反循环钻孔灌注桩施工工艺标准

钻孔灌注桩施工技术交底1范围本工程适适用于，盘旋钻成孔灌注桩施工。本交底要求了钻孔灌注桩施工要求、方法和质量控制标准。17.3.1灌注桩先用机械成孔，然后再安放钢筋笼、灌注混凝土基础桩。17.3.2泥浆护壁用机械进行灌注桩成孔时，为预防塌孔，在孔内用相对密度大于1泥浆进行护壁一个成孔施工工艺。17.3.3沉渣厚度在灌注混凝土前因为沉淀或其余原因造成孔底标高上抬，以及钻孔后孔底标高所形成高度差值叫沉渣厚度。17.3.4充盈系数实际混凝土灌注量与桩体混凝土理论量之比值。17.4施工准备17.4.1技术准备17.4.1.1认真熟悉现场工程地质和水文地质资料，场区内地下障碍物和邻近区域地下管线（管道、电缆）、地下构筑物、房屋、精密仪器、车间等调查资料。17.4.1.3对现场施工人员进行图纸和施工方案交底，专业工种应进行短期专业技术培训。特殊工种人员必须持证上岗。17.4.1.4组织现场全部管理人员和施工人员学习关于安全、文明施工规程，增强职员安全、文明施工和环境保护意识。17.4.1.5进行测量基准交底、复测及验收工作。17.4.1.6对新技术、新工艺、新材料完成调研工作。17.4.1.7其余技术准备工作。17.4.2物资准备17.4.2.1钢筋、水泥、砂、石、水等原材料经质量检验合格。17.4.2.2混凝土拌合所需原材料全部进场，并最少具备1个工作班用量贮备。17.4.2.3钢筋笼加工所需原材料已全部进场，并具备成批加工能力，并在开钻前加工成一定数量成品。17.4.2.4预拌混凝土完成工厂化材料准备。17.4.2.5配置泥浆用黏土或膨润土已进场，泥浆池和排浆槽已挖好。17.4.2.6外加剂：采购定货工作完成，并完成掺量试验工作。17.4.3施工设施准备17.4.3.1施工机械主要施工机械：盘旋钻、、卷扬机、砂石泵、泥浆泵、泥浆搅拌机等17.4.3.2工具用具主要工具用具：翻斗车或手推车、混凝土导管、套管、储料斗、水箱、铁锹、扳手、管钳、切割机、电焊机、弯曲机等。17.4.3.3监测装置全站仪、经纬仪、水准仪、塔尺、钢卷尺、测绳、坍落度测试仪、泥浆测试装置等。17.4.4作业条件准备17.4.4.1现场临设搭建，具备内作业环境。17.4.4.2施工平台应坚实稳固，并具备机械、人员操作空间。17.4.4.3施工用水、用电接至施工场区，并满足机械及成孔要求。泥浆池及循环池已完成。17.4.4.4混凝土搅拌站、混凝土运输、混凝土浇筑机械试运转完毕，钢筋进场检验合格，钢筋骨架安放设备满足要求。17.4.4.5钻孔机械试运转完成。17.4.4.6测量控制网（高程、坐标点）已建立，桩位放线工作完成，或复测验收合格。17.4.4.7现场文明施工设置。17.5施工工艺17.5.1工艺流程17.5.1.1泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺流程见图17-1。17.5.2操作要求17.5.2.1埋设护筒a)护筒有导正钻具、控制桩位、预防孔口坍塌、抬高孔内静压水头和固定钢筋笼等作用，应认真埋设。b)护筒内径比桩直径宜大100mm～150㎜，并视地面情况而定，护筒壁厚通常为4mm～10㎜钢板，经卷制焊接而成。护筒底口应超出杂填土深度；上口应高于地面200㎜，护筒间连接时，要求对焊平直，密封性好，上口加焊吊环。c)埋设护筒时，护筒中心轴线对正桩位中心，其偏差不宜大于20㎜，护筒外宜用黏土分层回填扎实。