩施工采用泥浆护壁、冲击钻开孔、反循环钻进成孔、导管法灌注水下混凝土的工法。

本工法主要适用于砂性土、粉性土以及粘性土地质条件下大直径钻孔桩施工。 2.特点

2.1通过选用最佳机具搭配方案及选取优质泥浆护壁等工艺，解决了在弱风化基岩层地质条件下快速嵌岩钻进等技术问题，缩短了施工工期

2.2因其施工速度快，质量稳定，受气候环境影响小，而被普遍采用。 3.适用范围

本工法基本上适用于目前国内在建或新建高速公路铁路的桥梁桩基钻孔桩工程，具有广泛的应用价值。 4.工艺原理

钻孔灌注桩是采用机械钻孔，成孔机械主要有冲击钻、反循环回转钻机等，在本工法中采用冲击钻成孔。使用卷扬机起吊锥头到一定高度时，放开锥头，锥头依靠自然下落产生的冲击力使岩土破碎，在地层中按要求形成一定形状（断面）的井孔，达到设计高程后，将钢筋骨架吊入井孔中，再灌注水下混凝土成为桩基础。 5.材料

5.1生产混凝土用水使用洁净的地下水或自来水，水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质或油脂、糖类及游离酸类等；污水或PH值小于5的酸性水及含硫酸盐超量的水不得使用。

5.2石子的粒形和级配对混凝土的和易性影响较大。初次使用石场的石子应测定其压碎值，压碎值大的石子不能用于生产高标号混凝土。针片状多、级配不好的石子空隙率大，导致混凝土可泵性差，需要较多黄砂和水泥填充，经济性差，应避免使用。采用同一石场的石子，平时应重点检测其级配，注意针片状含量。骨料在生产、采集、运输与储存过程中，严禁混入影响混凝土性能的有害物质。骨料应按品种、规格分别堆放，不得混杂。在装卸及储存时，应采取措施，使骨料颗粒级配均匀，并保持洁净。

5.3混凝土应采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的砂，砂最关键的是细度模数和含泥量，砂子太细或含泥过多，会增加混凝土的干缩裂缝。另外，砂石中含泥量高，不仅影响混凝土的强度，而且影响抗冻性、抗渗性和耐久性。因此，含泥量和有机质的含量必须

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满足规范要求；砂应尽量使用II区中砂，目测其中有无泥块，及泥块的多少。含泥量多的湿砂用手搓，手上会有较多泥粉。使用粗砂和细砂应调整砂率和粉煤灰掺量，平时重点检测砂级配。

5.4水泥应符合国家现行标准，并附有制造厂的水泥品质试验报告等合格证明文件。水泥进场后，应按其品种、强度、证明文件以及出厂时间等情况分批进行检查验收。对所用水泥进行复查试验。袋装水泥在运输和存储时应防止受潮，堆垛高度不宜超过10袋。不同强度等级、品种和出厂日期的水泥应分别堆放。散装水泥的储存，应尽可能采用水泥罐或散装水泥仓库。水泥的强度和体积安定性直接影响混凝土的质量。水泥的强度上下波动，混凝土的强度就会发生相应的变化；水泥的体积安定性差，就会使混凝土产生膨胀性裂缝。因此，要选择好水泥品种，根据经验，大水泥厂生产的水泥质量比较稳定可靠。

试验室按要求进行抽样送检，检验项目包括强度等级、凝结时间、安定性等指标。取样与检验方法依据有关水泥标准。

5.5混凝土外加剂的使用必须经过配合比确定，其掺量就根据使用要求、施工条件、混凝土原材料的变化进行调整。所采用的外加剂，必须是经过有关部门检验并附有检验合格证明的产品，使用前应复验其效果，使用时应符合产品说明及规范关于混凝土配合比、拌制、浇筑等各项规定以及外加剂校准中的有关规定。不同品种的外加剂应分别存储并做好标记，在运输与存储时不得混入杂物和遭受污染。

