《扩大杭嘉湖南排杭州三堡排涝工程泵站及进水建筑物工程》钻孔灌注桩工程案例

《扩大杭嘉湖南排杭州三堡排涝工程泵站及进水建筑物工程》地基处理施工方案
钻孔灌注桩工程案例
《土工技术与应用》项目组
2015年3月
1．编制依据
（1）工程的招标文件、招标补充文件和施工设计图纸。

（2）公司的投标文件
（3）工程地质资料。

（4）相关国标、省标及行业标准。

（5）公司近年来已承建过类似工程的施工经验。

（6）公司ISO9001:2008质量体系文件。

2．工程概况
扩大杭嘉湖南排杭州三堡排涝工程为Ⅰ等工程，本工程主要建筑物包括进水口、进水箱涵、泵站、4孔排水箱涵、杭海路排水口、钱塘江排水口、新开河排水箱涵、引水箱涵，以及三堡二线船闸引航道西侧防洪堤等。

泵站、排水闸（口）、进水箱涵、排水箱涵、二线船闸下游引航道西侧防洪堤、防洪堤段排水箱涵等主要建筑物均为1级建筑物；导航架、拦污栅工作桥、引水箱涵等次要建筑物为3级建筑物，施工围堰等临时建筑物为4级建筑物。

本工程的钻孔灌注桩工程主要由主体工程永久工程和基坑围护工程两部分组成。

具体分部如下：
进水口灌注桩永久工程D80灌注桩192根，有效桩长20.0m、23.0m，总桩长3975m；泵站区域永久工程D80/D100灌注桩931根，有效桩长18.0m至36.2m，总桩长30515m；排水箱涵围护D90灌注桩106根，有效桩长20.7m，总桩长2194m；D65@40三轴搅拌桩446组，有效桩长20.0m，总桩长8920m。

根据施工现成实际状况，经实地勘测，本工程施工工程量如下：强排水85514m3；石渣填筑148239m3；强夯面积27029 m2。

工程地质情况略。

3．施工准备
（1）施工前要复核测量基线、水准基点及桩位，标明桩位编号及施工顺序；
（2）检查临时设施，水、电、道路、钢筋笼制作及泥浆循环系统，开工前必须
准备就绪，符合设计要求；
（3）钻机就位后，检查是否平稳牢固，保证在施工中不发生倾斜与移动，使钻头对准孔位，钻进保持垂直；
（4）施工技术人员，要向上岗的全体人员进行技术交底，制定出施工技术要求及安全操作规程；
（5）准备好各种记录报表和质量检查仪器。

（6）施工机械准备：根据工程关键路线及总进度计划安排，工程桩约计1067根，围护灌注桩约计415根，灌注桩主要分两个工作面同时进行，总施工工期为4个月。

因此主要设备如下：
配备SWDM-20型旋挖钻机4套，25T汽车吊3台，挖掘机2台，主要用于工程灌注桩的施工。

配备GP-10型回旋钻机3台，25T汽车吊1台，挖掘机1台，主要用于围护灌注桩的施工。

（7）人员配备
项目部管理人员主要包括：项目负责人1名、项目副经理1名、技术负责人1名、施工总调度1名、施工员2名、质检负责人1名、质检员1名、试验负责1名、资料负责1名、测量负责1名、测量员1名、安全负责人1名、专职安全员4名，材料员2名、财务负责人1名。

以及1个回填作业队和1个强夯作业队。

4．主要施工方法
（1）施工工艺流程
回旋钻机与旋挖钻机施工灌注桩除护筒埋设、钻机就位较正与钻进过程有不同的差异外，其它施工工艺均相同。

钻孔灌注桩施工工艺流程下图：
图1 旋挖及回旋钻孔灌注桩施工工艺流程图 （2）主要施工方法
I 护筒埋设及钻机就位
回旋钻机
①护筒埋设应准确、稳定，在护筒上用十字交叉法定出桩位桩中心点。