d)若护筒底土层不是黏土，应挖深换土，在筒底回填扎实300mm～500㎜左右厚度黏土后再安放护筒。e)对于硬化处理场地以及地表土层为黏性土时采取旋挖或锅锥钻成孔，可不设护筒。f)吊拔护筒钢丝绳应对称。17.5.2.2钻机就位a)钻机就位时，必须保持钻机平稳、不倾斜和位移,并采取一定固定方法。为控制钻孔深度，应对每桩位地面测设标高，方便施工控制和统计。b)钻机就位时，应采取方法确保钻具中心和护筒中心重合，其偏差不应大于20mm。钻机就位后应平整稳固，确保在钻进过程中不产生位移和摇摆，不然应及时处理。17.5.2.3钻孔图17-1泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺流程b)盘旋钻机反循环成孔1）盘旋钻机成孔分正循环及反循环泥浆护壁成孔两种方式，反循环式又分为自流式与泵送回灌式两种。2）成孔主要系统有：钻孔系统、泥浆循环系统、测试系统。3）循环系统包含：沉淀池、循环池、循环槽，其平面尺寸应依照桩孔体积、砂石泵型号规格来决定。4）在反循环钻孔前，首先开启砂石泵，待形成正常循环，才能开动钻机慢速下放钻头至孔底。5）钻进中应认真观察进尺情况和砂石泵排水出渣情况，排量降低或出水中含钻渣较多时应控制钻进速度。6）在砂砾、砂卵石地层钻进时，为预防钻渣过多，卵砾石堵塞管路，可采取间断钻进间断回转方法来控制钻速。7）加接钻杆时，应先停顿钻进，将钻头提离孔底80mm～100mm，维持泥浆循环1min～3min，待钻渣携出排净后停泵加接钻杆。8）钻杆连接应拧紧上牢，预防螺栓、螺母、拧卸工具等掉入孔内。9）钻进出现坍孔、漏砂等异常情况，应立刻提升钻头，并控制泵量，保持循环，同时向孔内输送性能符合要求泥浆，并保持水头压力。17.5.2.4护壁用泥浆制作a）护壁泥浆通常由水、黏土（或膨润土）和添加剂按一定百分比配置而成，可经过机械在泥浆池、钻孔中搅拌均匀。b）泥浆配置应依照钻孔工程地质情况、孔位、钻机性能、循环方式等确定，调制好泥浆应满足表17-2要求。c）泥浆原料和外加剂性能要求及计算量方法1)泥浆原料黏性土要求钻机方式反循环地质情况通常地层、宜塌地层、卵石层泥浆性能指标相对密度1.05～1.15、1.06～1.25、1.10～1.30粘度（s）18～24、20～2825～30含砂率（％）≤4≤5≤6胶体率（％）≥95≥95≥95失水率（M1/30min）≤30≤25≤20泥皮厚度（mm/30min）≤3≤3≤3静切力（Pa）1.0～2.51.0～2.51.0～2.5酸碱度（pH）8～108～108～10通常可选取塑性指数大于25，粒径小于0.074㎜粘粒含大于50%黏性土质浆。当缺乏上述性能黏性土时，可用性能略差黏性土，并掺入30%塑性指数大于25黏性土。当采取性能较差黏性土调制泥浆其性能指标不符合要求时，可在泥浆中掺入碳酸钠Na2CO3（俗称碱粉或纯碱）、氢氧化钠（NaOH）或膨润土粉末，以提升泥浆性能指标。掺入量与原泥浆性能关于，宜经过试验决定。通常碳酸钠掺入量约占孔中泥浆土量0.1%～0.4%。2）泥浆原料膨润土性能和用量膨润土分为钠质膨润土和钙质膨润土两种。膨润土泥浆具备表17-2泥浆性能指标注：1地下水位高或其流速大时，指标取高限，反之取低限；2地质状态很好，孔径或孔深较小取低限，反之取高限；3在冲击成孔时，易塌地层泥浆相对密度可突破1.4以上。相对密度低、粘度低、含砂量低、失水量少、泥皮薄稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆能力大等优点。