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1、钻孔桩工艺性试验总结1工程概况彰武跨304国道特大桥83#墩桩基，桩基所处地质情况为：02.5米为粉土；2.5-4.0米为粉砂；46.5米为粉土；6.57.5米为粉砂；7.513.5米为细砂；13.514.5米为粉质黏土；14.517.5米为粉土；17.518.5米为粉砂；18.521米为细砂；2123米为粉土；2325.5米为粉砂；25.526.5米为粉土；26.5至桩底为细砂层。设计为D=1m的摩擦桩，桩长32m，混凝土设计标号C40水下砼。钢筋笼设计为HPB30016主筋，10螺旋筋，HRB40020加强筋，钢筋笼总长度16.3m，总重743.77Kg，分2节加工，孔口对接成型。2试验依
2、据客运专线铁路桥涵工程施工技术指南铁路混凝土工程施工技术指南（TZ213-2005）；铁路混凝土工程施工质量验收补充标准铁建设2005160号大西客专标准化作业相关文件客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准（铁建设2005160号）；铁路砼施工质量验收补充标准（铁建设2005160号）；客运专线高性能砼暂行技术条件（科技基2005101号）；铁路砼结构耐久性设计暂行规定（铁建设2005157号）；铁路砼工程施工技术指南（TZ210-2005）；设计文件、图纸等；3资源配置1.施工机械：施工机械、仪器见下表工程主要机械设备、测试仪器表名称型号单位数量反循环钻机CF-250台1吊车25T台1炮车
3、5T台1挖掘机 小松220型台1罐车10m3辆4泥浆泵15kw个1电焊机15KW台2护筒1.2m个1导管250mm套1料斗2.5m3个1探孔器个1测绳55m,3mm钢丝根2测锤锤球个1泥浆比重计NB-1套1发电机250KW台1 2.人员配备：人员配置见下表投入人员数量表序号工 种人 数备 注1机操手4操作反循环钻机2电焊工2现场钢筋笼的焊接3质检员2现场质量检验4混凝土工4混凝土灌注5起重工1吊装钢筋笼6实验员2现场试验检测7测量员4现场测量放样4试验施工工艺流程护筒埋设泥浆钻机就位钻进抽浆清孔成孔验收下放钢筋笼二次清孔拔出导管拔出护筒原材料检验钢筋笼运输验收钢筋笼制作导管试拼试压砼搅拌与运输
4、砼复检，作试件测放桩位原材料检验砼配合比试验下放导管水下砼灌注5试验过程5.1施工准备5.1.1人员组织根据工程特点，本工程由中铁十四局集团有限公司新建通辽至新民北客专TLSG-2项目经理部一工区第五架子队负责施工，成立了钻孔桩施工领导小组。小组成员为：组长、副组长各一名，配有专门的材料、机械、试验、测量、技术、质检、资料负责人。详见组织机构框图如下：指挥部领导小组及技术专家顾问组 工区经理工区总工程师副经理、调度安全长试验室综合办公室工程技术部安质环保部物资设备部成本部财务室测量站 各个架子队5.1.2混凝土配合比混凝土设计为C40水下砼，施工前按施工图要求，按照国家现行混凝土结构工程施工及
5、验收规范、普通混凝土配合比设计规程及粉煤灰混凝土应用技术规范中的有关技术要求，通过室内试验成果进行混凝土配合比设计，并报送监理人员审批。5.1.3材料组织（1）混凝土原材料水泥：采用425普通硅酸盐水泥，其初凝时间不宜早于2.5h，水泥质量符合GB175-99的有关规定。骨料：细骨料采用级配良好的中砂，细度模数在2.33.0之间。粗骨料采用级配良好的三级配碎石，最大粒径不大于32.5，粗骨料应质地坚硬、清洁、级配良好，其极限抗压强度与所采用的混凝土标号之比应不小于1.5，粗骨料的针片状颗粒含量不大于10%。粉煤灰：采用级粉煤灰，其指标满足设计和有关规范要求。外加剂：用于混凝土中的外加剂为高效缓
