钻孔灌注桩施工

钻孔灌注桩施工方法

一、工程概况：

香港西铁CC212标段的钻孔灌注桩共计1344根，直径分别为0.205m、0.5m、0.6m、0.8m、1.0m、1.2m、1.5m、1.8m、2.0m、2.5m等10种，其中99根排桩(Ranking Piles)的直径为205mm；桩基嵌入岩石深度分别预计为2m，桩底为扩大钟体。详细清单如下：

二、主要机械配备：

1.机械配备说明：

机械配备时要充分考虑到施工场地及施工进度里程碑的要求，以及机械本身的施工能力。考虑到本工程中直径为Φ1000、Φ1200、Φ1500的桩较多，这三种桩共计805根，深度多在40m以内；且在施工初期，TMN Station桩基(均为Φ1000和Φ1500两种类型)的施工为施工之重点，非常适合采用MT150这种钻机。其他类型的桩则采用KPG-3000A钻机施工。

配备1台150T的履带吊主要负责KPG-3000A钻机的移动、就位及钢护筒拔出等，配备3台50T的履带吊主要负责钢筋笼的吊装及辅助钻机施工等。配备1台冲抓钻机负责配合钻机钻孔施工，泥浆分离设备及泥浆泵负责钻机施工过程中泥浆的制作、供给等，变压器则将高压电源变为动力电源，专门配备1台400KVA发电机组作为备用电源。

现场建立一个由6台20m3／min空压机组成的空压机站供应各台钻机的压缩空气，使之实现反循环气举出碴。每台钻机再配一台泥浆泵，给钻孔内补充泥浆。配备150t和50t履带吊机各1台，以配合钻孔工作过程中的起重工作。

2.主要机械配备一览表：

三、施工进度计划：

四、场地布置说明：

为保证钻孔桩施工的顺利进行，确保大型机械在施工场地内行走自如，配合施工生产和环保工作的需要，场地内需修建临时通道、泥浆池，布设泥浆和空气管路，架设临时动力线等设施，以满足业主对工程的要求。

钻机MT150为履带式，可自行；钻机KPG-3000A为轨道滑移式，本工地用150T 履带吊转移钻机。为保证履带吊的行走，需修建6M宽、下铺0.5m厚片石、上铺0.2m 厚碎石与石屑的临时通道通往各桩孔；同时，为保证钻机自行行走，还需铺设临时道路及轨道通往各处。

在Southern PTI以南(即Tuen Mun River Channel下游)修建中央泥浆池拌制泥浆，泥浆用泥浆泵经Ф300泥浆主管路和Ф150支管路泵入桩孔。桩孔排出的泥浆在钢制临时泥浆池沉淀后泵入沉淀池。沉淀池的沉渣经泥浆分离设备处理后运往指定弃渣场。

钻孔出渣用空气反循环进行，为减少噪声和便于管理，钻机使用的压缩空气统一由一小型250m3的空气压缩站供给，经布设的管路把压缩空气输往各处。

为解决施工用水，拟考虑铺设Ф100水管把自来水引入工地自建的100m3水塔。

为解决施工用电，拟设2台800KVA变压器，引入11KV高压电经降压后使用。

场地规划见场地平面布置示意图。

五、钻孔灌注桩施工方法：

1.建议的施工方法：

本工程将严格按各作业区里程碑要求安排施工进度计划，确保工期，详细情况见《施工进度计划表》。

桩基施工采用旋转钻机成孔和套管钻机成孔的施工方法，其长度随桩的具体情况确定；旋转钻机采用中国铁路工程总公司所属大桥工程局的KPG—3000A型空气反循环液压钻机，套管钻机采用丸红株式会社(Marubeni Corporation)的MT150型钻机。钢护筒振入地面以下至基岩面，钢护筒打入设备采用中-250震动打桩机配合KPG-3000A钻机施工，MT-150型钻机可自行打入钢护筒。