通惯用量为水8%。对于黏性土地层，用量可降低到3%～5%。较差膨润土用量宜为水12%左右。d)泥浆各种性能指标测定方法1)相对密度ρ采取HB-1型相对密度计测定。将要量测泥浆装满泥浆杯，加盖并洗净从小孔溢出泥浆，然后置于支架上，移动游码，使杠杆呈水平状态（即气泡处于中央），读出游码左侧所表示刻度，即为泥浆相对密度。若无以上仪器，可用一口杯先称其质量设为m1，再装清水称其质量设为m2，再倒去清水，装满泥浆并擦去杯周溢出泥浆，称其质量设为m3，则PX=（m3-m1）/（m2-m1）。2)粘度η（s）用标准漏斗粘度计测定。用两端开口量杯分别量取200ml和500ml泥浆，经过滤网滤去大砂粒后，将700ml泥浆注入漏斗，然后使泥浆从漏斗流出，流满500ml量杯所需时间（s），即为所测泥浆粘度。3)含砂率（%）采取HA-1型含砂率计测定。量测时，把调制好泥浆50ml倒进含砂率计，然后再倒450ml清水，将仪器口塞紧，摇动1min，使泥浆与水混合均匀，再将仪器竖直静放3min，仪器下端沉淀物体积（由仪器上刻度读出）乘2就是含砂率（%）。（有一个大型含砂率计，容积是1000ml，从刻度读出数不乘2即为含砂率）4)胶体率（％）亦称稳定率，它是泥浆中土粒保持悬浮状态性能。测定方法：可将100ml泥浆放入洁净量杯中，用玻璃板盖上，静置24h后，量杯上部泥浆可能澄清为透明水，量杯底部可能有沉淀物。以100-（水+沉淀物）体积即等于胶体率。5)失水量（mL／30min）和泥皮厚（mm）用一张120mm×120mm滤纸，置于水平玻璃板上，中央画一直径30mm圆圈，将2ml泥浆滴于圆圈中心，30min后，量算湿润圆圈平均半径减去泥浆坍平成为泥饼平均半径（mm）即失水量，算出结果（mm）值代表失水量，单位：ml／min。在滤纸上量出泥饼厚度（mm）即为泥皮厚。泥皮愈平坦、愈薄，则泥浆质量愈高，也可采取HS-1型失水仪及泥皮厚度测试仪。6)泥浆池通常分循环池、沉淀池、废浆池三种，从钻孔中排出泥浆首先经过沉淀池沉淀，再经过循环池进入钻孔，沉淀池中超标废泥浆经过泥浆泵排至废浆池后集中排放。7)泥浆池总容量宜按一台成孔设备计算不宜小于桩体积3倍。8)混凝土灌注过程中，孔内泥浆应直接排入废浆池，预防沉淀池和循环池中泥浆被污染破坏。17.5.2.5清孔a)清孔分两次进行，钻孔深度达成设计要求，对孔深、孔径、孔垂直度等进行检验，符合要求后进行第一次清孔；钢筋骨架、导管安放完成，混凝土灌注之前，应进行第二次清孔。b)第一次清孔依照设计要求，施工机械采取换浆、抽浆、掏渣等方法进行，第二次清孔依照孔径、孔深、设计要求采取正循环、泵吸反循环等方法进行。c)第二次清孔后沉渣厚度和泥浆性能指标应满足设计要求，通常应满足以下要求；摩擦桩沉渣厚度≤150mm，端承桩沉渣厚度≤50mm，摩擦端承或端承摩擦桩沉渣厚度≤100mm；泥浆性能指标在浇注混凝土前，孔。底500mm以内相对密度≤1.25，粘度≤28s，含砂率≤8％。d)不论采取何种清孔方法，在清孔排渣时，必须注意保持孔内水头，预防塌孔。e)不应采取加深钻孔深度方法代替清孔。17.5.2.6钢筋笼制作、安放a）钢筋笼制作应符合设计与规范要求。b）长桩钢筋笼宜分段制作，分段长度应依照吊装条件和总长度计算确定，应确保钢筋笼在移动、起吊时不变形，相邻两段钢筋骨架接头需按关于规范要求错开。c）钢筋笼保护层可采取混凝土垫块或限位钢筋。