1、谈钻孔桩施工技术宋根利(中铁二十局集团路桥工程有限公司 天水市麦积区渭水家园向东450m天平铁路第三项目部 741020)摘要: 铁路桩基中的钻孔桩施工比较复杂、难度比较大，属于隐蔽工程。主要包含钻孔、钢筋笼加工、水下混凝土灌注几个施工环节，其中钢筋笼吊装和水下混凝土灌注施工比较复杂。关键词:钻孔 混凝土、钢筋。0 引言 钻孔桩施工是桥墩台施工基础工程，施工比较复杂要求比较高，在施工中要面临许多例如塌孔、断桩、成孔偏斜、孔深不够、钢筋笼上浮、堵管等各种施工现象。所以要保证施工质量对于技术员和现场施工员是一项艰巨的任务。1 工程概况我项目部承担新建天水至平凉TPTL-1标段下曲湾特大桥正线天水台2、平凉台总共20根桩基的施工任务。施工范围为天水市麦积区下曲湾特大桥，其中心里程为DK1+610。本桥主要地层为第四系全新统冲积砂质黄土、粉质黏土、粉砂、粗圆砾土，上更新统冲积砂质黄土、粗圆砾土，下古生界大理岩、片岩及片麻岩等2 钻孔桩的施工工艺及方法21、钻孔桩工艺流程如下页所示22、施工方法221、钻孔1）场地平整钻孔前平整场地，填筑钻机平台并进行预压，确保钻机就位后不会因地基沉降发生倾斜。场地的大小以能满足钻机的放置、泥浆循环系统及混凝土输送车的要求。2）埋设护筒护筒埋置深度黏性土、粉土不小于1m，砂类土不小于2m，护筒顶应高出地面0.5m，应在护筒底下及四周包填粘土，并分层夯实。3）钻3、孔泥浆可将粘土加工后投入孔中，利用钻头冲击造浆。泥浆指标应符合以下要求：比重：实心钻头钻孔时，孔底泥浆比重在砂粘土中不宜大于1.3，岩石中不大于1.2。粘度：入孔泥浆粘度，一般地层1622秒；松散易坍地层1928秒。含砂率：新制泥浆不宜大于4%。开始埋设护筒钻机就位钻 进第一次清孔钢筋笼定位安装导管灌注水下砼自然养生钻机钻头准备检查修补钻头钻孔检查钢筋骨架制作钢筋骨架吊装测量砼面高度向孔中注清水或泥浆泥浆处理机供水泥浆备料检测调整泥浆指标试拼装检验导管砼输送砼检验否拔出导管、护筒基桩检测二次清孔桩位放样平整场地设置隔水栓是胶体率：不应小于95%。PH值：应大于6.5。为提高泥浆粘度和胶体率，可4、在泥浆中投入适量的烧碱或碳酸钠。造浆后应试验全部性能指标，钻进时，应随时检验泥浆比重及含砂率，并填写泥浆试验记录表。4）钻孔安装钻机时，底架应垫平，保持稳定，使不产生位移和沉陷。钻机顶端应用缆风绳对称栓牢拉紧。钻头中心与护筒顶面中心的偏差不得大于5cm。吊钻的钢丝绳必须选用软性、优质、无死弯和无断丝者，安全系数不小于12，钢丝绳与钻头的联接必须牢固，以防掉钻。造孔时，先用小冲程造孔，使初成孔坚实。坚直、圆顺。能起导向作用，并防止孔口坍塌。钻时深度超过钻头全高加冲程后，方可进行全冲程冲击。坚硬漂卵石和岩层应选用中大冲程，松散地层应选用中小冲程。钻进过程中必须勤松绳，先少量松绳，防止打空锤；勤出碴5、，使钻头经常冲击新鲜土层。每次松绳量，应根据地质和钻头情况通过反复摸索掌握。钻进时应经常检查钻头转向装置，使钻头在钻进中能自由转动。钻进时，为防止卡钻，应经常用检孔器检孔。更换新钻头或钻头修补后必须检查到孔底，方能施钻。钻进时应有备用钻头，轮换使用。钻头直径磨耗超过1.5厘米时，应及时更换、修补。冲击钻机钻孔时，孔内水位宜高于护筒底脚0.5米以上，在钻进中取渣时和停钻后应及时向孔内补水，保持一定的水头压力。钻进时，起落钻头速度要均匀，不得过猛或突然变速，以免碰撞孔壁。