旋挖钻机成孔灌注桩施工作业指导书(湿挖)

1. 适用范围

本作业指导书适用于库阿高速公路工程地质条件良好，且桩基深度内未见地下水的素填土层、亚粘土层、亚砂土层、亚粘土夹粉细砂层，强风化泥质粉砂岩层，弱风化泥质粉砂岩层、夹有卵石的砂砾地质土层等的桩基施工。

 2. 编制主要应用标准和规范

2.1 《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004

2.2 《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2007

2.3  《公路桥涵施工技术规范》JTJ 041-2000

2.4  《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004

2.5  《公路工程施工安全技术规程》JTJ 076-95

3、施工准备

3.1、技术准备

3.1.1、熟悉和分析施工现场的地质、水文资料，由中交指挥部总工程师组织工程设计部、工程管理部、安全质量部等相关部门向各分指挥部总工就承包合同有关条款、设计图、设计文件、施工技术规范和质量要求、使用的施工方法和材质要求等进行交底。分指总工向分指各部门、现场负责人及技术员就以下内容进行交底。

⑴合同中有关施工技术管理和监理办法，合同条款规定的法律、经济责任和工期。

⑵ 设计文件、施工图及说明要点等内容。

⑶ 分部、分项工程的施工特点，质量要求。

⑷ 施工技术方案。

⑸ 工程合同技术规范、使用的工法或工艺操作规程。

⑹ 材料的特性、技术要求及节约措施。

⑺ 季节性施工措施。

⑻ 各单位在施工中的协调配合、机械设备组合、交叉作业及注意事项。

⑼ 试验工程项目的技术标准和采用的规程。

⑽ 适应工程内容的科研项目、四新项目和先进技术、推广应用的技术要求。

⑾、安全、文明、环保施工具体要求。

由现场主管技术员配合分指工程部向现场施工班组、施工人员进行技术、操作、安全、环保交底, 确保施工过程的工程质量和人身安全。

3.1.2、熟悉施工现场环境,排查清施工区域内的地下管线（管道、电缆）、地下构筑物、危险建筑等的分布情况。本工程危险源包括：高空坠落、物体打击、触电、溺水、机械伤害、坍塌、中毒、火灾、职业病等。

3.1.3、砼配合比设计及试验：按砼设计强度要求，分别做水下砼配合比及普通砼配合比的试验室配合比、施工配合比，满足钻孔桩灌注砼的要求。

3.1.4、测量准备:沿路线方向300～500米距离，埋设水准点2个，导线点1个。

3.2、机具准备

3.2.1、钻孔设备: 150型、200型、220型、250型全液压旋挖钻机等。

3.2.2  配套设备:挖掘机、装载机、吊车、钻渣运输车各1台、钢护筒（每台钻机配2个）、潜水泵、泥浆泵等。

3.2.3  安全设备:防水照明灯、安全帽、防护网等。

3.2.4  混凝土灌注设备:砼拌和站、砼运输车、导管、下料斗等。

3.2.5  钢筋加工、安装设备:钢筋笼成套加工设备、电焊机等。

3.2.6  试验检测设备：抗压强度试模3组、坍落度筒1套、温度计2支（量程0-100℃）等。

3.3、材料准备

原材料：水泥、石子、砂、钢筋等由分指试验人员按规定进行检验，并报驻地办监理工程师检验，确保原材料质量符合相应标准。

3.4、作业条件

3.4.1  开钻前场地应完成三通一平，即路通、水通、电通、场地平整。场地平整采用装载机平整，人工配合。旋挖钻机作业场地平整尺寸为10米×10米，平整后用装载机轮胎进行碾压，地基不好处对作业面换填处理，压路机碾压，以满足钻孔设备的稳定性要求。

  ①、施工前，根据主要施工过程存在的不安全因素特点，进行危险源辨识。

  ②、在施工现场设置“四牌一图”，即工程概况牌（200×1500mm），工程公示牌（2000×1500mm），安全、质量、环保目标公示牌（2000×1500mm），施工标识牌（800×600mm）及施工平面布置图（2000×1500mm）。

  ③、施工现场用电采用三相五线制系统和三级配电二级保护方式，工作接地电阻值不得大于4Ω；供电线路始端、末端必须做重复接地。用电设备实行“一机一闸一漏一箱”制；不得用一个开关直接控制两台以上的用电设备。