d）钢筋笼保护层设置竖向间距为2m～4m，同一截面均匀分布，不得少于4处。钢筋笼顶端应设置吊环或采取多加钢筋骨方式。e）大直径钢筋笼制作完成后，应在内部加强箍上设置十字撑或三角撑，确保钢筋笼在存放、移动、吊装过程中不变形。f)钢筋笼入孔通惯用吊车，对于小直径桩无吊车时可采取钻机钻架、灌注塔架等。起吊应按钢筋笼长度编号入孔，起吊过程中应采取方法确保钢筋笼不变形。g）搬运和吊装时，应预防变形，安放要对准孔位，防止碰撞孔壁，就位后应立刻固定。钢筋笼吊放入孔时应居中，预防碰撞孔壁，钢筋骨架吊放入孔后，采取支撑或挂吊方式固定，使其位置符合设计及规范要求，钢筋笼在井口连接宜采取机械连接方式，并确保在安放导管、清孔及灌注混凝土过程中不发生位移。h)钢筋笼在井口分段安装时，其连接方式宜采取机械连接。17.5.2.7灌注混凝土a)灌注水下混凝土时混凝土拌合物供给能力，应满足桩孔在要求时间内灌注完成；混凝土灌注时间不得长于首批混凝土初凝时间，开灌前必须有1/2桩体混凝土到现场。b）混凝土运输宜选取混凝土泵或混凝土搅拌运输车；在运距小于200m时，可采取机动翻斗车或其余严密坚实、不漏浆、不吸水、便于装卸工具运输，需确保混凝土不离析，具备良好和易性和流动性。c)灌注水下混凝土采取钢制导管回顶法施工，导管内径为200mm～350mm，视桩径大小而定，壁厚大于3mm；直径制作偏差不应超出10mm；导管接口之间采取丝扣或法兰连接，连接时必须加垫密封圈或橡胶垫，并上紧丝扣或螺栓。导管使用前应在地面装置成形进行水密承压（试水压力通常为0.6MPa～1.0MPa），采取吊机提升，检验接长后垂直度最大偏离中心≤50㎜，确保导管口密封性。导管安放前应计算孔深和导管总长度，第一节导管长度通常为4m～6m，标准节通常为2m～3m，在上部可放置2～3根0.5m～1.0m短节，用于调整导管总长度。导管安放时应确保导管在孔中位置居中，预防碰撞钢筋骨架。采使用方法兰连接导管时应在导管连接处加焊防碰撞钢筋笼方法。d）水下混凝土配制1）水下混凝土必须具备良好和易性，在运输和灌注过程中应无显著离析、泌水现象，灌注时应保持足够流动性。配合比应经过试验确定，坍落度宜为：导管灌注为180mm～220mm，干孔灌注为80mm～100mm。2）混凝土配合含砂率宜采取0.4～0.5。宜采取中粗砂，采取碎石作粗骨料时，含砂率可增大10%。3）混凝土水灰比：水下混凝土宜采取0.5～0.65，干作业时宜采取0.4～0.5，确定时应考虑砂石料含水率。4）粗骨料优先采取砾石或卵石，最大粒径<40㎜，素混凝土石料粒径不宜大于50㎜。e）首批灌注混凝土数量使导管埋入混凝土深度不宜小于1.2m。f）灌注水下混凝土技术要求1)混凝土开始灌注时，漏斗下封水塞可采取预制混凝土塞、木塞、水泥砂干拌球或导管内吊放钢板，封水塞应高于水面50mm～100㎜。2)混凝土运至灌注地点时，应检验其均匀性和坍落度，如不符合要求应进行第二次拌合，二次拌合后仍不符合要求时不得使用。3)第二次清孔完成，检验合格后应立刻进行水下混凝土灌注，其时间间隔不宜大于30min。4)首批混凝土灌注后，混凝土应连续灌注，禁止中途停顿，一根桩不宜超出4h。5)在灌注过程中，应经常测探孔内混凝土面位置，及时调整导管埋深，导管埋深宜控制在2m～6m。禁止导管提出混凝土面，指导拆管节数并要有专员测量导管埋深及管内外混凝土面高差，填写水下混凝土灌注统计。6)在灌注过程中，应时刻注意观察孔内泥浆返出情况，倾听导管内混凝土下落声音，如有异常必须采取对应处理方法。