某特大桥桥梁下部工程施工方案与关键技术、工艺

桥梁下部工程施工方案与关键技术、工艺

1 工程简介

####特大桥1全长2.117km，桥梁下部结构为钻孔灌注桩、矩形承台、圆柱

及圆端型立柱。钻孔桩共654根，其中φ1.5米的钻孔灌注桩156根，计8706米，φ1.8米的钻孔灌注桩234根，计12387米，φ1.2米的钻孔灌注桩144根，计7308米，φ1.0米的钻孔灌注桩120根，计5280米，桩长在41～59米之间不等。地质情况为：自上向下分别为素填土、亚粘土、粘土、局部含有砂土、亚砂土夹层等。

本标段共有承台162个，分为九种不同类型； 立柱480根，共6067.976 m，其中b类160cm立柱24 根300.918 m，g类160cm立柱48 根677.52 m，180cm立柱42 根554.057 m，圆端型立柱366 根 4535.466m。

盖梁共146个,其中底宽分别为1.6m、1.8m、2m，高分别为2.1m、 2.3m、2.5m 、2.9m，有正交和斜交两种，斜交角度分别为60°、70°、80°。 2桥梁下部工程施工安排

表 1施工任务划分及队伍安排表

序号 1 2 3 4 各专业施工 队伍安排 桩基施工1队 桩基施工2队 桩基施工3队 下部结构施工1队 承担任务 负责0－37＃墩桩基的施工 负责51－65＃墩桩基的施工 负责38－50＃，66-81#桩基的施工 负责K79+605.127-K80+675.127段承台、立柱钢筋的施工 负责K80+675.12－K81+722.127段承施工方法 回旋钻孔 回旋钻孔 旋挖钻孔 原位模注 主要设备配备 回旋钻机6台 回旋钻机6台 旋挖钻机1台 承台模板一套 5 下部结构施工2队 台、立柱钢筋的施工 负责K79+605.127-K80+675.127段立柱原位模注 承台模板一套 立柱模板5套，盖6 下部结构施工3队 砼、盖梁的施工 负责K80+675.12－K81+722.127段立柱砼、盖梁的施工 原位模注 梁模板1套 立柱模板6套，盖7 下部结构施工4队 原位模注 梁模板1套 3桥梁下部工程施工方案 3.1桩基础施工方案

根据桥位地质情况及总体施工计划安排，对直径180cm桩基采用旋挖钻孔方式，对小于180cm桩基采用正循环钻孔方式。对陆上桩基础采用常规方法进行钻孔成桩施工，水中钻孔桩采用填土筑岛、草袋围堰等方法施工。由于本标段地层中存在砂层及砂土透镜体，在桩基施工过程中容易塌孔。对位于这些地质段的钻孔桩施工时采用增大泥浆比重，提高孔内水头，必要时可投放粘土块，用钻头冲击将粘土挤入砂层内以加强护壁等方案施工，使钻孔顺利通过砂土地层。钻孔桩成桩后采用无损检测法对其成桩质量进行检测。 3.2承台施工方案

陆地承台基坑采用人工配合挖掘机开挖，基坑开挖时作好防水措施，在基底开挖至距设计标高0.3～0.5m时，人工挖土至设计标高，避免基底承载力受损。基坑开挖到设计标高后，采用空压机及风镐破除桩头，对桩头设计桩顶以上的20cm部分用人工破除。桩头破除后平整基坑底面，浇筑10cm砼垫层。垫层砼达到设计强度后，在其上绑扎承台钢筋，支立模板，浇筑砼，洒水养生至规定时间。

对于水流平缓、水深3m以下的浅水承台采用筑岛围堰进行明挖施工。钻孔灌注桩施工完毕后，水下抽泥、封底，然后抽出围堰内的水，浇筑10cm的砼垫层，绑扎承台钢筋，进行承台施工。 3.3立柱施工方案

立柱模板采用厂制整体大块钢模板，因本标段立柱最高16.4m，砼一次浇注成形。砼进行集中拌和，用砼灌车送至施工现场，吊车吊料斗入模，插入式振捣棒振捣。立柱砼养护采用洒水并用塑料薄膜包裹，减少水分蒸发，提高养护质量。立柱模板采用吊车配合安装和拆除，脚手架采用碗扣式支架搭设。 3.4盖梁施工方案

立柱砼达到设计强度后，开始盖梁的施工。盖梁采用抱箍法施工，模板采用厂制钢模，一次浇注成形。砼集中拌和，用砼灌车送至施工现场，吊车吊料斗入模，插入式振捣棒振捣。盖梁砼养护采用洒水并用土工布等包裹，减少水分蒸发，提高养护质量。

