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冲击钻成孔受施工地质条件影响较小，能有效钻进基岩和砂卵石地质层；孔壁坚实稳定，成孔质量较好；机械设备易于维修及保养等特点 一、施工工艺流程 1、测量放样 施工之前，对设计单位提供的首件控制或加密点，首先进行测量复核及相邻标段的点位进行联测，确认无误后才能使用。桩基础中心位置桩采用“十字交叉”法测放，按照设计图纸所提供的桩位坐标，采用全站仪测出钻孔桩的桩位中心及控制桩。进行标定，打入标记，并标出高程，作为控制护筒及钻机对位和施工时测桩深度的依据。桩位中心及控制桩必须经过监理复核后才能使用。 2、埋设护筒 护筒宜采用钢板卷制。在陆上或者浅水区筑岛处的护筒，其直径应大于桩径至少200mm，壁厚应能使护筒保持圆筒状且不变形。在水中以机械沉设的护筒，其内径和壁厚的大小，应根据护筒的平面、垂直度偏差要求及长度等因素确定。对参与结构受力的护筒，其内径、壁厚及长度应符合设计的规定。护筒顶宜高于地面0.3m或水面1.0~2.0m，在有潮汐影响的水域，护筒顶应高出施工期最高潮水位1.5m~2.0m，并应在施工期间采取稳定孔内水头的措施，当桩孔内有承压水时，护筒顶应高于稳定后的承水水位2.0m以上。 因本标段桩基施工所在地地下水埋深较深考虑使用挖埋式护筒，施工简图见图3.3。钢护筒运至施工现场后，质监人员须对钢护筒的直径、圆度和焊接质量进行验收，验收合格后钻机方可就位。已埋设护筒未开钻或已成桩护筒尚未拔除的应加设护筒顶盖或铺设安全网遮罩，或设置孔口安全护栏。护筒顶盖可采用钢板、钢筋网片制作，大小根据实际情况确定。护筒周边应牢固设置安全网和孔口安全护栏。 3、泥浆池开挖 1）桥梁上部结构为预制吊装的桥梁，桩基础施工时，相邻两个墩台的泥浆池设置在两个墩台中间位置，尽量减少对环境的影响。泥浆池设置造浆池、储浆池、沉渣池，泥浆池的体积不小于桩基容积的70%，如果钻孔位置地质情况较好，可直接在钻孔内造浆，泥浆池的具体尺寸根据桩径、桩长计算确定，泥浆池的深度按2.5m控制。 2）桥梁上部结构为现浇箱梁的桥梁，桩基础施工时，相邻两个墩台的泥浆池尽量设置的翼板等桥梁结构较轻的位置，尽量减少对原状土的扰动。 3）采用挖机开挖两个池子，一个作为泥浆池，一个作为沉淀池，两者距离1.0m，用沟槽将其连接。泥浆池、沉淀池容量应略大于同时使用此泥浆池、沉淀池的桩基所需泥浆量，防止泥浆外泄。挖出的土方作为池子周围土围堰，土围堰沿池子边缘布置，夯筑成正梯形，顶宽1m，底宽1.5m，高度1m。夯筑时采用挖机培土成形，然后人工进行修整夯实，防止渗漏及散土塌落。 4）泥浆池和沉淀池开挖完毕后，在池临边设置安全防护栏并设置安全标识牌，防止人员跌落。 5）桩基础施工完毕后，沉渣池采用填埋或运送到政府指定的弃置场弃置。施工过程中避免泥浆漫流，而对周围环境造成污染。 6）泥浆比重：正循环旋转钻机、冲击钻机使用管形钻头时，入孔泥浆比重为1.1～1.3：冲击钻机使用实心钻头时，孔底泥浆比重砂黏土不宜大于1.3，大漂石、卵石不宜大于1.4，岩石不宜大于1.2。反循环旋转钻机入孔泥浆比重可为1.05～1.15. 黏土：一般地层16～22（s），松散易坍地层19～28（s）。 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 7）泥浆外运选择有资质的单位运输，并已签订泥浆外运协议。 4、钻进 1）本项目桥梁桩基础施工时，选择冲击钻钻孔。 2）钻机就位前，对钻孔的各项准备工作进行检查；钻机安装好后，其底座和顶板平稳；开钻时慢速钻进，待导向部位或钻头全部进入地层后，方可进行正常钻进。钻机在钻进过程中，不产生位移或沉陷，否则及时进行处理。 3）冲击钻冲击成孔时，采用小冲程开孔，并应使初成孔的孔壁坚实、竖直、圆顺，能起到导向作用，待钻进深度超过护底标高500mm才能进行正常钻进。冲击钻进过程中，孔内水位高于护筒底口500mm以上；掏取钻渣和停钻时，及时向孔内补水，保持水头高度。 4）钻进过程中保证泥浆面始终高于地下水位或护筒底部500mm以上，在淤泥层钻进时要采用小冲程钻进，防止缩孔或塌孔现象发生。