机械成孔灌注桩施工方案.doc

莱芜市博雅新苑小区机械钻孔灌注桩施工组织设计福建永泰建筑工程公司莱芜分公司2011年11月28日目 录1 工程慨况- 2 -2 特点- 2 -3 适用范围- 2 -4 工艺原理- 3 -5 工艺流程及操作要点- 3 -6 质量要求- 9 -7 材料与设备- 12 -8 安全措施- 13 -9 环保措施- 14 -1 工程概况及地质情况1.1工程概况拟建博雅新苑小区工程承建单位为莱芜广厦集团有限公司，该工程位于莱芜市香山路与赢牟大街交汇处，香山路以东、赢牟大街以北，小区北侧、东侧均为耕地，拟建小区周围环境优雅，交通便利。1.2地质情况在勘察范围内，与之有关的地层分为三层。详述如下：杂填土（q4ml）分布于场地西侧，厚度0.8-6.0米，平均厚度2.92米，底层呈杂色，松散，主要成分为粘性土混砖块，碎石等建筑垃圾；为近期堆积，未分层碾压，堆积密度不一，差异大。粉质粘土（q4al+pl）分布于大部分场地的上部，厚度0.606.80米，平均厚度为3.22米，层顶标高为228.46249.97米，层底标高为223.56247.88米，地层呈黄褐色，稍具光泽，韧性及干强度中等，无摇振反应，中压缩性，含10%-20%的中粗砂，下部含少量风化岩颗粒。强风化砾岩（e）分布于整个场地，厚度一般6.6012.0米，层顶标高223.56249.78米，层底标高为214.32239.38米，地层呈红褐色、灰褐色，砾质结构，块状构造，岩石节理裂隙发育，岩芯呈碎块状，上部风化呈圆砾土状，rqd值极差，锤击声哑，易碎，岩石坚硬程度为极软岩，岩体完整程度为极破碎，岩体基本质量等级为v级；本层进行标准贯入实验35次，均反弹。1.2水文地质情况勘察表明，场地地下水主要为第四系孔隙潜水及基岩裂隙水，富水性较弱，主要受大气降水补给，涌水量较小。勘察期间其水位标高一般在227.00米左右，据区域水文地质资料，地下水水位年变幅在1.0m左右，水位标高一般在228.0m左右。2 特点2.1施工工序较多，每道工序的工作及工序间的衔接都必须连续，一气呵成不得在中途停留。2.2需要工种较多，各工种做到相互协调协同工作。2.3地下超深基础作业,混凝土为水下灌注。2.4使钢筋笼有效居中，并防治了钢筋笼在混凝土灌注时的上浮。2.5避免出现施工缺陷，做到一次成功。3 适用范围3.1.适用于本标段的所有机械钻孔灌注桩。3.2.适用地层：粘土层、砂层、砾石层、卵石层、岩层等地层。4 工艺原理4.1.结合工程及地质条件，选用不同钻机进行成孔，用吊车或钻机下放钢筋笼，导管法灌注混凝土，从而实现成桩达到竖向承重的目的。5 工艺流程及操作要点5.1 工艺流程 工艺流程见图5-1施工准备放样定位护筒埋设泥浆循环池（筒）孔位验收泥浆制备钻机就位校正空钻孔深渣浆分离器成孔钢材进场、验收一次清孔钢筋笼制作安装钢筋笼钢筋笼吊运导管安装检查导管测定沉渣二次清孔、验收砼供应测砼返高水下砼灌注坍落度检测储浆池测量砼面、拆除导管砼输送就位排污运输灌注结束试块制作、养护排污场地孔口防护送试块测试桩机移位单桩施工资料汇总单桩质量评估图5-1 机械钻孔桩施工工艺流程5.2.操作要点5.2.1施工前期准备5.2.1.1根据设计施工图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。5.2.1.2.作好施工前期的施工技术准备和生产物资准备。熟悉和审查施工图纸及其设计文件，并根据施工要求及特点进行翻样、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。5.2.1.3.钻机的选择：钻孔灌注桩根据桩径、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，另其相反。5.2.2护筒的技术要求5.2.2.1.护筒的作用：控制桩位、导正钻具；防止孔口和孔壁坍塌；固定钢筋笼。5.2.2.2.护筒可采用砖砌护筒、木护筒、钢护筒、钢筋混凝土护筒。护筒一般应采用4-8mm钢板制作的钢护筒，其内径应大于钻孔直径100mm，上部宜开设1-2个溢浆口。5.2.2.3.对护筒的壁厚、直径和埋入深度、和垂直度要根据护筒的作用作相应要求。护筒的埋设只受表层不稳定土层影响。护筒的埋设深度，既要保证钻机的稳定又要保证钻孔时孔壁的安全。护筒的埋设深度在粘性土中不宜小于1.0m，在砂性土中不宜小于1.5m，其高度尚应满足泥浆面高度的要求。如有特殊要求，护筒的制作、埋设应符合工程要求。