灌注桩施工方案(陆上桩)

PAGE9陆上钻孔灌注桩编制：审核：审批：南通路桥工程有限公司长江北路西延工程（沿江北路~城北大道）II标项目经理部二0一四年三月目录1工程概况 12水文地质状况 12.1水文………………………12.2地质 13项目管理组织设置及人员分工 14原材料组织及技术要求 44.1钢筋 44.2C30水下混凝土 44.3施工用水电 44.4泥浆池设置 45现场人员、机械设备、检测仪器配备 45.1施工人员 45.2机械设备配备 45.3检测仪器设备 46施工安排及方法总说明 57详细施工方案 57.1钻孔前准备 67.2护筒埋设 67.3钻机就位 77.4泥浆制备 77.5钻孔及清孔 77.6成孔检查 87.7钢筋笼制作、存放、安装 97.8声测管安装 127.9导管安装 127.10二次清孔 127.11灌注水下砼 128质量保证措施 139安全文明施工及环境保护措施 16PAGE1④3粉砂：灰色，密实，局部含细砂。厚约1.70～24.40m。④3-1粉砂夹粉质黏土：灰色，中密为主，含腐殖质，夹较多粉质黏土及粉土。厚约1.00～12.60m。⑤1粉砂：灰色，密实，局部中密，夹少量粉土夹层。厚约3.60～10.00m。⑤3中粗砂：浅灰～青灰色，密实为主，含贝壳碎片，夹薄层粉土、粉砂，含粒径约5～20mm次圆状石英质砾石，局部含少量卵石。厚约1.00～21.30m。⑤3-1粉土夹粉质粘土：灰色，中密～密实，含腐殖质，含软塑到流塑粉质黏土厚约1.20～6.40m。⑤3-3粉细砂：灰色，饱和密实，夹薄层粉土，局部底部夹粉土、粉质粘土。厚约1.30～11.60m。3项目管理组织设置及人员分工桩基施工项目管理组织设置及人员分工见下图：4原材料组织及技术要求根据设计文件及技术规范要求，本标段灌注桩所用原材料组织情况如下：4.1钢筋钢筋进场后，由监理部对钢筋原材、机械连接接头进行见证取样，并送至业主指定的质量检测机构进行检测，合格后方可用于工程施工。4.2C30水下混凝土本标段选用南通加泰和南通建设两家混凝土公司的商品砼。使用前，由监理对砼原材进行见证取样，并送至业主指定的质量检测机构（南通市建设工程质量检测站有限公司）进行原材检测和配合比验证，合格后方可用于灌注桩施工。4.3施工用水电桩基施工用电使用发电机组发电或配电房；施工用水从附近河道中吸取。4.4泥浆池设置桩基所用泥浆池均设置在桩基附近现有农田，长20m、宽8m、深2.5m5现场人员、机械设备、检测仪器配备5.1施工人员工程技术部、安全环保部各3人；施工负责人1人、施工技术负责人1人；每台钻机操作工2人、电焊工15人，钢筋工20人，普工24人、电工2人，专职安全员2人；相关检测人员2人。5.2机械设备配备桩基队配备钻机6台、20t汽车吊4台、钢筋笼的制作与安装配备直螺纹滚丝机4台、交流弧焊机8台、钢筋弯曲机2台、钢筋调直机2台、钢筋切断机2台、3T装载机2台。5.3检测仪器设备泥浆性能测定仪筒2套、混凝土试模40组。6施工安排及方法总说明本标段陆地钻孔灌注桩工程计划投入6台钻机分成为2个施工工区，设置2个钢筋加工场，第一钢筋加工场设在船闸东侧第13联北面，第二钢筋加工场设在第16联南侧。本标段灌注桩成孔及砼灌注由6台钻机平行作业，钻孔采用反循环工艺，水下砼灌注采用商品砼；灌注桩钢筋笼施工队在钢筋加工场集中制作，运至现场后采用汽车吊逐节安装，节与节之间的接头采用机械接头连接。