水中钻孔灌注桩施工工艺

水中钻孔灌注桩施工

§4.2.1概述

水中有直径φ130cm、φ150cm、φ180cm、φ200cm的钻孔灌注桩，共560根。其中φ130cm有32根；φ150cm有244根；φ180cm有136根；φ200cm有148根。水中桩基采用搭设钻孔施工平台的方法进行施工。

考虑施工进度及经济性，本标段共投入尺寸为42×17.5m、37×17.5m、29.5m×17.5.5m、26×12.4m、12.5×12.5m等各种尺寸的平台48个。根据工程进度周转使用。所有钻孔平台顶标高与栈桥顶标高相同，跨海主桥为+7.4m，左右主线为＋6.0m，AB匝道为＋5.8m。平台下部结构采用φ630mm×8mm的螺旋钢管，上部采用型钢分配梁，面板采用δ=10mm厚Q235钢板。水上施工平台见附图《水中平台搭设示意图（一）》～附图《水中平台搭设示意图（八）》。

Φ130cm钻孔灌注桩采用Φ160cm钢护筒（δ=12mm），Φ150cm钻孔灌注桩采用Φ170cm钢护筒（δ=12mm），Φ180cm钻孔灌注桩采用Φ210cm钢护筒（δ=12mm），Φ200cm钻孔灌注桩采用Φ230cm钢护筒（δ=12mm）。用吊机配合DZ-135振桩锤施打钢护筒。钢护筒厚度均为暂定，施工中项目部将根据设计院和业主最终要求进行确定。

图3.3.2-1 水中平台图

§4.2.2钻机选型、配置和工效分析

水中钻孔桩施工计划投入3台CJF-15型冲击钻、23台CJF-20型冲击钻、11台YCJF-25型冲击钻。

跨海主桥海中部分布置CJF-20型冲击钻10台、CJF-25型冲击钻10台。钻机可根据工程进度分批调拨使用。

表4.2.2-1 一根钻孔灌注桩施工工效分析

作业时序施工步骤 号 时间（天） （小时） 12 150 8 0.75 6.25 0.5 间 控制工期 备 注 1 2 3 准备工作 钻孔 清孔、提钻 强度作业，每天按16小时计 机械化操作，连续作业 强度作业，每天按16小时计

孔径、垂直度等的检4 测 下钢筋笼 4 0.25 强度作业，每天按16小时计 强度作业，每天按16小时计 强度作业，每天按16小时计 机械化操作，连续作业 必须连续作业 5 4 0.25 6 7 8 9 10 下混凝土导管 二次清孔 混凝土灌注 不可预见因素 合计 2 5 6 44 235 0.125 0.2 0.25 1.8 10 说明:每根桩完成施工时间按10天控制。

§4.2.3钻孔施工

钻孔灌注桩因其施工情况的特殊性，钻孔时可能遇到的不定因素较多，因此在开钻前必须制定详细可行的桩基施工作业指导书，包括成孔施工工艺、钻孔前的机具设备检修、人员培训与准备、泥浆循环系统的设置。同时施工材料得准备、事故预防方案、安全方案、质检方案及人员的配备等，并对相关施工人员进行技术交底。并备有可靠的、满足施工的机具设备、自发电系统和满足施工要求的混凝土（备料能具备施工三倍以上桩基的混凝土方量）。钻孔灌注桩的施工流程见下页图。

1、泥浆的制备

水中桩基钻孔采用性能优越的PHP不分散低固相泥浆。钻孔施工中根据具体的钻孔方法和地质情况采用不同浓度泥浆悬浮钻渣进行护壁，因此开钻前必须准备数量充足的性能优良的膨润土和粘土（朔性指数大于25，小于0.005mm的粘粒含量大于50％），以各成孔过程及清孔时造浆使用。该泥浆主要由膨润土、水、增粘剂（掺纯碱）和PHP配成，制浆采用机械搅拌制备，按施工配合比将水注入搅拌机内，开始搅拌，逐步加入各种成分搅拌成浆。施工时泥浆从孔内流出后，需经过泥浆净化

器净化才能循环使用，泥浆净化后进入泥浆池，再通过循环系统实现周转循环。

合适的泥浆性能对成孔至关重要，施工中要求每小时必须对泥浆的各项性能指标进行测定,并及时调整至满足规范要求范围内,确保桩基成孔优质、安全。

泥浆需在使用前需经试验室进行试验，合格后才能使用，泥浆各项性能指标必须满足《公路桥涵技术规范》 （JTJ041-2000）6.2.2的规定要求。成孔过程中对于成孔质量和安全，水头高度和合适的泥浆护壁是关键，主要通过护筒之间设置连通管装置进行水头高度的调整，确保护筒内的水头能满足施工规范要求。

2、钻机就位前准备工作

现场技术员、质检人员和钻机技术员先对钻机各种性能和泥浆泵等进行全面检查，并对即将使用的钻杆，钻头外径，钻头导向进行检查，确保设备能正常运作。并对即将使用的钻杆数量、直径以及钻头的直径进行检查。钻机技术员准备好钻孔需用的各种资料，并将检查结果填写在记录表格上。并根据地质报告和施工图纸绘制钻孔桩位地质剖面图，以便按不同土层选用适当的钻头、钻进压力，设置配重和确定钻速及进尺，泥浆稠度等。