护筒中心与桩位中心的偏差不得大50mm ，其内径应大于钻头内径100mm ，上部宜开设1-2个溢浆孔，护筒周围用粘土回填夯实。

在粘性土中，护筒埋设深度不宜小于1.0m ，砂土中，护筒埋设深度不宜小于1.5m ，其高度尚应满足孔内泥浆面的高度要求。

②护筒埋置时，护筒顶高出地面30cm ，以防施工时孔内泥浆外溢产生污染。

③钻机安装就位必须做到天车中心、转盘中心、钻孔中心在一垂直线上。

钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，不得产生位移和沉陷。

钻机的转盘中心与桩位中心误差不大于10mm 。

泥浆制备 排浆 吸浆 试块测试
桩位测定
护筒埋设
钻机就位
钻进成孔
成孔质量检查
下钢筋笼、导管
灌注砼
灌注结束
孔口防护
钢筋笼运输
砼供应
试块制作、养护
钢筋笼制作
旋挖钻机
①护筒采用钢护筒，直径1.0m，壁厚10mm，根据地质资料，采用2～3m高的钢护筒，有利于防止上口坍方、方便人工处理浅层中障碍物，并保持孔内水头压力。

②埋设方式：旋挖钻机钻头对准中心线，下部钻进，下部扩孔，扩孔至 1.0～
1.2m时，把钢护筒吊放进孔内，找出钢护筒的圆心位置，用十字线在钢护筒顶部或底部，然后移动钢护筒，使钢护筒中心与钻机钻孔中心位置重合，同时用水平尺或垂球检查，使钢护筒竖直，然后用钻杆和加压油缸同时加压，直至护筒距地面20～30cm。

③钻机就位前，根据设计要求合理布置施工场地，先平整场地、换除软土、夯打击实，场地整平后平整度应在±3˚范围内，然后铺设钢板，以免钻机底盘直接置于填土上，产生不均匀沉降。

④钻机就位后，通过水平仪进行钻机水平教正。

然后要对桅杆进行调垂，调垂可分为手动调垂、自动调垂两种方式。

在桅杆相对零位±5˚范围内才可通过显示器上的自动调垂按钮进行自大调整垂作业；而桅杆超出相对零位±5˚范围时，自能显示器上的点动按钮或操作箱上电气手柄进行手动调垂工作。

在调垂过程中，操作人员可通过显示器的桅杆工作界面实时监测桅杆的位置状态，使桅杆最终达到作业成孔的设定位置。

II 泥浆调制：
①泥浆调制
由于地基岩土中夹有人工填土、砂质粉砂、淤泥质粉质粘土，地面水位较高的特点，调制泥浆的各项性能指标尤为重要。

制备泥浆采用优质粘土、膨润土及外加剂。

膨润土泥浆采用圆筒式搅拌机拌制。

其配比为水：膨润土：粘土：NaOH=1000：100：60：1.5.泥浆可循环使用，必要时作净化处理。

泥浆主要性能指标：相对密度小于1.25，粘度不大于28S，含砂率≤6%。

钻进过程中如泥浆有损耗、漏出，应予及时补充浆液，泥浆补充一般采用泵送方式，其速度以保证液面始终在护筒面以上为标准，否则有可能造成塌孔，影响成孔质量，并按时检查泥浆指标，遇土层变化应增加检查次数，并适当调整泥浆指标。

②泥浆补充与净化
钻进过程中如泥浆有损耗、漏出，应予及时补充浆液，泥浆补充一般采用泵送方式，其速度以保证液面始终在护筒面以上为标准，否则有可能造成塌孔，影响成孔质量，并按时检查泥浆指标，遇土层变化应增加检查次数，并适当调整泥浆指标。

III 钻进成孔
①对于回转钻进，利用钻进过程中钻头对泥土的搅拌作用自然造浆，根据实际需要可对泥浆的比重进行调节，在施工过程中泥浆比重一般控制在1.2~1.3 之间，泥浆在循环过程中在孔壁表面形成泥皮，它和泥浆的自重对孔壁起保护作用，防止孔壁坍塌。

②旋挖成孔使通过底部带有活门的桶式钻头回旋转破土层，并直接将其装入钻斗内，仪表自动显示桶满时，钻斗底部关闭，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度，钻孔挖出的土方卸载钻机两侧，由挖机清理堆放、及时通过铲车运走，防止影响以后桩基的施工。

