北环铁路ZH-2ZH-2标一分部钻孔灌注桩施工工艺及控制要点1.工程概况2.工程数量3.旋挖钻、冲击钻特点4.钻孔桩施工工艺5.钻孔灌注桩质量通病及防治办法01工程概况工程概况中铁十局集团有限公司邯济至胶济铁路联络线工程ZH-2标项目经理部第一分部承担DK16+179.33DK28+962.62区段12.783km的施工生产任务；钻孔灌注桩施工主要涉及特大桥1座（跨东绕城高速公路特大桥）、大桥2座（稼轩路大桥、杨家河大桥）、盖板涵2座。根据地质勘探资料揭示，沿线地质多为粉土、粘土、粉质黏土（110240KPa）及少量的细圆砾土、粗圆砾土、泥岩、砂岩（240800KPa）。根据地质、工期、经济性等综合考虑项目部桩基施工采用旋挖钻为主、冲击钻为辅。02工程数量桩基数量统计表桩基数量统计表 桩径 桥涵 1.0m1.25m1.5m根数长度（m）根数长度（m）根数长度（m）东绕城185481307835932.51327602稼轩路722832杨家河（正线）241056201030杨家河（牵出线）2088016824DK26+939.21 1-4.0m桩盖板涵48960DK26+953.71 1-4.0m桩盖板涵561120合计2074881551197786.5132760203旋挖钻、冲击钻钻机的选取目前铁路桥梁钻孔桩施工主要选用冲击钻、旋挖钻、正反循环旋转钻。根据我们的现场地质情况，今天主要跟大家探讨下冲击钻和旋挖钻。1.冲击钻利用冲击钻头进行冲击破碎形成桩孔，主要用于地质较硬、有岩石等各种复杂地质的桩基施工。缺点：钻孔速度慢，不宜在普通土中使用。目前国内主要有手动拉杆式和自动式两种。手动式拉杆式冲击钻：依靠锤头的自身重量向下冲击岩层，然后由卷扬机通过钢丝绳提升锤头。优点：对于坚硬地层，可以人工控制锤头的冲程，加大对地层的冲击力度，缩短成孔时间。缺点：工作需要人工拉杆进行操作，增大人力支出。自动式冲击钻：近几年的手动式演化版，俗称磕头钻。主要优点：移动方便，钻头可自动上下移动打钻节省人力。主要缺点：钻头冲程可调控范围过小，碰到坚硬地层不能用大冲程冲击岩层；轮胎易下陷。2.旋挖钻:一般适用于桩径不大于2m，桩深不大于60m的钻孔桩施工。其主要特点为适用于各种土质地质、砂类土、砾石、卵石等，自带履带移动方便，利用可闭合的钻斗旋转切削土层循环提取钻渣，成孔孔底干净，成孔速度快。04桩基施工工艺一、施工程序施工准备测量定位埋设钢护筒配制泥浆安装钻机钻进终孔清孔钢筋笼制作与安装安装导管二次清孔灌注水下混凝土泥浆备料泥浆池终孔质量检查清孔下钢筋笼安装导管检查沉砟厚度及泥浆指标水下混凝土浇筑拔除护筒成桩质量检验泥浆沉淀池混凝土制备输送拼装导管检查钢筋笼制作检查标高施工准备平整场地桩位放样埋设护筒钻机就位开孔钻进制作试件循环造浆抽砟二、施工工艺三、平整场地为桩基施工提供稳定的作业平台，防止钻机偏移引起偏孔和钻机倾覆及罐车沉陷等问题。主要内容:清除杂物、换除软土、平整压实，场地位于陡坡时，也可用枕木、型钢等搭设工作平台。工作平台必须坚固稳定，能承受施工作业时所有静、活荷载，同时还应考虑施工设备能安全进、出场。四、护筒埋置护筒是埋置于钻孔桩孔口的一个圆筒，在进行埋置护筒前必须进行测量放样，因护筒一经埋置，桩位就已确定。1.护筒的作用：（1）定位。（2）避免孔口周围杂物掉入孔内。（3）保持泥浆水位，防止坍孔。2.护筒的制作要求：一般采用钢板制作，使用冲击钻成孔宜大于设计桩径3040cm，使用旋挖钻成孔宜大于设计桩径1020cm。护筒钢板厚度宜采用612mm。3.护筒的埋置要求（1）钻孔前，在现场放线定位，护筒中心竖直线与桩中心线重合，平面允许误差为50mm，倾斜不大于1。（2）埋设护筒要采用人工挖孔埋设，外围用粘土夯填。埋置深度一般情况为护筒外径的1.0-1.5倍，高出施工地面0.5m。五、泥浆制备现场泥浆池一般为钻孔体积的1.52倍，施工现场考虑铺设一层材质较好塑料布以保证泥浆池的防渗。