钻孔灌注桩工艺流程框图平整场地或围堰桩位放样制作护筒埋设护筒钻机就位优质膨润土或粘土检查孔径、垂直度造浆开钻钻 进终孔泥浆循环、检查泥浆指标检测桩位及护筒（终孔前检查孔底标高、孔径及垂直度等）检查泥浆各项指标清孔换浆下放钢筋笼钢筋笼制作、检查材质检验砼运输砼拌制制作试件检测试件导管水密试验检查沉淀、二清下放导管灌注水下砼检测桩基基桩完整资料整理报验 3、钻机就位

钻机正确就位，钻机顶部的起吊滑轮缘、转盘中心（钻杆中心）和设计桩孔中心三者应在同一铅锤线上，其偏差不大于2cm。对中完成后及时填写钻机对中记录。钻机调整就位后，需牢固固定钻机以避免在钻孔过程中因钻机振动而影响钻杆垂直度和平面位置，从而造成成孔位置、倾斜度不满足设计要求。钻进过程中现场技术员经常检查钻杆的垂直度及其平面位置，不符合设计要求时及时调整。

4、钻进

当钻机就位并复检合格后，进行钻机调试，启动泥浆泵转盘，待泥浆形成循环后方可开始进尺。钻进时采用正循环和反循环两种形式进行。出护筒口之前采用正循环钻进，待泥浆浓度达到要求后，并结合不同土

层情况，适当选择正、反循环钻进。

成孔施工中需根据不同土层选择与之相适应的进尺和速度。以免孔壁不稳定，发生局部扩孔或局部坍孔，并充分浮渣、排渣，以防埋钻现象；护筒底口和不同地层交接处附近，采用慢速、小进尺成孔，防止扩孔、塌孔和偏斜孔，每小时进尺不大于0.5m。

钻孔过程中，注意维持孔内泥浆水头在2.5m以上,并随时对泥浆各项指标进行检查，并根据泥浆情况做出相应的调整，确保在钻进过程中泥浆的各项指标满足技术规范要求，做好原始记录工作。海中范围桩基由于受潮水涨落影响，钻孔时将采取稳定钻孔内水头的措施，保证孔内水头在任何时候均比护筒外水位高1.5～2.0m（施工中主要是根据每天潮差进行调整，低潮时减少孔内水头高度，涨潮时增加水头高度）。同时为避免泥浆对海水地污染，在护筒内进行造浆和循环、沉淀，并配备泥浆运输车进行泥浆的转运，严禁向海内排放，转运至岸上专用沉淀池，泥浆经过沉淀池净化后再用泥浆运输车将沉淀池内的废渣运输至环保部门指定的排放地点排放。泥浆的循环必须通过密封的管道进行，严禁乱排、乱放，污染环境。

在钻孔过程中，钻机技术员及时做好详细记录，交时由当班钻机班长交代钻机班长钻进情况及下一班施工应注意事项；随时捞取渣样，检查土层是否有变化，当实际地质与设计图纸提供的地质相差较大时及时由质检员报监理工程师，同时进行分组取样，并详细做好记录，并且与地质剖面图详细核对。钻进过程中钻机技术人员每天及时填写钻孔施工记录并交由现场监理工程师签认。

因故停止钻进，孔口应加护盖，并确保孔内有足够的水头高度。严禁钻头留在孔内，以防止出现埋钻的现象。

在进行水中桩基钻孔过程中，每个墩位都利用相邻桩基护筒和在平台上设置2个25m3的钢箱作为钻孔泥浆的造浆池和沉淀池，同时在栈桥平台上设置两辆运输车负责钻渣的清理和外运，运输车上配备一套泥浆泵送设备，钻孔过程中利用泥浆泵将钻渣抽取到运输车上，最后由运输车送至指定位置弃置。同时配备泥浆船4艘。

5、终孔

当钻进至设计标高时由钻机技术人员对成孔深度进行复核，确认到位后通知质检人员进行复检，然后及时通知监理工程师，经监理工程师检查符合要求后才可终孔。终孔深度必须经过测绳（测绳采用细钢丝绳进行加工）测深及丈量钻杆长度共同核对检查确定。

6、成孔检测及清孔

此施工方法与上面陆地施工方案一致，此处不再细述。 §4.2.4钢筋笼制作安装与下导管

此施工方法与上面陆地施工方案一致，此处不再细述。 §4.2.5混凝土的灌注

此施工方法与上面陆地施工方案一致，此处不再细述。

4混凝土的灌注 1）、混凝土的供应：

拌制混凝土所用的粗、细骨料必须经过实验确定，所采用底集料必须具有级配良好的碎石、中粗砂。混凝土的配合比必须经过试验并具有良好的和易性，灌注时要能保持有足够的流动性，其坍落度宜控制在18～20cm，首批混凝土的初凝时间应大于10小时。为提高混凝土和易性，混凝土中掺用外加剂、粉煤灰等材料，其技术条件及掺用量通过试验确定，在进行混凝土拌和时要保证有足够的拌和时间，并要有专门的实验技术人员值班进行控制。

