冲击钻机钻孔桩施工工艺方案

目录一、编制依据二、工程概况三、机械设备的选择及配备四、施工工艺及方法五、钻孔灌注桩施工中出现问题的处理措施六、灌注成桩后发现的质量缺陷的处理七、施工控制措施龙泉至庆元（浙闽界）公路土建工程LQA2合同段中交二航局第二工程有限公司第页1《钻孔灌注桩工艺试验施工方案》冲击钻机钻孔桩施工工艺方案一、编制依据（1）《龙泉至庆元（浙闽界）公路土建工程施工招标文件》及招标文件范本（2）《龙泉至庆元（浙闽界）段LQA2合同段两阶段施工图设计》（3）《龙泉至庆元（浙闽界）段LQA2合同段施工图设计阶段工程地质勘察报告》（4）龙庆高速公路LQA2合同段实施性施工组织设计及施工总体计划（5）国家、交通部颁发的现行设计规范、施工规范、技术规程、质量检验评定标准及验收办法。二、工程概况本合同段起点桩号K117+750，终点桩号YK126+735(ZK126+723.781),线路全长8.985公里。本合同段地貌以侵蚀剥蚀低山区丘陵区地貌为主，间夹狭长条带状河谷平原，地面高程200-350米，第四纪地层厚度0.20-10米。路线经过的地表水体主要属于瓯江水系，溪流多由大气降水和地下径流补给，受季节性雨量控制明显，为山溪性河流，洪水期间水位暴涨，流量大，流速快，携带大量砂砾，具有较强的冲刷力。全线桥梁共计6座，其中大桥5座/4593.1m、中桥1座/84.92m。钻孔灌注桩共计278根/5718.44m，其中直径1.2m桩基40根/867.84m、直径1.3m桩基88根/1616.8m、直径1.5m桩龙泉至庆元（浙闽界）公路土建工程LQA2合同段中交二航局第二工程有限公司第页2《钻孔灌注桩工艺试验施工方案》基16根/412.8m、直径1.8m桩基60根/1557.2m、直径2.0m桩基46根/789.4m、直径2.2m桩基28根/474.4m。本合同段桥梁地质情况基本为粉质粘土、含粘性土砂砾、角砾、圆砾、含粘性土碎石、全风化混合花岗岩（σ=250kpa）、强风化混合花岗岩（σ=400kpa）、中风化混合花岗岩（σ=1500kpa）、全风化云母石英片岩（σ=250kpa）、强风化云母石英片岩（σ=450kpa）、中风化云母石英片岩（σ=1800kpa）。根据以上地质情况，结合我公司多年的桥梁施工经验，本合同段钻孔灌注桩基础均拟采用冲击钻成孔，气举反循环清孔，吊车安放钢筋笼，导管法灌注水下砼。三、机械设备的选择及配备根据现场地质情况及以往的施工经验，遇到砂、角砾、碎石、孤石、硬岩等复杂地层，采用回转钻机钻进很难达到满意的施工效果，易造成钻孔倾斜、钻孔错台、钻杆折断、坍孔、施工进度缓慢、施工成本高等不利情况。而冲击反循环破碎入岩工艺的破碎机理是利用冲击钻头对岩石进行较高频率的冲击,使岩石产生破碎,然后利用反循环排渣方式及时将破碎岩屑第一时间排出孔外。冲击钻头由一根钢绳连接,无论起、下钻都非常方便,大大缩短了辅助时间。在土层中由于冲击钻是通过钻头冲击了对土层向四周挤压成孔，孔壁密实及在泥浆护壁的作用下不易坍塌；在卵、砾石层、漂石、块石、基岩施工中,冲击钻进效率高，一般比回转钻机要快2-3倍,且由于钻锤在冲程内（一般2米左右）反复多次垂直冲击，从而避免了回转钻机施工中易出现的桩基错台和龙泉至庆元（浙闽界）公路土建工程LQA2合同段中交二航局第二工程有限公司第页3《钻孔灌注桩工艺试验施工方案》因地质不均匀而产生的钻孔倾斜；如遇大漂石、大块石、硬度较高的岩层回转钻机是无法钻，只用冲击钻机来完成。因此我部拟采用冲击钻进是成孔的有效方法。按工艺的要求，配备了相应的机具设备。具体机具设备进场情况见下表：主要机械设备清单序号设备名称型号、规格数量来源情况1挖掘机PC2001自备2吊车JQZ161自备3钻机8T4自备4泥浆泵8自备5柴油发电机110KW1自备6弯曲机QW40A1自备7切断机GQ40A1自备8电焊机BX4002自备9配电箱若干自备10泥浆分离器ZX504自备11空压机V-6/71自备四、施工工艺及方法1、工艺流程图施工准备→桩位测量放样→护筒制作与埋设→泥浆制备→成孔→清孔→成孔检测→安放钢筋笼→二次清孔→灌注水下砼→龙泉至庆元（浙闽界）公路土建工程LQA2合同段中交二航局第二工程有限公司第页4《钻孔灌注桩工艺试验施工方案》桩基检测。