7详细施工方案灌注桩施工工艺流程如下：平整场地→桩位放样→技术安全交底→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→下导管→二次清孔→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量钻孔灌注桩施工工艺框图如下图所示：钻孔灌注桩施工工艺框图7.1钻孔前准备⑴钻孔平台陆上灌注桩，对原地面处理后直接铺设枕木作为钻机操作平台和移动通道。⑵测量放样根据设计图纸提供的数据，借助《公路坐标计算系统2.2》推算各桩基中心坐标，与图纸提供的桩基中心坐标进行校对，误差超过允许范围及时与设计单位沟通，查明原因。通过设计图纸提供的箱梁中心高程数据及各箱梁、墩柱、承台等数据推算桩基桩顶标高，与设计图纸提供的数据进行核对，如有偏差及时与设计单位联系，查明原因。桩基高程数据、中心坐标数据校核完成后进行现场放样工作。放样过程严格按照规范进行，测量后用钢尺测量各桩基中心距离进行校核。中心坐标放样完成后，破除路面前进行栓点，图示如下：并记录好每个护桩至桩位的距离，以便复合。⑶护筒制作护筒采用6mm厚钢板卷制并在底节设韧角以便埋设，护筒内径较桩径大20～40cm，长度满足高出地面30cm及埋深2m的要求，护筒上边缘等距离对称焊接四个吊环。7.2护筒埋设埋设护筒时先在预定桩位处开挖直径适宜的圆形土坑，然后下入适量的粘性黄泥，同时将护筒安装至圆形土坑中就位，护筒中心竖直线应与预定桩位中心线重合，平面偏差小于5cm、竖直线倾斜度小于1%，护筒顶高于地面30cm，埋深2m。护筒外侧用粘性黄泥拥壁并夯实。护筒放置完成后必须再次复核护筒中心坐标，如不符合要求，则重新放置。护筒放置加固后，测量护筒顶高程，桩基成孔前再次测量护筒顶高程，避免护筒沉降造成误差。7.3钻机就位用汽车吊将钻机吊至预定桩位进行拼装，拼装完毕后，安设并调整好钻机起吊系统，将钻头吊入护筒内，用水平尺把钻机调平并使桩头对准预定桩位中心，然后装上转盘，使转盘中心与钻架上的起吊滑轮组、预定桩位中心在同一铅垂线上，偏差不大于20mm，钻机底座的四角相对高差不大于5mm，钻机转盘高程是测定孔深的依据，其高程测量误差不得大于5mm，钻机开钻前必须再次进行桩位复合，并报监理验收，钻进过程中经常检查钻盘，如有倾斜或移位，及时纠正。7.4泥浆制备本工程采购商品澎润土或黄泥制备泥浆，钻头开钻过程中进行造浆工艺，其反循环钻孔主要性能指标要求如下：主要性能指标一般地层易坍地层相对密度1.02～1.061.06～1.10粘度16～20Pa·S18～28Pa·S含砂率≤4%≤4%pH值8～108～10泥浆的各项性能指标由试验人员及现场技术人员检测和控制，视检测情况及钻孔情况，加碱或≤0.1%的羧甲基纤维素(CMC)以改善泥浆性能。7.5钻孔及清孔陆上桩基均采用反循环工艺钻进。反循环工艺：⑴反循环钻进时，为防止堵塞钻头的吸渣口，应将钻头提高距孔底约20cm～30cm，将真空泵加足清水（为便于真空启动，不得用污水），关紧出水控制阀和沉淀室放水阀使管路封闭，打开真空管路阀门使气水畅通，然后启动真空泵，抽出管路内的气体，产生负压，把水引导至泥浆泵，通过沉淀室的观察窗看到泥浆泵充满水时关闭真空泵，立即启动泥浆泵。当泥浆泵出口真空压力达到0.2MPa以上时，打开出水控制阀，把管路中的泥水混合物排到沉淀池，形成反循环后，启动钻机慢速开始钻进。打开出水控制阀后，若压力减到0.2MPa以下时，可关闭出水控制阀，减小排量，或者在操作中反复启闭控制阀门以提高泵内压力。