  ④、用装载机及时清理钻渣，保证施工现场道路畅通。

3.4.2挖好2倍孔体积的泥浆池，完善孔口四周排水系统，做好孔口的围护。

 3.4.3人员配备及技能培训

  ①人员配备：工区长一名，技术主管一名，技术员一名，专职安全质检人员一名，测量、试验人员每工区各配置五名。

  ②、技能培训

  ●培训方式：采用会议、授课、观看影像资料及考察观摩的形式。

  ●培训内容：施工工艺工法、技术标准、安全文明环保施工要求。

4、施工工艺、工法

4.1、工艺流程

现场调查→测量放线及定桩位→配制泥浆→开挖地面表层土埋设钢护筒→检查桩中心轴线→钻机就位及钻进→成孔检查→清孔→吊放钢筋笼→安装砼导管→灌筑水下砼→桩成品检测、验收

以上所有流程须经监理全过程监控。

4.2、施工方法及施工要点

4.2.1、测量放样及定桩位（施工步骤）

①、复核全桥的桩位坐标，确认设计图纸提供的桩位数据。

②、排桩护桩放样与护桩埋设：

由专职测量人员采用全站仪或GPS对桩位采用坐标法进行实地放样。

沿桥宽方向一次放出整排护桩桩位，沿桥长方向放出两排护桩桩位（如图1）.

●当进行下一排桩基施工时可利用上一排排桩护桩。排桩护桩为木桩，桩顶钉钉，高度2000px，埋入地下1125px，并用砂浆或素混凝土保护。

③单桩护桩放样与护桩埋设：

●沿桩中心呈“十”字型引出四个桩位点用来控制桩位，作为单桩护桩

●单桩护桩采用木桩（３ｃｍ×３ｃｍ），桩顶钉钉，高度2000px，埋入地下1125px，并用砂浆或素混凝土保护。

④检测：

●自检：现场技术员用几何尺寸方法复核桩位，每天对桩位护桩复核一次，若护桩被破坏或发生位移及时通知测量人员进行复测。

●监理检测：桩位放样完成，经现场技术人员检查无误后及时报请监理工程师复核，监理工程师用全站仪采用坐标法对桩位进行符合，无误后进行护筒埋设工作。

图1   排桩护桩示意图

       5-10米(据地形调整)

                                                       墩台

            0#            1#             2#          3#

                                                       墩台

                                               5-10米

                                            (据地形调整)

            0#           1#              2#          3#

图2  单桩护桩示意图（３ｃｍ×３ｃｍ）

4.2.2、配制泥浆

①、工地试验确定泥浆配合比，通过试验确泥浆配合比为：

水：粘土：膨润土＝1：0.4：0.08（质量比）；

②、计算桩孔体积，挖2倍桩孔体积的泥浆池；

③、根据泥浆配合比，在泥浆池中加入水、粘土、膨润土，用挖掘机搅拌至均匀。

④、通知试验室，检测泥浆相对密度、粘度、含砂率、胶体率、PH各项指标，合格后方可使用。泥浆各项指标如下：

⑤、注意事项：

泥浆配制前在泥浆池底部和四周铺设塑料布，防止泥浆渗漏。

钻孔过程中每进尺5—10米时测定泥浆各项技术指标，不满足要求时及时调整，保持各项指标符合要求。

4.2.3、 护筒的制作与埋设

①、护筒制作

　　护筒采用钢质护筒，4m以内的护筒，采用厚不小于5mm后的钢板制作，顶部、中部和底部加焊5mm厚375px高加强圈；长度大于4m的钢护筒，采用厚不小于6mm厚钢板制作，顶部、中部和底部分别加焊6mm厚375px高加强圈，护筒钢板接头焊接密实、饱满，不得漏浆。

制作时，钢护筒的内径比桩径大200 -400mm。

②、护筒埋设

钢护筒埋置高出施工地面0.3m；若桩孔在河流中，应将钢护筒埋置至较坚硬密实的土层中深0.5m以上；钢护筒顶高出施工水位或地下水位1.5m，并高出施工地面0.3m。