5.2.2.4. 护筒埋设应准确、稳定、垂直、四周应用土夯实，护筒中心线与桩位中心的偏差不得大于30mm。5.2.3.泥浆的技术要求5.2.3.1.泥浆的作用主要是：保护孔壁；悬浮钻渣；冷却钻具。5.2.3.2.钻孔泥浆配制。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5.2.3.3.泥浆比重一般在1.101.4之间，粘度在2328秒左右。每方泥浆配制比例为（膨润土的掺量根据泥浆性能进行动态调整控制，）：水（kg）膨润土（kg）9081835.2.3.4.成孔时对泥浆质量要求很高，要检测以下指标：相对密度，粘度，含砂率，胶体率等。5.2.3.5.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。5.2.3.6.成孔过程泥浆的循环方法可用正循环和反循环泵。反循环又可分泵吸反循环和气举反循环两种。成孔时，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。5.2.3.7.施工时，其泥浆循环需开挖泥浆沟和泥浆池。泥浆循环的沉淀池容积一般要求为钻孔桩方量的2.5倍。可以在地表开挖泥浆池的方法作为沉淀池。5.2.3.8.排渣的方法为三种：沉淀排渣，过滤排渣，旋流排渣。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。5.2.3.9.泥浆除渣处理：钻孔过程中，废泥浆和钻渣需进行处理。施工时，一般采用泥浆车外运，并到指定排放地点排放。5.2.4.成孔的技术要求5.2.4.1. 桩机机械设备必须鉴定合格后，才能投入使用。钻机就位必须稳固，周正、水平、确保“三点一线”。钻机钻头中心与桩位中心误差不大于20mm。5.2.4.2.成孔前应对钻头、钻杆（钢丝绳）用钢尺丈量，钻头直径一般不应小于设计孔径，钻杆（钢丝绳）长度误差小于1.5%。5.2.4.3.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。5.2.4.4.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。5.2.4.5.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。5.2.4.6.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。5.2.4.7.施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m 。在易坍塌地层，为防止土层水对钻孔泥浆扰动，要求钻孔液面水应大于地下水2m以上。5.2.4.8.要随时用尺丈量机上余尺，严格控制终孔深度不欠深、不超深。5.2.5.钢筋笼制作和吊装技术要求5.2.5.1.各种规格的钢筋有出厂质保书，并经原材料抽检及焊接检验合格。5.2.5.2.钢筋笼制作场地应平整，场地高差不大于1%。钢筋笼应在制作台架上按设计图纸加工成型。主筋应严格一一对应，间距严格统一。5.2.5.3.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严格控制。对焊条的选择、焊接尺寸、焊接方法等必须满足设计与规范的要求。5.2.5.4.钢筋笼主筋焊接主要采用搭接焊、螺旋筋主要采用点焊。搭接焊时先用两点固定两端，然后再施焊，螺旋筋与主筋的连接漏焊率不能超过10。5.2.5.5.钢筋笼焊接完成后要加装钢筋笼下笼导向定位器以确保钢筋笼准确就位。钢筋笼下笼导向定位器根据钢筋笼直径大小每24m左右安装一组，每组沿钢筋笼径向布置612个。导向定位器可用16以上钢筋制作，与主筋连接焊缝长10d，弯起夹角1520，顶点高度为主筋混凝土保护层厚度。5.2.5.6.钢筋笼起吊。吊点处应有足够的刚度和强度，钢筋笼起吊吊点应设在主筋与架立钢筋(加强筋)的连接处。架立钢筋直径要根据钢筋笼的直径大小来确定，一般不小于16。笼径大于等于1m时为防止钢筋笼在重力作用下发生笼径变形，钢筋笼吊放时，钢丝绳用“一”字钢架撑开，钢筋笼吊点主筋与架立钢筋的连接处用“十”字钢架撑住。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。5.2.5.7.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。