因故停钻时，钻头提出孔外，孔口应加盖防护。钻孔应一次成孔。钻孔成形后，应对孔位，孔深，孔形和孔底沉渣进行检查，孔位偏差不大于5厘6、米，孔深不小于设计深度，砼灌注前孔底沉渣不大于5厘米。成孔直径不得小于设计尺寸，倾斜度不大于1%。5）第一次清孔采用泵吸反循环换浆法清孔。当钻至设计标高进行第一次清孔，将钻头提离孔底20cm，一边继续维持泥浆循环，把孔底泥浆、钻碴混合物排出孔外，一边向孔内补充经泥浆罐净化后的泥浆，直到测出出浆口泥浆达到比重为1.041.10，黏度为1720s，含砂率小于2%。222、钢筋笼制安1）钢筋笼是在制作场内分节制作。采用加劲筋成型法，加劲筋设在主筋外侧。制作时，按图纸设计尺寸作好加劲筋圈，标出主筋的位置。焊接时，使加劲筋上任何一主筋的标记对准主筋中部的加劲筋标记，扶正加劲筋，并校正加劲筋与主筋的垂直度7、，然后点焊。当一根主筋焊好全部加劲筋后，在骨架两端各设一人转动骨架，将其余主筋逐根照上法焊好，然后抬走骨架搁于支架上，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。2）由于钢筋骨架重量大，施工中采用分节制作、转运及安装。钢筋骨架在制作场制作好后，用汽车吊安装钢筋笼。在整个过程中，为了保证钢筋笼质量要求，必须注意在转运过程中钢筋笼不得变形。在安装钢筋笼时，采用两点起吊，待钢筋笼竖直后，检查垂直度。骨架进入孔口后，将其扶正徐徐下放，严禁摆动碰撞孔壁，并且边下放，边拆除内撑，注意内斜撑严禁掉进孔内。3）第一节骨架放到最后一节加劲筋位置时，穿进工字钢，将钢筋支撑在孔口工字钢上，再起吊第二节8、骨架，使它们在同一竖直轴线上对齐使用钢筋套筒连接（或帮条焊接），以加快进度、缩短钢筋笼下放时间。帮条焊接时先焊接一个方向的两根接头，然后稍提起，以使上下节钢筋笼在自重作用下垂直，再焊接其它所有的接头，接头焊好后，骨架吊高，抽出支撑工字钢后，下放骨架。如此循环，使骨架下至设计标高，定位于孔中心上，完成钢筋笼的安装。4）受力钢筋接头在同一截面内截面面积，占受力钢筋总截面面积的百分率应不得大于50%，且接头应错开至少1m5）钢筋笼构造详见设计图。223、二次清孔下入钢筋笼和导管后，进行第二次清孔，混凝土灌注前允许的沉碴厚度为5cm；经质量检查合格的桩孔，应及时灌注混凝土。在浇筑水下混凝土前，应射水（9、或射风）冲射孔底35min，翻动沉积物，然后立即浇筑水下混凝土，射水（或射风）压力应比孔底压力大0.05MPa。224、水下混凝土灌注本工程桩基用砼为C35水下砼，坍落度应为1822cm，采用搅拌站集中拌制。水下混凝土灌注采用直升导管法，施工图程序见下图：123456 导管法灌注水下混凝土1、安装导管2、安放隔水栓3、灌注首批混凝土4、剪断铁丝，隔水栓下落管底5、继续灌注混凝土，提升导管6、灌注完毕，拔出护筒1）导管采用300mm刚性导管施工，导管制作应坚固、内壁光滑、顺直、光洁，各节导管内管应大小一致，偏差不大于2mm。导管使用前和使用一定时间后要进行水密性和承压试验，并检查防水胶垫是否完好10、，有无老化现象，导管使用后涂油、编号，以保证灌注混凝土过程中不漏水、不破裂和使用有序。2）剪球预制直径为200mm的混凝土球体，用胶垫使其与导壁密合，放置在导管上口，用铁线吊住，导管底离孔底50cm左右。使用泵机输送混凝土，当泵满漏斗和储料斗时，马上剪球，保证第一批混凝土灌注导管后导管埋深1m以上。