接长钻杆时，先停止钻盘，并使反循环系统延续工作至孔底沉渣基本排净，然后关闭泥浆泵接长钻杆。在接头法兰盘之间垫3mm～5mm厚的橡皮圈，并拧紧螺栓，以防漏气、漏水。然后如上述工序，一切正常后继续钻进，钻进过程中，每4小时检查一次钻机下沉，并及时调平，做好记录。⑵钻进过程中，为防止孔径倾斜，应注意以下事项：①安装钻机时要使转盘、底座水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条竖直线上，并经常检查校正。②由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大，必须在钻架上增设导向架，控制钻杆上的提引水龙头，使其沿导向架对中钻进。③钻杆接头应逐个检查，及时调整，当主动钻杆弯曲时，要用及时千斤顶调整。⑶在砂类土中钻进时，采用一、二档转速，并控制进尺，以免陷没钻头。遇地下水丰富易坍孔的粉质土，采用低档慢速钻进，减小钻锥对粉质土的搅动，同时加大泥浆相对密度和提高水头，以加强护壁，防止坍孔。出现卡钻问题时采取钻头悬空空转刮削、上下蠕动的方式解决不规则孔径问题。⑷钻进过程中，要不时检查护筒内的水头。如发现水头不足时，采用抽浆泵抽浆至护筒内补充水头。桩底到达设计标高以后钻机停止进尺，采用置换法泵吸反循环进行清孔。方法为：将钻头提升至离孔底0.5～1m，从孔口让沉淀好的轻密度泥浆（1.03～1.10）不断流入孔内，吸泥泵持续吸渣，直至孔底沉淀层厚度和泥浆性能指标符合设计及规范要求。7.6成孔检查泥浆性能指标和沉淀层厚度满足设计及规范要求后，拆除钻杆、提出钻头，并检查孔径和倾斜度，孔径不得小于设计要求，倾斜度不得大于1%。成孔检查采用Φ25mm钢筋制作的笼式检孔器，其外径为桩径，长度为孔径的4倍，检测时，将检孔器吊起，使检孔器中轴线、孔的中心与钢丝绳起吊点位于同一竖直线上，慢慢放入孔内，上下畅通无阻表明孔径大于给定的笼径，若中途遇阻则有可能在遇阻部位有缩孔或孔斜情况，这时重新下钻头、接钻孔在出现问题的位置进行上下反复扫孔。7.7钢筋笼制作、存放、安装试桩开钻前，应预先制作好钢筋笼并验收合格，钢筋笼分节制作，一般12m为一吊装节模数，余下部分按设计钢筋笼长度确定。钢筋笼骨架在后场钢筋加工场内分节制作，钢筋笼骨架制作，视桩长的不同采取不同的节数，初步确定每分节长度为12m。⑴钢筋笼制作与存放①后场制作钢筋骨架前，平整场地并作地基处理，在场地上浇注钢筋笼加工混凝土台座（以利于直螺纹接头的施工），平整度由测量控制在10mm以内，台座长度以最长骨架长为基准。②混凝土梁上间隔7～8m间距准确安置钢筋骨架定位框，以便钢筋骨架的定位，在端头设立10mm钢板加工的定位槽板，每一主筋均须安放到对应的定位槽内，保证两端面尺寸一致且主筋顺直。③钢筋在加工场下料，单节钢筋笼长度为12m，整根钢筋笼骨架分节在台座上制作，每根主筋先用套筒连接好，防止断面接头错位并分节、分类编号。④主筋间采用直螺纹套筒连接，接头抗拉强度要满足设计要求，每个断面接头数量不大于50%。⑥钢筋的焊接采用搭接焊或帮条焊，钢筋焊接的接头形式、焊接方法、适应范围应符合《钢筋焊接及验收规程》（JGJ-18）的规定。⑥钢筋笼保护层垫块用环形混凝土垫块，每个截面布置数量和截面间距按照设计文件和规范要求布置。⑦制作好的钢筋骨架存放在平整、干燥的场地上，存放时，每个架劲筋与地面接触处都垫上等高的方木，以免粘上泥土，每组骨架的各节段排好次序，便于使用时按顺序运出。