5.6当钢筋直径超过12mm时，应进行机械性能及可焊性性能试验；进场后的钢筋每批(同品种、同等级、同一截面尺寸、同炉号、同厂家生产的每60t为一批)内任选三根钢筋，各截取一组试样，每组3个试件，一个试件用于拉伸试验(屈服强度、抗拉强度及延伸率)；一个试件用于冷弯试验；一个试件用于可焊性试验；如果有一个试件试验失败或不符合标准要求，另取两个试件再做试验。如果两个试件中有一个试验结果仍不符合要求，则该批钢筋将不得使用，或根据试验结果由监理人审查决定降低级别用于非承重的结构。

5.7粉煤灰：采用三门陕唐润Ⅰ级粉煤灰，试验项目包括粉煤灰的细度、烧失量、需水量比以及三氧化硫含量。 6.机具设备、人员

1.6.1钻孔灌注桩施工一般需要投入以下设备：

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机械设备投入计划表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 6.2人员设置 现场施工负责人1人、结构工程师2人、质检工程师2人、测量工程师4人、试验工程师3人、机械工程师1人、熟练钢筋工15人、焊工10人、技术工人40人。 7.工艺流程及操作要点

7.1.测量放样：

利用监理工程师批准使用的导线点、水准点，用全站仪精确确定出桥墩的中心线位置。用三角网复测无误后，然后沿平行于桥位中心线的前后方向和横向两侧设置牢固的桥墩基础中线控制桩，桥梁桩位必须反复校核，护筒埋置后，再次进行校核，确认无误的进行“十”字栓桩，为钻头找中，钢筋骨架找中等后续工序创造条件。

7.2、埋设钢护筒：

护筒采用δ≥10mmA3钢板制作，护筒内径比设计孔径大40cm，护筒埋设严格按测设的各墩各桩的“十”字中心进行控制，并根据实际情况确定各桩护筒的埋置深度。护筒埋设采用人工埋设的方式进行施工。

7.3、固孔：

固孔采用粘土悬浮泥浆作护壁泥浆，护壁泥浆：选用符合要求的优质粘土，其泥浆比重、胶体率、含砂率等满足施工规范要求，护筒脚下2-3m范围的泥浆护壁处理是保证钻进过程中不坍、不漏的关键措施。钻孔开始阶段，泥浆一般由水、粘土（或膨润土）和添加剂按适当配合比配制而成，其性能指标如下表。中间及后期的钻孔泥浆采用已完成基桩

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名 称 冲击钻机 反循环钻机 起重机 挖掘机 混凝土罐车 拌合站 装载机 泥浆泵 电焊机 砼浇注导管 规格型号 GCF/邯郸 Φ400型 20T 320 9m3 HNT 90m3/h ZL50 3PN BX-400-2 Φ300mm 备注 开挖泥浆池 钻孔灌注桩施工工法

的泥浆。

泥浆性能指标表钻孔方法地层情况泥浆性能指标

泥浆性能指标 钻孔方法 地层 情况 粘度含砂胶体失水率相对密度 （Pa.s率率（ml/30m） （%） （%） in) 1.2～16～22 8～4 ≥96 ≤25 1.45 1～1.2 1.02～1.06 1.06～1.1 1.20～1.4 19～28 8～4 ≥96 16～20 ≤4 ≥95 18～28 ≤4 ≥95 22～30 ≤4 ≥95 ≤15 ≤20 ≤20 ≤20 泥皮厚（ml/30min) ≤2 ≤2 ≤3 ≤3 ≤3 静切力(Pa) 1.0～2.5 3～5 1.0～2.5 1.0～2.5 3.0～5.0 酸碱度(PH) 8～10 8～10 8～10 8～10 8～11 一般地层 正循环 易坍地层 一般地层 反循环 易坍地层 易坍地冲击 层 注：①地下水位高时，指标取高限，反之取低限；

②地质状态较好，孔径较小的取低限，反之取高限。

钻孔时泥浆应始终在不能低于护筒顶以下0.5米，保持钻孔稳定。使用冲击钻、回旋钻机或旋挖钻机钻进成孔，钻孔过程中需配制优质泥浆才能保证钻孔过程中孔壁的稳定性，泥浆配制在现场的泥浆搅拌池内进行，泥浆指标符合工艺要求。