4桥梁下部工程主要施工工艺 4.1 钻孔灌注桩施工工艺

根据本合同段钻孔灌注桩桩径情况，拟采用回旋钻机及旋挖钻机(主要用于180cm桩基)进行成孔，砼按水下砼埋设导管法进行施工。施工工艺流程如图4.4-1所示：

4.1.1钻桩前的准备工作

⑴、测量放样：进场后，测量人员对设计部门交付使用的导线点、水准控制点进行详细检查核对，及时将测量成果报监理部门。如果发现误差，要求报监理进行联测，重新标定可靠的控制点后，方可施工使用，施工放样不得损坏和更改基准点，并定时复测。施测时必须严格依据设计图纸准确计算，利用全站仪放样，全部成果及时报监理工程师审定，施工测量必须做到：事前检查、事中检查、事后检查的原则，发现问题及时解决。

桩基放样后设臵护桩，以便于中心桩偏位后校核。

⑵、探桩:要求对桩位进行100%探桩,办法是:人工挖坑,在桩位挖下比桩径大40cm的坑洞,探明地下有无管线.如果有,则必须报有关部门协商解决办法，尽快处理。

⑶、供电：全线架设动力线路（380V），线杆上设闸刀盒，施工时直接就近接线即可。

4.1.2钻孔施工工艺

⑴ 回旋钻机钻孔施工工艺

回旋钻机钻孔施工工艺流程如图4.4-2：

施工准备测量定位陆上钻孔平台护筒制作钻孔机械准备制备泥浆利用钻机自身钢筋原材料试验钢筋骨架加工制作埋设钢护筒钻机就位、对中钻进、换浆第一次清孔灌注桩成孔钢筋笼安装安装灌注导管砼配合比设计砼拌制、运输制作混凝土试块试块检测利用导管第二次清孔灌注水下混凝土上报方案批准河边围堰平台护筒定位、下沉泥浆净化测量沉渣厚度成孔检查导管制作、试验无损探伤或承载力实验桩头处理下一工序施工

图4.4-1陆地、浅水地段钻孔灌注桩施工工艺流程图

终 孔 清 孔 测孔深、孔径、孔斜度 注清水、换泥浆、测比重 制作护筒 加工钻头 挖埋护筒 钻机就位 钻 进 中间检查 挖泥浆池、沉淀池 泥 浆 制 备 泥浆循环、滤碴、补浆、测指标 测孔深、泥浆比重、钻进速度 平整场地 测定孔位

图4.4-2 回旋钻机钻孔施工工艺流程

①准备工作

A护筒埋设：陆地桩直接开挖基坑，埋设钢护筒，四周用粘土填塞紧密。浅水中采用筑岛。围堰修好后开挖基坑并埋设钢护筒，护筒底端的埋臵深入到不透水层粘性土内1～1.5m，确保护筒位臵的准确及稳定，护筒的顶端高出地面不少于30cm，在水中时高出水面1.0～1.5m。护筒埋设时，护筒中心线对准测量标定的桩位中心，并严格保持护筒的垂直度。护筒采用钢板卷制焊接而成，直径比桩径略大20cm。

B泥浆及泥浆循环设施：采用泥浆护壁，现场试验检测泥浆指标，若泥浆指标不合格，应予以调整。钻孔过程中，护筒内泥浆应始终高出孔外水位1～1.5米。对于易坍塌的地层，应适当调整泥浆的各项性能指标，确保不塌孔。

② 钻孔

A、钻机就位前，对主要机具及配套设备进行检查、维修。开钻前检查是否有弯曲钻杆，弯曲的钻杆不得使用。

根据测量定位的准确位臵安设钻机，钻机安设要安全稳固。钻机就位对位后，用全站仪进行复核转盘中心与钻架上吊滑轮是否在同一垂直线上，若有偏差进行调整。

B、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。钻机就位后，启动泥浆泵和钻机开始钻进。初钻时应先启动泥浆泵和转盘，使之空转一段时间，待泥浆输进钻杆中一定数量后，方可开始钻进。

开始钻进时，进尺要适当控制，使初期成孔竖直、圆顺，防止孔位偏心、孔口坍塌。在护筒刃脚处应低档慢速钻进，使刃脚有坚固的泥皮护壁，钻至刃脚下1.0m后，可按土质情况以正常速度钻进。如护筒土质松软发现漏浆时，可提起钻锥，向孔内倒入粘土，再放入钻锥倒转，使泥浆挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆，继续钻进