7)在灌注过程中宜使导管在一定范围内上下窜动，并及时转动，预防起拔导管困难。8)为预防钢筋骨架上浮，当灌注混凝土顶面距钢筋骨架底部lm左右时，应降低混凝土灌注速度，当混凝土拌合物上升到骨架底口4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢复正常灌注速度，也可采取孔口限位方法。9)灌注桩顶标高应比设计高出一定高度，水位下通常为0.5m～0.8m，干孔中为0.2m～0.4m，以确保桩头混凝土强度，多出部分接桩前必须凿除，桩头应无涣散层。10)在灌注快要结束时，应查对混凝土灌入数量，以确保所测混凝土灌注高度是否正确。开始灌注时，应先搅拌0.5m3～1.0m3同混凝土强度水泥砂浆放在料斗底部。11）在灌注达成桩顶下2m左右时，导管高度宜高出混凝土面5m以上，导管埋深不宜小于1.0m，以确保桩头密实度。12）导管在拆卸时应加紧拧卸速度，对拆卸导管集中堆放并用水冲洗洁净。17.5.2.8桩头处理a)桩头灌注完成后，应立刻探测桩顶面实际标高，检验桩实际灌注长度。用测锤不易测准情况下，可取样判别。b)处于水中桩头，在混凝土初凝前，以高压射水朝上冲射超出标高部分，但须保留桩顶设计标高上200cm～300cm。c)桩孔内高出水面桩头，在去除浮浆沉渣后，应对桩头进行养护，高出地面桩头应制作桩头模板，待混凝土强度达成70%时，方可拆除桩头模板。17.5.3季节性施工17.5.3.1泥浆护壁钻孔灌注桩不宜在冬期施工时，应做好保护方法。17.5.3.2雨天施工时，现场必须有排水方法，严防地面雨水流入桩孔内。17.6质量控制标准17.6.1主控项目混凝土灌注桩质量检验应符合表17-3、表17-4及17-5要求。17.6.2通常项目见表17-3、17-4要求。表17-3钢筋笼质量检验标准（mm）次序检验项目允许偏差或允许值检验方法主控项目1主筋间距±10用钢尺量2钢筋骨架长度±100用钢尺量通常项目1钢筋材质检验设计要求抽样送检2箍筋间距±20用钢尺量3直径±10用钢尺量17.6.3其余质量控制要求17.6.3.1确保施工控制及桩位测放准确性。17.6.3.2施工前应对水泥、砂、石子（如现场搅拌）、钢材等原材料进行检验，对施工组织设计中制订施工次序、监测伎俩（包含仪器、方法）也应检验。17.6.3.3施工中应对成孔、清渣、安放钢筋笼、灌注混凝土等进行全过程检验，钻孔过程中，确保成孔桩径、垂直度，钻孔过程中出现钻机晃动等异常现象，应检验和分析原因且采取方法。17.6.3.4施工中留置试块应分为标准养护与同条件养护两种。表17-4混凝土灌注桩质量检验标准次序检验项目允许偏差或允许值检验方法单位数值主控项目1桩位见表17-5基坑开挖前量护筒，开挖后量桩中心2孔深㎜＋300只深不浅，用重锤测，或测钻杆，套管长度，嵌岩桩应确保进入设计要求嵌岩深度3桩体质量检验按基桩检测技术规范。如钻芯取样，大直径嵌岩桩应钻至桩尖下50㎝按基桩检测技术规范4混凝土强度设计要求同标准条件下试件汇报或钻芯取样检验5承载力按《建筑基桩检测技术规范》按《建筑基桩检测技术规范》通常项目1垂直度见表17-5测套管或钻杆，或用超声波探测2桩径见表17-5井径仪或超声波探测3泥浆比重(黏土或砂性土中）1.15～1.20用比重计测，清孔后在距孔底50㎝处取样4泥浆面标高（高于地下水位）m0.5～1.0目测5沉渣厚度：端承桩摩擦桩㎜≤50≤150用沉渣仪或重锤量测6混凝土坍落度：水下灌注