旋挖桩基旋挖钻灌注桩作业指导书

1、目的

明确桥梁桩基旋挖钻灌注桩作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范桩基作业施工。

2、编制依据

《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》

《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》

《施工图设计文件》

3、适用范围

适用于各种土质层和砂类土、碎（卵）石土或中等硬度以下基岩的桥墩桩基施工。施工前应根据不同的地质采用不等的钻头。

4、施工方法及工艺要求

旋挖钻钻孔桩施工工艺框图见下图。

4.1、施工准备

钻孔场地应根据地形、地质、水文资料和桩顶标高等情况结合施工技术的要求，须作准备工作如下：

首先确定钻孔桩位：按照基线控制网及桥墩设计坐标，用全站仪精确放出桩位。

进行现场勘查，对既有架空电线、地下电缆、给排水管道等设施，如果妨碍施工或对安全操作有影响，应立即清除、移位、保护等措施妥善处理。

钻孔场地在旱地且施工期间地下水位在原地面以下大于1m者，应平整场地，清除杂物，更换软土，夯填密实。钻机座不宜直接置于不坚实的填土上，以免产生不均匀沉陷。修通旱地位置便道，为施工机具、材料运送提供便利。场地要采取有效的排水排水措施。

钻孔场地在陡坡时，应挖成平坡。

准备一定数量的造浆黏土。

场地布置要合理安排泥浆池、沉淀池的位置，沉淀池的容积应满足2个孔以上排渣量的需要。

4.2、泥浆制备

在砂类土、碎（卵）石土或黏土夹层中钻孔，采用膨润土泥浆护

壁。在黏性土中钻孔，当塑性指数大于15，可利用孔内原土造浆护壁。

钻孔施工时随着孔深的增加向孔内及时、连续地补浆，维持护筒内应有的水头，防止孔壁坍塌。

桩孔砼灌注时，孔内溢出的泥浆引流至泥浆池内，利用于下一基桩钻孔护壁中。

4.3、埋设护筒

钻孔前设置坚固、不漏水的孔口护筒。护筒内径大于钻头直径，护筒顶面高出施工水位或地下水位2m，需满足孔内泥浆面的高度要求，在旱地时高出施工地面0.2～0.3m。护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于125px，倾斜度不得大于1%。

4.4、 钻机就位及钻孔 

4.4.1、钻机就位前，应对钻孔各项准备工作进行检查。场地应平整压实，在钻进中不应产生位移或沉陷。就位完毕，施工队对钻机就位自检。

4.4.2、钻孔前，按施工设计所提供的地质、水文资料绘制地质剖面图，挂在钻台上。针对不同地质层选用不同的钻头、钻进压力、钻进速度及适当的泥浆比重。                 

4.4.3、钻孔作业应分班连续进行，填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。应经常对钻孔泥浆及钻机对位进行检测，不符合要求时，应及时改正。应经常注意地层变化，在地层变化处应捞取样渣保存。

4.4.4、钻孔过程中应观察主机所在地面和支承地面处的变化情况,发现沉降现象及时停机处理。

4.4.5、钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度：由硬地层钻到软地层时，可适当加快钻进速度；当软地层变为硬地层时，要减速慢进；在易缩径的地层中，应适当增加扫孔次数，防止缩径；对硬塑层采用快转速钻进,以提高钻进效率；砂层则采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和粘度。
4.4.6、当钻孔深度达到设计要求时，注意保持孔内泥浆的浆面高程，确保孔壁的稳定，对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查，确认满足设计要求后，立即填写终孔检查证，并经驻地监理工程师认可，方可进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作。

钻孔过程中如发生漏浆、塌孔、钻孔偏斜、缩孔或扩孔等等意外情况，应立即停钻，并与项目部及时联系，查明分析原因，进行必要的处理后方可继续施工。

4.4.6、孔底沉淤控制。旋挖钻斗的切削、提升上屑的机理与常见回转钻进的正、反循环成孔的切削、提升形式完全不同。前者是通过钻斗把孔底原状土切削成条状载入钻斗提升出土，后者是通过钻头把孔底原状土打碎由泥浆循环带出土面。前者底部面缓，钻至设计标高对土的扰动很小，没有聚淤漏斗，所以要加强稳定液的管理，控制固相含量，提高粘度，防止快速沉淀，还要控制终孔前两钻斗的旋挖量。成孔深度达到设计要求后，应尽快进行钻机移位、终孔验收工作；从清孔停止至混凝土开始浇灌，应控制在1.5～3h，一般不得超过4h，否则应重新清孔。

