冲击钻灌注桩作业指导书

冲击钻灌注桩作业指导书

1.0编制目的

明确桥梁桩基冲击钻施工作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范桩基作业施工。 2.0编制依据

《客运专线铁路桥涵施工技术指南》 TZ213－2005

《客运专线铁路桥涵施工质量验收暂行标准》 铁建设［2005］160号 3.0适用范围

本作业指导书适用于客运专线或高速铁路桥梁所有卵石、坚硬漂石、岩层及各种复杂地质的桥梁桩基施工。 4.0施工方法及工艺要求

要求采用整套冲击钻机设备，避免使用双筒卷扬机组成的简易钻具。为防止冲击振动导致邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇灌砼强度,应待邻孔砼抗压强度达到2.5MA后方可开钻。

4.1施工准备

钻孔场地应清除杂物、换除软土、夯打密实作业场地。场地位于浅水、陡坡、淤泥中时，可采用筑岛、或用枕木或型钢等搭设工作平台；当位于深水时，可插打临时桩搭设固定工作平台。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。

4.2测量放样

根据设计单位移交的测量控制点，布设施工测量控制网，依据施工测量控制网进行施工放样。首先放出墩位中心线，再放各桩位中心线，并设置护桩（护桩应设置在稳定的基础上）并将放样结果报监理工程师核查，经监理同意后进行下一步施工。

4.3埋设钢护筒

护筒内径比桩径应大20～40 cm，护筒埋置深度符合下列规定：黏性土不小于1m，砂类土不小于2m。当表层土松软时将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至

少0.5m。岸滩上埋设护筒，在护筒四周回填黏土并分层夯实；护筒顶面中心与设计桩位偏差不大于5cm，倾斜度不大于1%。水中筑岛，护筒宜埋入河床面以下1米。

钻孔时孔内水位高出护筒底面0.5m或地下水位以上1.5-2.0m。 4.4泥浆池开挖

开挖泥浆池，选择和备足良好的造浆粘土或膨润土，造浆量为2倍的桩的混凝土体积，泥浆比重可根据钻进不同地层及时进行调整。泥浆性能指标如下：

泥浆比重：

砂黏土不宜大于1.3，大漂石、卵石层不宜大于1.4，岩石不宜大于1.2. 粘度：一般地层16～22s，松散易坍地层19～28s。 含砂率：新制泥浆不大于4%。 胶体率：不小于95%。 PH值：应大于6.5. 4.4钻孔 ⑴安装钻机

安装钻机时要求底部应垫平，保持稳定，不得产生位移和沉陷，钻架垂直及机身水平，钻架上的起吊滑轮组与转盘中心应在同一铅锤线上，钻头、钻杆中心与护筒中心偏差不得大于5cm,钻机就位测量护筒顶、平台标高，用于钻孔过程中进行孔深测量参考。

⑵钻进

开始钻孔时应采用小冲程开孔，待钻进深度超过钻头全高及进行正常冲程后方可进行（正常）冲击钻孔，冲程应根据土层情况分别规定：一般在通过坚硬密实卵石层或基岩漂石之类的土层中宜采用大冲程，在通过松散砂、砾类土或卵石夹土层中时宜采用中冲程，在通过高液限粘土，含砾低液限粘土时，宜采用中冲程，在宜坍塌或流砂地段宜采用小冲程，并应提高泥浆的粘度和相对密度。钻进过程中，应勤松绳和适量松绳，不得打空锤，勤取碴，使钻头经常冲击新鲜地层。每次松绳量应按地质情况、钻头形式、钻头重量决定。钻进过程中，应始终保持孔内水位高出地下水位（或施工水位）1.5m～2.0m，并低于护筒顶面0.3m以防溢出，取碴时应及时补浆。

护筒底脚以下2m～4m范围内土层比较松散时，应认真施工。一般细粒土层可采用浓泥浆、小冲程、高频率反复冲砸，使孔壁坚实不坍不漏。

在砂及卵石类土等松散层钻进时，可按1∶1投入粘土块和小片石（粒径不大于15cm），用钻头以小冲程反复冲击，使泥膏、片石挤入孔壁。必要时须重复回填反复冲击2～3次。

