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轻轨钻孔灌注桩基础施工组织设计

四.钻孔灌注桩施工方法

同一墩台采用跳桩钻孔，当桩长不一致时，应先钻最长桩。

钻孔桩基础施工将根据现场实际地质情况采用冲击钻孔，汽车起重机吊安装钢筋笼，混凝土为商品混凝土，搅拌输送车水平运输，汽车起重机或混凝土输送泵垂直输送灌注水下混凝土。

对位于岩溶区的孔桩，当填充物为密实或软塑状态时，采用常规泥浆护壁方法；当填充物为流塑状或无填充物时，向孔内抛填片石、粘土或灌注混凝土、压浆及采用钢护筒跟进措施，施工时注意避免掉钻或由于钢护筒变形引起的卡钻。

冲击钻机成孔：用冲击式装置或卷扬机提升钻头广州高新区科学城一纵路供水管工程施工组织设计，冲击成孔。由泥浆悬浮钻渣，使钻头每次都能冲击到孔底新土层。

2、钻孔桩施工工艺流程及施工步骤图

见钻孔桩施工工艺流程和施工步骤图

3.1、钻孔前的施工准备

在三通一平的基础上，钻孔的准备工作主要有桩位测量及放样、制作和埋设护筒、泥浆循环系统设置、泥浆备料调制及钻孔机具就位等。

钻孔场地的平面尺寸应按桩基设计的平面尺寸、钻机数量和钻机底座平面尺寸、钻机移位要求、施工方法以及其它配合施工机具设施布置等情况决定。

钻孔前将场地检平，清除杂物，更换软土。在夯填密实土层上横向铺设枕木，然后在枕木上铺设废旧钢轨或型钢，即构成钻机平台。场地的大小要能满足钻机的放置、泥浆循环系统及混凝土运输车、汽车吊等协调工作的要求。

护筒用6～8mm的钢板制作，其内径大于桩径400mm。为增加刚度防止变形，在护筒上、下端口和中部外侧各焊一道加劲肋。为防止护筒施工过程中下滑，在其顶部用槽钢对称焊制30厘米长的横担。

B．护筒的底部埋置在地下水位以下1.5m，护筒顶高出地下水位2.0m左右（同时高出地面0.5m），其高度满足孔内泥浆面的要求。

C．桩基护筒埋设采用挖埋法，埋设应准确、稳定，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm，垂直度偏差不允许大于1%，保证钻机沿着桩位垂直方向顺利工作。

D．护筒内储存泥浆使其高出护筒底脚至少0.5m或地下水位1.5~2m，保护桩孔顶部土层不致因钻头（钻杆）反复上下升降、机身振动而导致坍孔。

冲击钻机：钻机中心应对准桩中心，并与钻架上的起吊滑轮在同一铅垂线上。钻机定位后，底座必须平整，稳固，确保在钻进中不发生倾斜和位移。在钻头锥顶和提升钢丝绳之间设置保证钻头转向的装置，以防产生梅花孔，保证钻进中钻具的平稳及钻孔质量。

④泥浆的制备及循环净化：

A．根据现场实际情况，拟采用优质泥浆。各项指标如下：相对密度：1.1～1.3、粘度（s）：18～22、含砂率（％）：＜2、PH值：8～10、胶体率（％）：＞98、失水率（ml/30min）：14～20。

B．在两墩桩基之间设置制浆池、储浆池及沉淀池，并用循环槽连接。出浆循环槽槽底纵坡不大于1.0%，使沉淀池流速不大于10cm/秒以便于石碴沉淀。

C．采用泥浆搅拌机制浆。泥浆造浆材料选用优质粘土，必要时再掺入适量膨润土和CMC羧基纤维素或Na2CO3纯碱等外加剂，保证泥浆自始至终达到性能稳定、沉淀极少、护壁效果好和成孔质量高的要求。试验员负责泥浆配合比试验，对全部桩基的泥浆进行合理配备。