4.5、清孔

清孔的目的是使孔底沉碴、泥浆相对密度、泥浆中含渣量等指标符合规范要求，钻孔达到要求深度后采用灌注桩孔径监测系统进行检查，各项指标符合要求后立即进行清孔。清孔应达到以下标准：孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，黏度17～20s；浇筑水下砼前孔底沉渣厚度：摩擦桩不大于250px，严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。

4.6、钢筋笼骨架的制作安装

4.6.1、对于较短的桩基，钢筋笼宜制作成整体，一次吊装就位。对于孔深较大的桩基，钢筋笼需要现场焊接的，钢筋笼分段长度不宜少于18米，以减少现场焊接工作量。现场焊接采用单面帮条焊接或直螺纹套筒连接。

4.6.2、制作时，按设计尺寸做好加强箍筋，标出主筋的位置。把主筋摆放在平整的工作平台上，并标出加强箍筋的位置。焊接时，使加强筋上任一主筋的标记对准主筋中部的加强筋标记，扶正加强筋，并用木制直角板校正加强筋与主筋的垂直度，然后点焊。在一根主筋上焊好全部加强筋后，用机具或人转动骨架，将其余主筋逐根照上法焊好，然后吊起骨架阁于支架上，套入盘筋，按设计位置布置好一般箍筋并绑扎于主筋上。

4.6.3钢筋骨架保护层的设置方法：

钢筋笼主筋接头采用双面搭接焊，每一截面上接头数量不超过25%，加强箍筋与主筋连接全部焊接。钢筋笼的材料、加工、接头和

安装，符合要求。钢筋骨架的保护层厚度可用转动混凝土垫块，见下图。设置密度按竖向每隔2m设一道，每一道沿圆周布置4个。

4.6.4、骨架的运输无论采取何种方法运输骨架，都不得使骨架变形，当骨架长度在6m以内时可用两部平板车直接运输。当长度超过6米时，应在平板车上加托架。

4.6.5、骨架的起吊和就位

钢筋笼制作完成后， 骨架安装采用汽车吊，为了保证骨架起吊时不变形，对于长骨架，起吊前必须在加强骨架内焊接三角支撑，以加强其刚度。采用两点吊装时，第一吊点设在骨架的下部，第二点设在骨架长度的中点到上三分点之间。对于桩长较长的钢筋笼，钢筋笼可按实际情况分成两节进行安装，第一节钢筋笼起吊前应在骨架内部临时绑扎两根杉木杆以加强其刚度。起吊时，先提第一点，使骨架稍提起，再与第二吊同时起吊。待骨架离开地面后，第一吊点停吊，继续提升第二吊点。随着第二吊点不断上升，慢慢放松第一吊点，直到骨架同地面垂直，停止起吊。解除第一吊点，检查骨架是否顺直，如有弯曲应整直。当骨架进入孔口后，应将其扶正徐徐下降，严禁摆动碰撞孔壁。然后，由下而上地逐个解去绑扎杉木杆的绑扎点及钢筋十字支撑。当骨架下降到第二吊点附近的加强箍接近孔口，可用木棍或型钢（视骨架轻重而定）等穿过加强箍筋的下方，将骨架临时支承于孔口，孔口临时支撑应满足强度要求。将吊钩移到骨架上端，取出临时支承，将骨架徐徐下降，骨架降至设计标高为止。将骨架临时支撑于护筒口，再起吊第二节骨架，使上下两节骨架位于同直线上进行焊接，全部接头焊好后就可以下沉入孔，直至所有骨架安装完毕。并在孔口牢固定位，以免在灌注混凝土过程中发生浮笼现象。

骨架最上端定位，必须由测定的孔口标高来计算定位筋的长度，并反复核对无误后再焊接定位。在钢筋笼上拉上十字线，找出钢筋笼中心，根据护桩找出桩位中心，钢筋笼定位时使钢筋笼中心与桩位中心重合。

然后在定位钢筋骨架顶端的顶吊圈下面插入两根平行的工字钢或槽钢，在护筒两侧放两根平行的枕木（高出护筒125px左右），并将整个定位骨架支托于枕木上。

根据二十一局指挥部《大西工程【2010】02号》文件的相关规定：根据钻孔桩现场的实际情况，凿除桩头混凝土会对桩顶钢筋损伤过大，为了方便凿除桩头混凝土，现将桩基顶部钢筋的保护做统一要求，具体做法是：混凝土灌注前，桩顶钢筋从桩顶面往上全部用塑料泡沫围裹，塑料布固定，胶带绑扎牢固。