干施工㎜160～22070～100坍落度仪7钢筋笼安装深度㎜±100用钢尺量8＞1检验每根桩实际灌注量9桩顶标高㎜+30、-50水准仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体表17-5灌注桩平面位置和垂直度允许偏差序号成孔方法桩径允许偏差（mm）垂直度允许偏差（％）桩位允许偏差（mm）1～3根、单排桩基垂直于中心线方向和群桩基础边桩条形桩基沿中心线方向和群桩基础中间桩1泥浆护壁灌注桩D≤1000mm±50＜1D/6，且小于100D/4，小于150D>1000mm±50100+0.01H150+0.01H2套管成孔灌注桩D≤500mm－20＜170150D＞500mm1001503干成孔灌注桩－20＜170150注：1桩径允许偏差负值是指个别断面；2H为施工现场地面标高与桩顶设计标高距离，D为设计桩径。17.6.3.5泥浆护壁成孔，发生斜孔、弯孔、塌孔或沿套管周围冒浆以及地面沉降等情况，应停顿钻进。经采取方法后，方可继续施工。17.6.3.6钻进速度，应依照土层情况，孔径、孔深、供水或供浆量大小，钻机负荷以及成孔质量等详细情况确定。17.6.3.7水下混凝土灌注时，导管插入混凝土深度不宜小于1m。17.6.3.8施工中应经常测定泥浆密度，并定时测定粘度、含砂率和胶体率。17.6.3.9清孔过程中，必须及时补给泥浆，并保持浆面稳定。17.6.3.10钢筋笼在堆放、运输、起吊，入孔等过程中，必须加强对操作工人技术交底，严格执行关于技术方法。17.6.3.11混凝土灌注到靠近桩顶时，应随时测量顶部标高。17.7产品防护17.7.1桩基就位后，应复测钻具中心，确保钻孔中心位置准确性。17.7.2成孔过程中，应随地层改变调整泥浆性能，控制进尺速度，防止塌孔及缩径。17.7.3成孔过程中，应时刻注意钻具连接牢靠性，防止掉钻头。17.7.4护筒埋设完成、灌注混凝土完成后桩坑应加以保护，采取专门设施覆盖或出示标识，防止人或物品掉入。17.7.5钢筋笼制作完成后，应按桩分节编号存放；存放时，小直径桩堆放层数不能超出两层，大直径桩不允许堆放，预防变形；存放时，骨架下部用方木或其余物品铺垫，上部覆盖。17.7.6钢筋笼安放完成后，应用钢筋或钢丝绳以及铁丝固定，确保其平面位置和高程满足规范要求。17.7.7混凝土灌注完成后24h内，相邻桩禁止进行成孔施工。17.7.8凿完桩顶混凝土后，将表面浮渣清理洁净，尽快组织交工验收。17.8环境原因及危险源控制方法17.8.1环境原因控制方法17.8.1.1易于引发粉尘细料或涣散料运输时用帆布等遮盖物覆盖。17.8.1.2施工废水、生活污水、渣土、废泥浆应及时按要求要求处理。17.8.1.3受工程影响一切公用设施与结构物，在施工期间应采取适当方法加以保护。17.8.1.4使用机械设备时，要尽可能降低噪声、废气等污染；施工场地噪声应符合《建筑施工场地界噪声限值》（GB12523—1990）要求。17.8.1.5预防运转时粉尘产生，如水泥混凝土拌合机等投料器应有防尘设备，施工产生废浆应妥善处理，人员必须使用防护用具。17.8.1.6驶出施工现场车辆应进行清理，防止携带泥土。17.8.2危险源控制方法17.8.2.1进场前对全部施工人员进行安全交底。17.8.2.2机械设备操作人员（或驾驶员）必须经过专门训练，熟悉机械操作性能，经专业管理部门考评取得操作证或驾驶证后上机（车）操作。17.8.2.3机械设备操作人员和指