3）灌注混凝土必须严格按施工规范规定保证混凝土的温度、含气量及和易性等指标，保证混凝土的连续供应。在混凝土灌注过程中，设专人测量孔深并认真填写“水下混凝土浇筑记录表”，准确掌握混凝土面上升高度，严格控制导管埋深在26m之间，防止埋管过深提不起来或埋管过浅脱空的事件发生。灌注过程中随时将翻起的泥水抽入11、泥浆罐中外运排放。4）桩头处理混凝土面应灌注至高出设计桩顶面标高1.0m，高出部分待混凝土强度达到设计强度，承台开挖后用人工凿除，确保桩头质量良好。225、桩基检测在承台施工前应对全部桩基进行检测，按照工点设计要求，检测方法为低应变动测法或声波透射法。226、施工注意事项如下：1）、注浆用的材料符合设计要求，进场时进行检验。2）、进行注浆试验，确定浆液的配比、注浆压力等工艺技术参数。3）、注浆过程中要加强变形观测和地面观察记录。4）、注浆过程中要做好技术资料和基础数据记录、整理和分析工作。5）、注浆结束后及时用水泥砂浆封孔。6）、加强注浆效果检测，保证注浆质量。7）、钻孔的泥浆应处理后集中排放12、，防止污染河水和农田。8）、注浆工点设置围档，有符合环保要求的隔离回收设施，防止水泥浆漫流污染场地。要加强观察，对可能溶洞通道串流在较远处的冒浆点进行及时处理。3、钻孔桩施工质量控制31、钻孔质量要求1）主控项目a、钻孔达到设计深度后，必须核实地质情况。b、孔径、孔深和孔型必须符合设计要求。c、钻孔桩护筒应坚实不漏水，护筒埋深应符合施工工艺设计要求。d、泥浆指标应根据钻孔机具、地质条件确定。对制备的泥浆应试验全部性能指标，钻进时应随时检查泥浆比重和含砂率。e、浇筑水下混凝土前应清底，孔底沉渣应清除干净，满足客运专线铁路相关规范及设计文件中提出的沉降要求。2）一般项目钻孔桩钻孔允许偏差和检验方法13、应符合下表的规定：序号项目允许偏差检验方法1护筒顶面位置50mm测量检查倾斜度1%2孔位中心50mm3倾斜度1%32、钢筋加工质量要求1）主控项目钢筋进场时，必须对其质量指标进行全面检查并按批抽取试件做屈服强度、抗拉强度、伸长率和冷弯试验，其质量应符合先行行国家标准钢筋混凝土用热扎光圆钢筋（GB13013）、低碳钢热扎圆盘条（GB/T701）等的规定。钢筋加工应符合设计要求及下列规定：a、受拉热扎光圆钢筋的末端应做成180弯钩，其弯曲直径不得小于钢筋直径的2.5倍，钩端应留有不小于钢筋直径3倍的直线段。b、弯起钢筋应弯成平滑的曲线，其弯曲半径不得小于钢筋直径的10倍（光圆钢筋）。c、纵向受力钢14、筋的连接宜采用滚扎直螺纹套筒连接，也可采用焊接。d、钢筋电弧焊接头的技术要求和外观质量应符合下图规定；、安装的钢筋品种、级别、规格和数量必须符合技术要求。、钢筋保护层位置和数量应符合设计要求。2）一般项目、钢筋应平直、无损伤、表面无裂纹、油污、颗粒状或片状老锈。、钢筋加工允许偏差应符合下表规定：序号项目允许偏差检验方法1受力钢筋全长10mm尺量2弯起钢筋的弯折位置20mm3箍筋内净尺寸3mm、钢筋接头应设置在承受应力较小处，并应分散布置。配置在“同一截面”（两焊（连）接接头在钢筋直径的35倍范围且不小于500mm以内、两绑扎接头在13倍搭接长度范围且不小于500mm以内，均视为“同一截面”）内15、受力钢筋接头的截面面积，占受力钢筋总截面面积的百分率应不得大于50%；钢筋接头应避开钢筋弯曲处，距弯曲点的距离不得小于钢筋直径的10倍；在同一钢筋应少设接头，“同一截面”内，同一钢筋上不得超过一个接头。