钻孔桩钢筋骨架的允许偏差（见下表）：

钻孔桩钢筋骨架允许偏差

注：d为钢筋直径（mm）。

4.7声测管

为了检测砼灌注桩桩身缺陷位置、范围和程度，判定桩身完整性类别；当桩长大于40米时，设置声测管，我部施工的桩基直径在1.25m～1.5m间，按照《铁路工程桩基检测技术规程》（TB10218-2008）第5.1.2条规定设置3根声测管；声测管采用金属管，壁厚3.0mm；声测管在埋设时，下端伸至桩底以上750px，用钢板封底焊牢，要求不漏水，管内无异物，连接处应光滑过渡，声测管采用金属套管连接，两端焊接固定密封，但为了防止接口处受压后漏浆，特需要专门在接口处采用宽的胶带纸进行缠裹密封；声测管口应高出桩顶200mm以上并用塞子堵死，且一根桩的声测管管口高度宜一致。声测管以线路大里程方向的顶点为起始点，按顺时针旋转方向呈对称状布置并进行编号。浇注混凝土之前，将其灌满水，上口使用钢板焊牢，要求不漏水。

声测管布置示意图：

4.8导管安装

导管采用壁厚大于3mm的无缝钢管制作，内径一般为φ25～30cm，每节2～3m,配1～2节1～1.5m的短管。钢导管内壁光滑、圆顺，内径一致，接口严密。导管直径与桩径及混凝土浇筑速度相适应。使用前进行试拼和试压，按自下而上顺序编号和标示尺度。导管组装后轴线偏差，不超过钻孔深的0.5%并不大于250px，试压力不得小于孔底静水压力的1.5倍。

导管长度按孔深和工作平台高度决定。漏斗底距钻孔上口，大于一节中间导管长度。导管接头法兰盘加锥形活套，底节导管下端不得有法兰盘。采用螺旋丝扣型接头，设防松装置。导管安装后，其底部距孔底有 250～400mm 的空间。

4.9灌注水下混凝土 

4.9.1首批封底混凝土

计算和控制首批封底混凝土数量，下落时有一定的冲击能量，能把泥浆从导管中排出，并能把导管下口埋入混凝土不小于1m深。足够的冲击能量能够把桩底沉渣尽可能地冲开，是控制桩底沉渣，减少工后沉降的重要环节。

4.9.2首批灌注砼的数量公式（例桩径D=1.25）：

V≥πD²/4(H₁+H₂)+πd²/4h₁；h₁=H_wr_w/r_C；导管底口与孔底的距离为25-1000px，H₁表示砼桩底到导管底口的高度，H₂表示首批灌注砼的最小深度（导管底口到砼面的高度）为1m，h₁表示泥浆底部到砼面的高度，保证导管埋入砼中的深度不小于1m。

h₁= H_wr_w/r_C=55*12/25=26.4m

V_r1.25=3.14*(1.25/2)²*(H₁+1)+3.14*(0.30/2)²/2h₁ =3.14*(1.25/2)²*(0.5+1)+3.14*(0.30/2)²/2*26.4

   =3.7m³

对孔底沉淀层厚度应再次测定。如厚度符合设计要求,然后立即灌注首批砼。根据本计算确定漏斗的容量的容量。

4.9.3打开漏斗阀门，放下封底砼，首批砼灌入孔底后，立即探测孔内砼面高度，计算出导管内埋置深度，如符合高出水面或泥浆面3米的要求，即可正常灌注。如发现导管内大量进水，表明出现灌注事故。

4.9.4水下混凝土浇灌

混凝土拌制物从搅拌机首批灌注的砼初凝时间不得早于灌注桩全部砼灌注完成时间卸出到进入导管是的塌落度为18～625px。，灌注前砼塌落度损失（与出罐时相比）不得超过50px。

桩基混凝土采用罐车运输配合导管灌注，灌注开始后，应紧凑连续地进行，严禁中途停工。在灌注过程中，应防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，致使测探不准确；应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除；导管的埋置深度应控制在不小于3m。同时应经常测探孔内混凝土面的位置，即时调整导管埋深。

导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。如导管法兰卡挂钢筋骨架，可转动导管，使其脱开钢筋骨架后，再移到钻孔中心。

拆除导管动作要快，时间一般不宜超过15min。要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中。要注意安全。已拆下的管节要立即清洗干净，堆放整齐。循环使用导管4～8次后应重新进行水密性试验。