D．施工中钻碴随泥浆从孔内排出进入沉淀池，人工用网筛将石碴捞出。然后使处理后的泥浆经泥浆池净化后返回钻进的孔内，形成不断的循环。钻孔弃碴（废泥浆）经泥浆沉淀池沉淀（或使用泥水分离机）达到标准后弃运到指定地方，不得任意堆砌在施工场地内或直接向水塘、河流排放，以避免污染环境。

钻头刃脚下的刃口要用优质焊条焊上一耐磨层，加强联结钢丝绳的绳长数量，根据钢丝绳直径及强度决定，但不得少于3个。钢丝绳的安全系数不应少于12。

对准孔位，钻孔前放稳机架，测好垂度。孔内泥浆（水位）应高于护筒脚0.5米以上，并应比护筒顶低约0.3米，以防泥浆溢出，孔内水位要比孔外水位高1.5米以上。

钻孔桩过程中，要勤抽碴，抽碴过程中不得过快，若采用抽碴桶进行抽碴时，不得碰撞护壁，以免造成护壁脱落或坍孔；

钻孔过程中随时做好进尺记录，由现场技术人员填写“钻孔桩施工记录表”。通过不同地层时要及时取样与设计核对，发现与设计不符时，应及时与设计单位联系，进行变更设计，采取处理措施。

施工过程中要控制好孔内泥浆比重，造浆用的粘土要求质地良好，粉碎过筛（无粘土地区，可采用膨胀土），以起到护壁作用，便于沉碴浮起。终孔后灌注桩身砼前，要按照磨擦桩或柱桩的标准，认真进行清孔，并经监理工程师检查签证，以保证砼桩的质量。

施工过程中如遇坍孔，应立即处理。根据坍孔原因，选择适当的处理方法。一般投填片石或灌注砼来增加孔壁和稳定，砂卵层多采用延伸钢护筒。砂土层应多投粘土，使泥浆比重、粘度加大来进行护壁。具体操作方法如下：

A．开钻时先在孔内灌注泥浆，泥浆相对密度等指标根据土层情况而定。如孔中有水，可直接投入粘土，用冲击锥以小冲程反复冲击造浆。护筒底脚以下2m～4m范围内土层比较松散，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。待钻进深度超过钻头全高加冲程后，方可进行正常冲击。在开孔阶段4～5m，为使钻渣挤入孔壁，减少掏渣次数，正常钻进后应及时掏渣，确保有效冲击孔底。

B.在钻进过程中，应注意地层变化，对不同的土层，采用不同的钻进方法。

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之类的土层中采用大冲程；在通过松散砂、砾类土或卵石夹土层中时采用中冲程，冲程过大，对孔底振动大，易引起坍孔；在通过高液限粘土，含砂低液限粘土时，采用中冲程；在易坍塌或流砂地段用小冲程，并应提高泥浆的粘度和相对密度。

在通过岩层，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、坍孔事故；如岩层强度不均，易发生偏孔，亦可采用上述方法回填重钻；必要时投入水泥护壁或加长护筒埋深。

在砂及卵石类土等松散层钻进时，可按1：1投入粘土和小片石（粒径不大于15cm），用冲击锥以小冲程反复冲击，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，力求孔壁坚实。

当通过含砂低液限粘土等粘质土层时，因土层本身可造浆，应降低输入的泥浆稠度，并采用0.5m的小冲程，防止卡钻、埋钻。

要注意均匀地松放钢丝绳的长度。一般在松软土层每次可松绳5cm～8cm，在密实坚硬土层每次可松绳3～5cm，应注意防止松绳过少，形成“打空锤”，使钻机、钻架及钢丝绳受到过大的意外荷载，遭受损坏，松绳过多，则会减少冲程，降低钻进速度，严重时使钢丝绳纠缠发生事故。