2、钻孔前的准备工作（1）场地准备用挖掘机挖除表面的松散土方及淤泥，控制好标高及平整度，根据现场需要填筑宕渣，然后夯实，平整基底，做为钻孔桩的施工平台。施工便道已贯通。（2）钻孔灌注桩测量放样根据每根钻孔灌注桩中心坐标值及已知控制点坐标值，计算出偏角及水平距离，采用极坐标法，利用全站仪进行放样。待护筒就位和钢筋笼就位后，均要进行复核。桩位放出后，在桩位四周设置4个临时保护桩，以便复核钻孔过程中偏位情况和钢筋安装定位。水准测量采用水准仪进行测量。按规范要求精度进行检测。（3）护筒埋置护筒是钻孔灌注桩施工的重要环节之一，有固定桩位、导向钻头、隔离地面水并保证孔内水头高出施工水位一定高度，形成静水压力，以保证孔壁不致坍塌。在施工过程中往往由于护筒埋设不规范，发生坍孔、偏位等事故，造成不必要的损失。护筒直径比设计桩径大20-40cm，护筒埋深根据水文地质情况确定，陆上区钢护筒埋设深度不宜小于2m，护筒顶端要至少高出地面0.3m,将护筒周围0.5m--1.0m范围内的土挖除，夯填粘性土；龙泉至庆元（浙闽界）公路土建工程LQA2合同段中交二航局第二工程有限公司第页5《钻孔灌注桩工艺试验施工方案》（4）泥浆池的建设及泥浆循环系统清表后开始修建，首先用石灰粉撒出泥浆池的边线，用挖掘机按照1：0.75的坡度向下开挖2.5米深，开挖的过程中人工配合将底部泥土清除，同时人工开挖纵横向排水沟。据现场施工情况沉淀池采用尺寸长8m宽7m深3.0m、容积168立方米；泥浆循环池采用尺寸长5m宽5m深3.0m、容积75立方米；泥浆循环池与泥浆沉淀池间设置过滤网分离钻渣，两个泥浆池用泥浆槽连接。泥浆在泥浆池中进行堆放，经泌水或风干后再作进一步处理，以免污染环境。排出的泥浆经泥浆分离器对出渣与泥浆进行分离排入泥浆沉淀池沉淀后循环使用。泥浆池四周设置安全防护网，防护网骨架采用φ40钢管立柱，防护网采用网眼为5cm的钢丝网。沉淀池四周的醒目位置标明沉淀池深度及警示牌。（5）钻机就位钻机就位前对钻机的各项准备工作进行检查，包括场地布置与钻机坐落处的平整和加固，主要机具的检查与安装，包括导管使用前应进行水密承压试验和接头抗拉试验。进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注砼时最大内压力的1.3倍。钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，在钻进和运行过程中不应产生位移和沉降,并应随时检查钻机平台是否水平。检查护筒中心位置及钻头中心位置，确保钻头位置为桩基设计中心位龙泉至庆元（浙闽界）公路土建工程LQA2合同段中交二航局第二工程有限公司第页6《钻孔灌注桩工艺试验施工方案》置。冲击钻基准面为护筒顶面，并在钻进过程中经常对基准面高程进行检查。根据地质资料，每墩台绘制钻孔地质剖面图，挂在钻机台上，以便对每个钻孔的不同土层选用适当的钻头、调整钻进速度和合适的泥浆。3、冲击钻成孔1、冲击锤起吊应平稳，防止冲撞护筒和孔壁；进出孔口时，严禁孔口附近站人，防止发生钻锤撞击人身事故；因故停钻时，孔口应加盖保护，严禁钻锤留在孔内，以防埋钻。2、施工时，应在钢丝绳上作标记以控制冲程，冲击到底后要及时收绳提起冲击钻头，防止钢丝绳缠绕冲击钻具。3、要注意均匀地松放钢丝绳的长度。一般在松软土层每次可松绳5cm-8cm，在密实坚硬土层每次可松绳3cm-5cm。防止松绳过少形成“打空锤”，使钻机、钻架及钢丝绳受到过大的意外荷载，遭受损坏。4、冲击成孔时应及时清碴，通过捞渣有效地降低钻孔含砂率，并经常检查钢丝绳和钻头的磨损情况。5、进入岩层时应及时确认岩面位置及入岩情况，在入岩前需对锤头进行检查并修正，确保锤头直径不小于设计孔径。