③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。

孔深采用测绳进行量测，孔径检测通过探孔器检测，垂直度由于在钻进过程中对钻杆的垂直度进行了严格控制，所以在成孔后之间检验钻机的水平程度即可。

IV 清孔
清孔是保证成桩质量的重要一环，通过清孔确保桩孔的质量指标、孔底沉渣厚度、循环泥浆中含钻渣量等符合桩孔质量要求。

①回旋钻机在钻机钻至设计孔深后，将钻头提离孔底300～500mm，慢转，开足泵量进行一次清孔，重点是搅碎孔底较大颗粒的泥块，同时上返孔内尚未返出孔外的钻渣。

直到清除孔底沉渣且使泥浆含砂量小于4％为止。

②旋挖钻机成孔后，自然沉淀20～40分钟，然后用捞砂都进行清捞，清捞完毕后下导管，导管下完后，若发现沉渣过厚，则采用二次清孔。

③若是下钢筋笼后出现孔底沉淀厚度超标，则安装好导管后施行二次清孔作业，以使砼灌注前孔底沉渣厚度符合要求，保证砼成柱质量。

二次清孔后，孔底沉渣不得大于100㎜。

清孔完毕后及时灌注砼。

V 钢筋笼制作及安放
钢筋笼制作
①钢筋进场后，按规范进行原材料抽样检测。

②根据设计施工图、施工工艺和规范要求，在钢筋加工场地加工钢筋笼。

钢筋加工场地及堆场均用素砼进行硬化处理。

在钢筋笼制作过程中根据来料长度分节，分节长度控制在9.0～12.0m范围内。

吊点位置用5cm的短钢筋焊接加强，钢筋笼加工完成后待专职质量员、监理检验合格后运送到桩基现场。

运输过程中要轻起轻放，防止引起钢筋笼的变形。

③钢筋连接：主钢筋笼主筋连接采用直螺纹连接，加强箍筋与主筋之间采用点焊，螺旋钢筋箍筋采用绑扎。

主筋间距偏差±10mm,箍筋间距偏差±20mm，笼长偏差10cm。

④保护层设置：在钢筋笼制作现场预制环形砼块，砼预制块尺寸为直径17cm，在下钢筋笼时通过钢筋绑扎在钢筋笼上，每2m一道，一道设置4个。

钢筋笼安放
钢筋笼利用吊机整体吊装到孔内，钢筋笼上口到达护筒口上方时，用型钢扁担将钢筋笼搁置在护筒上。

由于钢筋笼较长，且要求整体一次吊装，所以必须考虑到起吊和移位时的钢筋笼变形控制。

为了保证钢筋笼起吊时不变形，宜用两点吊。

第一吊点设在骨架的下部，第二吊点设在骨架长度的中点到上三分之二点之间。

起吊时，先提第一吊点，使骨架稍提起，再与第二吊点同时起吊。

随着第二吊点不断上升，慢慢放松第一吊点，直到骨架与地面或平台垂直，停止第一吊点起吊，用劲形骨架固定。

吊放钢筋笼入孔时应对准孔位轻放、慢放入孔，入孔后应徐徐下放。

若遇阻力应停止下放，查明原因进行处理。

严禁高起猛落、碰撞和强行下放。

为保证钢筋笼竖向轴线垂直度及混凝土保护层厚度，应在钢筋笼外周采用焊接钢筋耳环或绑扎与桩基混凝土同标号预制块形式进行控制。

钢筋笼入孔后，按设计要求检查安放位置并作好记录。

符合要求后，钢筋笼上端可采取钢筋连接加长4根主筋的措施，延至孔口定位，防止钢筋笼因自重下落或
灌注混凝土时往上窜动造成错位。

桩身混凝土灌注完毕，达到初凝后即可解除钢筋笼的固定措施。

钢筋笼制作过程中的注意事项
①对从事钢筋焊接施工的班组和有关人员经常进行安全生产教育，加强焊工的劳动保护意识，防止发生烧伤、触电、火灾、爆炸以及烧坏焊接设备等事故。