在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。

当混凝土面升到钢筋骨架下端时，为防钢筋骨架被混凝土顶托上升，可采取以下措施：①尽量缩短混凝土总的灌注时间，防止顶层混凝土进入钢筋骨架时混凝土的流动性过小。②当混凝土面接近和初进入钢筋骨架时，应使导管底口处于钢筋笼底口3m以下和1m以上处，并慢慢灌注混凝土，以减小混凝土从导管底口出来后向上的冲击力；③当孔内混凝土进入钢筋骨架4m～5m以后，适当提升导管，减小导管埋置长度，以增加骨架在导管口以下的埋置深度，从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。

混凝土灌注到接近设计标高时，要计算还需要的混凝土数量（计算时应将导管内及混凝土输送泵内的混凝土数量估计在内），通知拌和站按需要数拌制，以免造成浪费。

在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高减小,超压力降低,而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大.如在这种情况下出现混凝土顶升困难时,可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，使灌注工作顺利进行。在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。

因为耐久性混凝土粉煤灰掺量较大，粉煤灰可能上浮堆积在桩头，加灌高度应考虑此因素。为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌10以上，以便灌注结束后将此段混凝土清除。

在灌注混凝土时，每根桩应至少留取一组试件，对于桩长较长、桩径较大、浇筑时间很长时，根据规范要求增加。如换工作时，每工作班都应制取试件。试件应施加标准养护，强度测试后应填试验报告表。强度不合要求时，应及时提出报告，采取补救措施。

有关混凝土灌注情况，在灌注前应进行坍落度、含气量、入模温度等检测；在各灌注时间、混凝土面的深度、导管埋深、导管拆除以及发生的异常现象等，应指定专人进行记录。

4.9.5灌注砼测深方法

灌注水下砼时，应经常探测孔内混凝土面至孔口的深度，以控制导管埋深。如探测不准确，将造成埋深过浅，导管提漏，埋管过深拔不出或短桩事故。因此，在钻孔灌注桩中是一项非常重要的工作，一定要由具有高度责任心的人来操作。

目前测深多用重锤法，用绳系锤吊入孔内，使之通过泥浆沉淀层而停留在砼表面（或表面下10－20厘米）根据测绳所示锤的沉入深度作为砼灌注深度。本方法完全凭探测者手中所提测锤在接触顶面以前与接触顶面以后不同重量的感觉而判别。测锤不能太轻，而测绳又不能太重，否则，探测者手感会不明显，在测深桩，测锤快接近桩顶面时，由于沉淀增加和泥浆变稠的原因，就容易发生误测。探测时必须要仔细，并以灌注砼的数量校对以防误测。

5、桩基的质量控制与检验

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。钻孔桩的成孔质量检查项目及检查方法见表1。

表1  钻孔桩检查项目

5.1孔位检查

钢护筒埋设完，在桩开孔前采用全站仪定位检查。

5.2孔径和孔形检查

孔径检测是在桩孔成孔后，下入钢筋笼前进行的，可采用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，其外径小于钻孔的设计孔径125px，长度等于孔径的3～4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。

5.3孔深和孔底沉渣检查

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13～375px，高20～550px，质量4～6kg。测绳必须经检校过的钢尺进行校核。

5.4成孔竖直度检查

采用钻杆测斜法检查。

5.5清孔检查

清孔完成以小时后，在桩孔底部以上0.5m处取孔内泥浆，用比重称、粘度计和含沙量计测定泥浆的比重、粘度和含沙量。

5.6每桩在浇筑混凝土时，对搅拌的混凝土进行取样成型，到龄期后进行室内有关混凝土指标试验。混凝土试件成型组数按设计规定的数量。

对成型后的桩身质量采用声波透射法进行检测和评价。检测方法符合《铁路工程基桩无损检测规程》（TB10218）的规定。

表1 钻孔桩钻孔允许偏差

6、钻孔及灌注过程中应注意的事项

6.1钻孔过程中需要注意的事项

6.1.1防止坍孔

坍孔的表面特征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。原因有泥浆比重不够或泥浆其它性能不符合要求，使孔壁未形成护壁泥皮，孔壁渗漏；孔内水头高度不足，支护孔壁压力不够；护筒埋置太浅，下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软或钻机装置在护筒上由于振动使孔口坍塌、护展或较大坍孔；清孔后泥浆比重、粘度等指标降低；起落钻头时碰撞孔壁。预防及处理原则是保证钻孔时泥浆质量的各项指标满足规范要求；保证钻孔时有足够的水头高度，在不同土层中选用不同的进尺；起落钻头时对准钻孔中心插入；回填砂和粘土的混合物到坍孔处以上1～2m重钻。