6、凝型减水剂，其质量应符合国家和行业规定。根据混凝土配合比的选择，通过试验确定外加剂的掺量，并经过监理人员审批后实施。水：拌合用水采用地下水，经水质检验合格后方可使用。（2）钢筋钢筋笼钢筋由物资部同意供应，在金水沟大桥现场钢筋制作场预置。 当钢筋直径超过12mm时，进行机械性能及可焊性性能试验。进场后的钢筋每批内任选三根钢筋，各截取一组试样，每组三个试件，一个试件用于拉伸试验，一个试件用于冷弯试验，一个试件用于可焊性试验。5.2钻孔5.2.1场地平整与就位 按照基线控制网及桥墩设计坐标，用全站仪精确放出桩位。桩位放样时，桩的纵横向允许偏差满足验标要求（50mm），并在桩的前后左右距中心2m处分别
7、设置护桩，以供随时检测桩中心和高程。将施工场地平整压实，做为施工用地，钻机平台处必须碾压密实。桩位放样后将钻机行驶至施工的桩位处，将钻头中心与钻孔中心对准，并放入孔内。调整钻机使钻杆垂直。5.2.2护筒埋设护筒埋设：护筒用8mm厚钢板制成，内径比桩径大40cm。护筒四周夯填粘土，护筒顶高出地面43cm，护筒长度2m。钻机导杆中心线与回旋盘中心线、护筒中心线在同一条直线上。可以保证桩基延着桩位垂直方向顺利工作。5.2.3泥浆的制备与循环选择并备足良好的膨润土，保证满足钻孔内泥浆顶高程始终高于外部水位或地下水位2.0m，使泥浆的压力超过静水压力，在孔壁上形成一层泥皮，阻隔孔隙渗流，保护孔壁防止坍塌
8、。在钻孔桩施工过程中，对沉淀池中沉渣及浇筑混凝土时溢出的废弃泥浆随时清理，防止泥浆溢流，并用汽车运至指定地点倾泻，禁止就地弃渣，避免污染环境。5.2.4回旋钻进钻进过程中，操作人员随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器控制钻孔深度。绘制地质剖面图，并针对不同地质调整泥浆指标。钻孔中泥浆比重不宜大于：砂黏土为1.3。入孔泥浆粘度一般地层为1622s，松散易坍地层为1928s。经常注意地层变化，在地层变化处捞取砟样，判断地质类别，并与设计提供的地质剖面图相对照，及时根据地质条件调整钻进工艺。地质条件出入过大时，及时与监理、设计等单位联系，以采取相应措施。本桩基地质基本与原设计无偏差，地质对比图如下
9、：钻孔过程中应观察主机所在地面和支脚支承地面处的变化情况,发现沉降现象及时停机处理。钻孔作业连续进行。因特殊情况必须停钻时，将钻锥提至孔外，以防埋钻，并在孔口加护盖，以策安全。5.3清孔清孔的目的是使孔底沉碴、泥浆相对密度、泥浆中含钻渣量等指标符合规范要求，钻孔达到要求深度后采用灌注桩孔径监测系统进行检查，各项指标符合要求后立即进行清孔。5.4钢筋笼骨架的制作安装（1）钢筋笼需要现场焊接，现场焊接须采用单面帮条焊接，按照规范要求焊接长度不小于10d（d为钢筋直径），现场实测钢筋焊缝长度为11.3cm12.1cm12.1cm。（2）制作时，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
10、的工作平台上，并标出加强筋的位置。焊接时，使加强筋上任一主筋的标记对准主筋中部的加强筋标记，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，将其余主筋逐根照上法焊好，然后吊起骨架阁于支架上，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。（3）钢筋骨架焊接质量、保护层的设置方法：钢筋笼主筋接头采用双面搭接焊，同一截面上接头数量不超过50%，加强箍筋与主筋连接全部焊接。钢筋笼的材料、加工、接头和安装，符合要求。钢筋骨架的保护层采用转动混凝土垫块（高于桩身标号干硬性砂浆垫块），见上图。设置密度按竖向每隔2m设一道，每一道沿
