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第四章施工方案及主要技术措施

（1）根据地质报告和现场考察，本工程覆土层为第四系全新粉质粘土，下伏基岩为侏罗纪系中统沙溪庙组砂岩，泥岩互层。施工难点在于高填方的施工，因为回填物中石块颗粒不均匀，较松散，钻进过程中容易发生塌孔。根据地勘报告结合工程实际情况，对该工程不同地质段采用如下施工工艺施工：

轻微塌孔：向孔内回填可塑性好的粘性土，钻机反转向下加压大坝枢纽土建工程施工方案，正转取土，充分压实孔壁，重新成孔；

严重塌孔：向孔内浇筑低标号（C20）混凝土，待24小时后重新成孔，此方法施工简单快速，工期快，因此优先采用（时间根据气温确定）

严重塌孔：采用壁厚10~12MM直径比桩径大200mm的钢管，先用钻头钻进，当遇到严重塌孔的地方用钢护筒埋设，边钻边埋设，一般埋深要超过塌方位置，在成孔完成后，放好钢筋笼，在浇灌砼时边浇边提钢护筒。

可塑性淤泥层：这类淤泥不易大面积坍塌，可通过反复扫孔成孔，在孔内适当回填一些干土反压后正转取土，使一部分干土压入孔壁内，增加淤泥层的可塑性，注意钻进速度的控制即可成孔。如孔底遇水，记录下孔口距水面深度，提钻时应提出水面后停滞一段时间，使钻头内的水流出钻头后再提钻，以减少水对孔壁的冲涮，从而减少塌孔和缩孔。

可塑性较差淤泥层（或淤泥层较厚）：遇此无法钻进时，可停止钻进，反复取土使孔底形成空腔（5～8斗为宜），向孔内填充低标号混凝土，待24小时后再重新成孔，淤泥层较厚进，重复上述步骤。

无可塑性或可塑性极差淤泥层（此方法同样适用于土层塌孔的处理）：

a、反压混凝土：反复捞土，形成空腔，反压高标号混凝土（25~C30），下放钻头搅动混凝土，使混凝土充分掺入淤泥层中，48小时后重新成孔（时间根据气温和现场实验确定）。

b、泥浆成孔：采用一定比例的膨润土，烧碱、纤维素及锯沫等制备泥浆，满足：含砂量≤4%，胶体率≥96%，泥浆比重1.05～1.2（比重根据现场实际情况试验确定）。施工时随着孔深的增加向孔内及时、连续地注浆，形成水头，通过泥浆的压力，阻止孔壁坍塌。桩孔砼灌注时，孔内溢出的泥浆引流至泥浆池内，由于本工程上部土层松散，泥浆收集难度大，成本较高。

c、全护筒：当场地由于土层松散，泥浆在孔内渗漏严重，无法贮水，采用钢护筒施工。将孔径扩大一个级别，根据淤泥层深度下放10～14mm厚钢护筒穿过淤泥层，取出筒内淤泥即可成孔，砼浇筑高度超过淤泥层表面高度2～3米后，即可拔出护筒。

下钢护筒：淤泥层中无大块中风化孤石且淤泥深度小于3米时直接用钻机或挖机压入，当淤泥深度大于3米时，需采用震动锤辅助下放（取出）钢护筒，此方法施工进度慢，成本较高。

根据工程实际情况，本工地将采用以下三种方案相结合的施工方法，以保证施工质量和进度。桩位孔口下孔口护筒，可防止下钢筋笼时掉土。

钢护筒制作、埋设：长度2~4m以内的钢护筒，采用厚10~12mm的钢板制作；钢护筒埋置较深时，采用多节钢护筒连接使用，连接形式采用焊接，焊接时保证接头圆顺，同时满足刚度、强度的要求；钢护筒的内径应大于钻头直径，具体尺寸按设计要求选用；钢护筒埋设深度应满足设计及有关规范要求。护筒埋设时，应将钢护筒埋置至密实回填土层0.5m以下，高出施工地面0.3m；钢护筒埋设前，先准确测量放样，保证钢护筒顶面位置偏差不大于5cm，埋设中保证钢护筒斜度不大于1％；埋设钢护筒前，采用较大口径的钻头先预钻至护筒底的标高位置后，提出钻斗且用钻机动力头压盘将钢护筒压入到预定位置。用粗颗粒土回填护筒外侧周围，回填密实。