C、在砂土或软土层钻进时，要低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进，防止坍孔。在轻亚粘土、亚粘土钻进时，因土层硬，会引起钻锥跳动、蹩车、钻杆摆动加大

和钻锥偏斜等现象，易使钻机超负荷损坏。宜采用低档慢速，优质泥浆，大泵量钻进钻进过程中及时滤渣，同时经常注意地层的变化，在地层的变化处均应捞取渣样，判断地质的类型，记入记录表中，并与设计提供的地质剖面图相对照，钻渣样应编号保存，以便分析备查。对于容易塌孔的砂土层要采取较大密度和粘度的泥浆，以提高泥浆悬浮、携带砂粒的能力，同时控制进尺，轻压、慢速、大泵梁、稠泥浆钻进，成孔后要减少孔口作业时间，尽快浇注砼。

D、钻孔作业保持连续进行，不中断。经常检查钻头直径，发现磨损小于设计桩径时及时修补；检查回旋钻机顶端的起吊滑轮缘、钻盘中心和桩中心在同一铅垂线上，钻机底座是否水平，以保证桩身垂直度；

E、经常检查泥浆的各项指标。钻孔过程中应注意观察地质情况并做好原始记录，如果发现地质情况与地质勘探报告不一致，应及时报告，以便采取措施。

F、为避免钻孔内泥浆柱的静压力而产生负压差，造成缩径或塌孔，每钻进一根钻杆之前，提升钻具至打完的钻杆长度后，以2-4米/min的速度下沉到底。经确认不至于放钢筋笼而造成障碍和不缩径后，继续加入钻杆正常钻进。 施工作业分三班连续进行，不允许中途停顿。如因故必须停止钻进时，不允许将钻头停在孔底，以免沉渣埋住钻头。

G、孔深度达到设计要求时，对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查，检孔时用检孔器检孔，检孔器用钢筋制作成钢筋笼，其外径等于设计孔径，长度为孔径的4～6倍。通过检孔，判断是否斜孔、缩孔。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砼的准备工作。

③ 清孔

A、终孔检查后，要立即清孔，不得停歇过久。清孔采用换浆法。当钻至设计标高后，稍提钻头空转，进行泥浆循环，清孔过程中不断加水降低泥浆比重，直至孔内泥浆的各项指标达到规范要求后停止清孔。待钢筋笼安装完毕后，检查孔底沉淀厚度，如不符合要求，进行二次清孔，直至符合规范要求。

B、清孔时注意事项：在清孔排渣前必须注意保持孔内水头，防止坍孔；清孔后，孔底提取的泥浆指标符合设计要求。在灌注水下砼前，孔底沉淀厚度保持不大于15cm。

C、不得采用加大孔深的方法来代替清孔。 ⑵ 旋挖钻机钻孔

旋挖钻机为新型钻机，该钻机的特点是泥浆用量少，施工速度快。此钻机在近几年国内工程中已成功运用。 ①工艺特点

A．由于采取了非水介质取土，只需要少量泥浆护壁和清孔，大大减少了泥浆的需求和排放，减少了环境污染，降低了施工成本。

B．伸缩式钻杆的使用，避免了钻杆的频繁装配，减轻了劳动强度，加快了工程进度。

C．钻孔出土的随出随运，给场地运输带来很大方便，可节省运输费50％，同时节省了工程用水及用电。

D．钻机的安装比较简单，在施工场地移动比较快捷方便。

E．由于钻头的拆卸方便，可以根据土层的变化和钻进的需要随时更换钻头，加快了钻进速度，扩大了工艺的适用范围。

F．噪音低、振动小、污染小。 旋挖钻机钻孔施工工艺流程如4.4-3图：

测量孔深到位 测 孔 清 孔 提升桶式钻头 钻 孔 提升桶式钻头 拆除绞刀片 注入泥浆 埋设钢护筒 测定桩位 钻头就位 装配绞刀片、钻孔 造浆处理器造浆 图4.4-3 旋挖钻机钻孔施工工艺流程图