11、圆周布置4个。（4）骨架的运输无论采取何种方法运输骨架，都不得使骨架变形，当骨架长度小于平板车长度可直接运输。当长度超过平板车长度可在车上加托架。（5）骨架的起吊和就位 钢筋骨架采用吊车吊装，拖车运输。钢丝绳分别用U型卡拴在骨架上部，采用三点起吊。第一吊点设在骨架下部的1/3处，第二吊点设在骨架长度的中点到上三分之一点之间，第三吊点设在钢筋笼顶部。用吊车吊起钢丝绳缓缓上升，因自重作用，下部较重，骨架会由水平变为竖直，然后对准孔口下放，下放至U型卡处先用钢管将钢筋笼担在工作平台上，然后把U型卡卡在吊筋上，抽出钢管继续下放，到设计标高时再用钢管穿过吊环筋挂在井口。下完钢筋笼后先挂线找出钢筋笼中心，
12、然后与护桩拉出的中心对比，逐步调整钢筋笼使两中心点在同一竖直线上，确保钢筋笼准确对中。为防止掉笼或浮笼，把2根钢筋吊环通过钢管固定于钢轨或枕木上。 整个桩基钢筋笼分成两节加工、安装，节与节连接采用孔口单面焊接连接。吊入钢筋笼时，对准孔位轻放、慢放。防止碰撞孔壁而引起坍塌。下放过程中，安排专人负责观察孔内情况，如发生异样，马上停止，检查是否坍塌。 钢筋笼下孔后焊接吊环钢筋，用以控制钢筋笼底部标高，根据钢筋笼长度控制好钢筋笼顶部标高。 钢筋骨架的制作和吊装的允许偏差为：主筋间距10mm；箍筋间距20mm；骨架外径10mm；骨架倾斜度0.5；骨架保护层厚度20mm；骨架中心平面位置20mm；骨架顶端
13、高程20mm；骨架底面高程50mm。5.5二次清孔钢筋笼下放到位固定后，立即安放导管。导管采用30钢管，每节3m,底管4m,配2节1m、一节 0.5m的短管。钢导管内壁光滑、圆顺，内径一致，接口严密。导管直径与桩径及混凝土浇筑速度相适应。使用前进行了试拼和水密、承压和接头抗拉试验，按自下而上顺序编号和标示尺度。导管组装后轴线偏差，不超过钻孔深的0.5%并不大于10cm，试压力为孔底静水压力的1.5倍。导管长度按孔深和工作平台高度决定。漏斗底距钻孔上口，大于一节中间导管长度。导管接头法兰盘加锥形活套，底节导管下端不得有法兰盘。采用螺旋丝扣型接头，设防松装置。导管安装后，其底部距孔底有 250 4
14、00mm 的空间。导管安装完毕后，若孔底沉渣达不到设计要求，则用导管进行二次清孔。清孔时导管顶部安装一个弯头和皮笼，用泵将泥浆压入导管内，再从孔底沿着导管置换沉碴，过程中要测量泥浆的各项指标，同时用测锤测量沉淀厚度使沉渣厚度、泥浆浓度等指标满足设计和规范要求。经监理工程师现场检验合格后，立即拆除吸泥弯头，开始灌注水下混凝土。5.6灌注水下混凝土桩基混凝土采用罐车运输配合导管灌注。开浇采用隔水胶球法。在开浇前，预备好足够数量的混凝土（考虑导管内容积及封埋导管1m深的方量）后方可开始浇筑；导管内放置略小于导管内径的隔离球隔离泥浆与混凝土。灌注开始后，应紧凑连续地进行，严禁中途停工。在灌注过程中，应
15、防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，致使测探不准确；应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除；导管的埋置深度应控制在24m。同时应经常测探孔内混凝土面的位置，即时调整导管埋深。导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。如导管法兰卡挂钢筋骨架，可转动导管，使其脱开钢筋骨架后，再移到钻孔中心。拆除导管动作要快，时间一般不宜超过15min。要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中。要已拆下的管节要立即清洗干净，堆放整齐。在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导