、挖（钻）孔桩钢筋骨架的允许偏差和检验方法应符合下表的规定：序号项目允许偏差检查方法1钢筋骨架在承台底以下长度100mm尺量检查2弯钢筋骨直径20mm3主钢筋间距0.5d尺量检查不少于5处4加强筋间距20mm5箍筋或螺旋筋间距20mm6钢筋骨架垂直度1%吊线尺量检查33、水下砼灌注质量要求1）主控项目混凝土的原材料、配合比设计、必须符合铁道部现行铁路混凝土工程施工质量验收补充标准（铁建设200516、160号）之规定。水下混凝土浇筑必须符合施工工艺设计要求。桩的混凝土强度必须符合设计要求。水下混凝土标准养护试件强度必须符合设计强度的1.15倍。、桩身混凝土应匀质、完整。34、质量检查程序钻孔桩严格按照设计图纸及相关规范要求施工，每个检验批工程施工完成后严格执行三级自检制度，先是工班自检合格后报施工员检查，施工员通过检查合格后再报队专职质检员现场认真检查，符合设计要求及相关质量验收标准后报驻地监理工程师检查、验收。上道工序经监理检查合格后方能进行下道工序的施工。35、桩基成孔及砼灌筑施工通病防治与处理措施351、桩基坍孔1）现象成孔过程中或成孔后，孔壁坍落，造成孔底积泥，孔深不足。2）原因分17、析挖埋式护筒的底部和四周未用粘土填实或护筒底部埋设在砂类等透水层中。钻孔附近的振动影响。泥浆比重偏小。成孔速度过快，在孔壁面来不及形成壁膜。吊放钢筋笼时碰撞了孔壁或破坏了孔壁泥膜。成形后未及时浇筑砼，静置时间过长。3）防治措施陆上埋设护筒时，宜在护筒底部夯填50cm厚粘土，必须夯打密实。放置护筒后，在护筒四周对称均衡地夯填粘土，使其密实不透水，并防止护筒变形或位移。施工通道的布置应离孔位一定距离，尤其在地表下10m左右深度有淤泥质粘土之类的软弱土层时更应注意。应根据不同土层采用不同的泥浆密度。应根据不同土层采用不同的冲程，如在砂性土或含少量卵石中钻进时，可用较大冲程快速钻进。在地下水位高的粉砂18、中钻进时，宜用慢速钻进，同时应加大泥浆密度和提高孔内水位。钢筋笼的吊放、接长均应注意不碰撞孔壁。尽量缩短成孔后至浇筑砼的间隙时间。发生坍孔时可根据具体情况进行处理，当坍孔严重时，应用优质粘土回填至坍孔处1m以上，待自然沉实后再继续钻进。352、成孔偏斜1）现象成孔后不垂直，偏差大于规定的1%。2）原因分析施工场地不平整，不坚实，在支架上钻孔时支架的承载力不足，发生不均匀沉降。钻机部件磨损，接头松动。钻头晃动偏离轴线，扩孔较大。遇有地下阻碍物、斜面岩或探头石，把钻头挤向一侧。3）防治措施钻机就位时，底座水平，并在钻进过程中防止位移。场地平整坚实，支架的承载力应满足要求，在发生不均匀沉降时，必须随19、时调整。偏斜过大时，应回填粘土加块石后再钻。353、缩孔1）现象成孔过程中或成孔后局部孔径小于设计要求。2）原因分析软土层受地下水位影响和周边车辆振动。塑性土膨胀，造成缩孔。3）防治措施采用钻头上下反复扫孔，将孔径扩大至设计要求。354、孔深不足1）现象在浇筑砼前复量孔深发现不足。2）原因分析孔壁坍塌，土方淤积于孔底。清孔不足，孔底回淤。3）防治措施吊放钢筋笼时不得碰撞孔壁。必须二次清孔，清孔后的泥浆密度应小于1.10。尽量缩短成孔至浇筑砼的间隔时间。355、钢筋笼变形1）现象钢筋笼在堆放、运输和吊装过程中，产生不可复原的变形。2）原因分析钢筋笼分段太长，加强箍筋设置不足，刚度不够。