钻孔桩施工技术培训冲击钻

钻孔桩施工技术培训冲击钻第1页/共43页目录：1、工程概况2、主要施工机械设备3、施工方案4、施工工艺及要求5、钢筋制作安装6、水下砼灌注7、质量保证措施8、安全保证措施第2页/共43页1、工程概况待建围墩大桥，跨径组合为：(5×30)+4×(4×30)米。上部采用装配式预应力混凝土先简支后结构连续T梁，左幅桥梁起点桩号为K220+352.701，终点桩号为K220+992.096，桥梁中心桩号为：K220+672.399，左幅桥梁全长为639.395m；右幅桥梁起点桩号为K220+353.730，终点桩号为K220+990.167，桥梁中心桩号为：K220+671.949，右幅桥梁全长为636.400m。桥梁纵面位于i=-0.592%直坡段和R=16715.77m，T=171.5m，E=0.88m的凹形竖曲线内；桥梁平面位于LS=350米、R=2960米的左偏缓和曲线和圆曲线上。围墩大桥全桥桩基共92根，总长度2386m。其中Φ1.5m12根，共298m；Φ1.8m80根，共2088m。桩基砼设计标号为C25。第3页/共43页2、主要施工机械设备序号设备名称规格型号数量用于施工部位备注1冲击钻机YKC30C14桥涵基础2空压机HFS-1003002桥涵基础3泥浆泵NL150-1571桥涵基础4挖掘机小松-2201桥涵基础5汽车吊QY252桥涵基础6混凝土罐车HLS758桥涵基础第4页/共43页冲击钻机第5页/共43页钻机就位第6页/共43页3、施工方案

3.1、总体施工方案本桥钻孔灌注桩数量较多，根据地质资料，施工优选冲击钻机，根据桥位处的地形特点和以往施工经验，桥梁下部桩基础施工按先墩、后台的施工顺序，先施工现有道路附近的桩基础，先高墩桩基础施工，后其它墩台的顺序，对工期要求较紧的墩台，优先安排开工，每墩安排一台钻机，同时展开施工，尽快为墩台施工提供工作场地及作业面，形成桩基础与墩柱、盖梁施工相互依托的大干格局。钻进过程中要采取措施防止出现塌孔、卡钻、掉钻等现象。钻孔桩清孔完成后，立即用汽车吊吊放钢筋笼，为减少钢筋接头连接时间，钢筋笼接头现场采用直螺纹套筒连接，采用丝扣式导管进行水下混凝土灌注，并保证混凝土后台供应，确保桩身混凝土能在6h内灌注完成。地质资料不详的柱桩，柱孔在达到设计标高后，探明桩底以下不小于３倍桩径深度范围内的岩层情况，确认没有溶洞后方可终孔，如发现桩底以下还有溶洞，提请设计单位进行变更。第7页/共43页4、具体施工工艺及要求

施工前先对桥址处的场地进行平整，钻孔工作平台的大小以桥梁上部构造投影向外加宽1.0m，高度应高于最高施工水位0.5～1.0m，并根据地表、地质情况进行地基处理，防止钻孔过程中钻机失稳，发生安全事故，影响工程质量。

4.1、测量放样

首先，由项目部测量人员放出钻孔桩的中心，并做好标记，以书面的形式交给施工现场技术负责人。然后由现场技术负责人根据钻孔桩的中心点和桩径，放出四个护桩，做好标记，用混凝土加以固定，由现场质检人员检查护桩的位置后，再按照要求开挖护筒基坑。

4.2、护筒制作和埋设

护筒加工长度2-4米，由专业工厂采用8mm厚钢板卷制焊接制作，护筒顶端留有高40厘米、宽20厘米的出浆口。使用冲击钻时护筒直径比钻头直径大约40cm，护筒顶面宜高出施工水位或地下水位2m，还应满足孔内泥浆面的高度要求，高出施工地面0.3m。

第8页/共43页第9页/共43页护筒埋置深度应符合下列规定：

①当表层土松软时，宜将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m，并将护筒四周回填粘土分层夯实。也可用锤击、加压、振动等方法下沉护筒。