若遇有流砂现象时，宜加大粘土减少片石比例，按上述方法进行处理，力求孔壁坚固稳定。

在通过漂石和岩层，如表面不平整，应先投入粘土、小片石、卵石，将表面垫平，再用钻头进行冲击钻进，防止发生斜孔、坍孔等事故。

泥浆补充与净化：开始前应调制足够数量的泥浆，钻进过程中，如泥浆有损耗、漏失，应予补充。并应按泥浆检查规定，按时检查泥浆指标，遇土层变化应增加检查次数，并适当调整泥浆指标。

每钻进2m或地层变化处，应在泥浆槽中捞取钻渣样品，查明土类并记录，及时排除钻渣并置换泥浆，使钻锥经常钻进新鲜地层。同时注意土层的变化，在岩、土层变化处均应捞取渣样，判明土层并记入记录表中以便与地质剖面图核对。

⑶检孔

钻孔完成后，用检孔器进行检孔。孔径、孔垂直度、孔深检查合格后，再拆卸钻机进行清孔工作，否则重新进行扫孔。

⑷清孔

清孔的目的是使孔底沉碴、泥浆相对密度、泥浆中含钻渣量等指标符合规范要求，钻孔达到要求深度后采用灌注桩孔径监测系统进行检查，各项指标符合要求后立即进行清孔。

4.5钢筋笼制作、安装

⑴对于较短的桩基，钢筋笼宜制作成整体，一次吊装就位。对于孔深较大的桩基，钢筋笼需要现场焊接的，钢筋笼分段长度不宜少于18米，以减少现场焊接工作量。现场焊接须采用单面帮条焊接。

⑵制作时，按设计尺寸做好加强箍筋，标出主筋的位置。把主筋摆放在平整的工作平台上，并标出加强筋的位置。焊接时，使加强筋上任一主筋的标记对准主筋中部的加强筋标记，扶正加强筋，并用木制直角板校正加强筋与主筋的垂直

度，然后点焊。在一根主筋上焊好全部加强筋后，用机具或人转动骨架，将其余主筋逐根照上法焊好，然后吊起骨架阁于支架上，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。

⑶钢筋骨架保护层的设置方法：

钢筋笼主筋接头采用双面搭接焊，每一截面上接头数量不超过50%，加强箍筋与主筋连接全部焊接。钢筋笼的材料、加工、接头和安装，符合要求。钢筋骨架的保护层厚度可用焊接钢筋“耳朵”或转动混凝土垫块，

⑷骨架的运输无论采取何种方法运输骨架，都不得使骨架变形，当骨架长度在6m以内时可用两部平板车直接运输。当长度超过6米时，应在平板车上加托架。如用钢管焊成一个或几个托架用翻斗车牵引，可运输各种长度的钢筋笼，或用炮架车采用翻斗车牵引或人工推，也可运输一般长度的钢筋笼。

⑸骨架的起吊和就位

钢筋笼制作完成后， 骨架安装采用汽车吊，为了保证骨架起吊时不变形，对于长骨架，起吊前应在加强骨架内焊接三角支撑，以加强其刚度。采用两点吊装时，第一吊点设在骨架的下部，第二点设在骨架长度的中点到上三分点之间。对于长骨架，起吊前应在骨架内部临时绑扎两根杉木杆以加强其刚度。起吊时，先提第一点，使骨架稍提起，再与第二吊同时起吊。待骨架离开地面后，第一吊点停吊，继续提升第二吊点。随着第二吊点不断上升，慢慢放松第一吊点，直到骨架同地面垂直，停止起吊。解除第一吊点，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。然后，由下而上地逐个解去绑扎杉木杆的绑扎点及钢筋十字支撑。当骨架下降到第二吊点附近的加强箍接近孔口，可用木棍或型钢（视骨架轻重而定）等穿过加强箍筋的下方，将骨架临时支承于孔口，孔口临时支撑应满足强度要求。将吊钩移到骨架上端，取出临时支承，将骨架徐徐下降，骨架降至设计标高为止。将骨架临时支撑于护筒口，再起吊第二节骨架，使上下两节骨架位于同直线上进行焊接，全部接头焊好后就可以下沉入孔，直至所有骨架安装完毕。并在孔口牢固定位，以免在灌注混凝土过程中发生浮笼现象。