钢筋笼在堆20、放、运输和吊装过程中未严格遵守规程，产生累计变形。3）防治措施钢筋过长时，应分节制作，分节吊装，然后在孔口焊接。应根据技术规程和设计图纸要求设置加强箍，加强箍必须与主筋焊接牢固。在钢筋笼加强箍筋内设置十字内撑。在安装钢筋笼时，宜设置临时吊装扁担，以增加刚度。356、钢筋笼位置偏差1）现象钢筋笼平面位置的偏差超过了质量标准的允许范围。2）原因分析钢筋笼上未设置垫块或垫块不足，不能有效控制砼的保护层厚度。桩孔本身有较大偏差。钢筋笼未垂直吊放入孔，而是斜插入孔内。在灌砼时钢筋笼未进行固定。3）在钢筋主筋上，应每隔一定距离设置一组垫块，以控制砼的保护层厚度，并使钢筋笼的平面位置对准桩孔轴线，并加以固定21、。偏差的桩孔应在吊放钢筋笼前反复扫孔纠正。钢筋笼应在垂直状态时吊放入孔。357、钢筋笼上浮1）现象浇筑砼时钢筋笼上浮。2）原因分析砼在进入钢筋笼底部时浇筑速度太快。钢筋笼不采取固定措施。3）防治措施当砼上升到接近钢筋笼下端时，应放慢浇筑速度，减小砼面上升的动能作用，以免钢筋笼被顶托而上浮。当钢筋笼被埋入砼中有一定深度时，再提升导管，减少导管埋入深度，使导管下端有相当距离时再按正常速度浇筑，在通常情况下，可防止钢筋笼上浮。浇筑砼前，应将钢筋笼固定在孔位护筒上，可防止上浮。358、断桩1）现象在灌筑砼过程中导管堵塞，砼无法灌下去造成断桩，或成桩后经探测，桩身局部没有砼，存在泥夹层，造成断桩。2）原22、因分析砼坍落度太小，骨料太大，运输距离过长，砼和易差，致使导管堵塞，疏通堵管再浇筑砼时，中间就会形成夹泥层。计算导管埋管深度时出错，或盲目提升导管，使导管脱离砼面，再浇筑砼时，中间就会形成夹泥层。钢筋笼将导管卡住，强力拔管时，使泥浆混入砼中。导管接头处渗漏，泥浆进入管内，混入砼中。砼供应中断，不能连续浇筑，中断时间过长，造成堵管事故。料斗容量太小，或导管高度不够，致使导管内的砼压力不够而堵管。3）预防措施砼配合比应严格按照有关水下砼的规范配制，并经常测试坍落度，防止导管堵塞。严禁不经测算盲目提拔导管，防止导管脱离砼面。钢筋笼主筋接头要焊平，以免提升导管时，法兰挂住钢筋笼。浇筑砼应使用经过检漏和23、耐压试验的导管。浇筑砼前应保证砼搅拌机能正常运转，必要时应有一台备用搅拌机及其它拌合机械设备作应急之用。随时测孔深计算砼需要量，以保证砼能一次连续灌筑至标高以上。采用大料斗并尽量提升导管高度以增加导管内的压力。4）治理方法当导管堵塞而尚未断桩时，可提起导管至一定高度（导管底部不能出砼面）再在桩顶部位设一卡口，导管顶部焊一钢箍，然后使导管迅速下降，当下到卡口时导管停止下降，而砼因惯性作用继续下降，由此使得导管疏通，可接着灌筑砼。当导管堵塞，在疏通过程中将导管提出砼面而发生断桩，如砼还没有初凝时，可将导管重新插入砼内，然后继续灌筑砼直至将断桩部位砼台升至设计桩顶以上。当导管堵塞发生断桩而砼灌筑量较24、小时，可将导管提出孔桩，用吊车将钢筋笼拔出，重新钻孔，然后清孔，再下钢筋笼和灌注砼。当导管堵塞发生断桩且断桩部位距桩顶较浅时，可提出导管，安装一个钢护筒至断桩部位，抽掉桩孔内泥浆，在钢护筒的保护下，人下到桩孔中，对先前浇筑的砼面进行凿毛处理并清洗钢筋，然后继续浇筑砼。当导管堵塞时，可吊起一节钢轨或其他重物在导管内冲击，把堵管的砼冲散，然后继续灌筑砼。当断桩位置在地下水位以下时，可用直径较原桩直径稍小的钻头，在原桩位处钻孔，钻至断桩部位以下适当深度时，重新清孔，并在断桩部位增设一节钢筋笼，笼的下半截埋入新钻的孔中，然后继续浇筑砼。