7.4、钻机就位及钻孔：

测量放样，定出孔位中心后，采用钻机本身的动力或是用吊车把钻机进行就位。开始之前注意桩的钻孔和开挖应在中距5M内的任何桩的砼浇注24小时后才能开始，以避免干扰邻桩或钻孔过程。钻孔开钻后，要连续作业，根据阳平河特大桥所附地质钻探资料，我部准备用冲击钻配合循环钻对该桥桩基进行施工。具体方案：譬如像第三册第一分册第18页4-5号墩地质资料图，上面17.7米的卵石层我部根据多年的施工经验拟采用冲击钻施钻至粘土层，然后再用循环钻施钻至设计桩底标高处；再譬如第三册第一分册第19页9-10墩地质资料图，直接用循环钻施钻就完全可以。总之，无论选择何种钻孔方法，我们都要依据地质层合理选择钻进速度，孔内水头高度始终要保持在1.5米以上。用泥浆护壁，桩的钻孔应保证各桩之间无影响，成孔前应检查孔的中心位置，垂直度和泥浆指标，钻进过程要经常检查孔径、垂直度、泥浆指标、垂直度。如有偏差，及时调整，保证桩基的成孔质量。孔径检查：可采用标准检孔器，也可采用自制检孔器进行孔径检查，自制检孔器其直径比钢筋笼直径大100mm（不得大于钻头直径），长度为4～6倍孔径。

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7.5、清孔：

钻孔达到图纸规定深度，且成孔质量符合要求后，立即进行清孔。回旋钻机清孔采用抽渣法清孔，旋挖钻机、冲击钻机采用掏渣法或是换浆浮渣法清孔，孔内泥浆的位置应保持足够水头高度。以防坍塌。清孔时应保证泥浆中不悬浮钻渣且清孔后测绳测出的沉淀物厚度满足设计要求。施工中严格控制孔底沉淀厚度，当桩径≤1.5m时沉淀厚度≤30cm，桩径≥1.5m或桩长≥40m时沉淀厚度≤50cm,吊入钢筋笼后，浇水下混凝土之前，应再次检查孔内泥浆性能指标、孔底沉淀厚度，如超标应进行第二次清孔。清孔完毕，即对孔位、孔深、孔径、竖直度和泥浆沉淀厚度等进行检查，只有各项指标均达到设计要求后方可吊装钢筋笼。

7.6、钢筋骨架的制作、安装、入孔、固定：

钢筋骨架采用在场内制作，现场安装分两节成型.钢筋制作过程中要预留好钢筋接头位置, 钢筋接头两钢筋搭接端部应预先折向一侧，使两接合钢筋轴线一致。接头焊缝的长度单面搭接不应小于10d（d为钢筋直径），双面搭接不应小于5d（d为钢筋直径）。焊接保证钢筋接头在同一断面内（相邻焊接接头间距不小于35d）的数量不能超过钢筋总量的50%。

钢筋笼加强箍筋、主筋、螺旋箍筋尺寸严格控制。按设计尺寸做好加强箍筋，标出主筋的位置，把主筋摆放在平整的工作平台上，并标出加强箍筋的位置，焊接时，使加强筋上任一主筋的标记对准中部的加强筋标记，扶正加强筋，并用木制直角板校正加强筋与主筋的垂直度，然后点焊。在一根主筋上焊好全部加强筋后，用机具或人转动骨架，将其余主筋逐根依照前法焊好，然后将骨架阁与支架上，套入螺旋筋，按设计位置布置好螺旋筋并绑扎于主筋上，点焊牢固。