②护筒顶面中心与设计桩位中心偏差不得大于5cm，倾斜度不得大于1%。

4.3、钻机就位

冲击钻机就位前，必须平整场地，清除杂物，更换软土，夯填密实。钻机座不得直接置于软土上或不坚实的填土上，以免产生位移和沉陷，从而影响钻孔桩的质量。钻机就位后，钻头或钻杆对准钻孔桩位，钻进过程中，经常用十字线检测空位是否居中。经质检人员再次检验确定无误并报请监理工程师同意后方可开钻。检验项目主要有：钻头直径、钻头中心与桩中心的偏差（不大于5cm）、钢丝绳完好性及结扣牢固性、钻机机械性能等。

工地上备一定数量的钻机和泥浆泵的易损配件，以便机械出现故障时及时更换，同时预先制作好用于打捞钻头用的工具。

第10页/共43页4.4、泥浆

①冲击钻孔泥浆制备

考虑到该桥存在粉质黏土、砾质黏性土、全风化、强风化、中风化花岗岩等，采用冲击钻施工且钻孔地质为黏性土且塑性指数大于15，浮渣能力满足施工要求时，可利用孔内原土造浆护壁。冲击钻机钻孔可将黏土加工后投入孔中，利用钻头冲击造浆。

造浆后应试验全部性能指标，钻孔过程中应随时检验泥浆比重和含砂率，并填写泥浆试验记录表。对冲击钻孔的泥浆指标要求如下表所示：

钻孔方式地层情况泥浆性能指标相对密度粘

度（s）含砂率（%）胶体率（%）PH值冲击一般地层1.1~1.317~20≤4%≥95＞6.5第11页/共43页4.5、钻孔

①冲击钻孔本桥钻孔施工，严格按跳孔施钻的原则进行。即一孔成桩后，严禁开钻任一相邻孔，必须跳开隔孔施钻，防止窜孔和坍孔。开钻前，再次检查各种机具、设备是否状态良好，以及水、电管路的畅通情况，确保正常。

正式钻进前，先启动泥浆泵，使之空转一段时间，待泥浆输入孔口一定数量后方可正式钻进。

开孔的孔位必须准确，开钻时，控制进尺速度及钻压，采用“低压慢速”措施，待钻至护筒下1米后，再以正常速度钻进。

在淤泥层和粘土层冲击时，钻头应采取小冲程（1.0～2.0m）冲击，在砂层冲击时，应添加小片石和粘土采用小冲程（0.5～1.0m）反复冲击，以加强护壁，在漂石和硬岩层时可采用大冲程（2.0～4.0m）冲击。在石质地层中冲击时，如果从孔上浮出石子钻渣粒径在5～8mm之间，表明泥浆浓度合适，如果浮出的钻渣粒径小又少，表明泥浆浓度不够，可从制浆池抽取合格泥浆进入循环。

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冲击钻进时，机手要随进尺快慢及时放主钢丝绳，使钢丝绳在每次冲击过程中始终处于拉紧状态，既不能少放，放少了，钻头落不到孔底，打空锤，不仅无法获得进尺反而可能造成钢丝绳中断，掉锤。放多了，钻头在落到孔底后会向孔壁倾斜，撞击孔壁造成扩孔。

在任何情况下，最大冲程不能超过4m，为了正确提升钻锥的冲程，应在钢丝绳作长度标志，作为判断和调节冲程大小的依据。

钻孔连续进行，当遇到特殊情况需停钻时，提出钻头，补足孔内泥浆，始终保持孔内规定的水位和泥浆的相对密度、粘度。在砂土层中钻进时，要及时开启泥浆分离器，降低含砂率，保证钻进速度和孔壁的稳定；在粘土层中钻进时应采用改造过的钻头，钻头上设射水管，通过高压射水等措施，及时清除糊钻的粘土，同时要控制钻进速度，加强观察，防止因糊钻而扭断钻杆。