水下混凝土灌注采用垂直导管法施工。桩身混凝土全部采用商品混凝土，由混凝土运输车和带布料杆的混凝土泵车负责输送和浇注。钢筋接头采用带肋钢筋冷挤压方法施工。

钻孔用泥浆利用泥浆池回收再用。

2.钻孔灌注桩施工工艺流程图如下：

钻孔灌注桩施工工艺流程图

3.主要施工方法说明：

(1).测量确定桩位：

a.复查业主移交的坐标及水准点。

b.用经纬仪(WICDT2)，测距仪(T2+DI1001)，水准仪(GPM3)进行测量，确定桩位。

c.用坐标法或极坐标法测量确定桩位。

(2).钢护筒施工：

a.进度计划安排：

打入钢护筒作为一道独立工序，先于钻孔施工。计划每天完成4根桩震入钢护筒施工任务。

b.机械设备配备：

配备1台中-250震动打桩锤，1台50t履带吊机，1台KH-180型冲抓钻机，8~12t自卸车4台。

c.钢护筒配备数量：

d.劳力设备：

操作工4人／台班，(除机电，司机及管理人员外)。

e.施工方法说明：

钢护筒打入地面以下至基岩面，露出地面1.5m，护筒壁厚20mm，其内径比相应桩径大100mm；当桩施工完毕后利用50吨吊机将钢护筒拔出来倒用。

打入钢护筒用1台中-250震动打桩锤施工，打桩锤与钢护筒之间采用卡式连接。打入钢护筒施工顺序如下：

在桩位处挖 1.5~2.0m深的导向坑→摆放导向定位架→钢护筒就位→测量、调整→接打桩锤→打入钢护筒至预定位置→卸打桩锤→测量检查→验收签证。

在打入钢护筒过程中，如遇到较大坚硬障碍物应进行处理之后才能继续施工，处理方法如下：用冲抓钻机抓出土层并回填适量片石，用冲击钻头冲击，直至将障碍物处理完之后方可继续打入钢护筒。在钢护筒内抓土或用冲击钻头冲击时，应随时向筒内补充水或水泥，使之高于地下水位 1.5m~2.0m，保持筒内水压。

打入钢护筒的质量控制按有关质量标准执行。

(3).钻孔施工：

a.主要劳力配备：

钻机在工作时每台班只需配备3名操作工即可。冲抓钻机工作时每台班只需配备2名普工及1名司机即可，除吊机配备机电值班人员外，不需要其它辅助人员。

b.钻孔过程：

护筒顶口高出地面1.8~2.0m，以保护桩孔内水压和利于泥浆循环。

精确测量、定位、摆放钻机。

泥浆制备及泥浆池：中央泥浆池负责全部桩基施工中泥浆的制备、储存、循环及钻碴与泥浆的分离处理。离中央泥浆池较远的桩孔另外制作一个30m3左右的可移动的钢制临时泥浆池，用于该桩钻孔时排除的泥浆临时存放。中央泥浆池与临时泥浆池之间，以及中央泥浆池向钻孔内补充泥浆，均分别用管路连接，泥浆泵输送。用膨润土拌制泥浆，此泥浆适宜于反循环钻机施工。施工初期，采用

4台拌浆机拌制泥浆，供钻孔用。沉淀池中沉碴利用抓泥斗清出，并用水冲洗干净后用自卸车运往弃渣区。对部分或全部钻孔完成后排出的泥浆，利用泥浆分离机进行分离，将分离出来的水，经过处理达到有关排放标准后引入排水系统排走，对分离出来的浓泥浆进行回收利用或处理。

钻孔：首先利用冲抓钻机清除土层，冲抓过程中向孔内补充泥浆，确保钻孔内泥浆面高出地下水位2米，然后安装、调试、旋转钻机，做好钻孔准备工作。

钻孔时，先供风后钻进，经常保持减压钻进。排碴中断时，立即将钻头提起，待碴排出后，再慢馒放下钻头；停钻时先提起钻头，然后停风。钻土层时用刮刀钻头，钻岩石时换牙轮钻头，钻钟体时换钟形扩大钻头。