泥浆池内用泥浆搅拌机、膨润土进行造浆。根据合同要求，膨润土归队伍自购。(1)泥浆比重：旋挖钻入孔泥浆比重可为1.051.15；管型钻头冲击钻入孔泥浆比重1.11.3；实心钻头黏土、粉土不大于1.3，卵石层不大于1.4，岩石不大于1.2。(2)黏度：一般地层1622s。(3)含砂率：新制泥浆不大于4%。粘度计砂率计泥浆比重计1）泥浆比重计的使用方法：仪器使用前泥浆杯内外、仪器的计量系统等必须擦拭干净，防止留有残余的泥浆或水分。将泥浆注入泥浆杯内，齐平杯口，不可留有气泡。将泥浆杯盖轻轻盖上，使多余的泥浆和空气从杯盖中间的小孔中排出，再将溢出的泥浆擦拭干净。将杠杆的主刀口放到底座的主刀垫上，将砝码缓慢移动，当水准泡中的水泡移到中央时，杠杆呈水平状态，砝码左侧所示刻度即为泥浆的比重。2）粘度计的使用方法：在测量前，先将粘度计冲刷干净，将需测试用泥浆放入搅拌机中搅拌1分钟。用量杯将500ml及200ml(700ml)的泥浆通过筛网注入粘度计其流出口用手指堵住不让流出。测量：将500ml的量杯置于流出口下，放开堵住出口手指时，同时启动秒表。待泥浆流满500ml的量杯达到它的边缘时，按停秒表，记下泥浆流出的时间，即为泥浆的粘度。3）砂率计使用方法把泥浆充至测管上标有“泥浆”字样的刻线处，加清水至标有“水”的刻线处，堵死管口并摇振。倾到该混合物于滤筒中，丢弃通过滤筛的液体，再加清水于测管中，摇振后再倒入滤筒中。反复之，直至测管内清洁为止。用清水冲洗筛网上所得的砂子，剔除残留泥浆。把漏斗套进滤筒，然后慢慢翻转过来，并把漏斗嘴插入测管内，用清水把附在筛网上的砂子全部冲入管内。待砂了沉淀后，读出砂子的百分含量。四.钻孔施工（1）安装钻机前，场地整平，机器保持稳定，不得产生位移和沉陷。钻头或钻杆中心与孔位中心偏差不得大于2cm。（2）钻机就位后应进行试运转，运转正常后方可进行钻进。（3）开孔施工应轻压慢进，待主动钻杆/冲击钻钻头全部进入孔后，方可逐步加速进行至正常钻进速度。（4）钻孔作业应连续进行，钻孔过程中应经常检查并记录土层变化情况，并与地质剖面图核对。钻孔到达设计深度后，应对孔位、孔径、孔深进行检验，并填写钻孔记录表。五.成孔检查对孔径、孔深、孔位、倾斜度进行检查：笼式检孔器对孔径进行检查，以检孔器顺利通过为准。检孔器长度宜为45倍桩径、并不宜小于6m，直径与桩径相同，两端制作成锥型，锥高不小于检孔器半径。用测绳对孔深进行检查，护桩交叉拉线对孔位进行检查。倾斜度可采用钻杆倾斜法检测。六.清孔成孔检查确认钻孔合格后，应立即进行清孔。现场清孔一般采用换浆法，即将纯净泥浆压入孔底，将孔内钻渣换出，持续进行净化循环。清孔应达到以下标准：孔内排出或抽出的泥浆手摸无23mm颗粒，泥浆比重不大于1.1。含砂率小于2%。粘度1720s。沉渣厚度不大于30cm。（摩擦桩）严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。 七.钢筋笼的制作和安装1.钢筋笼存放每2m设置衬垫，并高于地面不小于5cm，加盖防雨布。2.采用轮式垫块确保保护层厚度。垫块的安装尽量安排到桩基现场，减少钢筋笼装、卸、运输过程的损坏。纵向间距不大于2m，环向不小于4个，梅花型布置。3.钢筋笼两点吊装：第一吊点设在骨架的上部；第二吊点设在骨架长度的中点到下三分之一点之间；起吊时，两点同时起吊，待骨架离开地面一定高度后，第二吊点停吊，继续提升第一吊点。检查骨架是否顺直，如有弯曲应整直。当骨架进入孔口后，应将其扶正徐徐下降，严禁摆动碰撞孔壁。钢筋笼焊接：桩基现场吊装搭接时采用单面搭接焊，搭接长度不小于10d即20cm。4.声测管下端若没有封堵的，采用铁皮焊接，焊接牢固。钢管上端采用胶带封堵。5.声测管的连接一般采用套筒螺丝、碗扣式两种方式，连接完成后在连接处外侧用胶带缠住或者用电焊机电焊一圈，确保连接处密实不渗漏。