护筒埋设： 

①、埋设护筒采用挖坑法，由吊车安放。

②测量队对要埋设护筒的桩位进行放样，现场技术人员复核，旋挖钻机钻头中心对准桩位中心挖孔扩孔，所挖孔直径为护筒直径加1000px，挖孔深度为护筒长度。

③、在孔内回填30—1250px粘土，并用旋挖钻钻头夯击密实。

④、利用护桩拉线绳定出桩位中心，再用线锤将桩位中心点引至孔底。

⑤、用吊车吊放护筒至空内，用线绳连接护筒顶部，吊垂线，用吊车挪动护筒，使护筒中心基本与桩位中心重合，其偏差不大于75px。

⑥、护筒位置确定后，吊垂线，用钢卷尺量测护筒顶部、中部、底部距离垂线的距离，检查护筒的竖直度。护筒斜度不大于1％。

⑦、符合要求后在护筒周围对称填土，对称夯实。

⑧、四周夯填完成后，再次检测护筒的中心位置和竖直度。

⑨、测量护筒顶高程，根据桩顶设计高，计算桩孔需挖的深度。

4.2.4、钻机就位及钻孔

①、确定钻机位置，在钻机位置四周洒白灰线标记。

②、标记位置，定位。将旋挖钻机开至白灰线标记位置，不再挪动。

③、连接护桩、拉十字线调整钻头中心对准桩位中心。通过钻机自身的仪器设备调整好钻杆、桅杆的竖直度并锁定。

④、开始钻孔作业，钻进时应先慢后快，开始每次进尺为40-1250px，

确认地下是否不利地层，进尺5米后如钻进正常，可适当加大进尺，

每次控制在70-2250px。

⑤、成孔、成孔检查

●成孔达到设计标高后，对孔深、孔径、孔壁垂直度、沉淀厚度等进行检查，检测前准备好检测工具，测绳、检孔器等。检孔器应按如下要求制作：

●检孔器的外径D为钢筋笼直径加250px，长度为6D（D为孔径，检孔器的加工执行钢筋加工及安装作业指导书）。

检孔器长度一览表

●标定测绳，测绳采用钢丝测绳，20米以内测锤重2Kg，20米以上测锤重3Kg。  

●测量护筒顶标高，根据桩顶设计标高计算孔深。以护筒顶面为基准面，用测绳测量孔深并记录，测量时测量五处（中心一处，四周对应护桩各测量一处）孔深按最小测量值，当最小测量值小于设计孔深时继续钻进。现场技术人员应严格控制孔深，不得用超钻代替钻渣沉淀。

●用检孔器检测孔径和孔的竖直度，检孔器对中后在孔内靠自重下沉，不借助其他外力顺利下至孔底，不停顿，证明钻孔符合规范及设计要求，如不能顺利下至孔底时，用钻机进行扩孔处理。

●检测标准：孔深、孔径不小于设计规定；钻孔倾斜度误差不大于1％；沉渣厚度符合设计规定：

对于直径≤1.5m的桩，≤300mm；

对于直径＞1.5m的桩或桩长＞40m或土质较差的桩，≤500mm。

桩位误差不大于50mm。

钻孔过程中钻机操作要领和注意事项：

    ①、在钻进过程中应时刻注意钻机仪表，如仪表显示竖直度有变化，应及时进行调整，调整后钻进。

    ②、钻孔过程中每进尺5—10米时测定泥浆各项技术指标，不满足要求时及时调整。

③、钻进过程中生成的泥浆，导入泥浆沉淀池，沉淀后循环使用，

施工完成后用泥浆车将其运至指定地点以防对环境造成污染。

④、钻进过程中注意孔内水压差。

⑤、钻进时记录每次的进尺深度并及时填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班的注意事项。

⑥、因故停钻时，孔口应护盖，严禁钻头留在孔内，以防埋钻。同时保持孔内有规定的水头（即应高于地下水位或空外水位1.0-2.0m）和要求的泥浆浓度、粘度，以防坍孔。

    ⑦、旋挖钻孔应超挖750px，以保证桩长，同排桩超挖深度应基本一致，要控制在±125px以内。

    ⑧、在钻进过程中，设专人对地质状况进行检查。

    ⑨、在钻进过程中，要根据地质情况调整钻机的钻进速度。在粘土层内，钻机的进尺控制在80-2250px/次旋挖，在砂土层中，钻机的进尺控制在40-1250px/次旋挖。

    ⑩、在钻进过程中，钻杆的提升速度控制在0.4米/s。

4.2.5、清孔：

   ①、孔底清理紧接终孔检查后进行。钻到预定孔深后，必须在原深处进行空转清土（10转/分钟），然后停止转动，提起钻杆。

   ②、注意在空转清土时不得加深钻进,提钻时不得回转钻杆。

③、调整泥浆指标，试验室试验人员检测成孔后泥浆比重、粘度、含砂率，是否符合灌注水下混凝土要求。（泥浆相对密度1.03—1.1；粘度17—20Pa.s；含砂率：＜2%；胶体率：＞98%），如不符合要求则下导管，将泥浆泵与导管连接，通过导管由孔底注入符合要求的稀释泥浆，进行循环。