16、管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。当混凝土面升到钢筋骨架下端时，为防钢筋骨架被混凝土顶托上升，可采取以下措施：尽量缩短混凝土总的灌注时间，防止顶层混凝土进入钢筋骨架时混凝土的流动性过小。当混凝土面接近和初进入钢筋骨架时，应使导管底口处于钢筋笼底口3m以下和1m以上处，并慢慢灌注混凝土，以减小混凝土从导管底口出来后向上的冲击力；当孔内混凝土进入钢筋骨架4m5m以后，适当提升导管，减小导管埋置长度，以增加骨架在导管口以下的埋置深度，从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。混凝土灌注到接近设计标高时，要计算还需要的混凝土数量（计算时应将导管内及混凝土输送泵内的混凝土数量估计在
17、内），通知拌和站按需要数量拌制，以免造成浪费。在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高减小,超压力降低,而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大。如在这种情况下出现混凝土顶升困难时,可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，使灌注工作顺利进行。在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。因为耐久性混凝土粉煤灰掺量较大，粉煤灰可能上浮堆积在桩头，加灌高度应考虑此因素。为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌100cm以上，以便灌注结束后将此段混凝土清除。在灌注混凝土时，每根桩应至少留取一组试件，对于桩长较长、桩径较大、浇筑时间很长时，根据规范要求增加。如换工作
18、时，每工作班都应制取试件。试件应施加标准养护，强度测试后应填试验报告表。强度不合要求时，应及时提出报告，采取补救措施。有关混凝土灌注情况，在灌注前应进行坍落度、含气量、入模温度等检测；在各灌注时间、混凝土面的深度、导管埋深、导管拆除以及发生的异常现象等，指定专人进行记录。6.质量控制措施桩基是一种深入地下的隐蔽工程，其质量不能直接进行外观检查。在施工过程中，必须采取有效的质量控制措施，以保证灌注桩质量完全满足设计要求。桩基质量控制点包括桩位、桩径、垂直度、桩长、桩底沉渣厚度、钢筋笼等内容。钻孔桩钻孔的允许偏差应符合表1的规定表1 钻孔桩钻孔允许偏差序号项 目允许偏差（mm）1孔径不小于设计孔径
19、2孔深摩擦桩不小于设计孔深柱桩不小于设计孔深，并进入设计土层3孔位中心偏心群桩504倾斜度1% 5浇筑混凝土前桩底沉渣厚度摩擦桩200柱桩506.1桩位控制为确保桩位准确，采取精密测量方法，即用全站仪定位，护筒埋设完后再进行复测。采用焊接的坐标架校正护筒中心同桩位中心，保持一致。6.2垂直度控制埋设护筒采用护筒内径上下两端十字交叉法定心，通过两中心点，能确保护筒垂直。钻进中及时测定垂直度，保证孔斜率小于1%，发现孔斜率过大时，立刻采取纠偏措施。6.3桩径控制根据地层情况合理选择钻头尺寸，对桩径控制有重要作用，钻头直径不得小于孔径。6.4桩长控制施工中及时测量护筒顶高程，正确换算桩基长度。机具长