钻机在钻孔过程中，通过减压钻进来控制钻孔垂直度，确保钻孔质量。钻孔过程中通过泥浆泵不断向孔内补充泥浆，保持钻孔内泥浆面高于地下水位高程2米，同时钻机通过空气反循环进行排碴。

孔底钟形扩大部分施工采用钟形扩孔钻头，扩孔前先用牙轮钻头钻至设计孔底标高，然后换钟形扩孔钻头。扩孔时，根据所需扩孔直径大小，通过钻机液压系统控制钻杆升降来调整钻头直径，达到扩孔目的。

清孔：清孔的目的是清除孔内泥浆中的钻碴。在钻孔过程中，或在钻孔至设计标高后，均利用钻机排碴系统进行空气反循环排碴清孔。当钢筋笼放至孔底后，进行二次清孔，此时，利用灌注水下混凝土的导管进行空气吸泥清孔，确保孔底沉碴厚度不超过规范允许范围。

钻孔检测：孔底沉碴厚度利用测锤进行检测，检测时，精确丈量测量绳的长度，通过测量数据与己确认的孔底高程数据之差值来判断孔底沉碴厚度。钻孔底的高程通过钻机钻扦来测量。桩径、孔斜及钟形扩大部分尺寸，通过国产JXY —l型超声波井斜仪来检测。检测方法是将井斜仪放入孔内不同位置的中心(大致中心)，通过地面仪表显示出的检测处四个方向孔的半径值进行计算，来确定钻孔(包括钟形扩大部分)直径和孔斜情况。

(4).钻孔中易发生的事故及处理方法：

a.掉钻落物处理方法：万一发生掉钻落物事故，应及时查清情况，若钻头被沉淀物埋住，应首先清孔，用打捞工具打捞；若是小件落物则用抓斗打捞。

b.卡钻处理方法：卡钻后不能强提，可用小冲击锤冲击或用冲、吸的方法将卡住钻头的钻碴松动后再提出，如用以上方法无效时，可用小剂量水下爆破法提钻。

c.钻杆折断：首先要使用完好无损的钻杆，如己发生钻杆折断事故，可按前述

处理掉杆落物的方法打捞上来，并查明原因，换用新或大钻杆继续钻孔。

(5).钢筋笼制做安装：

a.钢筋笼按配料情况在现场分节制做；

b.在钢筋笼外侧设置控制保护层的混凝土垫块；

c.探测管均固定在钢筋笼上，随钢筋笼一起接长，放入孔中；

d.钢筋笼接头采用带肋钢筋冷挤压连接法施工。此方法操作简便，质量稳定，特别适应于现场大直径带肋钢筋接头连接施工。在国内施工的许多大型、重要结构，如上海南浦大桥(斜拉桥)、广东国际大厦(63层)、虎门大桥(吊索桥)等均使用这种方法进行大直径带肋钢筋现场连接，效果显著，质量可靠，具体要求见国家标准。