④、灌注前试验人员再次检测泥浆指标，其比重、粘度、含砂率符合灌注混凝土标准时清孔结束。

   ⑤、清孔后，用测绳检测孔深。

4.2.6、钢筋笼制作与安装

4.2.6.1、钢筋笼的制作

钢筋笼的制作执行《钢筋加工及安装作业指导书》

4.2.6.2、钢筋笼的运输、安装

钢筋笼运输采用炮车运输，吊车安放。

   ①、对钢筋笼加焊加强筋（具体形式和位置见图4），防止在运输安装过程中钢筋笼变形。

   ②、钢筋笼采用吊车安放，起吊钢筋笼时，吊钩处用滑轮和钢丝绳连接钢扁担，勾挂钢筋笼。起吊用双吊点，第一吊点设在骨架的上部，使用主钩起吊。第二吊点设在骨架的中点到三分点之间。起吊时，先起吊第一吊点，将骨架稍提起，再与第二吊点同时起吊。待骨架离开地面后，第二吊点停止起吊并松钢丝绳，直到骨架与地面垂直后第一吊点停止起吊，解除第二吊点钢丝绳。

   ③、缓慢移动钢筋笼，将钢筋笼吊到孔位上方，对准孔位、扶稳，缓慢下放，依靠第一吊点的滑轮和钢筋笼自重，眼观使钢筋笼中心和钻孔的中心一致。

   ④、以护筒顶面为基准面，量测钢筋笼，当钢筋笼到达设计位置时，焊吊筋固定。当钢筋笼需接长时，先将第一节钢筋笼利用架立筋临时固定在护筒部位，然后吊起第二节钢筋笼，对准位置用焊接或套筒连接。焊接时可以使用多台电焊机同时焊接。

   ⑤、钢筋笼固定，可以采用在钢筋笼主筋上焊定四根吊筋，吊筋圈内穿穿杠，将钢筋笼固定（见图5）。

   ⑥、钢筋笼安放完成后，在钢筋笼对称钢筋上帮十字线，连接单桩护桩，拉十字线，用吊垂检查两十字交叉点是否重合。不符合要求时，应调整穿杠上的钢筋笼吊筋,使之重合。

   ⑦、钢筋骨架的制作和吊放的允许偏差为：

主筋间距±10mm；螺旋筋间距±10mm；骨架外径±l0mm；骨架倾斜度±0.5％；骨架保护层厚度±20mm；骨架中心平面位置20mm；骨架顶端高程+20mm，骨架底面高程±50mm。

4.2.7、安放导管

砼采用导管灌注，导管内径为200-300mm，螺丝扣连接。

   ①、导管使用前使用气泵进行水密承压试验。试压前将导管一头封闭，从另一端将导管内注满水，用带有进气管的导管封闭端头将导管封闭，将气泵气管与导管进气管连接，加压至0.6Mpa（压力不小于孔内水深1.3倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力的1.3倍，按40米水深压力进行试压，试压压力为0.6Mpa。）。持压2分钟，观察导管有无漏水现象。

   ②、检查导管外观，导管内壁应圆滑、顺直、光洁和无局部凹凸。

局部沾有灰浆处应清理干净，有局部凸凹的导管不予使用。

   ③、导管试拼、编号

根据护筒顶标高，孔底标高，考虑垫木高度，计算导管所需长度对导管进行试拼（标准导管长度一般为4m、3m、2.5m、2m、1m、0.5m），符合长度要求后，对导管进行编号。试拼时最上端导管用单节长度较短的导管（0.5m），最底节导管采用单节长度较长的导管（4.0m）。

   ④、导管采用吊车配合人工安装，导管安放时，眼观，人工配合扶稳使位置居钢筋笼中心，然后稳步沉放、防止卡挂钢筋骨架和碰撞孔壁。安装时用吊车先将导管放至孔底，然后再将导管提起1000px，使导管底距孔底1000px。

   ⑤、导管高度确定后，用枕木调整导管卡盘高度，用卡盘将导管卡住。

4.2.8、水下砼的拌合、运输

   ①、混凝土拌合前，由试验室提供混凝土配合比。

   ②、测定拌合料场砂、石的含水量，换算施工配合比，交付拌和站严格按施工配合比拌制混凝土。

   ③、混凝土拌合坍落度控制在180～220mm。每车混凝土出站前，试验室试验人员，检测混凝土的出站坍落度和出站温度，不合格不予出站。混凝土出站时，试验室人员须在运输单上填写出站时间，出站时坍落度，若为冬季施工时，还需填写混凝土的出站温度。

   ④、混凝土运输采用罐车运输，冬季施工时，罐车运输罐应用棉被或其他保温材料包裹保温，以减少混凝土在运输过程中的温度损失。

4.2.9、灌注水下混凝土

   ①、每车混凝土灌注前检测混凝土出场、入模的坍落度和出场、入模温度，坍落度应在180-220mm之间，温度应在5℃度以上。

  ②、混凝土由罐车运至现场后，采用吊车吊储料斗运进行灌注。为确保灌注的顺利进行，砼灌注前要首先准确计算出首批砼方量，埋置深度（≥1.0m）和填充导管底部的需要。首批砼的数量按下式确定：