6.1.2防止钻孔偏斜和缩孔

偏斜缩孔原因有钻孔中遇有较大的孤石或探头石，扩孔较大处钻头摆动偏向一方；在有倾斜度的软硬地层交界处、岩石倾斜处或者粒径大小悬殊的砂夹卵石中钻进，钻头受力不均；钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷；在软地层中钻进过快，水头压力差小。预防和处理方法是在安装钻机时使底座水平，起重滑轮、钻头中心和孔位中心三者在一条竖直线上，并经常检查校正；在有倾斜的软硬地层钻进时，采取减压低速钻进；钻杆、接头逐个检查，及时调整。遇有斜孔、偏孔时，用检孔器检查探明偏斜和缩孔的位置情况，在偏孔、缩孔处反复扫孔；偏孔、缩孔严重时回填粘性土重钻。

6.1.3防止孔中掉钻

钻进时强提强扭、钻头接头不良或疲劳破坏易使钻头掉入孔中，另外由于操作不当，也易使孔上铁件等杂物掉入孔内。小铁件用电磁铁打捞，钻头的打捞视具体情况而定，主要采用打捞叉、打捞钩、打捞活套、偏钩和钻锥平钩等。

6.2灌注事故的预防及处理

灌注水下砼是成桩的关键性工序，灌注过程中应分工明确，密切配合，统一指挥，做到快速、连续施工，灌注成高质量的水下砼，防止发生质量事故。如出现事故时，应分析原因，采取合理的技术措施，及时设法补救。

6.2.1导管进水

a、导管下口至孔底的距离控制在25-1000px，并经过计算确定初灌量，保证首批砼下落后导管埋入砼的深度不小于1m。

b、砼灌注前对导管管身及导管接头进行检查。

c、设专人及时测量并记录导管埋置深度和砼面高度，正确指挥导管的提升和拆除。

6.2.2卡管

a、加强对砼拌和站的控制，及时检查砼坍落度及和易性，保证砼的拌和质量。

b、砼灌注前仔细检修灌注机械，并准备备用机械，发生故障时立即调换备用机械。

6.2.3 坍孔

a 、桩孔附近严禁摆放重物。

b 、灌注过程中严禁桩孔附近机械振动。

c、 砼灌注过程中保证水头高度。

6.2.4 埋管

a、 严格控制埋管深度不超过6m。

b 、预备附着式振捣器，当停灌时间较长时，适当振捣，使导管周围的砼不致过早地初凝。

c、提升导管时不可猛拔。

6.2.5 灌短桩头

a、 灌注将近结束时加清水稀释泥浆并掏出部分沉淀土。

b、 准确测量砼灌注高度。

c、 桩顶加灌砼1.0m。

7、施工安全措施

7.1合理安排工程进度。制定切实可行的施工方案和施工顺序，避免相邻工作面的施工干扰。

7.2施工前对设备由专业人员进行检查，杜绝机械带病作业。

7.3钻机就位前对其基础必须进行夯实，防止钻机倾覆。

7.4钻孔周围设安全防护栏，除钻孔施工人员、检测人员外其他人员严禁靠近钻孔。钻孔施工间隙应用孔盖钻孔要临时覆盖。

7.5钢筋笼安装及砼灌注时设专人指挥施工。

7.6泥浆池位置设置明显标志，并设围栏防护。

7.7吊装钢筋骨架作业前，必须对钢丝绳、吊钩等进行安全检查，符合安全标准方可使用。

8、环保措施

8.1保护植被。对施工界限内、外的植被、树木等尽量维持原状。如因施工需要砍除树木和其它经济作物时，事先报项目部审批。

8.2营造良好环境。在施工现场和生活区设置足够的临时卫生设施，经常进行卫生清理。

8.3工程完工后，及时进行现场清理，并按设计要求采用植被覆盖或其它处理措施。

8.4清洗机械、施工设备的废水及生活污水，采用必要的净化措施达到一定卫生标准才得排放。施工机械应防止严重漏油，禁止机械在运转中产生油污未经处理就直接排放，或维修机械时油水直接排放。

8.5施工产生的泥浆排放至泥浆池，不得排放到河流、水沟、灌溉系统，以免造成河流和水源污染。

9、文明施工措施

9.1开展文明施工，现场管理有序，现场布置统一规划，场地平整，道路、排水畅通。

9.2机具材料做到“二整”：机械设备保持状态良好整洁，停置整齐。

9.3工地现场外观做到“三洁”：施工现场场地整洁、生活环境清洁、施工产品美观洁净。

9.4现场使用的主要机械设备配设“设备标志牌”标示出设备名称、生产厂家、出厂日期、使用状况，操作人员名称等。

9.5施工结束后做好临时用地的恢复工作，并对施工中占用的地方道路等进行修复。