旋挖成孔过程中，如果不塌孔，不缩径，不需要采用静态泥浆护壁或钢护筒护壁，可以保证施工质量时，直接用旋挖钻机取土为干成孔工法。因本工程桩位置相邻比较近，桩径的大小不一，埋入岩石的深度不一样，回填土的深度不一样，这样在施工时如何保证桩的钢性角的问题有一定的难度，首先在回填土比较少的地方及较深的地方分别钻一个桩，再根据地质情况及桩的埋入岩石的深度计算出桩的深度，如相近的桩埋入岩石的深度不一样时，以较深的为准。

开孔过程中，在钻进的孔内淋水，使得钻机在钻进的过程中产生护壁，减少塌孔。再用筒钻环型切割，把钻进面分成工作面和非工作面两个部分，减少钻进过程对孔壁（非工作面）的影响，减少塌孔。在钻进过程中慢放慢提钻杆，轻加压，低速钻进，减少钻进过程中的振动，减少塌孔。在成孔过程中如遇少量塌孔，及时投入粘度较高干湿度合适的黏土，通过钻机加压反转将黏土挤入孔壁，增加孔壁的胶结性，形成相对稳定的保护层。如果用上述方案无法成孔，就需要在塌孔的孔内回填底标号混凝土，等混凝土初凝后再次钻进成孔（此法成孔简单、高效成本较低优先采用）。

施工流程：施工准备→钻机就位→取土成孔→塌孔→移机回填黏土（混泥土）→钻机就位→取土成孔→检查、清渣→移机→吊放钢筋笼→检查、清渣→吊放导管→检查、清渣→灌注混凝土→拔护筒

在施工过程中回填上部采用钢护筒护壁，下部采用泥浆护壁，防止塌孔和缩径。泥浆护壁是利用泥浆与地下水的压力差来控制水压力，以确保孔壁的稳定，所以泥浆的相对密度则起到保持压力差的关键作用，实施钻孔的一种成孔工法。

在桩位上下长度2m左右厚度10mm的钢护筒，以保护孔口，再调制合本地层情况的泥浆，有效避免成孔过程中塌孔的发生，泥浆的要求为相对密度：1．1～1．2；(密实碎石孔可选1.5)

静切力：1．0～2．5Pa；

30分钟失水率：14～20ml；

30分钟泥皮厚度：＜2mm；PH值：8～10。

此法施工优点：能有效的减少塌孔，保证成孔质量，减少和杜绝孔底沉渣，保证混泥土的充盈系数。缺点：工序复杂，需要膨润土，火碱，纤维素，泥浆泵，泥浆管和配套的电线电箱，泥浆池，泥浆池防护等材料和设备（孔内有漏浆可能），施工难度大，泥浆不便，污染严重，成本较高。

施工流程：施工准备→钻机就位→旋挖开孔→下护筒→注浆→取土钻进→补浆→取土成孔→检查、清渣→移机→吊放钢筋笼→检查、清渣→吊放导管→检查、清渣→上导管清孔帽→注浆清渣→二次清孔后泄出导管压力→灌注混凝土→拔出护筒

泥浆护壁施工工艺流程图

3：全钢护筒跟进施工方案

施工流程：施工准备→旋挖钻机就位→钻机开孔→下护筒→取土成孔→移机→清孔→吊放钢筋笼→沉渣检查→吊放导管→沉渣检查→灌注混凝土→拔出护筒→移机.