钢筋笼安装。现场用吊车吊起，分节入孔的方法施工。施工中骨架第一节入孔后，用支撑杆固定骨架于井口中心位置，吊起另一节骨架与第一节骨架相接，接头采用搭接焊接或直螺纹套筒的方式进行连接。当采用直螺纹套筒连接时应注意：1、接头拼接时用管钳扳手拧紧，应是两个丝头在套筒中央位置相互顶紧；2、拼接完成后，套筒每端不得有一扣以上的完整丝扣外露；3、丝头加工现场检验及套筒出厂检验应合格，检验方法应符合相关行业标准的规定。接头的标志、包装、运输和储存亦应符合相关行业标准的规定。安放钢筋骨架前，先在孔口加设四根导向钢管，以保证钢筋骨架在吊装过程中尽量对中，不伤孔壁及控制保护层厚度。钢筋骨架就位后，采取四点固定，以防止掉笼和砼浇注时骨架上浮现象发生。支撑系统对准中线防止钢筋骨架倾斜和移动。钢筋骨架上焊接控制钢筋骨

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架与孔壁净距的护壁筋，以确保钢筋骨架在孔中的位置、保护层的厚度。在钢筋笼顶设4根φ20钢筋制作的引笼拉筋吊环, 固定钢筋骨架在孔内的高度位置。钢筋笼制作时同步制作声测管，直径小于1.8米的钻孔桩按照等边三角形顶点位置设置三根声测管，直径大于1.8米的钻孔桩，在钢筋笼内按照内接正方形顶点位置设置4根声测管。声测管安装时，要保证连接紧密不漏进泥浆和混凝土灰浆，避免堵塞管道。声测管安装完毕后，灌满清水，然后封顶。

7.7、灌注水下钻孔桩砼： 采用导管直开法灌注水下砼 （1）导管的型式和连接方法：

导管直径200MM --350MM，壁厚4MM~5MM，中段每节长3000MM，底节做成4500MM长，余节段用2000MM、1500MM及500MM的管节找零，导管之间采用螺旋丝扣连接；吊装之前要将导管连接，做水密性试验，安装导管时要连接紧密，不漏水。入孔时导管尽量位于孔口中央，导管底端至孔底面距离约为25—40CM，且导管要进行升降试验，保证不碰撞钢筋骨架。

（2）灌注水下钻孔桩砼：

钢筋骨架入孔校正完毕，导管入孔固定后，经监理工程师进行灌注桩混凝土灌注前检验后，开始浇注孔内水下砼。

砼采用在集中搅拌站集中拌和，砼搅拌运输车运输，砼搅拌运输车将砼直接经漏斗灌入孔内导管的方法施工。初灌时，在漏斗底部设隔水球塞。浇注砼前再次检测孔底沉淀层厚度，如有沉淀层时应再次抽渣清孔，砼拌合物运至灌注地点时检查和易性和坍落度，符合要求后方可使用。混凝土坍落度控制在18-22厘米。

为延缓混凝土初凝时间，提高混凝土和易性，混凝土掺加监理工程师认可的缓凝减水剂，使混凝土初凝时间延长，确保灌注时间小于首批混凝土初凝时间。

灌孔进行不得间断。灌注首批砼后，导管埋入砼中的深度不小于1M，随着砼的不断灌注，不断提升导管，始终保持导管在砼中埋置深度在2—6M。当混凝土面接近钢筋笼时，要使导管保持较大的埋深，并放慢灌注速度，以减小混凝土的冲击力，防止钢筋笼上浮。当混凝土上升到骨架底口4米以上时，应适当提升导管，使钢筋笼在导管下口有2米以上埋深，即可恢复正常灌注速度。

灌注的桩顶标高高出设计标高0.5—1M。灌注过程中应经常量测孔内砼面层的高程，及时调整导管底端与砼表面相应位置，并始终严密监视导管在无水进入的状态下填充。灌

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注砼时溢出的泥浆引流至适当地点处理，以防污染。砼应连续灌注直至灌注的砼顶面，以保证截切面以下的全部砼具有优良质量。

7.8、桩的检验：桩基施工完毕，当桩混凝土达到一定强度后，即可进行混凝土灌注桩超声波检测，确定混凝土灌注桩质量。（1、当检测后，桩身质量符合要求，可进行下道工序施工；2、当检测后，桩身质量不符合要求时，应研究处理方案，报监理单位处理。） 8.质量要求