⑧直螺纹套筒规格见表：（mm）钢筋直径1618202225283236套筒外径2427313337414753套筒长度4045505560677584套筒长度误差：±1mm⑨检查钢筋连接质量检查接头外观质量应外露不超过2扣，钢筋与连接套筒之间无缝隙；用力矩扳手检查接头拧紧程度。⑵钢筋笼安装①钢筋笼安装钢筋笼按12m一节连接好后运到施工现场，用汽车吊缓缓竖立吊起钢筋笼放入孔内，注意钢筋笼中心线和桩位中心线保持一致，同时在下落过程中，割除钢筋笼的“十”字形支撑，下放到最后一个“十”字形支撑时，穿两根横担（25型钢）将骨架临时支承于钻机平台上。②钢筋笼接长吊起接长钢筋笼，主筋按原编号对准前节钢筋笼主筋，上下节主筋采用机械连接。并确保连接的长度满足设计强度要求（为母材的1.1倍以上）。⑶丝头加工控制①根据所加工钢筋规格，调整行程开关压块的位置，保证滚扎螺纹有效长度达到要求值。②标准型号接头有效螺纹长度应不小于1/2连接套筒长度且不大于2扣。（3）丝头加工完毕经检验合格后，应立即带上宣叙调保护帽或拧上连接套筒，防止装卸钢筋时损坏丝头。⑷成品保护成型钢筋应垫方木码放整齐，防止钢筋变形、锈蚀，油污。⑸丝头现场检验（1）加工的丝头应逐个进行自检，不合格的丝头应切去重新加工；（2）自检合格的丝头，应有现场质检员随机抽样检验，以一个工作班加工的丝头为一个检验批，抽检10%，且不少于10个；现场丝头的抽检合格率不应小于95%，当抽检合格率小于95%时，应另抽取同样数量的丝头重新检验，当两次检验的总合格率不小于95%时，该批产品合格。当合格率仍小于95%时，则应对全部丝头进行逐个检验，合格者方可使用。⑹钢筋接头的现场检验及验收工程中应用滚轧直螺纹接头时，技术提供单位应提交有效的形式检验报告。②、钢筋连接作业开始及施工过程中，应对每批进场钢筋进行接头连接工艺检验，工艺检验应符合下列要求：（1）每种规格钢筋的接头试件不应少于三根；（2）接头试件的钢筋母材应进行抗拉强度试验;（3）三根接头试件的抗拉强度均不小于该级别钢筋抗拉强度的标准值，同时还应不小于0.9倍钢筋母材的实际抗拉强度。计算钢筋实际抗拉强度时，应采用钢筋的实际横截面面积。③、现场检验应进行外观质量检查和单向拉伸试验。对接头有特殊要求的结构，应在设计图纸中另行注明相应的检验项目。④、滚轧直螺纹接头的现场检验按验收批进行。同一施工条件下采用同一批材料的同等级、同形式、同规格接头，以500个为一个验收批进行检验和验收，不足500个也作为一个验收批。⑤、对每一检验批接头，应于正在施工的工程结构中随机截取试件，并单向拉伸试验的结果应符合《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107-2003的有关规定。每批中随机截取三个试件作单向拉伸试验。当三个试件抗拉强度均不小于该级别钢筋抗拉强度的标准值的1.1倍时，该验收批判定为合格。如有一个试件的抗拉强度不符合要求，应再取六个试件进行复检。复检中仍有一个试件不符合要求，则该验收批判定为不合格。⑥、每批中抽取其中10%的接头进行拧紧扭矩校核，拧紧扭矩值不合格数超过被校核接头数的5%时，应重新拧紧全部接头，直到合格为止。⑦、随机抽取同规格接头数的10%进行外观质量检查，钢筋与套筒规格应一致，接头完整丝扣外露应不超过2扣。⑧、现场钢筋连接接头的抽检合格率不应小于95%。