下护筒旋挖成孔流程图

根据设计要求合理布置施工场地，先平整场地、清除杂物再进行场地整平后，组织有资质的测量放样人员，将所需桩位放出，钉好十字保护桩，做好测量复核，并作好记录留查，下完护筒后在拉上十字线复核护筒中心点是否与十字线中心吻合，以保证桩位的准确。

桩位放样，按从整体到局部的原则进行桩基的位置放样，规划行车路线时，使便道与钻孔位置保持一定的距离；以免影响孔壁稳定；钻机底盘不宜直接置于不坚实的填土上，以免产生不均匀沉陷；钻机的安置应考虑钻孔施工中孔口出土清运的方便。桩位的中心点，成孔前用全站仪放点，十字线定位，下护筒后二次检测，在终孔后放钢筋笼前检测，使其误差在规范要求内，以确保桩位准确。

（5）钻孔施工时垂直度的控制

我公司采用的是三一全球最智能化的SR280R旋挖钻机，钻机上有车载电脑系统，可以自动显示和调节旋挖钻机的钻孔深度，垂直度，具体操作如下：首先将旋挖钻机移到钻孔作业所在位置，把旋挖钻机电脑显示器调节到显示桅杆工作画面。从桅杆工作画面中可实时观察到桅杆的X轴、Y轴方向的偏移。操作旋挖钻机的电气手柄，在此过程中，旋挖钻机的控制器通过采集电气手柄及倾角传感器信号通过数学运算，输出信号驱动液压油缸的比例阀实现闭环起立桅控制，将桅杆X轴Y轴的偏差度调节到正负零位置，以保证钻孔的垂直度。桩的垂直度在成孔时桩机桅杆上有垂直度控制仪控制，桩机电脑屏上会自动显示，司机根据情况调整，因此垂直度在施工过程中就能控制确保小于1%，达到设计要求；

根据地勘报告计算的预挖深度结合现场实际情况，待深度达到中风化层以后(目测)，用筒钻钻进，将孔底中风化层岩石取出，送检合格后，根据施工图纸向下钻进达到设计嵌岩深度要求，复核深度后，即可终孔。

在钻孔完成后，换上清孔钻头进行清渣，直到清完桩底虚土和钻渣清干净为止。在砼浇灌前要二次检查桩底的沉渣厚度，用测量绳测出桩的长度，以第一次测量的桩长减去第二次测量的桩长，如达到桩的沉渣要求，立即浇灌砼，如超过设计要求深度的，用吊车吊起钢筋网进行二次清孔，直到符合要求为止。

换浆法：钻孔达到设计深度后，停止进尺，将钻头提出，采用清底钻头进行清孔，然后注入净化泥浆置换孔内含碴的泥浆，清孔时孔内水位需保持在地下水位以上3.0～6.0m。当从孔内取出泥浆与注入的净化泥浆相近，测量孔底沉碴厚度符合技术规范要求及设计要求，即停止清孔作业，放入经检查合格后的钢筋笼。

下钢筋笼前，先测量孔深，孔内无虚土和钻渣后开始下钢筋笼，下笼前在孔壁内侧下放三根50PVC管，确保钢筋笼居中，从而减少钢筋笼与孔壁擦挂掉土入孔内，把钢筋笼起吊垂直，下放过程中孔口两边站立三人，缓慢下放钢筋笼，钢筋笼下完后，再次测量孔深，以确定孔内有无虚土和沉渣，如果孔内有虚土和沉渣，吊出钢筋笼，用旋挖钻机清孔后再次下放钢筋笼，直到合格为止。

（9）水下灌注混凝土工艺

水下灌注混凝土基本原理：采用导管灌注法，即利用封闭的连接钢管（或满足强度刚度要求的非金属管）作为水下混凝土的输送通道，管的下部埋入混凝土适当的深度，使从下而上连续不断灌入的混凝土与桩孔内的水或泥浆隔离并逐步形成桩身，孔底沉渣及污水浮出砼表面。

水下灌注混凝土主要机具

①向水下输送混凝土用的导管。一般采用壁厚为4~6mm的无缝钢管制作或钢板卷制焊成。导管直径应按桩径和每小时需要通过的混凝土数量决定，但最小直径不宜小于200mm；导管的分节长度应按工艺要求确定，一般为2.7~3Mm，最上端采用0.5~1.5M的几节短管调节导管的长度，使管底距孔底300~500mm，导管可采用法兰盘连接、活接头螺母连接以及快速插接连接；用橡胶“O”型密封圈或厚度为4~5mm的橡胶垫圈密封，严防漏水、漏气。