e.施工过程如下：

①按标记检查钢筋插入套筒内的深度；

②连接时，两根待接钢筋保持在同一轴线上；

③压摸对准套筒压痕标志，从套筒中央逐道向端头方向压接；

④每个接头压接后，检查套筒长度，做好施工记录；

⑤为加快施工进度，可在地面上先压接一端，在施工作业区将套筒另一端插入

待接钢筋，再压接另一端。

⑥钢筋笼现场吊装采用150t履带吊机，井制造专用吊具。

⑦钢筋笼制做安装均严格按规范及设计要求控制质量。

(6).水下混凝土灌注：

a. 水下混凝土灌注采用垂直导管法，导管用钢管制成，内径320mm。导管使用

前进行水密、承压和接头抗拉等试验，进行水密试验的水压力不小于孔内水深

1.5倍压力，承压水压不小于导管壁可能承受的最大压力，约1023KPa。

b. 导管上口设漏斗和储料斗，在灌注末期，漏斗底口高出井口水面6m，灌注

前导管底口距孔底约0.3~0.4m。

c. 首次灌注混凝土的数量应能满足导管埋置深度不小于1.0m和填充导管底部

间隙的需要，不同直径的桩首次灌注混凝土方量如下：10.8m3(Ф2500)，

6.9m3(Ф2000)，5.6m3(Ф1800)，3.9m3(Ф1500)，2.5m3(Ф1200)，1.8m3(Ф1000)，1.1m3(Ф800)，0.6m3(Ф600)，0.4m3(Ф500)，0.1m3(Ф205)。拟制作集料斗体积为20m3，储料斗约5.0m3，混凝土搅拌运输车储存6.0m3，同时准备好带布料杆的混凝土泵车，确保拔球后首次混凝土数量足够，且连续灌注。水下混凝土灌注设备布置见附图。

d. 开始灌注混凝土前，在集料斗底口处设置可靠的隔水设施(活门)，并在集料斗内底口处用水润湿后铺一层塑料薄膜。

e. 导管吊装采用2台3t卷扬机和2台滑车，辅以50t履带吊机。

f. 灌注混凝土期，配备水泵、吸泥机、高压射水管等设备，以确保孔内水头和及时处理水下混凝土灌注故障。

g. 水下混凝土配台比的各项技术指标按规范要求进行设计。但首次灌注的混凝士初凝时间不早于本桩全部混凝土灌注完成所需的时间，可通过试验在首次灌注的混凝土中掺入缓凝剂，以延迟其初凝时间。

h. 导管吊装：导管用吊机分段吊装。导管接头采用插扣式，以便缩短装拆时间。导管在吊装前，先进行试拼检查，其接口连接严密、牢固，吊装时，导管位于井孔中央，并在混凝土灌注前进行升降试验。

i. 灌注：灌注前应进行二次清孔；用水泵、泥浆泵同步注入清水和吸出泥浆，保持孔内水压，待水或泥浆置换至设计要求清洁度后，即可灌注混凝土。

j. 混凝土拌台物运至灌注地点时，及时检查其均匀性和坍落度。对达不到规定要求的混凝士拌合物不得使用。

k. 首次灌注混凝土要点：导管下口至孔底距离控制在300~400mm。导管埋入混凝土中的深度不小于l.0m。灌注开始后，确保连续进行。灌注过程中，经常探测孔内混凝土面位置，及时调整导管埋深。井孔内混凝土面位置探测采用比重锤。灌注将近结束时，用取样盒直接取样，鉴定良好混凝土面位置。灌注混凝土的高度为桩顶标高加1m，以确保桩顶混凝土的质量。

l. 灌注中途发生故障时应及时处理，具体措施如下：

(a) 首次混凝土灌注后导管进水时，将已灌注的混凝土拌合物吸出，再改正操

作方法，重新进行灌注。

(b) 在混凝土面处于井孔水面以下不很深的情况下导管进水时，采用底塞隔水

的方法处理，并外加一定压力重新插入导管，恢复灌注。

(c) 灌注开始不久发生导管堵塞时，可用长杆冲捣或用振动器振动导管。

(d) 灌注开始不久发生故障，用前述方法处理无效时，及时将导管拨出，将己

灌注的混凝土吸出，将钢筋笼拔出，然后重新清孔，吊装钢筋笼和灌注混凝土。

(e) 按照上述方法处理达不到要求时，会同有关单位研究补救措施。灌注结束

后，及时按设计要求凿除多余混凝士。按规范要求留置混凝土试件。做好水下混凝土灌注施工记录。

m. 按规定进行桩质量检验。