如用焊接，孔口应用多台焊机同时焊接。5.2.5.8.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。 5.2.5.9.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，同时要牢固固定在护筒及钻机上，并在钢筋笼最下端设置抓钩（钩要朝外，不能朝内），以免灌注混凝土时钢筋笼上浮。5.2.6水下混凝土基本指标与浇灌技术要求5.2.6.1.灌注水下砼，一般选用内径为200300mm的导管，导管壁厚不小于3mm。底管长度应大于4m，标准节长度1.52.5m。导管连接应平直可靠，密封性好，接头处采用密封圈垫予以密封。密封圈可用厚度为35mm普通橡胶板。新导管应经0.6mpa压力检验无漏气现象方可使用。导管的壁厚、连接部位丝扣、内壁光洁应定期检查，并作及时处理。5.2.6.2.灌注混凝土时先将球胆牢固固定在下料口，当料斗装满混凝土后迅速放下球胆。当灌注料斗容积达不到初灌量要求时，应采用混凝土隔水栓，隔水栓要求既有良好的隔水性能，又要保证其能顺利排出。5.2.6.3.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。5.2.6.4.混凝土的配合比必须符合规范要求，水灰比不宜大于0.65.2.6.5.混凝土的强度一般为水下c30（如有条件可在浇筑过程中提高一个等级）。5.2.6.6. 灌注混凝土在送到孔口料斗时坍塌度应控制在18020毫米之间视天气情况可适当上下调1cm。混凝土灌注距桩顶约5m处时，坍落度应控制在160170mm，以确保桩顶浮浆不过高。气温高，成孔深，导管直径在250mm之内，取高值，反之取低值。5.2.6.7.料斗的容积一般应不小于混凝土初灌量。混凝土初灌量应能保证混凝土灌入后导管埋入混凝土面深度不少于0.81.3m，导管内混凝土柱和管外泥浆柱压力平衡。计算公式如下：vd2h1/4+d2kh2/4式中：v混凝土初灌量（m3） h1管内混凝土柱与管外泥浆柱压力平衡所需高度（m）， h1=(h-h2)rw/rc; h桩孔深度（m） h2初灌混凝土下灌后，导管外砼面高度，取1.31.8m； rw泥浆密度，一般取1.151.35t/m3; rc混凝土密度，取2.32.4t/m3; d导管内径（m）; d桩孔直径（m）; k混凝土充盈系数，取1.11.3。桩深超过50m计算混凝土初灌量时，h2 、rw 、k应取大值，rc应取小值，以提高混凝土灌注安全系数，保证桩混凝土灌注质量。注意初灌的第一辆预拌混凝土车必须是满车混凝土（即不小于6m3）。 5.2.6.8.灌注过程中，导管的埋深应控制在2m6m之间，不宜大于6m。5.2.6.9.灌注混凝土测量采用标准测锤测量混凝土面高度。测量时，在导管与钢筋笼中间部位下入测锤，至少测34个点，然后取其平均值，记入灌注记录表。5.2.6.10混凝土灌注量与泥浆至混凝土面高度、混凝土面至孔底高度、泥浆的密度、导管内径及桩孔直径有关。孔径越大，首批灌注的混凝土量越多，由于混凝土量大，搅拌时间长，因此可能出现离析现象，首批混凝土在下落过程中，由于和易性变差，受的阻力变大，常出现导管中堵满混凝土，甚至漏斗内还有部分混凝土，此时应加大设备的起重能力，以便迅速向漏斗加混凝土，然后再稍拉导管，若起重能力不足，则应用卷扬机拉紧漏斗晃动，这样能使混凝土顺利下滑至孔底，下灌后，继续向漏斗加入混凝土，进行后续灌注。654321隔水栓式导管法施工程序图1、安设导管(导管底部与孔底之间留出300500mm空隙)2、悬挂隔水栓； 3、灌入首批混凝土4、剪断铁丝，隔水栓下落孔底；5、连续灌注混凝土，上提导管6、混凝土灌注完毕，拔出护筒5.2.7.其他与成孔、灌注混凝土质量相关的技术问题5.2.7.1.开钻前主动检查钻杆的垂直度，钻进过程中不断检查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。5.2.7.2.冲击钻在冲击过程中要勤检查钢丝绳和钻头磨损情况，预防发生质量事故。5.2.7.3.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。5.2.7.4.根据不同的地层采用不同的钻进操作方法，采用合理的钻速和钻压，减少由此对孔壁稳定性产生的影响。并注意防止缩径。5.2.7.5.