6.检测管沿桩基钢筋内侧等间距布设3根，并与钢筋骨架连接，按等边三角形布置。八八.综合接地综合接地1.每根桩中应有一根接地钢筋，在桩基础中选取一根通长钢筋作为接地钢筋，当单根钢筋长度不够时，作为接地钢筋的基础钢筋焊接加长，桩中的接地钢筋在承台中环接。2.钢筋笼接地筋施工：必须采用搭接焊焊接，单面搭接焊焊缝长度不小于200mm，双面搭接焊焊缝长度不小于100mm，不得使用闪光对焊。接地钢筋上下两端要有明显的标记。3.桩头凿除后，先按照桩基础钢筋的位置布置承台底层的结构钢筋并用“”型钢筋环接。每根桩中的接地钢筋均用“”型钢筋与承台底层的环接结构钢筋相连接。L形钢筋焊接：钢筋十字交叉时采用直径14mm或16mm钢筋焊接。单边/双边焊接长度不小于100mm/55mm。34九九.灌注混凝土灌注混凝土（一）导管和漏斗的要求1.导管首次使用前必须进行试拼和水密性实验。2.导管直径一般2030cm，中间节长度宜为2m，底节可为4m，漏斗下用1m导管。3.导管连接时，接口严密，不得漏水；导管管底距孔底距离一般为0.4m。4.储料漏斗容量应满足封底混凝土储存量的要求。35（二）混凝土浇筑施工1.浇筑时，先将漏斗灌满混凝土，首封量保证导管埋深不得小于1m、并不宜大于3m。2.浇筑过程中导管埋深宜控制在26m，最小埋深任何时候不得小于1m，浇筑速度较快、导管坚固并有足够的其中能力时可适当加大埋深，但不宜超过8m。3.浇筑过程中速度保持匀速，随时核对混凝土的浇筑数量、高度。4.导管应缓慢提升和下降，避免在已浇筑混凝土中形成空洞或将顶层浮渣卷入。36（二）混凝土浇筑施工5.当混凝土面接近和初进入钢筋骨架时，应使导管底口处于钢筋笼底口3m以下和1m以上处，并放慢混凝土浇筑速度，以减小混凝土从导管底口出来后向上的冲击力。6.混凝土进入钢筋笼45m以后，适当提升导管，减小导管埋置长度，以增加骨架在导管口以下的埋深，从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。7.末批混凝土浇筑提拔导管时，控制速度，缓慢拔除，若出现混凝土浇筑困难，可采用孔内加水、掏出部分浮渣或适当提升料斗增加压力差等措施。8.成桩砼面高程应高出设计桩顶的0.51m。37导管试压实验 导管拼装好后两端密封，注入70%的水，一端输入计算好的风压值，滚动数次，15min不漏水为合格。（详细的试验步骤见下页）导管水密性试验：导管水密性试验： 对导管两端安装封闭装置，封闭装置采用既有试压套。对导管两端安装封闭装置，封闭装置采用既有试压套。在试压封闭两端安装进水孔。安装时使两孔位于管道的正上在试压封闭两端安装进水孔。安装时使两孔位于管道的正上方，以使注水时空气从孔中溢出。方，以使注水时空气从孔中溢出。 安装水管向导管内注水，安装水管向导管内注水，注水至管道另一端出水时停止，并应保证导管内冲水达注水至管道另一端出水时停止，并应保证导管内冲水达7070以上，方可停止。以上，方可停止。 将一端注水孔密封，另一端与空气压力机连接，检查导将一端注水孔密封，另一端与空气压力机连接，检查导管连接处封闭端安装情况，检查合格后压风机充压，进行水管连接处封闭端安装情况，检查合格后压风机充压，进行水密试验的水压不应小于孔内水深的密试验的水压不应小于孔内水深的1.51.5倍压力，也不应小于倍压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大压力的导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大压力的1.51.5倍，保倍，保持压力持压力1515分钟。分钟。 检查导管接头处溢水情况，对溢水处做好检查导管接头处溢水情况，对溢水处做好记录，试压将导管翻滚记录，试压将导管翻滚180180，再次加压，保持压力，再次加压，保持压力1515分钟，分钟，检查情况做好记录。