钻孔桩施工工艺性试验方案

新建京沪高速铁路三标段八分部钻孔桩工艺性试验方案1钻孔桩施工工艺性试验方案1.试验位置韩庄运河特大桥共有375个桥墩，共有桩基2858根，桥址区地质分为两类：0＃～175＃墩段主要地质为粉质黏土、黏土、泥岩、砂岩，175＃～347＃墩主要为石灰岩地质。选择71-8#孔位作为冲击钻孔，13-8#孔位作为旋挖钻孔。2.试验目的1）对设计地质进行验证，取得详细地质参数；2）研究旋挖钻机、冲击钻机在钻孔施工的适应能力及在各个地层中施工工效；3）对已有的护壁技术进行验证，并得到护壁技术参数；4）确定适于旋挖钻机、冲击钻孔的清孔方法；5）研究钢筋笼保护层措施的可靠性和下设的最优方法；6）通过试验确定合理的机械、人员配置方案；7）验证钻孔桩混凝土的浇筑方式、工艺的合理性；3.资源配置安排1、施工机械：旋挖钻机1台、冲击钻机1台、混凝土拌合站、振捣器、混凝土运输车。2、检测仪器：水准仪、全站仪、坍落度桶；3、试验人员：试验员2人、技术员2人、施工员4人、机械手6人、辅助工人6人。4.试验施工工艺流程新建京沪高速铁路三标段八分部钻孔桩工艺性试验方案2施工准备测量定位陆上钻孔平台上报方案批准埋设钢护筒护筒制作钻孔机械准备钻机就位、对中河边围堰平台护筒定位、下沉钻进、换浆制备泥浆泥浆净化第一次清孔利用钻机自身测量沉渣厚度灌注桩成孔钢筋笼安装钢筋原材料试验钢筋骨架加工制作成孔检查安装灌注导管导管制作、试验第二次清孔砼配合比设计砼拌制、运输灌注水下混凝土无损探伤或承载力实验桩头处理制作混凝土试块试块检测下一工序施工5.试验施工5.1施工准备在三通一平的基础上，钻孔的准备工作主要有桩位测量及放样、制作和埋设护筒；泥浆备料调制、泥浆循环系统设置及准备钻孔机具等。5.1.1桩位测量放样根据设计所提供的控制点，采用全站仪现场布置控制网并复核。依据桩基中心轴线坐标值，用坐标法放样桩基中心线、桩基中心点等，并打入标桩，中心线的放样误差控制在2cm范围内，并设置十字形控制桩，便于校核，桩上标明桩号。新建京沪高速铁路三标段八分部钻孔桩工艺性试验方案35.1.2场地平整与就位钻机就位时与平面最大倾角不超过4°，现场地面承载能力大于250kN/m2。钻机平台处必需碾压密实。进行桩位放样，将钻机行驶到要施工的孔位，调整桅杆角度，操作卷扬机，将钻头中心与钻孔中心对准，并放入孔内，调整钻机垂直度参数，使钻杆垂直，同时稍微提升钻具，确保钻头自由浮动孔内。5.1.3护筒埋设护筒用8mm的钢板制作，其内径为1.20m，高度2m。为增加刚度防止变形，在护筒上、下端口和中部外侧各焊一道加劲肋，并在上部焊上槽钢“耳朵”。其底部埋置在地表下1.5m中，护筒顶高出地面0.3m。护筒埋设采用挖埋法，即用专用钻斗挖除所要埋护筒的土层后，将护筒放入其中。埋设准确、水平、垂直、稳固，护筒的四周回填粘土并夯实。钻机导杆中心线、回旋盘中心线、护筒中心线保持在同一直线。护筒中心与设计桩位中心的偏差不得大于20mm，钢护筒垂直度偏差不允许大于0.5%，保证钻机沿着桩位垂直方向顺利工作。护筒就位后在护筒口上焊上一十字钢筋架，在十字架中心挂吊一线锤，自然下放，看是否与桩中心重合一致，以此来校核护筒的准确安设位置，护筒就位后，其外侧开挖缝分层回填捣密。5.1.4泥浆的制备及循环净化采用泥浆搅拌机制浆或钻孔自造浆。若采用泥浆搅拌机制浆，则在试验区附近设置1个制浆池、储浆池及沉淀池，并用循环槽连接。若采用钻孔自造浆，则在钻孔过程中经常向孔内投入粘土即可。新建京沪高速铁路三标段八分部钻孔桩工艺性试验方案4泥浆造浆材料选用优质粘土或膨润土，必要时再掺入适量CMC羧基纤维素或Na2CO3纯碱等外加剂，保证泥浆自始至终达到性能稳定、沉淀极少、护壁效果好和成孔质量高的要求。试验工程师负责泥浆配合比试验，对全部桩基的泥浆进行合理配备。在钻孔桩施工过程中，对沉淀池中沉渣及浇筑混凝土时溢出的废弃泥浆随时清理，严防泥浆溢流，并用汽车弃运至指定地点倾泄，禁止就地弃渣，污染周围环境。5.2钻孔5.2.1旋挖钻进钻进过程中，操作人员随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器控制钻孔深度。