②漏斗和储料斗。可用4~6mm钢板制作，要求不漏浆、不挂浆，漏泄顺畅彻底。应有足够的容量以保证首批灌入的混凝土（既初灌量）能达到要求的埋管深度（2~6M）。

③首批混凝土填充漏斗所用的堵住漏斗底部的封口板，采用钢板制作，亦可采用钢板或者木料制成的球塞等。

④升降安装导管、漏斗的设备（现场可使用吊车、挖机或桩架等）。

2:水下灌注混凝土施工流程

②安放导管。在导管底部开放的状态下将导管缓慢的沉到距孔底300~500mm的深度处。

③将封口板或球塞放在漏斗底部，封口板用细钢丝绳引出。

④灌入首批混凝土，加满整个料斗。

⑤将封口板或者球塞向上拔出，初灌混凝土，导管埋入混凝土面1.5米以上。

⑥连续灌注混凝土，上提导管，导管下口要始终埋在混凝土面下2米以上，严禁提出，在提导管时要保持慢慢提，并要边提边放，保证砼的密实。

⑦混凝土灌注完毕，拔出护筒。

3:水下混凝土灌注施工要点

①灌注首批混凝土时，导管埋入混凝土内的深度不小于1.5米。混凝土的初灌量宜按下式计算：

②连续灌注混凝土：首批混凝土灌注正常后，应连续不断灌注混凝土，严禁中途停工（两次混凝土灌注间隔不能大于30min）。在灌注过程中，应经常用测锤探测混凝土面的上升高度，并适时提升、逐级拆卸导管，保持导管的合理深度。探测次数一般不宜少于所使用的导管节数，并应在每次起升导管前探测1次管内外混凝土面高度。遇特别情况（局部严重超径、缩径、漏失层位和灌注量特别大的桩孔等）应增加探测次数，同时观察返水情况，以正确分析和判定孔内情况。

③导管的埋深：导管的埋深大小对灌注质量影响很大。埋深过小，往往会使管外混凝土面上的浮浆沉渣夹裹卷入管内形成夹层；埋深过大，导管底口的起压力减小，管内混凝土不易流出，容易堵管。最大埋深不宜超过最下端导管长度或6m。

④混凝土灌注时间：混凝土灌注的上升速度不得小于2m/h。灌注时间必须控制在埋入导管中的混凝土不丧失流动性的时间内，必要时可参入适量缓凝剂。

⑤桩顶的灌注标高及桩顶处理：桩顶的灌注标高至少比设计标高增加0.5~0.8m，以便清楚桩顶部的浮浆渣层。

⑥在灌注过程中，当导管内混凝土不满含有空气时，后续的混凝土宜通过溜槽徐徐灌入漏斗和导管，不得将混凝土整斗从上面导入管内，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡胶垫而使导管漏水。

⑦当混凝土面上升带到钢筋笼下端时，为防止钢筋笼被混凝土顶起，应采取以下措施：1、在孔口固定钢筋笼上端；2、灌注混凝土时间尽量加快，以防止混凝土进入钢筋笼时，流动性过小；3、孔内混凝土接近钢筋笼时，应保持埋管深度，放慢灌注深度；4、孔内混凝土面进入钢筋笼1~2m后，应适当提升导管，减小导管埋深，增大钢筋笼在下层混凝土中的埋置深度。

施工组织设计（绿化）4:水下混凝土灌注的常见问题

水下混凝土灌注的常见问题有：导管漏水、堵管、缩径、断桩、夹层、离析、桩身混凝土强度不足、桩顶混凝土质量差及钢筋笼错位等。

（9）灌注事故的预防及处理

导致导管进水主要有以下三方面的原因产生：

①、首批砼储备不足，或虽然砼储备已够，但导管底口距孔底的间距过大，砼下落后不能埋没导管底口，以致泥水从底口进入。

预防和处理方法：如有发现导管进水，应立即将导管重新下放至距孔底250～400mm，重新投入足够储备的砼进行冲底，不得已时需要将钢筋笼提出采取复钻清除。然后重新放下骨架、导管并投入足够储备的首批砼，重新灌注。

②、导管接头不严，接头间橡皮垫被导管高压气囊挤开，或焊缝破裂，水从接头或焊缝中流入。

③、导管提升过猛，或探测出错GB／T 23902-2021 无损检测 超声检测 超声衍射声时技术检测和评价方法.pdf，导管底口超出原砼面，底口涌入泥水。