当导管被钢筋笼挂住时，如果钢筋笼埋入砼中不深，可提起钢筋笼，转动导25、管，使导管脱离。如果钢筋笼埋入砼中很深，只好放弃导管。当导管因其它原因而掉入孔内，如埋入泥浆不深时可迅速抽孔内泥浆至导管顶部露出，然后将导管吊出孔口，将导管内有泥浆的导管拆除（但必须注意导管底部不拔出桩内砼面），再继续灌筑砼。4、施工安全、环保措施41、施工安全措施1）、钻机安装时，机架应垫平，保持稳定，不得产生位移或沉陷，钻机顶端应用缆风绳对称张拉，地锚应牢固。2）、所用的钻头、卷扬机、钢丝绳等应配置适当，冲击中，钢丝绳的松弛度应适宜，制动良好。3）、冲孔时，非作业人员不得进入冲孔范围内。当检、测钻孔或吊泥浆出孔时，钻头应放置在安全位置。4）、钻头到接近护筒底缘时，应减速平稳提升。5）、停钻26、后，钻头应提出孔外安全放置，孔口应遮盖防护。6）、施工现场电源线路，必须按“三相五线”制，TV-S系统要求布置，并按“三级配电”“二级漏电分级”分段保护。7）、每台钻机用电必须分闸，严禁一闸多机和一闸多用。必须一机一闸一漏一箱进行敷设。8）、施工现场主电缆必须架空。9）、电箱一律采用铁质电箱，电箱应有严密的防雨措施，安装位置合适，安装牢固，进出线整齐，拉线牢固，熔丝不得用金属代替，箱内不得放其它物品。10）、现场电源线路及电气设备，由持证电工负责安装维护，经验收合格后，方准投入使用。11）、施工现场所有设备和机具必须做好保护接零。12）、所有机械设备的传动部位，必须装设防护罩。13）、垂直起重27、设备必须经常性检修维护，保证机件能够运转正常，操作灵活，按钮开关、减速器、钢丝绳、绳卡、吊钩、吊桶、吊笼等，不得带病作业。14）、垂直起重设备支架应牢固，应能承受一定的冲击力不至翻倒，垂直起重设备必须经检验合格后，方可投入使用。15）、各种机械操作人员和车辆驾驶员，必须取得操作合格证，不准操作与不相符合的机械，不准将机械设备交无本机操作证的人员操作，对机械操作人员要建立档案，专人管理。16）、操作人员必须按照本机操作说明书规定，严格执行工作前的检查制度和工作中应注意观察及工作后的检查保养制度。17）、驾驶室或操作室应保持整洁、严禁存放易燃、易爆物品，严禁酒后操作机械，严禁机械带病运转或超负荷运28、转。18）、机械设备在施工现场停放时，应选择安全的停放地点，夜间应有专人看管。42、文明施工、环保措施1）、合理布置施工现场给、排水系统。保证给水设施不渗漏，供水安全。排水系统顺畅，沟池成网。污水须经处理，达标排放。2）、钻孔产生的泥浆要及时抽入泥浆槽车外运至专门的泥浆排放场排放，运输过程严禁洒漏污染环境。3）、建筑材料堆码按平面布置图分类堆放，并用标识牌标识清楚，严禁混堆乱放。4）、建筑垃圾必须集中堆放并随时清理，当天运走；不用的料具和机械及时清退出场，保持场地清洁。5）、合理分布动力机械的工作场所，尽量避免同处运行较多的动力机械设备。对空压机、发电机等噪音超标的机械设备，四周搭设围拦降低噪音扩散。并尽量避开夜间施工，减少噪音扰民。6）、在施工中若发现文物或有考古、地质研究价值的物品时，应立即采取有效的防护措施，并及时通知甲方。参考文献【1】、铁路桥梁钻孔桩施工技术指南TZ 322-2010【2】、铁路桥涵工程施工质量验收标准TB 10425-2003【1】、铁路混凝土工程质量验收标准TB 10424-20120