②钢筋焊接施工前，应清除钢筋焊接部位上的锈斑、油污、杂物等；钢筋端部当有弯折、扭曲时，应予以矫直或切除。

③施工时焊接地线与钢筋应接触紧密。

焊接过程中应及时清渣，焊缝表面应光滑，焊缝余高应平缓过渡，弧坑应填满，焊接过程中控制焊接电流，防止烧伤主筋、咬筋过深。

④钢筋施工现场设置钢筋棚，钢筋棚放在棚内且架空，高出地面30cm，防止钢筋受淋、受潮。

⑤焊机应经常维护保养和定期检修，确保焊机的正常使用。

VI 灌注砼
导管安放
安装导管前对导管进行水密试验，认真检查各接口橡胶垫圈，确保防水密封。

导管的安放采用吊车进行，安装时要求垂直快速并同时保证接头要上紧。

导管标高要求控制在局桩底标高30～50cm处。

水下砼灌注
浇筑水下砼：灌注水下砼是成桩的关键工序，在钢筋笼沉放结束经检查符合要求后，即进行水下砼灌注工作。

①砼灌注采用直升导管法施工，导管在孔位附近先分段组拼，再逐段用吊机起吊，在孔口拼装，沉入钻孔内，导管吊入下沉时，应保持位置居中，防止卡入钢筋笼碰撞孔壁。

导管采用内径φ300。

②砼配合比在浇筑前先进行室内试验，设计砼坍落度控制在18～20cm，并报监理工程师审批，确保现场施工时砼合格率为100%。

③砼运输：砼采用商品砼，采用砼搅拌车运送，通过料斗、导管送入桩孔内。

④砼浇筑：
A、计算首批砼浇筑量
导管距孔底30～50cm，首批砼保证导管埋深1.0m以上。

按公式V≥（πD2/4）×(H1+H2)+(πd2/4)×h1，计算首批砼浇注量。

式中:V—灌注首批砼所需数量(m3)；
D一桩孔直径，取0.8m；
H1—桩孔底至导管底端间距，取0.4m；
H2—导管初次埋置深度，取1.Om；
d —导管内径，取0.25m；
h1—桩孔内砼达到埋置深度H2时，
导管内砼柱平衡导管外压力所需的高度(m)，
即h1= Hwγw/γc
式中：Hw—井孔内泥浆的深度，暂按40m计；
γw—井孔内泥浆的重度，取11KN/m3，
γc—砼拌和物的重度，取24KN/m3。

h1=40×ll/24=18.33(m)。

根据上述公式计算出灌注首批砼所需数量。

B、首批砼浇注隔水措施用投球法，即在漏斗颈部设置一个隔水砼球，下面垫一层塑料布，砼球用8#铁丝系挂在横梁上，当首批砼备足开始灌注时，即把铁丝铰断，此时砼压着球塞，与水隔离通过导管挤走导管内的水，保证水下砼的质量。

首批砼灌注完成后立即探测砼面高度，计算出导管埋深，符合要求后，继续灌注。

浇注砼过程导管底端始终保持插人砼内2～6m。

一根桩的砼必须连续浇注，不得中断，并严格控制导管提升速度，防止断桩事故发生，并及时测量计算导管埋深，正确指挥导管的提升和拆除。

导管拆除应迅速、有序。

砼浇注高度应高于设计桩顶标高1.0m 左右，此部分砼待日后凿除。

⑤水下砼的开浇和连续浇灌均按规范进行，开浇砼量保证一次排清导管内的泥浆并封底，浇筑中途不得停顿，灌注过程中注意观察管内砼下降和孔内泥浆液面的升降情况，及时测量孔内砼高程，正确指导导管提升和拆除，保证导管埋入砼深度不小于2m，不大于6m。

⑥为确保桩顶砼质量，钻孔灌注桩浇筑顶高程比设计桩顶高程高1.0m左右，待土方开挖后再凿至设计顶高程。

在灌注将近结束时，由于导管内砼柱高度减少，超压力降低，而导管外的泥浆稠度增加，相对密度增大，这种情况可在到孔内加水稀释泥浆，并掏除部分沉淀土，使灌注工作能顺利进行。