骨架最上端定位，必须由测定的孔口标高来计算定位筋的长度，并反复核对无误后再焊接定位。在钢筋笼上拉上十字线，找出钢筋笼中心，根据护桩找出桩

位中心，钢筋笼定位时使钢筋笼中心与桩位中心重合。

然后在定位钢筋骨架顶端的顶吊圈下面插入两根平行的工字钢或槽钢，在护筒两侧放两根平行的枕木（高出护筒5cm左右），并将整个定位骨架支托于枕木上。

钢筋骨架的制作和吊装的允许偏差为：主筋间距±10mm；箍筋间距±20mm；骨架外径±10mm；骨架倾斜度±0.5％；骨架保护层厚度±20mm；骨架中心平面位置20mm；骨架顶端高程±20mm；骨架底面高程±50mm。

钻孔桩钢筋骨架允许偏差 序号 1 2 3 4 5 6 4.6砼灌注

⑴导管技术要求灌注水下砼采用钢导管灌注，采用导管内径为25～30cm。导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，严禁用压气试压。进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.5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Pmax(即导管总重加管内堵满混凝土重量之和)。

⑵安装导管

导管采用φ25～30钢管，每节2～4m,中间节用2m,底节可为4 m配1～2节1～1.5m的短管。钢导管内壁光滑、圆顺，内径一致，接口严密。导管直径与桩径及混凝土浇筑速度相适应。使用前进行试拼和水密、承压和接头抗拉试验，按自下而上顺序编号和标示尺度。导管组装后轴线偏差，不超过钻孔深的0.5%并不大于10cm，水密试验时水压力不小于井孔内水深的1.5倍。

导管长度按孔深和工作平台高度决定。漏斗底距钻孔上口，大于一节中间导管长度。导管接头法兰盘加锥形活套，底节导管下端不得有法兰盘。采用螺旋丝扣型接头，设防松装置。

项 目 钢筋骨架在承台底以下长度 钢筋骨架直径 主钢筋间距 加强筋间距 箍筋间距或螺旋筋间距 钢筋骨架垂直度 允许偏差（mm） ±100 ±20 ±0.5d ±20 ±20 骨架长度1% 导管安装后，其底部距孔底有 250 ～ 400mm 的空间。 ⑶二次清孔

浇筑水下混凝土前应检查沉渣厚度，沉渣厚度应满足设计要求；当设计无要求时：柱桩不大于5cm；摩擦桩不大于20cm。如沉渣厚度超出规范要求，则利用导管进行二次清孔。

⑷首批封底混凝土

计算和控制首批封底混凝土数量，下落时有一定的冲击能量，能把泥浆从导管中排出，并能把导管下口埋入混凝土不小于1m不不宜于大于3m深。足够的冲击能量能够把桩底沉渣尽可能地冲开，是控制桩底沉渣，减少工后沉降的重要环节。

①首批灌注砼的数量公式（例桩径D=1.25）：

V≥πD2/4(H1+H2)+πd2/4h1；h1=Hwrw/rC；导管底口与孔底的距离为25-40cm，H1表示砼桩底到导管底口的高度，H2表示首批灌注砼的最小深度（导管底口到砼面的高度）为1m，h1表示泥浆底部到砼面的高度，保证导管埋入砼中的深度不小于1m。

h1= Hwrw/rC=11*68/24=31.17m

Vr1.25=3.14*(1.25/2)2*（H1+1）+3.14*（0.25/2）2/4h1 =3.14*(1.25/2)2*(0.5+1)+3.14*(0.25/2)2/4*31.17

=2.23m3

对孔底沉淀层厚度应再次测定。如厚度符合设计要求,然后立即灌注首批砼。 ②箭球、拨栓或开阀

打开漏斗阀门，放下封底砼，首批砼灌入孔底后，立即探测孔内砼面高度，计算出导管内埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。如发现导管内大量进水，表明出现灌注事故。

⑸水下混凝土浇灌

桩基混凝土采用罐车运输配合导管灌注，灌注开始后，应紧凑连续地进行，严禁中途停工。在灌注过程中，应防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，致使测探不准确；应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升

和拆除；导管的埋置深度应控制在2～4m。同时应经常测探孔内混凝土面的位置，即时调整导管埋深。

导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。如导管法兰卡挂钢筋骨架，可转动导管，使其脱开钢筋骨架后，再移到钻孔中心。

拆除导管动作要快，时间一般不宜超过15min。要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中。要注意安全。已拆下的管节要立即清洗干净，堆放整齐。