当旋挖斗钻头顺时针旋转钻进时，底板的切削板和筒体翻板的后边对齐。钻屑进入筒体，装满一斗后，钻头逆时针旋转，底板由定位块定位并封死底部的开口，之后提升钻头到地面卸土。开始钻进时采用低速钻进，主卷扬机钢丝绳承担不低于钻杆、钻具重量之和的20%，以保证孔位不产生偏差。1）素填土层：结合该地层较松散的特点采用下置深护筒的施工工艺，利用旋挖钻机的有点，采用挤压法，夯实护筒，匀速钻进。泥浆相对密度1.07～1.15。2）粘土及亚粘土层：结合该地层相当稳定的特点，采取高转速、低扭矩的施工方法快速加压，从而缩短成孔时间。泥浆相对密度1.07～1.10。3）砂质泥岩：结合该地层容易夹漂石及探头石的特点，采用低转速大扭矩的施工工艺配合短螺旋钻头及捞砂钻头，相互替换确保孔壁的完整性新建京沪高速铁路三标段八分部钻孔桩工艺性试验方案5及孔内沉渣的厚度，避免重复破碎。泥浆相对密度1.07～1.10。5.2.2冲击钻进待钻机就位准确后开始钻进，初始钻进时，先在孔内注水，加粘土，小冲程制浆，进尺适当控制，在护筒刃脚处小冲程、高频率反复冲砸，使刃脚处有坚实的泥浆护壁，钻至刃脚下1m后正常钻进。钻孔作业时，注意地质变化，在变化处取渣样，编号保存。冲击一段时间后，将冲锤提起，掏渣筒掏渣。在开孔阶段，为使钻渣挤入孔壁，待钻进4～5m后再掏渣。进入基岩后适当减少冲程。正常钻进时根据地质资料掌握土层变化，及时捞取钻渣取样，判断土层，记入钻孔记录表，并与地质资料进行核对，根据核对判定的土层调整冲程。钻进时连续进行，不随意中途停钻。钻进进程中和掏渣后严格控制和保持孔内水头稳定，并注意观察，发现情况及时处理，如实填写钻孔原始记录。孔内水头始终保持在地下水位线以上2m，以加强护壁，防止塌孔。升降钻头时平稳，不碰撞护筒或孔壁。在钻进过程中，勤检孔、勤抽碴、勤检查钻具。如发现孔偏、孔斜，用片石回填至偏、斜上方0.3～0.5m处重新冲砸造孔；遇到孤石时，用高低冲程交替冲击，将大孤石击碎或击入孔壁。在钻进过程中，始终保持孔内水位高于地下水位2m左右，同时控制泥浆比重，在砂粘土地层钻进时，泥浆比重控制在1.05～1.15之间，既能获得较高的钻进速度，又能作到不塌孔；在易塌地层中钻进时，泥浆比重提高到1.2左右，适当降低成孔钻速，必要时添加外加剂如CMC、纯碱等，以确保孔壁稳定。桩孔钻至设计标高后,对成孔的孔径、孔深和倾斜度等进行检查，满足新建京沪高速铁路三标段八分部钻孔桩工艺性试验方案6要求后请监理工程师进行检查，为清孔做好准备。1）泥浆参数根据不同的地质条件调整泥浆比重，具体见下表。地质情况泥浆指标相对密度（g/cm3）粘度（s）胶体率（%）失水率（ml/30min）含砂率（%）泥皮厚（mm/30min）静切力（Pa）酸碱度（pH）素填土1.07～1.1519～28≥96≤15≤4≤23～56.5粘土及亚粘土1.07～1.1019～28≥96≤15≤4≤23～56.5泥岩1.07～1.1019～28≥96≤15≤4≤23～56.5砂岩1.07～1.1019～28≥96≤15≤4≤23～56.52）渣样留存和地质记录渣样抽取频率最低满足0.5m取样一次、地层地质变化点进行加密取样，不得缺漏。渣样装于密封的塑料袋内，在防水纸条上用碳素墨水书写注明工程名称、墩号、桩号、深度、岩性初步判断、取样人、取样时间等内容。对地质变化点深度要仔细量测，力求准确。渣样抽取后，钻孔过程中要存放于现场，采用条形木盒，按取样时间（深度）分隔存放，并于木盒显著位置注明“渣样盒”等字样。相应的桩施工完成后，要将渣样放于专门地点，统一保存，保存期限至该经桩检测合格止（如有更高要求按更高标准执行）。留有必要的照片等影像资料。施工过程中及时与设计地质情况进行对比分析，对地质情况出入较大者，及时与监理、设计等单位联系，采取措施。特别是桩底地质情况、嵌岩深度要仔细核查。在自检的基础上，灌注前及时邀请监理单位对地质情况进行检查，设计单位对代表性桩的地质情况进行现场确认5.2.3钻孔中注意事项新建京沪高速铁路三标段八分部钻孔桩工艺性试验方案71）防止坍孔坍孔的表面特征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。