6、冲程应根据土层情况分别规定：开钻时宜采用小冲程，当孔底在护筒下3－4m后，可根据实际情况加大冲程，一般在通过坚硬密实卵石层或基岩漂石之类的土层中时宜采用高冲程（100－200cm），在通过松散砂、砾类土或卵石夹土层、高液限粘土及龙泉至庆元（浙闽界）公路土建工程LQA2合同段中交二航局第二工程有限公司第页7《钻孔灌注桩工艺试验施工方案》含砂低液限粘土时，宜采用中冲程（约75－100cm）。在易坍塌或流砂地时应用小冲程，并提高泥浆的粘度和相对密度，可适当投入片石，以加固孔壁。7、在通过漂石或岩层，如表面不够水平，应先投入粘土、小片石，将表面垫平，再用十字形钻锤进行冲击钻进，防止发生斜孔、坍孔事故。在砂及卵石夹土等松散层开孔或钻进时，按1∶1投入粘土和小片石（粒径不大于15cm），用冲击锤以小冲程反复冲击，使泥膏、片石挤入孔壁。8、在基岩中冲击钻进时，宜采用长冲程，加快冲击频率，增加冲击动能，冲程可为2.5－3.5m,冲击频率可为8－12次/min，应不断转动钻头，改变钻头在孔底的冲击位置，防止发生梅花形孔底或孔斜。发生梅花形孔或孔斜时，应即停钻，测量事故孔深位置，用碎石和粘土回填至事故部位以上，采用不大于1m的短冲程10-16次/min的冲击频率，冲击纠斜重新成孔。9、每次停钻后再次钻进时,应由短冲程逐渐增大到正常冲程，以免卡钻。10、施工时应经常性对钢丝绳接头、卡扣等部位进行检查，防止掉锤。11、在钻进过程中经常性将泥浆管放至孔底进行清孔，以保证钻渣及时排出。施工注意事项①交接班时应交代钻进情况及下一班应注意事项。龙泉至庆元（浙闽界）公路土建工程LQA2合同段中交二航局第二工程有限公司第页8《钻孔灌注桩工艺试验施工方案》②钻孔时要高度重视泥浆护壁，根据不同的地质，泥浆指标也应调整，每4小时测一次泥浆密度、粘度、含砂率、胶体率等主要指标。钻孔过程中，护筒内的泥浆顶面，应始终高出地下水位至少1m以上。当遇到易坍层时，要适时提高泥浆比重，但泥浆比重应符合施工技术规范规定。③将地质资料绘制成钻孔地质剖面图，挂在钻机平台上，以便钻进过程中根据地质情况调整钻进速度④为确保成孔后护筒内桩周砼质量，需对护筒内壁泥皮进行清扫。可在钻头上加上用钢丝绳制成的钢丝刷，将钻头下入孔内至护筒底脚位置，清除附着于护筒内壁上的泥皮（最好在钻进过程中对于护筒范围内孔壁预先进行扫孔下钻）。⑤水头控制：在施工过程中，要求钢护筒内浆液面控制在水位以上1.0m～1.5m，以保证有足够而适当水头压力，防止护筒底部漏浆或泥浆反串现象。应随时注意孔内外水位差的变化，及时调整水头高度，作到平衡钻进，以防孔壁坍塌。发现漏浆情况，应及时堵漏和补浆，必要时应投入粘土或水泥进行堵漏，并用粘土搅浆补给。⑥钻进过程中，随时注意钻进进尺情况，如有异常，及时停钻，甚至提钻观察钻头，分析孔底情况，若发现地质情况与设计图纸描述的有显著差别时，及时向上级部门进行反映。掏渣及捞取渣样频率：采用焊接在1/2锤头处掏渣筒掏渣；进入岩层后，捞取渣样频率为间隔半小时或每进尺0.5米，渣样洗净装袋并填龙泉至庆元（浙闽界）公路土建工程LQA2合同段中交二航局第二工程有限公司第页9《钻孔灌注桩工艺试验施工方案》写取样标签（记录取样桩位、高程、时间、取样人），将渣样分档编号存档。⑦由于基岩分化不均，部分区域起伏较大，钻孔深度应进行设计桩长和嵌岩深度双控，控制应以嵌岩深度为主，设计桩长为辅。进入中风化临界层时，会同监理，设计代表确定临界面，以控制嵌岩深度。⑧相邻桩孔不得同时施工，间隔时间应在24小时以上，防止窜孔后对桩身质量造成影响。4、清孔和成孔检测清孔采用正循环清孔及反循环清孔的两种方式，不管采用那种方式清孔，清孔后各项指标均应满足规范和设计要求要求，并不得以加深孔底深度代替清孔。正循环清孔时采用过滤网或泥浆分离器，滤去石渣等。二次清孔后泥浆各项指标均必须满足规范，即泥浆比重1.03-1.10，含砂率＜2%，粘度17-20s。钻孔完成后，用探孔器检测孔深、孔径和倾斜度，其中孔径和孔深不小于设计要求，倾斜度不得大于1%桩