② 施工准备

场地准备，包括场地平整，测设桩位，设臵桩位，设臵护桩以校核桩位的准确性。旋挖钻机由于成孔速度快，为防止停机待料，要做好施工计划，从技术、设备、材料供应给予保障。护筒具有导正钻具、控制桩位、隔离地面水渗漏、防止孔口坍塌、抬高孔内静压水头和固定钢筋笼等作用，应认真埋设。埋设时，先放出桩位中心点，在护筒外80～l00cm的过中心点的正交十字线上埋设控制桩，然后在桩位外挖出比护筒大60cm的圆坑，深度2.0m，在坑底填筑20cm厚的粘土，夯实，然后将护筒用钢丝绳对称吊放进孔内，在护筒上找出护筒的圆心(可拉正交十字线)，然后通过控制桩放样，找出桩位中心，移动护筒，使护筒的中心与桩位中心重合，同时用水平尺(或吊线坠)校验护筒竖直后，在护筒周围回填含水量适合的粘土，分层夯实，夯填时要防止护筒的偏斜，护筒埋设后，验收护筒中心偏差和孔口标高。当中心偏差符合要求后，可钻机就位开钻。为满足刚度、强度及防漏的要求，护筒采用6mm钢板制作，内径比桩径大200-400mm。

③ 钻孔

护筒埋设完毕并注入泥浆后方可开钻，开钻时，先用低档慢速钻进，钻至护筒以下1米后，再调为正常速度。钻进时要做好泥浆护壁工作，泥浆相对密度控制在1.05-1.10之间，含沙率不大于2%，使其能在始终保持井壁完整的前提下，具备很好的排渣能力。钻进过程中，根据不同的地质情况选用不同的形式的钻头，在土质地层中钻头选用螺旋式土钻或旋挖斗，有水时用旋挖斗掏渣。钻进过程中，经常抽取渣样并检查泥浆指标，注意土层变化，以便及时对不同地层调整钻速、钻进压力、泥浆比重。在砂土、软性土等易坍孔的土层中，采用低档慢速，同时提高孔内水头，加大泥浆比重。钻至设计标高并经岩样判别确认到位后，停止钻进。

④ 清孔

根据不同地质条件，采用换浆法清孔，用旋挖斗掏渣，同时注入净浆进行泥浆臵换。清孔后及时用测绳测量孔深，用钻孔桩测定仪检测孔径、孔的倾斜度等各项指标。下放钢筋笼及灌注砼前重新测量孔深，检查是否有塌孔现象。遇塌孔或沉渣过厚时，及时用旋挖斗进行二次清孔。

⑤ 旋挖钻机作业注意事项

A、钻进过程中，要及时掌握钻孔深度，根据地质层变化，及时调整钻进压力、钻进速度和适宜的泥浆稠度，以防钻进不利地层时塌孔。

B、钻进中随时注意地层变化，在地层变化处均应留取渣样，判断地质类别，记入记录表中，并与设计院提供的地质剖面图相对照。钻渣渣样编号保存，以便分析备查。

C、泥浆弃运方式主要是：在地界内适当位臵挖足量泥浆沉淀池，把挖池土方弃运走，使钻孔桩排放出的泥浆入池。根据具体作业情况，此法如有困难，可以将排入池或及时沉淀后的渣运走，以达到现场整洁，文明施工保护环境的目的。