混凝土制备采用拌和站集中拌制。混凝土运输采用混凝土运输车直接运至混凝土灌注地点并由输送泵将混凝土送至料斗内。施工时按三倍浇筑桩身混凝土体积备齐砂、石、水泥、外加剂等原材料，当桩基成孔时间较集中时加大储备量。

2）、混凝土的浇注：

桩基水下混凝土采刚性导管法灌注。导管下放完毕，现场技术员和质检员采用3～4kg的测锤吊入孔底（测锤系在用标准钢尺复核过的测绳上，测绳采用细钢丝绳制作）测试孔底沉淀厚度， 如不满足要求，根据在导管下放时测量结果决定采用正循环或反循环进行二次清孔，直至满足要求后方可进行混凝土灌注。现场技术员在进行桩基浇注前，在原始记录表上根据实际情况填写孔深，导管总长，并标明导管节数及导管组合，确定合理的导管悬空（在0.2～0.4m左右）。安装“猫头鹰”及支架和料斗，并检查安装情况。准备工作就绪后通知拌和站拌和混凝土。混凝土在拌和过程中，实验室必须派专人值班，按规定频率检查混凝土的塌落度以及和易性，并随时与前场保持联系，确保混凝土的灌注顺利进行。

首批料采用吊车配合小料斗将混凝土输送至大料斗内储存，当首批混凝土方量能满足导管埋深要求后（埋深大于2.0m），专人指挥工人开启“猫头鹰”阀门进行混凝土灌注。在钢混凝土灌注过程中，现场技术员应勤量测孔深，掌握导管埋深和桩基混凝土顶面上升情况，并严格按照技术规范要求控制导管埋深（导管埋深控制在2～6米，并根据不同孔径、灌注速度在2～6米范围内作适当地调整）。当导管埋深超出规定时，必须及时进行导管拆除。

导管拆除前要准确测量混凝土顶面至基准面的高度，计算

导管埋深，确定拆管长度，并通过导管总长减去已拆除的导管长度复核拆管后埋深是否符合技术规范要求。绝对不允许出现导管超深或提空的现象。导管拆除时全体操作人员必须听从现场技术员的指挥，吊装工人严格按照要求指挥吊机提升导管，拆管工人须在确定导管固定好后方能进行导管拆除。导管拆除时可根据现场具体情况确定是否暂停混凝土的生产。导管拆除后，现场技术员应检查导管内情况。混凝土灌注过程中现场技术员应经常观察混凝土下落情况和孔内泥浆面的变化，勤测量孔内混凝土面至孔口高度，掌握孔内混凝土的上升情况，以便了解扩孔、缩孔位置（若有），绘制混凝土灌注柱状图。另外，现场技术员、试验员应经常检查混凝土质量，如发现不合格应将其及时处理或废弃。

混凝土灌注至离设计桩顶标高6～7米时，现场技术员应勤量孔深，准确计算混凝土面距设计桩顶的高度，以便计算所需混凝土方量，确定最后所需混凝土盘数并及时与后场拌和站联系，避免造成混凝土的损失。混凝土灌注完成时孔内混凝土全截面应高出桩顶标高50～100cm。并尽可能清除孔内桩顶5～10cm以上的不良混凝土和泥浆。桩基混凝土灌注过程中，实验人员应在监理工程师旁站的前提下按技术规范要求制作混凝土试件。

在进行混凝土施工中，技术人员全过程值班在现场进行控制，要密切注意和观测施工中的情况，加强与值班领导的沟通，

如有异常情况及时汇报，保证桩基施工的万无一失。

3）、混凝土浇注预防措施

（1）、试验员现场技术员检查每盘（每车）混凝土质量，包括是否出现坍落度过大或过小，混凝土是否严重离析或夹有水泥结块和大粒径的石子，混凝土的拌和时间是否满足，和易性是否达到要求。

检查掺入的外加剂的型号和数量是否满足要求。 （2）、每次混凝土灌注前，必须进行导管压水实验。检查导管接头连接是否牢固，有无漏水现象。

（3）、施工过程中注意控制混凝土的落差，使其满足规范要求，确保混凝土密实，在进行导管拆除时导管提升应缓慢平稳。

（4）、准确计算首批混凝土方量，复核导管悬空情况。灌注过程中勤测孔内混凝土上升情况，准确计算导管埋深，及时进行导管拆除。

（5）、保证桩基混凝土灌注连续、快速地进行，做到一气呵成。出现问题要及时处理。

（6）、混凝土灌注开始后，注意保持孔内的静压水头不少于2.0m。

（7）、混凝土灌注前应组织专人对各种机械设备进行检查、维修，确保机械设备正常运作。水电配置满足施工要求，并备有发电机。

（8）、施工时应有不少于3倍桩基方量的存了。 4）、桩基检测

桩基施工完成且混凝土强度达到检测要求后，及时与检测单位联系进行检测。检测方法按公路工程质量评定标准（JTＧＦ80／1-2004）规定内容以及质量监督站下发的方法和频率进行，从而确保桩身混凝土质量。