在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。

当混凝土面升到钢筋骨架下端时，为防钢筋骨架被混凝土顶托上升，可采取以下措施：①尽量缩短混凝土总的灌注时间，防止顶层混凝土进入钢筋骨架时混凝土的流动性过小。②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，并慢慢灌注混凝土，以减小混凝土从导管底口出来后向上的冲击力；③当孔内混凝土进入钢筋骨架4m～5m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置深度，从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。

混凝土灌注到接近设计标高时，要计算还需要的混凝土数量（计算时应将导管内及混凝土输送泵内的混凝土数量估计在内），通知拌和站按需要数拌制，以免造成浪费。

在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高减小,超压力降低,而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大.如在这种情况下出现混凝土顶升困难时,可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，使灌注工作顺利进行。在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。

因为高性能混凝土粉煤灰掺量较大，粉煤灰可能上浮堆积在桩头，加灌高度应考虑此因素。为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌100cm以上，以便灌注结束后将此段混凝土清除。

在灌注混凝土时，每根桩应至少留取2组试件，对于桩长较长、桩径较大、浇筑时间很长时，根据规范要求增加。如换工作时，每工作班都应制取试件。试件应施加标准养护，强度测试后应填试验报告表。强度不合要求时，应及时提出报告，采取补救措施。

有关混凝土灌注情况，在灌注前应进行坍落度、含气量、入模温度等检测；在各灌注时间、混凝土面的深度、导管埋深、导管拆除以及发生的异常现象等，应指定专人进行记录。 5.0灌注砼测深方法

灌注水下砼时，应经常探测孔内混凝土面至孔口的深度，以控制导管埋深。如探测不准确，将造成埋深过浅，导管提漏，埋管过深拔不出或短桩事故。因此，在钻孔灌注桩中是一项非常重要的工作，一定要由具有高度责任心的人来操作。

目前测深多用重锤法，重锤的形状是锥形，底面直径不小于10cm，重量不小于5kg。用绳系锤吊入孔内，使之通过泥浆沉淀层而停留在砼表面（或表面下10～20厘米）根据测绳所示锤的沉入深度作为砼灌注深度。本方法完全凭探测者手中所提测锤在接触顶面以前与接触顶面以后不同重量的感觉而判别。测锤不能太轻，而测绳又不能太重，否则，探测者手感会不明显，在测深桩，测锤快接近桩顶面时，由于沉淀增加和泥浆变稠的原因，就容易发生误测。探测时必须要仔细，并以灌注砼的数量校对以防误测。 6.0泥浆清理

钻孔桩施工中，产生大量废弃的泥浆，为了保护当地的环境，这些废弃的泥浆，经泥浆分离器处理后，运往指定的废弃泥浆的堆放场地，并做妥善处理。 7.0质量检验

对于桩长大于50米的钻孔桩，按设计要求在钢筋笼安装时预埋声测管，成桩后采用声波透射法进行检测。对于桩长少于50米的钻孔桩全部采用小应变检测。对质量有问题的桩，钻取桩身混凝土鉴定检验。

表1 钻孔桩钻孔允许偏差 序号 1 2 3 4 5 孔深 柱桩 孔位中心偏心 倾斜度 浇筑混凝土前桩摩擦桩 群桩 不小于设计孔深，并进入设计土层 ≤100 ≤1% 孔深 ≤200 项目 孔径 摩擦桩 允许偏差（mm） 不小于设计孔径 不小于设计孔深 底沉渣厚度 8.0安全及环保要求

柱桩 ≤50 加强安全教育，提高全员意识与知识水平。

健全安全组织，强化安全检查机构，将事故消灭在萌芽状态。 建立安全岗位责任制，做到奖罚分明。

对机械的操作和管理，严格按照安全细则与安全操作规程进行，杜绝因机械操作不当、触电等伤亡事故。

对施工有影响的电缆管线的拆迁与有关单位联系进行，严禁任何机械及金属在带电或电缆下作业的碰触。

严禁饮酒后作业和穿拖鞋、赤脚上班。

钻机、提升站、吊机等大型机械作业时，设专人指挥，吊臂、重物下严禁站人。

现场实行规范化管理，各类材料堆放有序，严禁侵入便道界限，保证道路畅通。

在生活区和生产区的工棚周围设消防桶、消防池和灭火器，以防火灾发生。 废弃的稳定液、泥渣等应按环境保护的有关规定处理。