原因有泥浆比重不够或泥浆其它性能不符合要求，使孔壁未形成护壁泥皮，孔壁渗漏；孔内水头高度不足，支护孔壁压力不够；护筒埋置太浅，下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软或钻机装置在护筒上由于振动使孔口坍塌、护展或较大坍孔；清孔后泥浆比重、粘度等指标降低；起落钻头时碰撞孔壁。预防及处理原则是保证钻孔时泥浆质量的各项指标满足规范要求；保证钻孔时有足够的水头高度，在不同土层中选用不同的进尺；起落钻头时对准钻孔中心插入；回填砂和粘土的混合物到坍孔处以上1～2m重钻。2）防止钻孔偏斜和缩孔偏斜缩孔原因有钻孔中遇有较大的孤石或探头石，扩孔较大处钻头摆动偏向一方；在有倾斜度的软硬地层交界处、岩石倾斜处或者粒径大小悬殊的砂夹卵石中钻进，钻头受力不均；钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷；在软地层中钻进过快，水头压力差小。预防和处理方法是在安装钻机时使底座水平，起重滑轮、钻头中心和孔位中心三者在一条竖直线上，并经常检查校正；在有倾斜的软硬地层钻进时，采取减压低速钻进；钻杆、接头逐个检查，及时调整。遇有斜孔、偏孔时，用检孔器检查探明偏斜和缩孔的位置情况，在偏孔、缩孔处反复扫孔；偏孔、缩孔严重时回填粘性土重钻。3）防止孔中掉钻钻进时强提强扭、钻头接头不良或疲劳破坏易使钻头掉入孔中，另外新建京沪高速铁路三标段八分部钻孔桩工艺性试验方案8由于操作不当，也易使孔上铁件等杂物掉入孔内。小铁件用电磁铁打捞，钻头的打捞视具体情况而定，主要采用打捞叉、打捞钩、打捞活套、偏钩和钻锥平钩等。5.3成孔检查成孔达到设计标高后，对孔深、孔径、孔壁、垂直度等进行检查，不合格时采取措施处理。成孔检查方法根据孔径的情况来定，当钻孔为干孔时，可用重锤将孔内的虚土夯实，采用直接用测绳及测孔器测，若孔内存在地下水，可采用泵吸反循环抽浆的方法清孔，则采用水下灌注混凝土施工的方法进行钻孔的测孔工作，清孔时合理控制泥浆的粘度与含砂率。5.4清孔将沉淀物清出孔位。要求孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17～20s；浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度，柱桩不大于5cm，摩擦桩不大于20cm。在灌注水下混凝土前，用高压水吹底翻渣，进一步减少桩底沉碴厚度。5.5钢筋笼加工及吊放1）钢筋骨架制作钢筋笼骨架在制作场内采用胎具成型法一次性制作，用槽钢和钢板焊成组合胎具。将加劲箍筋就位于每道胎具的同侧，按胎模的凹槽摆焊主筋和箍筋，全部焊完后，拆下上横梁、立梁，滚出钢筋骨架，然后吊起骨架搁于支架上，套入盘筋，按设计位置布置好螺旋筋并绑扎于主筋上，点焊牢固，最后安装和固定声测管。根据客运专线施工要求，按照设计图纸布设接地钢筋。新建京沪高速铁路三标段八分部钻孔桩工艺性试验方案92）钢筋骨架保护层的设置绑扎混凝土预制块：混凝土预制块为15cm×20cm×8cm，靠孔壁的一面制成弧面，靠骨架的一面制成平面，并有十字槽。纵向为直槽，横向为曲槽，其曲率与箍筋的曲率相同，槽的宽度和深度以能容纳主筋和箍筋为度。在纵槽两旁对称的埋设两根备绑扎用的U型12号铁丝。垫块在钢筋骨架上的布置以钻孔土层变化而定，在松软土层内垫块应布置较密。一般沿钻孔竖向每隔2m设置一道，每道沿圆周对称的设置4块。焊接钢筋“耳朵”：钢筋“耳朵”用断头钢筋（直径不小于10mm）弯制而成，长度不小于15cm，高度不小于8cm，焊在骨架主筋外侧。沿钻孔竖向每隔2m设置一道，每道沿圆周对称的设置4个“耳朵”。3）钢筋骨架的存放、运输与现场吊装钢筋骨架临时存放的场地必须保证平整、干燥。存放时，每个加劲筋与地面接触处都垫上等高的方木，以免受潮或沾上泥土。每个钢筋笼制作好后要挂上标志牌，便于使用时