VII 泥浆池布置及废浆处理
钻机成孔过程中，循环池中多余的泥浆不准排入附近河道或钱塘江中，可用泥浆泵送入附近所设置的泥浆池中存放。

5．施工质量保证措施
①由于钻机设备较重，施工场地必须平整、宽敞，并有一定硬度，避免钻机发生沉陷。

②钻机施工检查钻斗，发现侧齿磨坏，钻斗封闭不严时必须及时整修。

③泥浆初次注入时，垂直向桩孔中间进行入浆，避免泥浆沿着护筒壁冲刷其底部，致使护筒底部土质松散。

④在粉砂土层中钻进时，通过对泥浆浓度加大的方法控制钻孔质量和安全。

⑤控制钻头提升速度，尤其在砂土中钻进时，更应注意由于钻斗的“吸钻”会使得孔壁松弛，为此提升钻斗时更应缓慢。

千万不能图快，导致冲刷或刮擦损伤孔壁。

⑥施工中对孔的倾斜度的保证措施：①压实、平整场地；②安装钻机时应严格检查钻进的平整度和主动钻杆的垂直度，钻进过程应应定时检查主动钻杆的垂直度，发现偏差应立即调整；③定期检查钻头、钻杆、钻杆接头，发现问题及时维修或更换。

⑦钢筋笼制作要确保质量，运输时要采取措施，防止变形，接长焊接时要保证垂直，下放探孔器和钢筋笼时，要对中竖直，避免晃动，缓慢下放、提升，防止破坏孔壁。

⑧根据不同地质情况，必须检测清孔后灌注砼时泥浆性能指标，确保泥浆对孔壁的撑护作用。

⑨加强过程观测，正确应对处理。

在钻孔、清孔、下钢筋笼、灌注砼时，要随
时观测出渣情况、泥浆性能、水位变化、泥浆含砂率变化、钻进速度、清孔情况，及时、真实和全面地做好施工原始记录，发现异常情况及时采取正确的应对措施。

⑩钻机施工人员和技术管理人员，要对旋挖钻机性能有充分的了解，正确掌握各种不同地质条件下的应对施工方法，加强施工工艺和工序管理，认真总结施工经验，以确保桩基质量、提高施工进度。

6．安全施工保证措施
①开工前组织有关人员认真学习安全防护规程手册，认真执行以安全生产责任制为主的各项安全生产规章制度，项目经理是安全生产的第一责任人，项目部设专职安全员，各施工班组设兼职安全员，经常到工作面进行检查，发现问题，及时处理，杜绝不安全因素。

②严格遵守国家及浙江省、杭州市现行的有关安全技术规程及工程施工招标文件规定的施工安全要求，针对本工程特点制定安全措施，如防洪渡汛、洪火、救护、警报及治安管理等。

③定期举行安全会议，检查安全措施落实情况。

各作业班组在交接前后，均进行安全作业情况的检查和总结。

在主要进场道路口等设置醒目的安全告示牌。

④加强劳保用品管理，按国家劳动保护法的规定，现场作业人员一律发相应的劳动用品。

⑤加强夜间生产、生活安全措施，场内道路、作业面布置足够的照明灯具。

⑥施工期按时收听、收看天气预报，提前落实各项防范工作，做到有备无患，确保安全施工。

⑦加强安全教育，做到教育制度化、经常化，对职工进行安全技术培训，对新进行工人进行三级安全教育。

特殊工种持证上岗，不准无证操作，严格按操作规程操作。

定期进行安全教育和安全大检查，发现隐患及时予以清除，定期进行班组安全活动，树立安全意识。

开工前，对全体施工人员进行安全教育，提高施工人员在操作中增加自我保护的安全意识，在思想上、施工上真正引起重视，树立“安全第一、预防为主”的观念。

⑧安全检查：项目部组织安全领导小组并指定专职安全员，定期进行施工现场的
安全检查，各安全领导人和各作业队的主要人均应参加，重点对施工用电、施工起重机械、施工设备安全防火、危险品运输贮存等进行仔细检查，对不安全因素制定具体的限期整改措施、落实到人。

专职安全员每天对各施工工段所设的作业面、作业点进行检查，重点检查安全设施、个人防护、安全用电以及水陆运输交通安全，发现问题及时整改，重大事故隐患立即进行整改。

⑨认真执行业主及监理工程师等提出的有关施工安全指令、通知及要求等，努力协调人工地的施工安全，接受业主、监理工程师的检查、监督和指导，并及时采取措施予以整改。

⑩制定安全考核奖罚制度，安全考核与班组、个人经济责任制挂钩，做到分工明确，职责分明，实行安全否决权。

7．文明施工保证措施（略）。