钻斗的升降速度宜控制在0.75～0.80m/s；在粉砂层或亚砂土层中，升降速度应更加缓慢。泥浆初次注入时，应垂直向桩孔中间进行注浆。在接近岩层钻时要随时观察，防止偏孔现象发生。如遇斜岩层时应抛石回填，防止偏孔和斜孔 5）在钻孔排渣、提钻头除土或因故障停钻时，保持孔内具有规定的水位计要求的泥浆相对密度和黏度。处理孔内事故或因故停钻时，应将钻头提出孔外。 6）钻进过程中，施工作业人员要时刻关注地质情况，对照设计图纸地质资料，当实际地质情况与设计图纸不相符时，立即通知监理、业主、设计等单位，共同协商处理。特别是本项目桥梁桩基础地质钻孔数量较少，且部分钻孔由于桥梁跨径调整而没有在桥梁桩位处，应更加关注地质变化。 钻进过程中及时对钻进过程中产生的渣样进行取样并留存。 5、检孔 检孔方法，用检孔器进行检孔，检孔器用钢筋笼做成，其外径根据设计孔径而定，长度为孔径的4~6倍。每钻进4～6m，接近及通过易缩孔土层或更换钻锥前，须进行检孔。检孔时，如检孔器不能沉到原来钻达的深度或拉绳的位置发生偏移，则可能发生了弯孔、斜孔或缩孔等情况，并采取措施进行处理。施工作业分班连续进行，施工过程一气呵成，不在中途停顿，如发生故障应报知监理工程师，及时采取措施解决；停止冲进时，将钻头提至孔口以外，以免被泥浆埋住钻头。 孔深量测方法。钻孔检查与测量，钻进过程中，经常检查成孔情况，用钢丝绳测锤检测孔深及转轴倾斜度，为保证孔形正直，钻进中应常用孔规进行检孔。还应注意钻渣捞取判明钻进实际地质情况，并记入记录表中，并与地质剖面图核对，发现不符时应会知甲方和设计人采取对策，保证钻孔正常顺利进行。 为了防止钻进过程中出现掉锤现场，需加强对钢丝绳质量检查，对钻机钻进过程性能检查；提高钻机安装精度；合理的控制提钻高度，避免钻进过程中掉锤。 6、终孔与清孔 ①本项目所有桥梁桩基础孔均分两次进行，第一次在成孔后，经检查各项指标均能满足施工规范要求时，进行第一次清孔。 ②钻孔深度达到设计高程后，对孔径、孔深和孔的倾斜度进行检查，符合下表要求后，方可清孔。清孔采用换浆法加泥沙分离器进行，清孔排渣时，必须保持孔内水头，防止塌孔。清孔时不得用加深钻孔深度的方式代替清孔。 ③清孔质量要求，第一次清孔;孔内排出或者抽出的泥浆水摸无2~3mm颗粒，清孔后泥浆质量指标比重1.03~1.10，黏度22~24Pa.s,含砂率小于0.3%，胶体率100% 7、钢筋笼安装 本项目所有钢筋笼均在项目部钢筋加工场统一加工，标准节段以12m为单位，并根据每条桩的实际长度，增加非标准节段单位。在《公路工程质量检验评定标准》中规定了钢筋笼制作的允许偏差。 各项控制指标，对于每一段来说都不难做到。但是由于每段钢筋笼的偏差可正可负，特别是对主筋间距和钢筋笼直径这两项指标，钢筋笼主筋采用机械连接。 钢筋笼加工成型后，由平板运梁拖车运送至施工作业面，采用汽车吊吊装，人工配合。钢筋笼垂直缓慢安放，防止撞击孔壁引起坍孔。用汽车吊吊起下一节段钢筋笼，人工用扳手将套筒连接精密，并用拧紧力矩检验。经检验全部满足要求后，进行下一节段的安装。 钢筋笼安放到位后，将笼上四根钢筋固定在混凝土预制平台上，防止灌注混凝土时钢筋笼上浮。 8、导管安装 ①钢筋笼安装完成后，进行二次清孔。二次清孔后进行水下混凝土的灌注。 ②水下混凝土采用钢导管灌注，导管用φ30cm内壁光滑的钢管，底节长3m，上部每节长2.0m，漏斗下配1m、0.5m调节高度导管。 ③导管在使用前要将拼装好的导管按要求进行水密承压和接头抗拉试验，严禁采用压气试压。进行水泥试验的水压不小于孔内水深的1.3倍的压力，亦不小于导管壁和焊接缝可能承受灌注混凝土的最大内压力p的1.3倍。 ④为了避免灌注过程中出现机械性故障，配备一定的备用导管，试压满足要求后，方可使用。 ⑤导管吊放时，使导管位置居孔中，轴线顺直，稳步沉放，防止卡挂钢筋笼和碰撞孔壁，管底距孔底30～40cm。 导管下放完毕，计算导管柱总长和导管底部位置，并作好记录。重新测量孔深及孔底沉渣厚度，如沉渣厚度超过规范要求，则应利用导管进行二次清孔，直至孔底沉渣厚度符合要求。 9、二次清孔 ①第二次清孔在桩基础钢筋笼安装完毕后，浇筑水下混凝土之前进行。 ②钻孔深度达到设计高程后，对孔径、孔深和孔的倾斜度进行检查，符合成孔质量标准，符合要求后方可灌注水下混凝土。 ③清孔质量要求 第二次清孔：孔内排出或者抽出的泥浆水摸无2~3mm颗粒，泥浆比重为1.03~1.10，含砂率小于2%，黏度17~20Pa.s，浇筑水下混凝土前孔底成渣厚度应满足设计要求，设计无要求时，不大于5cm。 10、灌注水下混凝土 考虑到工程实际情况，混凝土由砼拌合站提供，混凝土原材料采购、混凝土的配合比都由项目部试验室设计、提供。单桩灌孔前先要保证该拌合站至少储备100m3混凝土的原材料，现场负责人每天统计预计第二天所需灌注混凝土数量，并通知拌合站，拌合站储备原材料数量不得低于预计第二天所需数量。为保证混凝土质量，项目投入2套拌和机，2套拌合机生产能力均为120m3/h。 水下砼灌注前各项试验检测质量要求：砼含砂率宜为40~50%塌落度18~22cm，通过设计、试验确定配合比、满足强度、和易性、塌落度、初凝时间等要求。由于高速公路大部分为深桩灌注时间较长，因此加缓凝剂使砼初凝时间大于灌注时间。 11、首批灌注混凝土的数量 综合考虑全标段各钻孔灌注桩的深度和孔径，计算首批混凝土最大需求量，以此确定料斗尺寸，以下计算所涉及的孔径、孔深取值为造贝互通立交桥主线桥3#-1墩边桩基设计值，D=1.6m；H=29m。计算时需考虑施工中的扩孔因素。 桩基混凝土施工前，计算出首方混凝土数量为3.7m3。根据首灌混凝土方量，并考虑施工中扩孔及超灌等因素，配置5m3集料斗一个，0.2m3小料斗一个。5m3集料斗的储料量与出料速度需满足首批埋管混凝土顺利灌注要求。 ①灌注前，再次进行检查并做好孔底检查记录。并用高压风翻动孔底，确保沉碴厚度满足规范要求。 ②水下混凝土的灌注时间不得超过首批混凝土的初凝时间。 ③混凝土运至施工作业面后，检查其均匀性和塌落度，不符合要求不得使用。 ④采用通常的砍球法进行封底。封底量要满足导管埋入砼的高度1.0m以上及导管内外压力相平衡条件。砼采用搅拌站集中拌制、砼搅拌输送车水平运输，机械提升送入漏斗。 首批混凝土的灌注数量计算：造贝主线桥6#墩边桩基设计值，D=1.6m；H=29m。 ， 式中：V——灌注首批混凝土所需数量（m³）； D——桩孔直径（m）； H1——桩孔底至导管底端间距，一般为0.3～0.4m，计算时取0.4m； H2——导管初次埋置深度（m）表示首批灌注砼的最小深度（导管底口到砼面的高度）为1m； d——导管内径（m），一般取0.3m； h1——桩孔内混凝土达到埋置深度 H2时，导管内混凝土柱平衡导管外（或泥浆）压力所需的高度（m），保证导管埋入砼中的深度不小于1m；h1=Hwrw/rC； Hw为桩孔内水和泥浆深度（m）;rw桩孔内水和泥浆的重度，一般取11KN/m3；rC混凝土拌合物的重度，取24KN/m3； Hw=H-（H1+H2）=29-(0.4+1)=27.6m， rw=11kN/m3 h1= Hwrw/rC=11*27.6/24=12.65m V=3.14*(1.6*1.6)/4*（0.4+1）+3.14*（0.3*0.3）/4*12.65=3.7m3 考虑扩孔及超灌因素，故首盘混凝土数量应大于3.7m3，首盘取值5m3。 12、灌注过程注意事项 砼一经开盘灌筑则要连续进行，防止坍孔和断桩。砼灌筑过程中，要加强对混凝土面的测量工作，准确掌握并严格控制管口与混凝土面的高差在2～6m之间，以免导管提升困难，确保灌注中不发生断桩现象。 灌注过程中，采取将钢筋笼固定在混凝土预制平台上、控制混凝土灌注速度、及时提升导管等方式防止钢筋笼的上浮。当灌注混凝土的顶面距钢筋骨架底部1m左右时，降低灌注速度。混凝土顶面上升至骨架底部4m以上时，提升导管，使其底部高于骨架底部2m以上后再恢复正常的灌注速度。 混凝土灌至桩顶部位时，采取措施保证导管内混凝土的压力，避免桩顶泥浆密度过大而产生泥团或桩顶混凝土不密实、松散等现象。 灌注结束时，对灌注的混凝土数量进行计算，确认所测混凝土的高度是否正确。灌注的桩顶高程比设计高程高出不小于1m。 若灌注混凝土至桩底标高小于3m时，需搭设灌注平台，确保灌注的高差保证混凝土灌注密实。
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