为正确提升钻头的冲程，应在钢丝绳上油漆长度标志。

C．钻孔施工中，一般在密实坚硬土层每小时纯钻进尺小于5cm～10cm，松软地层每小时纯钻进尺小于15cm～30cm时，应进行取渣。或每进尺0.5m～1.0m时取渣一次，每次取4～5筒，或取至泥浆内含渣显著减少，无粗颗粒，相对密度恢复正常为止。取渣后应及时向孔内添加泥浆或清水以维护水头高度，投放粘土自行造浆的，一次不可投入过多，以免粘锥、卡锥。

每钻进1m掏渣时，均要检查并保存土层渣样，记录土层变化情况，遇地质情况与设计发生差异及时报请设计及监理单位，研究处理措施后继续施工。

D．钻孔作业应连续进行，因故停钻时，必须将钻头提离孔底5m以上以防止坍孔埋钻。在取渣后或因其他原因停钻后再次开钻，应由低冲程逐渐加大到正常冲程以免卡钻。

E．整个钻进过程中，应始终保持孔内水位高出地下水位（或施工水位）至少0.5m，并低于护筒顶面0.3m以防溢出。

F．在遇溶洞的钻孔措施

根据既有地基钻探资料，查明后根据是否存在溶洞，若是空洞或充填淤泥或流砂（若充填土较密实按土层正常进行钻进）则在开孔时将开口段孔径增大20cm，在过溶洞时采用护筒跟进。另施工前需备足片石、粘土和足够的泥浆，以防孔内浆漏后造成坍孔。

钻孔灌注桩在成孔过程中及终孔后以及灌注混凝土前，均需对钻孔进行阶段性的成孔质量检查。

孔径检测是在桩孔成孔后，下入钢筋笼前进行的，是根据桩径制做笼式井径器入孔检测，笼式井径器用φ8和φ12的钢筋制作，其外径等于钢筋笼直径加110毫米，但不得大于钻孔的设计孔径，长度等于孔径的4～6倍。其长度与孔径的比值选择，可根据钻机的性能及土层的具体情况而定。检测时，将井径器吊起，孔的中心与起吊钢绳保持一致，慢慢放入孔内，上下通畅无阻表明孔径大于给定的笼径。

孔深和孔底沉渣采用标准锤检测。测锤一般采用锥形锤，锤底直径13cm～15cm，高20～22cm，质量4kg～6kg。测绳必须经检校过的钢尺进行校核。

冲击钻采用井径检测器。

钻孔桩钻孔允许偏差和检验方法

清孔处理的目的是使孔底沉碴(虚土)厚度、泥浆液中含钻碴量和孔壁垢厚度符合质量要求和设计要求，为水下混凝土灌注创造良好的条件。当钻孔达到设计高程后，经对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查确认钻孔合格后，即可进行第一次清孔。

①使用冲击钻钻孔，除用抽渣筒清孔外，也可采用换浆法清孔，直至孔内泥浆指标满足要求。

②清孔应达到以下标准：孔内排出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度18～20s。同时保证水下混凝土灌注前孔底沉碴厚度不大于5cm。严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。

3.5、钢筋笼加工及吊放

①钢筋骨架制作：钢筋笼骨架在施工现场分节制作：

A．采用胎具成型法：用槽钢和钢板焊成组合胎具，每组胎具由上横梁、立梁和底梁三部分构成。上横梁和立梁分别通过插轴、角钢与底梁连接，并与焊在底梁上的钢板组合成同直径、同主筋根数、有凹槽的胎模。每个胎模的间距为设计加劲箍筋的距离，即按每节钢筋骨架的加劲箍筋数量设立胎具。将加劲箍筋就位于每道胎具的同侧，按胎模的凹槽摆焊主筋和箍筋，全部焊完后，拆下上横梁、立梁，滚出钢筋骨架，然后吊起骨架搁于支架上，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，最后安装和固定声测管。

B．钢筋骨架保护层的设置

焊接钢筋“耳朵”：钢筋“耳朵”用断头钢筋（直径10mm）弯制而成，长度为47cm，高度为6cm，焊在骨架主筋外侧。沿钻孔竖向每隔2米设置一道，每道沿圆周对称的设置4个“耳朵”，与主筋焊接。