经过检查情况做好记录。经过1515分钟不漏水即为合格。分钟不漏水即为合格。进行承压试验时的水压不应小于导管壁可能承受的最大进行承压试验时的水压不应小于导管壁可能承受的最大内压力内压力PmaxPmax， Pmax Pmax可按下式计算：可按下式计算：Pmax=1.5(Pmax=1.5(c*Hcmax-c*Hcmax-w*Hww*Hw） 式中：式中：PmaxPmax导管壁可能承受的最大内压力，导管壁可能承受的最大内压力，KPaKPa； cc混凝土容重（用混凝土容重（用24KN/m324KN/m3）,KN/m3,KN/m3； Hcmax Hcmax导管内混凝土柱最大高度，采用导管全导管内混凝土柱最大高度，采用导管全长长,m,m； ww钻孔内水或泥浆容重，泥浆容重大于钻孔内水或泥浆容重，泥浆容重大于12KN/m312KN/m3时不宜灌注水下混凝土，时不宜灌注水下混凝土，KN/m3KN/m3； Hw Hw钻孔内水或泥浆深度钻孔内水或泥浆深度mm 水下混凝土灌注水下混凝土灌注40412024/9/1842砼坍落度检测和现场试块制作砼坍落度检测和现场试块制作试块制作试块标示塌落度检测水下砼试块留置养护水下砼试块留置养护每根桩必须制作2组试块，拆模后送标养室养护，试块上标注相应编号。05钻孔灌注桩质量通病钻孔灌注桩质量通病及防治办法及防治办法坍孔主要原因：1.冲击成孔中使用的泥浆不符合要求，膨润土质量不符合标准或泥浆比重不足，起不到护壁的作用。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.吊入钢筋骨架时，骨架偏位摆动碰坏孔壁造成坍孔。4.清孔后放置时间过长，未及时浇筑混凝土，而且没有采取预防措施，造成坍孔。坍孔预防措施：1.在陆地上埋置护筒时，底部应夯填密实，护筒周围也要回填密实。2.钻孔无特殊原因应尽量连续作业。3.提升钻头或掉放钢筋笼尽量保持垂直，不要碰撞孔壁。4.钻孔时尽量避免大型设备作业或车辆通过。坍孔处理措施：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.如为轻微塌孔，立即采取增大泥浆比重，提高泥浆水头，增大水头压力。 2.塌孔不深时，可改用深埋护筒，护筒周围夯实，重新开钻3.若坍孔较为严重时，则应立即用砂或小砾石或片石加黏土回填至坍孔以上位置（记录塌孔位及回填量），甚至将整个钻孔全部回填，暂停一段时间，使回填土沉积密实，水位稳定后，重新钻进，时刻注意不良现象的发生。 导管堵管主要原因：1.混凝土离析，粗骨料集中造成导管堵塞。2.由于灌注时间持续过长，最初灌注的混凝土已初凝，使混凝土堵在管内。 预防措施：1.灌注前，应对机械设备仔细检修，并准备备用机械。2.严把混凝土质量关，对塌落度小，流动性差，或离析的砼不得灌入，经处理合格后再灌入。3.保证混凝土的连续灌注，中断灌注不超过30min。导管堵管处理措施：1.堵管后视具体情况，若首批混凝土已初凝，将导管拔出，用吸泥机将孔内表层混凝土和泥浆、渣土等吸出，重新下导管灌注。2.若孔内混泥土尚未初凝，且流动性很好，迅速将导管连同堵塞物拔起，重新下导管配重压入已灌注混凝土内2m，用潜水泵将导管内泥浆抽出，然后继续灌注。3.灌注开始不久发生堵管时，可用长杆冲、捣或用振动器振动导管。浮笼主要原因：1.提升导管时钢筋笼容易被导管挂住而一同提起，从而导致钢筋笼上浮。 2.在混凝土灌注过程中，当混凝土面上返到达钢筋笼底端时，由于导管埋深较浅，混凝土灌注量相对过大，导致混凝土上返速度过大，产生很大的上冲力，从而托起导管和钢筋笼上浮。 3.当混凝土面和导管底端都进入钢筋笼内之后，如果导管埋深过大，将很容易造成钢筋笼上浮。 4.由于初灌混凝土一直处于钻孔内已灌注混凝土的上部，一旦混凝土出现易离析、初凝时间短、坍落度损失大等质量问题，时间稍长就会导致混凝土流动性变差，使上部的初灌混凝土出现凝固的趋势。