当抽检合格率小于95%时，应另抽取同样数量的接头重新检验。当两次检验的总合格率不小于95%时，该批接头合格。若合格率仍小于95%时，则应对全部接头进行逐个检验。7.8声测管安装超声波检测管按设计要求的长度和定位点焊接安装于钢筋笼内侧，随钢筋笼下放，声测管采用外螺接头进行接长，下节声测管螺入上节声测管接头管中。声测管下端口用钢板封死，上端口用木塞塞住并用塑料布包裹，保证不漏水。同时声测管与钢筋笼的连接通过“U”形钢筋定位。7.9导管安装⑴选用φ280mm内径快速卡口导管，导管内壁力求光滑、顺直、光洁、无局部凹凸，各节导管的内径大小一致。⑵导管使用前应试拼编号，并进行水密、承压试验和接头抗拉试验，严禁用压力试验，并编写试验报告，进行水密试验的水压应不小于孔内水深的1.3倍压力，也不应小于导管壁和焊缝可能随灌注砼时最大内压力的1.3倍（约10个大气压），确保导管状态良好。导管使用超过规范规定次数时应重新试验，确认合格后方可继续使用。⑶下放导管时应小心操作，避免挂碰钢筋笼。导管按编号顺序下放，底口距孔底的高度应控制在200～400mm。7.10二次清孔钢筋笼、导管下好后，要用导管进行第二次清孔，测定孔底沉渣符合设计要求（D1500mm的沉淀厚度不超过25cm，D1500mm的沉淀厚度不超过30cm），方可停止清孔。并要求泥浆性能指标：相对密度1.03～1.10，粘度为17～20Pa·s，7.11灌注水下砼⑴二次清孔完毕后，安装漏斗及储料斗，漏斗底口高出桩顶4～6m，储料斗的容积为4.5m3。⑵灌注桩水下C30砼坍落度控制在18～22cm，并预先于施工前委托有资质的试验检测机构进行砼配合比设计和验证。⑶首批灌注砼数量计算（以桩径1.5m为例）桩径D1500mm，桩长80m，具体计算如下：V=π×D2÷4×（H1+H2）+π×d2÷4×h1式中：V——灌注首批砼所需数量（m3）；D——桩孔直径，D=1.5m；H1——桩孔底至导管底端间距，取0.4m；H2——导管初次埋置深度，取1m；d——导管内径，d=0.28m；h1——桩孔内砼达到埋置深度H2时，导管内砼柱平衡导管外（或泥浆）压力所需的高度，h1=Hw×γw÷γc(Hw为砼达到埋置深度H2时桩孔内的泥浆深度；γw为泥浆重度，取11kN/m3；γc为砼重度，取24kN/m3)。则：V=π×1.52÷4×1.4+π×0.282÷4×79.6×11÷24=4.7m3为提高保证系数，首批灌注砼数量我部取大于等于5m3。商品砼运至现场后，采用汽车泵将砼输送至储料斗中，为确保首批砼灌注后导管埋深在1m以上，储料斗注满砼后拔塞灌注的同时汽车泵继续注入砼，直至达到并超过首批灌注砼计算数量。在首批砼灌注完成、确认埋置深度满足要求后，即实施桩基砼的连续灌注。在进行水下混凝土灌注时，严禁将泵车泵管直接伸入导管内进行灌注，必须要经过料斗进行灌注。连续灌注是确保桩基质量的首要条件，因此灌注前必须认真做好一切浇筑准备工作和应急方案，确保万无一失。在整个灌注过程内，导管出料口伸入灌注的混凝土内至少2m，以防止泥浆及水冲入管内，且不得大于6m。应经常测量孔内混凝土面的高程并及时调整导管出料口与混凝土表面的相应位置，并始终予以严密的监视，导管应在无水的状态下填充。在拔出最后一段导管时，拔管速度要慢，边拔边抖，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。8质量保证措施1、充分做好工料机各项的准备工作。