钻孔到达设计深度后，应对孔位、孔径、孔深和孔形进行检验，并填写钻孔记录表。孔位偏差不得大于10cm。第13页/共43页

4.5、成孔

钻孔过程用碳素笔详细记录施工进展情况，包括时间、标高、档位、钻头、进尺情况等。

每钻进2m（接近设计终孔标高时）或地层变化处，在出渣口捞取钻渣样品，洗净后收进专用袋内保存，标明土类和标高，以供确定终孔标高。

钻孔灌注桩在成孔过程、终孔后对钻孔进行阶段性的成孔质量检查，孔底标高大于设计高程5cm,孔径用专用检孔器进行检验，条件限制时可使用钢筋笼检孔器检验，检孔器外径应比钢筋笼外径大10cm，长度为孔径的4～6倍。

当钻孔桩孔深、孔径、孔形和孔底沉渣量进行检查，确认满足设计要求后，报请监理工程师批准，待认可后，立即进行清孔。清孔时，将附着于护筒壁的泥浆清洗干净。

第14页/共43页4.6、清孔

经检查确认钻孔合格后，应立即进行清孔。清孔采用换浆法。清孔应达到以下标准：孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒；泥浆比重1.05～1.08；含砂率小于4%；黏度17～20s；浇筑水下砼前孔底沉渣厚度，柱桩不大于5cm，摩擦~桩不大于10cm。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。

在钢筋笼和导管安放完毕后、灌注水下混凝土前，再次检测桩底沉渣厚度。若沉渣厚度超标，要立即进行第二次清孔，直至达到上述标准，方可进行下道工序施工。

第15页/共43页当地层富含粉砂类土，终孔后粉砂、粉细砂快速沉淀，给清孔带来困难，为降低孔底沉淤采取以下措施：采用双泥浆泵并联供应泥浆，增大泵量，提高泥浆循环速度，增强泥浆携带钻渣的能力。用优质膨润土和化学外加剂提高泥浆粘度，以减缓砂粒沉淀速度。当桩底富含中风化花岗岩渣样沉淀较多时，为降低孔底沉渣采取以下措施：采用空气压缩机向孔内输入空气，增大泥浆的流动性，提高泥浆循环速度，增强泥浆携带钻渣的能力。用优质膨润土和化学外加剂提高泥浆粘度，以减缓渣粒沉淀速度。严格控制输气管接头的密封性，确保沉渣能全部从孔底返回。排除废弃泥浆，勤捞沉淀池中的沉渣，不断补充优质泥浆。第16页/共43页4.7、钢筋笼制作及安装在钢筋棚内集中下料，采取数控钢筋笼成型机或在胚架上分节制作成形，每根桩的钢筋笼按设计长度分节并编号，保证相邻节段对应配对绑扎，钢筋间距用铝合金卡槽控制。声测管的安装，当桩径大于100cm而小于180cm时应呈等边三角形埋设三根管，当桩径大于等于180cm时应呈正方形埋设四根管，对称布设。声测管的连接用螺纹连接，并保证接头密封，管底封闭，管口加盖，不漏水；在进行桩身砼灌注前在声测管内灌满清水；声测管焊接或绑扎在钢筋笼的内侧，确保牢固，顺直，且互相平行，定位准确。声测管埋设至距桩底10cm处，管口高出桩顶面40cm，管口高度一致。钢筋笼吊装时配备专用托架，平板车运至现场，在孔口利用汽车吊吊放。下放前检查钢筋笼垂直度，确保上、下节钢筋笼对接时中心线保持一致，主筋对位后使用直筒螺纹连接接头。第17页/共43页直筒螺纹连接接头相关施工要求