⑶钻孔作业注意事项

A、钻孔作业分班连续进行,经常对钻孔泥浆进行试验，不符合要求时随时改正；经常注意土层变化，在土层变化处应拾取渣样，判明土层，并记入记录表中，以与地质图核对。

B、升降钻锥时须平稳，钻锥提出井口时要防止碰撞护筒、孔壁、挂钩和护筒底部。拆装钻杆力求迅速。

C、因故停钻时，孔口应加盖，严禁钻机留在孔内，以防埋钻；应设专人值班补浆，防止塌孔事故。

D、桩的钻孔和开挖，在中心距离5米以内的任何桩在砼浇注24h以内均不得施工，在钻孔时，为防止影响邻孔已灌注砼的质量，施工时可采用跳打法施工。

E、在整个钻孔过程中，派专人做好详细记录，并派1～2人检查和补充泥浆，同时控制孔内水头。

F、加强原材料试验工作，严格执行各种材料的检验制度，不合格材料严禁进场和使用，水泥、钢材均应有出厂证明和试验资料，砼要做配比试验，严禁套用配合比。

G、护筒的埋设、泥浆的制备、钻孔的清孔要有专人负责，严禁缩颈、夹层、歪斜等质量通病。

H、为防止旋挖钻斗内的土砂掉落到孔内，使泥浆性质变坏或沉淀到孔底，斗底活门在钻进过程中始终应保持关闭状态。

I、为防止快速地上下移动钻斗，水流以较快的速度在钻斗外侧和孔壁之间的空隙中流动导致冲刷孔壁，和上下提钻斗时在其下方产生负压而导致孔壁坍

塌，应按孔径的大小及土质的情况来调整钻斗的升降速度。

J、钻孔成孔后要及时灌注，不得过夜，以免造成缩径和塌孔。

K、测绳要定期用钢尺校验，当更换测绳、搭接测绳或其他不明情况发生时，要随时用钢尺检验。

L、砼灌注时，要防止钢筋笼上浮，必须对钢筋笼采取足够的压制力，同时在砼灌注到钢筋笼位臵时，要勤拔导管，使导管埋深保持在2m左右，减少因砼上升时的磨擦力。

M、砼灌注完毕，开始初凝，即割断钢筋笼挂环，使钢筋骨架不影响砼的收缩，及钢筋与砼的粘结力。

N、灌注导管使用后要及时用水清洗，管壁、法兰盘要经常检查，随时清除砂眼、接口变形等隐患，破损的胶垫和连接螺栓要及时更换。

O、离析和停滞时间较长（不长于砼的初凝时间）的砼410应进行二次搅拌。 P、认真做好施工记录和各项原始记录管理，做到完工资料齐全，并及时整理归档，0成孔记录和灌注记录应做到一桩一表。

⑷、水中桩基钻孔

本标段有部分桩基在水中，应按水中桩施工。桩基施工时采用草袋围堰，在草袋内装1/2～2/3的粘性土，袋口用麻线缝合。在码放之前,先将草袋围堰的基底人工开挖1米深,以利于围堰底角的止水和稳固。草袋围堰在四周堆码，外形呈椭圆形,码砌厚度约1.5米，上下左右互相错缝，当流速较大时，外圈草袋装粗砂，以加大抗冲刷能力。

在内外圈土袋堆码出水面并高出常水位1米后即可停止，然后清除堰底河床上的杂物，排除堰内污水，回填素土，用机械压实后进行钢护筒的埋设。

围堰尺寸以满足钻机、吊车及下步施工承台为准。 4.1.3 钢筋笼制安施工工艺

钢筋笼制安施工工艺流程图如4.4-4图： 钢筋焊接接头质量检查 合格 钢筋下料制作 成批钢筋焊接 加工场地平整 合格钢筋原材料检验

钢筋笼及检测管制吊装钢筋笼 焊接吊筋 固定钢筋笼 图4.4-4 钢筋笼制安施工工艺流程图

⑴ 钢筋笼制作使用的所有钢筋应具有出厂日期和质量证明书，检验合格后才能使用。制作前先将主筋调直，清除钢筋表面油污和杂物等。钢筋笼采用现场加工，工程开工或每批钢筋正式焊接前，必须进行现场条件下的钢筋焊接性能试验。

雨天、大风天气不得在现场进行施焊，必须施焊时，要采取有效的遮蔽措施。焊后让其在环境温度下自然冷却。

钢筋下料要准确控制下料长度。钢筋笼制作采用钢筋加工场集中制作，每节长度不大于18米，对于大于18米的钢筋笼分节时应考虑主筋接头按规范要求错开及能在一定范围内移动主筋，对接端预留一段螺旋筋不绑扎。桩基主钢筋笼各段之间主筋采用焊接，单面焊时焊缝长度大于10d，双面焊时焊缝大于5d，要求焊缝饱满，焊缝深度和宽度满足规范要求。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50%，加强箍筋与主筋连接全部焊接。钢筋笼下端应整齐，用加强箍筋全部封住不露头，使砼导管和吸泥管能顺利升降，防止与钢筋笼卡挂。

加强筋弯制成型后点焊待加强筋和主筋连接成一个整体后再施焊，加强筋点焊后必须用扳手消除弹性变形，焊工必须持证上岗。

钢筋笼在制作时要在平整的场地上进行，场地采用砼硬化，以保证制作的钢筋笼的整体直度和主筋焊接接长时的对位。用自制平板拖车托运至孔位处，吊装入孔，在井口焊接接长。钢筋笼加工时在钢筋笼内部隔一定距离设臵十字撑，以提高钢筋笼的整体刚度，防止钢筋笼在加工和运输过程中的变形。

检测管为钢管，连接方式为套管焊接连接，当钢筋笼分节绑扎时，检测管亦应根据钢筋笼长短分节连接，管底采用钢板焊封，检测管对接完成后即将管身与钢筋焊接在一起。灌满水后用木塞封堵，防止灌桩时砼灌入。