2、严格执行图纸、进行技术交底，使施工人员在按图纸施工的过程中明确知道本工序的设计及规范要求和质量检验标准。3、在施工过程中，项目部由工程科和质检科安排相关人员进行全过程的检测控制工作。4、加强对原材料的事先试验、检测，杜绝不合格材料进入工地，凡未经检测合格的原材料坚决不予使用。5、严格对测量仪器、试验仪器实行定时、定量标定检查制度，确保所测数据和结果的正确性。6、砼由项目部专人驻厂控制，现场专人进行试压块制作。7、常见问题及预防和处理措施坍孔坍孔事故多发生在孔内，主要表现为孔内水位突然下降、孔口水面冒细密的水泡、钻头达不到原来的孔深等。⑴产生原因①护筒制作不符合要求，埋置护筒的方法不当，缺乏因地制宜、灵活的埋置方法。②孔内的水头高度不够，低于地下水位，致使孔内水位压强降低，造成坍孔。③在松散的砂层或粘性土的地质层，钻进速度快，忽视泥浆的密度，孔壁护壁不好，致使坍孔。④开始钻进时，钻进速度过快，泥浆护壁未能形成，使护筒的底部或砂层坍塌。⑤砼灌注前，吊入钢筋骨架时，骨架偏位摆动碰坏孔壁造成坍孔。⑥清孔后放置时间过长，没及时灌注砼，而且没有采取预防措施，造成坍孔。⑵预防措施①严格控制泥浆的比重、粘度、胶体率等各项指标，确保泥浆指标合格后，再进行钻进进尺。②根据地质、机械、钻进方法和泥浆指标等实际因素，确定一个合理的钻进进度进行钻进，以保证桩孔的稳定性。③严格控制孔内水头标高，确保孔壁处于一种负压状态。④保证护筒有足够的埋深，尽量让护筒埋置在稳定的土层中。⑤在提升或者下放钻头的过程中，严禁钻头碰撞护筒，避免造成坍孔。⑥应根据地质情况合理地安排同一墩位处各桩的施工顺序，以防止邻近孔壁被扰动引起坍孔。⑶应对措施发生坍孔后，应立即查明坍孔处位置，分析地质情况，然后采取如下措施：①坍孔发生在护筒底脚处，根据实际情况，可以立即拆除护筒，回填钻孔，重新埋设护筒后，再钻进；采用加长护筒，使护筒通过震动锤继续下沉，直至埋于坍孔位置以下，外围用黏土或装有黏土的草袋回填夯实，重钻时，控制好泥浆稠度和水头高度。②若坍孔位置较深，则可以由测深锤和实际的地质情况分析实际的坍孔程度，若不严重，则可以加大泥浆比重，继续钻进；若坍孔较为严重时，回填重新钻进，时刻注意不良现象的发生。③若回填重钻时，经采取以上措施仍连续、严重坍孔时，根据地质情况，可以用地质钻机钻至坍孔区进行压浆处理，从而防漏堵漏，重新钻进。砼灌注事故⑴产生原因①首批砼储量不足、导管接头不严或者焊缝破裂进水、导管提升过猛或测深错误引起超提等导致导管进水；②导管埋入砼太深，导管内外混凝土已初凝使导管与混凝土之间阻力过大；提管过猛将导管拉断造成埋管；③砼本身的原因、机械故障或其他原因使砼在导管内停留时间过久、灌注时间持续过长导致最初灌注的砼已经初凝而引起堵管，砼灌注停留的时间过长，使砼与钢筋笼之间因为初凝而固结起来，底下的砼向上翻时导致钢筋笼上浮，或由于清孔不彻底的原因引起断桩；泥浆太稠或砼太轻发生错误而造成砼标高不够。⑵预防措施灌注水下砼是成桩的关键工序，灌注过程中要明确分工，密切配合。统一指挥，做到快速、连续施工，确保灌注质量，防止发生质量事故。①导管进水的预防。保证砼的储量，确保首批砼灌注后能将导管埋住，定期地通过水密试验检查导管的密封性能，发现问题及时处理；浇注过程中，认真测量导管埋深，杜绝测深错误。②埋管、堵管和钢筋笼上浮的预防。首先，要加强砼施工的组织工作，保证砼施工的连续性，严格控制埋探，一般情况下不要超过6m，另外，可以在浇注漏斗安装一个震