A、直筒螺纹连接接头施工b、钢筋连接件处的混凝土保护层宜满足设计要求，且不小于15mm，连接件之间的横向净距不宜小于25mm。c、对受力钢筋机械连接头的位置要求，依照焊接接头要求办理。d、接头拼接时用管钳扳手拧紧，宜使两个丝头在套筒中央位置相互顶紧。B、钢筋下料镦粗头的基圆直径满足丝头螺纹加工的要求，长度大于1/2套筒长度，冷镦粗过渡段坡度应不大于1：5。镦粗头不得有表面裂纹。不合格的镦粗头，切去后重新镦粗，不对镦粗头进行二次镦粗；选用热镦工艺镦粗钢筋时，则不在露天进行钢筋镦头加工。第18页/共43页C、丝头加工丝头长度为1/2套筒长度，公差为+1P（P为螺距），以保证套筒在接头中的位置。加工钢筋丝头时，采用水溶性切削液，当气温低于0度时采取防冻措施，不在不加切削液的情况下套丝；D、套筒套筒材料、尺寸、螺纹规格及精度等级符合产品设计图纸的要求；套筒表面无裂纹和其他缺陷，并应进行防锈处理；套筒端部加塑料保护塞。直筒螺纹连接见“图5.2-2直筒螺纹接头示意图”。图5.2-2直筒螺纹接头示意图第19页/共43页第20页/共43页钢筋笼在清孔结束后，及时放入孔内，钢筋笼焊接采用双面焊，并保证上下两节钢筋笼的轴线一致，入孔后位置准确，符合设计要求，并牢固定位。钢筋骨架底面高程偏差控制在±50mm，并采取设置防浮钢管与钻机底座联结、在钢筋笼底主筋上对称加焊四根带钩防浮钢筋等有效措施防止钢筋笼在混凝土灌注过程中上浮。

钢筋骨架制作和安放的允许偏差：

项

目允许偏差主筋间距(mm)±10箍筋间距(mm)±20骨架外径(mm)±10骨架保护层厚度(mm)±10骨架中心平面位置(mm)10骨架底面高程(mm)±10第21页/共43页第22页/共43页第23页/共43页4.8、二次清孔

在浇筑砼前，利用导管进行第二次清孔，泥浆指标和沉淀厚度符合要求后，立即灌注水下砼。

4.9、灌注混凝土

混凝土由2#拌和站生产，用罐车运输至现场，在灌注混凝土前，做好各项准备工作，水下砼应连续浇筑，中途不得停顿。首批封底混凝土采用大容量料斗灌注(混凝土量经过计算确定，满足导管初始埋置深度)，封底成功后改用小容量料斗进行连续灌注，直至完成整根桩的浇筑。应尽量缩短拆除导管的间断时间，每根桩的浇筑时间不应太长，宜在砼初凝前浇筑完成。

4.10、拔除护筒

在桩基砼强度初凝前，利用钻机钢丝绳将护筒拔除，以作重复使用。

第24页/共43页第25页/共43页第26页/共43页第27页/共43页第28页/共43页施工工艺框图：第29页/共43页第30页/共43页5、钢筋制作安装5.1、钢筋应平直，无局部弯折，成盘的钢筋和弯曲的钢筋应调直，冷拉法调直钢筋时，Ⅰ级钢筋的冷拉伸长率不宜大于2%，Ⅱ级钢筋的冷拉伸长率不宜大于1%。5.2、钢筋纵向焊接焊条采用506型，严禁使用422型焊条，可采用闪光对焊或双面搭接焊。闪光对焊时，接头处不得有横向裂纹，与电极接触处钢筋表面不得有烧伤，接头处的弯折不得大于4°，接头处的钢筋轴线偏移不得大于0.1倍的钢筋直径，同时不得大于2mm。双面搭接焊的焊缝表面平整，不得有较大的凹陷，焊瘤接头处不得有裂纹，焊缝宽度应≥0.7d且不得小于8mm，焊缝长度不小于5d。第31页/共43页5.3、钢筋骨架四周外侧要事先按设计要求焊接定位钢筋，以保证钢筋保护层厚度满足图纸要求。

5.4、钢筋笼进入孔口后，应将其扶正徐徐下放，防止碰撞孔壁。使骨架下放至设计标高为止。用2根同直径钢筋把钢筋笼接长，上部设置吊环，通过钢轨或型钢横撑于枕木上并加固定位。

5.5、沿钢筋笼长度每隔2m设置砼块4块，沿桩均匀分布，垫块为圆形，半径为7cm，与桩身砼同标号，圆块中心穿钢筋并与桩身钢筋焊接固定，混凝土块与钢筋笼密贴并连接牢固，确保钢筋笼均匀对称于桩孔后，方可灌注砼。第32页/共43页第33页/共43页6、水下砼灌注