20、度丈量要准确。正确丈量钢绳长度，考虑负重后的伸长值。6.5桩底沉渣控制采用换浆法进行清孔，合理选择泥浆性能指标。二次清孔使沉渣厚度、泥浆浓度等指标满足设计和规范要求后方可灌注水下混凝土。6.6钢筋笼加工及安装控制钢筋平直、无损伤，表面无裂纹、油污、颗粒状或片状老锈。钻孔桩骨架的允许偏差应符合表2的规定：表2钻孔桩钢筋骨架允许偏差序号项 目允许偏差（mm）1钢筋骨架在承台底以下长度1002钢筋骨架外径103主钢筋间距104加强筋间距205箍筋间距或螺旋筋间距206钢筋骨架倾斜度05%7骨架保护层厚度208骨架中心平面位置209骨架顶端高程2010骨架底面高程50 钢筋的加工应符合设计要求。钢筋加
21、工的检查和允许偏差应符合设计和规范要求；钢筋焊接接头的检查和允许偏差应符合设计和规范要求。6.7混凝土强度控制根据设计配合比，进行混凝土试配，快速保养检测。严格按规范把好水泥、砂、石的质量关。灌注过程中，经常观察分析混凝土配合比，及时测定混凝土塌落度。严格按照规定制作试件，在拌和机出料口和浇筑现场取样，保证取样数量和质量。到龄期后进行有关混凝土指标试验。对于桩长大于40米的钻孔桩，按设计要求在钢筋笼安装时预埋声测管，成桩后采用声波透射法进行检测。7.试验成果通过钻孔桩工艺性试验，我们在钻孔方面掌握了一套较为完整的参数，为以后施工打下了良好的基础，现将整个过程总结如下：（1） 钻孔桩工艺性试验从
22、2016年6月4日开始到2010年6月11日结束，共计施工6天。平均每根桩钻进时间4小时。钻进过程中进尺6.0米/小时左右，泥浆指标：钻孔时比重1.3左右，粘度在122秒以上，含砂率约为3%，PH值810之间，快接近终孔时泥浆指标通过间断的往孔内添加碱水，使泥浆指标下调，最终满足设计及规范的要求，比重1.07 ，粘度22s，含砂率1.1%，PH值7.8，胶体率96%。（2）在钻到接近标高时降低转速和钻压缓慢钻进，以减少对桩底的扰动而降低桩的承载力。在钻到设计标高后提起钻头约20cm，以2-3r/min的转速进行清孔，桩清孔时间为60分钟。（3）在钻进的过程中耽误的主要时间是因为砂质黄土渗水，导
23、致泥浆不足。后通过加入膨润土及纤维素，形成护壁后渗水速度变慢，可以正常施钻。（4）混凝土灌注是一个完整、连续、不可间断的工作，灌注工作开始前，机械管理人员和负责司机应对混凝土灌注所使用的全部机械进行维修、保养，保证机械在施工过程中正常运转。平均每根桩混凝土灌注用时是2小时。8.安全保证措施(1)设立专职安全员并建立24小时旁站制度，及时纠正和消除施工中出现的安全隐患。(2)对施工人员进行安全教育和安全知识的考核。(3)施工现场严禁非施工人员逗留，设立明显的禁入标志。(4)工地设置明显的安全警示牌和安全注意事项安全牌。(5)各类机械设备操作人员必须持证上岗，无证人员或者非本机人员不得上机操作。9
24、.文明施工措施 按当地环保的要求精心设计，合理布署施工总平面，充分考虑环保，保护生态与环境。 现场的临建房屋必须安全牢固，满足抗风防震要求； 施工现场的生产房屋及设施布局合理，整齐化一；临时便道合理规划，尽量减少便道数量，路面平整，两侧排水通畅。 开展文明施工，保证现场管理有序，有条不紊。场地布置统一规划，施工区材料堆放整齐，场地平整，道路畅通，排水畅通；施工快速有序，配合精密协调；各种物资材料储放安全并按ISO9001标准标识正确、醒目；场区内管线布置线条整齐化一、卫生、悦目。 强化施工现场管理。严格包保责任制，明确分工，责任到人，奖罚分明，做到突出重点，分批落实，规范施工，注重实效。坚持施工人员挂牌上岗，现场施工统一着装，统一行动；施工现场设置鲜明的标牌，主要有责任划分牌、工艺流程牌、形象进度牌、质量标准牌、安全警示牌、环保警示牌、成本控制牌等。10.环保水保措施对可能造成环境污染的物质，经过有关部门同意后送到指定地点处理。所有机械废油回收利用或妥善处理，严禁随意泼倒。采取有效措施防止施工中的燃料、油料、废料等有害物质对周围环境的污染，指定专用存放区，专人保管和处理。