当流动性差甚至凝结的混凝土面接触钢筋笼底端时，极易托起钢筋笼上浮。5.当清孔过程不彻底，沉底的钻渣则会铺在混凝土面上，从而形成具有一定厚度的垫层，垫住钢筋笼。随着混凝土面的上升，同样会托起钢筋笼一起上浮。浮笼预防措施：1.当混凝土面接近和初进入钢筋骨架时，应使导管底口处于钢筋笼底口3m以下和1m以上处，并放慢混凝土浇筑速度，以减小混凝土从导管底口出来后向上的冲击力。2.混凝土进入钢筋笼45m以后，适当提升导管，减小导管埋置长度，以增加骨架在导管口以下的埋深，从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。3.减小混凝土浇筑时间，杜绝已浇筑混凝土初凝现象的发生。4.清孔过程一定要彻底，尤其是冲击钻成孔的桩基，减小浮渣厚度。浮笼处理措施1.提拔导管时发现有浮笼现象，应立即停止拔管，将导管下降，同时利用吊车晃动导管，避免导管挂笼的现象发生。2.当钢筋笼上浮时，停止灌注，配重固定钢筋笼上端后，在保证导管一定埋深的前提下，适当提升导管或拆除多余导管后灌入流动性比较的好混凝土再继续慢慢灌注，后续再正常灌注。桩孔偏斜（成孔后孔不直，出现较大垂直偏差）主要原因：1.在有倾斜度的软硬地层交界处，岩石倾斜处，或在粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头所受的阻力不匀。2.扩孔较大，钻头偏离方向。3.钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷。4.钻杆弯曲，接头不直。 偏孔预防措施：1.在钻进过程中，应经常检查调整使钻机保持处于水平状态。2.经常检查钻杆，对弯曲的钻杆要及时调整或废弃。偏孔处理措施：1.在有倾斜的软硬地层钻进时偏孔，应吊住钻杆控制进尺，低速钻进，或回填片、卵石，冲平后再钻进。2.在偏斜处吊住钻头，上下反复扫孔，使孔校直。3.在偏斜处回填砂粘土，待沉积密实后再钻。夹泥、断桩主要原因：1.灌注过程中发生堵管、埋管、卡管、阻管及其他一些情况都将造成断桩。2.导管拔过混凝土面造成的。3.首灌混凝土未成功封底。4.导管焊缝或接头漏水。造成导管内溢水。夹泥、断桩预防措施：1.控制混凝土的坍落度在1822cm范围内，混凝土不应有离析、泌水现象。2.钢筋笼采用搭接焊法，要保证接头不在钢筋笼内形成错台，以防钢筋笼卡住导管。3.首批灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度和填充导管底部的需要。4.使用前要对每节导管编号，进行水密承压和接头抗拉试验，以防导管渗漏。5.关键设备（如混凝土拌和设备、发电机、运输车辆等）要有备用，材料要准备充足，以保证混凝土能够连续灌注。6.灌注过程中，一般控制导管的埋置深度在26m范围内为宜，要适时提拔导管。夹泥、断桩应对措施： 1.在灌注混凝土开始不久出现的问题，应迅速拔出导管和钢筋骨架，用用空气吸泥机或抓斗将已灌入孔底的混凝土清出。2.断桩或夹泥在靠近桩的顶部时可以凿除桩头，清理干净后进行干混凝土的浇注进行接桩。3.若因坍孔、导管无法拔出等造成断桩而无法处理时，可由设计单位结合质量事故报告提出补桩方案，在原桩两侧进行补桩。掉钻主要原因：1.钻杆使用过久，连接处有损伤或接头磨损过多；钻进中选用的转速不当使钻杆扭转或弯曲折断。2.地质坚硬，进尺太快，超负荷引起钻具断裂。3.卡钻(埋钻)时强扭、操作不当使钢丝绳或钻杆疲劳断裂。4.钻具之间连接螺拴松动，被剪断，引起掉钻。预防措施：经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联结装置掉钻处理方法： 掉钻后应及时澄清情况，制定切实可行的打捞方案。如果钻具被沉淀物或塌孔土石埋住，应首先清孔，使掉入孔中的钻具露出来，以便用打捞工具打捞。 谢谢大家END工程部