钻孔桩钢筋骨架的允许偏差和检验方法

钢筋骨架在承台底以下长度

检验数量：施工单位全部检查。

②钢筋骨架的存放与现场吊装

A．钢筋骨架临时存放的场地必须保证平整、干燥。存放时，每个加劲筋与地面接触处都垫上等高的木方，以免受潮或沾上泥土。每组骨架的各节段要排好次序，挂上标志牌，便于使用时按顺序吊装。

B．钢筋笼入孔时，由吊车吊装。

钢筋骨架在吊装过程中必须保证骨架不变形。

在安装钢筋笼时，采用两点起吊。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顶部三分之一处。钢筋笼直径大于120cm，长度大于6m时，应采取措施对起吊点予以加强，以保证钢筋笼在起吊时不致变形。吊放钢筋笼入孔时应对准孔径，保持垂直，轻放、慢放入孔，入孔后应徐徐下放，不宜左右旋转，严禁摆动碰撞孔壁。若遇阻碍应停止下放，查明原因进行处理。严禁高提猛落和强制下放。

第一节骨架放到最后一节加劲筋位置时，穿进工字钢，将钢筋骨架临时支撑在孔口工字钢上，再起吊第二节骨架与第一节骨架连接，连接采用单面电弧焊连接。连接时上、下主筋位置对正，保持钢筋笼上下轴线一致：先连接一个方向的两根接头后张法预应力箱梁张拉、压浆专项施工方案，然后稍提起，以使上下节钢筋笼在自重作用下垂直，再连接其它所有的接头，接头位置必须按不大于50％接头数量错开至少35d距离连接。接头焊好后，骨架吊高，抽出支撑工字钢后，下放骨架。如此循环，使骨架下至设计标高。

骨架最上端的定位，必须由测定的孔口标高来计算定位筋的长度，为防止钢筋笼掉笼或在灌注过程中浮笼，钢筋笼的定位采用螺纹钢筋悬挂在钢护筒上。钢筋笼中心与桩的设计中心位置对正，反复核对无误后再焊接定位于钢护筒上，完成钢筋笼的安装。钢筋笼定位后，在4h内浇注混凝土，防止坍孔。

超声波测管的布置及数量必须满足设计要求，与钢筋笼一起吊放。声测管要求全封闭（下口封闭、上端加盖），管内无异物，水下混凝土施工时严禁漏浆进管内。声测管与钢筋笼一起分段连接（采用套管丝扣连接），连接处应光滑过渡，管口高出破桩头（破桩头按1m计）顶面20cm，每个声测管高度保持一致。

由于安放钢筋笼及导管准备浇注水下混凝土，这段时间的间隙较长，孔底产生新碴，待安放钢筋笼及导管就序后，采用换浆法清孔（利用泥浆泵和导管采用正循环法清孔）以达到置换沉渣的目的，施工中勤摇动导管，改变导管在孔底的位置，保证沉渣置换彻底；或者采用悬浮法空压机从导管送风管直接到孔底使得孔底的沉渣在孔内悬浮起来，然后开始封底混凝土施工。待孔底泥浆各项技术指标均达到设计要求，且复测孔底沉碴厚度在设计范围以内后，清孔完成，立即进行水下混凝土灌注。

水下砼灌注采用竖向导管法。灌注前，应制定技术措施，组织和安排劳动力；严格检查各种机具设备。备足所需材料DBJ61／T 145-2018标准下载，合理安排好砼拌制、运输到位时间及导管升降设备等。一经开始灌注，任何中断都不得超过30分钟，以避免发生断桩事故。

其主要设备有：导管、漏斗、储料斗、吊挂及升降导管设备。

采用直升导管法进行水下混凝土的灌注。导管用直径250mm的钢管，壁厚3mm，每节长2.0～2.5m，配1～2节长1～1.5m短管，由管端粗丝扣、套筒连接，接头处用橡胶圈密封防水。导管支撑架用型钢制作，支撑架支垫在钻孔平台上，用于支撑悬吊导管。混凝土灌注期间时用钻架吊放拆卸导管。