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。5.2.7.6.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。5.2.7.7.在钢筋密集区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，上下提动距离以50cm为宜。5.2.7.8.提升导管时不可过快过猛，以防拖带表层混凝土造成浮浆泥渣的侵入，或挂动钢筋笼等。5.2.7.9.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。5.2.8场地总体平面布置的合理性5.2.8.1.根据实际的场地条件，须绘制施工现场总平面布置图。在现场总平面图上，按一定的设计原则，设计施工场地布置，随着施工的进展，须变化时可适时作合理的调整。5.2.8.2.设备进场前，按规划做好硬地坪铺设。因钻孔机具较重，孔口周围应进行必要的地坪处理，必要时应铺设10cm厚的石碴、砂砾。6 质量要求6.1.基本要求：6.1.1.桩身混凝土所用的水泥、砂、石、水、外掺剂及混合材料的质量必须符合有关规范的要求，按规定的配合比施工。6.1.2.水泥强度等级不宜低于32.5mpa，用量不宜低于275kg/m3,混凝土抗渗性能不低于设计要求。混凝土坍落度宜为1822cm。6.1.3粗集料最大粒径不应大于40mm，细集料宜采用级配良好的中砂，混凝土配合比含砂率宜采用0.40.5，水灰比宜采用0.50.6。6.1.4.钻进时，嵌岩桩在刚进入岩层时应立即通知监理工程师确认入岩位置，做好嵌岩深度记录。6.1.5.成孔后必须清孔，测量孔深、孔径、孔位和沉淀层厚度，确认满足设计或施工技术后，方可灌注水下混凝土。6.1.6.水下混凝土应连续灌注，严禁有夹层和断桩。6.1.7.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。6.1.8.所有桩基必须进行无破损检测，对检测结果怀疑有缺陷的桩应进行抽芯检验，若抽芯桩存在重大质量问题，应加倍扩大钻芯数量。6.1.9.桩基类桩不低于90%，检测出现类桩应原桩位冲孔恢复。6.1.10.凿除桩头预留混凝土后，桩顶应无残余的松散混凝土。6.2.实测项目：6.2.1.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钢筋笼制作安装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10 mm顺直无扭曲100 mm主筋10 mm、箍筋20 mm50%主筋根数35d（主筋直径）必须合格100 mm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6.2.2.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1.151.35一级验收、抽检泥浆粘度122s一级验收、抽检孔径2.50mm钻头直径垂直度1%悬吊钻进孔深-0+300mm二级验收6.2.3.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m200300mm丝口上足、密封不渗水距孔底0.3 m0.5m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）m36 m埋管2 m1.11.3大于设计桩顶标高以上2 m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6.2.4.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/孔不低于12次/班日不低于12次/孔30%1次/孔1次/孔1次/日批23次/班日巡回抽查特殊工序或过程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 材料与设备7.1 材料应满足设计要求，本标段为 水泥：普硅水泥32.5砂：中粗砂碎石：4.7531.5mm外加剂：早强剂、防冻剂7.2 设备装载机上料吊车吊装钢筋笼冲击钻机成孔电焊机制、焊钢筋笼导管灌注料斗灌注泥浆泵泥浆循环、排污泥浆检测仪检测泥浆稠度 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