为确保施工的顺利进行，我项目部建立了严格的质量管理制度，健全质量奖罚制度。严格控制施工质量。

8.1 质量保证管理体系组织机构：

1)、成立以项目经理为组长、总工程师、项目经理部工程技术负责人和质检部负责人为副组长的全面质量管理领导小组，形成行政上支持，技术上把关的良性循环，负责工程总体需求量控制。

2)、由施工组负责人、技术负责人并配备相应的技术人员及质检员，成立质量自检小组，形成第一级自检体系。

3)、配备强有力的质检技术力量，以质安部为龙头，组织试验室、测量组、电算室实施各工序的管理和数据检测，形成第二级自检体系。

4)、质检人员在施工过程中，被授予事前介入权、事中检查权、事后验收权、质量否决权，项目部质安部直接对项目经理部负责。

8.2 工序质量检查程序：

8.2.1 作业班（组）在每一道工序过程完成后，由各班（组）的质量检查小组按设计图纸和技术规范要求进行自检，合格后报项目经理部的质检科进行复检。

8.2.2 项目经理部质安部确认自检组的检查有效并签字后进行复检。经质安部复查合格，质检工程师签字后将检查表格报送监理工程师，请监理工程师进行检查，检查合格后方可进行下道工序施工。

8.3 质量保证措施

8.3.1 施工测量由专职的测量人员进行放样测量，每个桩在施工开始时根据4个护桩进行定位检测。

8.3.2 开孔时采用慢速开孔，使初成孔坚实、竖直、圆顺，能起导向作用。 8.3.3 钢筋使用前保证表面清洁，无油污、鳞锈等。钢筋焊接时，焊缝必须饱满，焊渣必须清除。

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8.3.4 钢筋骨架下放时，应尽量垂直，避免碰坏螺旋箍筋。

8.3.5 灌注的水下混凝土应严格按施工配合比拌制，混凝土拌合必须均匀，砼坍落度控制在18～22cm，防止堵管现象发生。灌注中经常测量和记录砼顶面标高和埋管深度，防止导管埋置过浅使导管进水造成断桩、夹泥或导管埋置过深造成导管内砼压不出或导管不能提升。

8.3.6 检混凝土灌注时的检验： 混凝土运输至灌注地点时，应检查其均匀性和坍落度等，如不符合要求，应进行第二次拌和，二次拌和后仍不符合要求时，不得使用。 9.安全保通措施

成立以项目经理为组长的安全保通领导小组，以生产经理和质安部长为副组长，各专职安全员和施工队长为组员。成立专门的安全保通小分队，队员人数不少于20人。

9.1安全保通目标

实现道路畅通，不使旧路出现责任拥堵，不出现责任安全事故。 9. 2安全保通人员

设立专职安全保通人员不少于10人，人员上岗前进行交通安全法规及交通手势培训。经考核合格后，才能上岗。保通人员设负责人2人，做到全天有人值班。

安全保通员统一着装，手持交通指挥旗，进行交通车辆指挥疏导。 10.文明施工及环境保护措施

10.1现场成立专职的文明施工小分队，建立文明施工管理制度，文明施工小分队由专职安全员带领，8人组成，负责全线文明施工的管理工作。

10.2采用定量装车，避免土方装载过多造成遗撒。施工渣土及时清运到指定的渣土消纳场。

10.3合理组织流水施工，合理组织材料的进场，减少现场材料的堆放量，对已进场的各种材料，严格按照施工总平面布置图位置码放整齐，施工过程中做到活完料净脚下清。

10.4为减少环境、空气、河流污染，施工现场的土堆和易飞扬的料堆使用高密网进行苫盖，钻孔排出的废渣，不得排放到河中，必须运到指定的垃圾消纳场。工程完工后必须对施工现场进行恢复，并达到业主要求的标准。

10.5施工人员进场前进行文明安全施工教育，培训、利用各种形式、板报、快讯、宣传表扬文明施工的先进人物，努力提高职工文明施工的意识和自身素质。

10.6文明施工做到组织落实、责任落实、形成网络，项目部每月进行一次文明施工检查，将文明施工管理列入生产活动议事日程当中，做到常抓不懈。

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