              V≥π×D2（H1+H2）/4

   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0.4m；

        Ｈ2－导管初次埋置深度（m）；

   ③、首批混凝土灌注后，灌注砼由砼运输车溜槽直接对料斗放料进行灌注。

   ④、灌注中，每车混凝土灌注完成或预计拔导管前量测孔内砼面位置，以便及时调整导管埋深。导管埋深一般控制在4～6m之间。

   ⑤、在灌注将近结束时，核对砼的灌入数量，以确定所测砼的灌注高度是否正确。灌注完的桩顶标高应比设计标高高出0.5m，高出部分在砼强度达到80%以上后凿除，凿除时防止损毁桩身。

   ⑥、灌注完毕后，拔出护筒。

控制要点：

   ①、灌注开始后，应连续地进行，准备好导管拆卸机具，缩短拆除导管的时间间隔，防止塌孔。

   ②、开始灌注时，砼面高度将至钢筋笼底部时要放慢灌注速度，当孔内混凝土顶面距钢筋笼底部1m时，混凝土灌注速度应控制在0.2 m/min左右，并仔细量测砼表面高度，以防钢筋笼上浮，当混凝土拌和物上升到钢筋笼底口4m以上时，提升、拆除导管，使混凝土灌注导管底口高于钢筋笼底部2m以上，恢复0.5m/min左右的正常灌注速度。

   ③、钻孔灌注桩施工全过程中，现场技术员应真实可靠地做好记录，记录结果应经监理工程师认可，如钻孔记录、终孔检查记录、砼灌注记录。

4.3、施工过程中可能出现的情况的处理措施

4.3.1 砼堵管处理

　　用吊车将料斗连同导管一起吊起，在1250px范围内小幅度上下提升三次，应注意的是切不可把导管提出砼面以外。为避免此类事故发生，应严格要求做到：导管要牢固不漏水；砼和易性坍落度要好；砼浇注必须要在初凝前完成，导管埋深控制在4～6m。

4.3.2 钢筋笼上浮预防措施

   ①、砼底面接近钢筋骨架时，放慢砼浇注速度，浇筑速度控制在0.2m/min左右；

   ②、砼底面接近钢筋骨架时，导管保持较大埋深，导管底口与钢筋骨架底端尽量保持较大距离；

   ③、砼表面进入钢筋骨架一定深度后，提升导管使导管底口高于钢筋骨架底端一定距离。

   ④、在保证钢筋笼中心位置不变的情况下，通过四根定位钢筋将钢筋笼固定在钢护筒上。

5、实测项目

5.1 钻孔桩成孔质量标准

5.2 钻孔灌注桩实测项目

6、成品保护

6.1钻孔灌注桩浇注完成后，可在砼初凝后终凝前及时清理桩头超灌注部分，清理至桩顶设计高程以上750px左右为准。

6.2 清理完成后，不应再扰动桩基砼。

7、冬季施工措施

7.1、放样时，桩位护桩应设置在孔壁1米以外，防止钻孔设备在钻进过程中扰动护桩。如发生护桩位移应及时通知测量人员进行复测。

7.2、钢筋焊接宜在室内进行，当必须在室外进行时，最低气温不能低于－20℃，并采取防雪挡风措施，减小焊件温度差。焊接后接头严禁立刻接触冰雪。冷拉钢筋时的温度不低于－15℃。

7.3、冬季施工，用锅炉对拌合用水进行加热，根据天气预报情况确定拌合用水的加热温度。当天气的最低温度为零下15℃以内时，对拌合用水加热至50-70℃。

7.4、当对拌合用水进行加热时，混凝土的拌制顺序为：现将水和集料进行拌合45秒，然后加入水泥进行拌合，拌合时间90秒。

7.5、混凝土运输采用混凝土罐车运输，运输罐用棉被包裹保温，以减少混凝土在运输过程中的温度损失。

7.6、混凝土灌注应连续进行，当中途因故停止时间超过30分钟时，应对现场罐车内的混凝土进行温度坍落度进行检测，当温度小于5℃时和坍落度不符合灌注要求时，不得使用；当中途停止时间超过混凝土初凝时间时，不得使用。

7.7、灌注桩混凝土灌注完成后，混凝土初凝前将桩头清理干净，初凝后覆盖一层塑料布，回填2250px戈壁料，以保证桩头不受冻害。