采用导管法，灌注前导管下端距离孔底30-40厘米，接头法兰盘外宜设锥形活套，以防导管升降时卡钢筋笼，导管漏斗与储料应符合相关技术条件。6.1、漏斗和储料斗需有足够的容量，即混凝土的初存量应保证首批砼灌注后，使导管埋入混凝土的深度不小于1.0米，其最小的初存量可按下式计算：V=3.14×D2×(H1+H2)÷4+3.14×d2×HW×rw÷4rcV--灌注首批混凝土所需数量（立方米）

D--桩孔直径（米）H1--桩孔底至导管底端间距，一般为0.4米H2--导管初次埋置深度（米）

d--导管内径（米）

HW--井孔内水或泥浆的深度（米）rw--井孔内水或泥浆的重度（千牛/立方米）rc——混凝土拌和物的重度（取24千牛/立方米）第34页/共43页取H1=0.4米H2=1.0米d=0.3米

HW暂计30米rw=11千牛/立方米rc=24千牛/立方米

1.5米直径桩初灌量：

V=3.14×D2×(H1+H2)÷4+3.14×d2×HW×rw÷4rc

=3.14×1.52×（0.4+1.0）÷4+3.14×0.32×30×11÷24÷4=3.45立方米

1.8米直径桩初灌量：

V=3.14×D2×(H1+H2)÷4+3.14×d2×HW×rw÷4rc

=3.14×1.82×（0.4+1.0）÷4+3.14×0.32×30×11÷24÷4=4.53立方米

第35页/共43页第36页/共43页6.2、导管内壁应光滑圆顺，内径一致，接口严密。导管直径应与桩径及砼浇筑速度相适应，可为20~30cm。导管管节长度中间节宜为2m等长，底节可为4m，漏斗下宜用1m长导管。导管使用前应进行试拼和试压，按自下而上顺序编号和标示尺度。导管组装后其轴线偏差，不得超过孔深的0.5%，亦不大于10厘米。试压压力宜为孔底静水压力的1.5倍。

6.3、首批混凝土灌注时，导管与漏斗之间采用钢盖板封堵，以保证首批混凝土灌注一次到位。

6.4、在浇筑砼过程中，应测量孔内砼顶面位置保持导管埋深在2~6m范围。当砼浇筑面接近设计高程时，应用取样盒等容器直接取样确定砼的顶面位置，保证砼顶面浇筑到桩顶设计高程以上1.0m左右。

第37页/共43页7、质量保证措施7.1、钻机就位前，应对钻机的各项准备工作进行检查，包括场地布置与钻机座处的平整和加固、主要机具的检查与安装、配套设备的就位及水电供应的接通等。7.2、必须及时填写钻孔桩施工记录，交接班时应交待钻孔情况及下一班应注意事项，认真按要求做好施工原始记录。7.3、钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，在钻进运行中不应产生位移和沉陷，否则应找出原因及时处理。冲击钻机顶部的起吊滑轮缘、钢丝绳和桩中心应在同一个铅垂线上，其偏差不得大于2厘米。第38页/共43页7.4、旋挖钻机一般采用全电脑控制系统，在操作室即可监控主桅杆、钻杆垂直度和进尺深度。孔位对中时通过主桅杆四边形调整系统、行走系统对中孔位中心，并锁定，在钻进时，钻机旋转到孔位时自动锁定，可保证孔位的准确性。在操作时必须严格控制并随时检查，这是确保孔位正确和不出现斜孔的主要措施。

7.5、钻孔作业应分班连续进行，应经常对钻孔泥浆指标进行检验，不合要求时随时调整，应经常注意土层变化，在土层变化处均应捞取渣样，判明土层，并注入记录表中，与地质剖面图核对。

7.6、终孔后，应进行孔径、孔深检验。孔径、孔形和倾斜度宜采用专用仪器测定，当缺乏专用仪器时，可采用钢筋检孔器（外径等于钻孔桩直径，长为4-6倍桩径）吊入钻孔内检测。

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