⑵ 钢筋笼安装

钢筋笼分节预制、吊装，节间在孔口焊接成型。

钢筋笼采用吊车吊装入孔，吊装前，在钢筋笼上、下端及中部每隔2m于同一横截面上对称设臵四个钢筋“耳环”，确保钢筋笼与孔壁保持设计保护层距离。 吊放钢筋骨架入孔时，下落速度要均匀，切勿撞击孔壁。钢筋笼入孔后，在其顶端要支撑和加固，并焊接在钢护筒上，加固时要对准中线，防止浇注砼时钢筋骨架上浮、倾斜和移动。 4.1.4 水下砼灌筑施工工艺

桩基检测 灌注混凝土 制作混凝土试件 清孔 检查泥浆指标及沉渣厚度 水密性试验 安放导管 凿桩头 图4.4-5 水下砼灌筑施工工艺流程

桩孔底部处理完成并经检查合格后，及时灌注水下砼。在灌注砼前，要对导管进行水密性试验，经试验合格后方可使用。

安装导管：导管采用φ300钢管，每节2～3m,配1～2节1～1.5m的短管。吊装时应连接牢固、封闭严密、上下成直线吊装，位于井孔中央，导管底部离孔底0.3～0.4米。导管安装完成后安装储料斗及隔水栓，漏斗体积要满足首批砼灌注下去后，确保初灌砼将导管埋深不小于1m。

砼导管安放完后，若孔底沉碴厚度不满足设计要求，利用导管进行二次清孔，使沉碴厚度、孔内泥浆性能满足设计及规范要求。清孔时及时向护筒内补充优质泥浆，确保护筒内水头，并取样检测，经监理工程师现场检验合格后，立即拆除吸泥弯头，开始浇筑水下砼。

灌注水下砼时，要对水下砼面的位臵随时测量，保证任何时候导管埋入砼的深度不小于1m，一般控制在2～6m，灌注过程中设专人经常测量导管埋入深度，

并作好记录。

灌注砼要连续进行，灌注时间不得长于首批砼初凝时间。边灌注砼边提升导管和边拆除上一节导管，使砼经常处于流动状态。最后拨管时注意提拔及反插，保证桩芯砼密实度。

为防止灌注中钢筋笼上浮，当灌注的砼面距钢筋笼底部1m左右时，要减慢灌注速度，当砼上升到钢筋笼底口4米以上时，提升导管，使其底口高于钢筋笼底部2m以上，即可再以正常的速度灌注。同时加强砼拌和质量，确保有良好的流动性。

考虑桩顶含有浮渣，灌注时水下砼的浇注面按高出桩顶设计高程0.8~1.0m控制，以保证桩顶砼的质量。

灌注将近结束时，应核对砼的灌注数量，以确定所灌砼的高度是否正确。 4.4.1.5 钻孔桩质量控制措施

钻孔灌注桩作为隐蔽工程,其内部质量无法观察,在施工中是一项关键性工程。首先机械配臵状态要良好，操作人员技术过硬、责任心强；另外加强施工质量过程管理,把握和分析施工过程中可能会发生的问题,在施工过程中严把质量关,将一切不良隐患消除在成桩之前。对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工,掌握施工过程实际情况与施工记录,认真做好成孔记录与灌注记录,分析记录中出现的机械故障及孔内异常情况、事故等,并进行推断,及时消除隐患。

⑴成孔质量的控制

1) 隔孔施工程序。成孔阶段是依靠泥浆来平衡的,且在进行钻孔灌注桩施工时会使周围的土体松动。故采取间隔钻桩，是防止坍孔和缩颈的技术措施。

2) 孔的垂直度。钻孔灌注桩的垂直度是保证基础承载力和围护结构稳定性、尺寸准确性的重要一环。产生斜孔或弯曲状孔的原因主要是:a. 钻机安装就位稳定性差,钻机作业时振动或钻杆弯曲所致；b. 地面软弱或软硬不均匀时；c. 土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其他硬物等情形。对于这些情况,施工前必须认真做好准备,首先将场地夯实平整,轨道枕木宜均匀着地；在不均匀地层中钻孔时,采用自重大和钻杆刚度大的钻机。

3) 确保成孔深度。钻孔的深度是否达到设计要求,往往也影响灌注桩的承载力。在施工过程中自然地面的标高会发生一些变化,为准确地控制钻孔深度,在桩架就位后及时复核底梁的水平标高和桩具的总长度并做好记录,以便在成孔后根

据钻杆在钻机上的留出长度来校验成孔达到深度。

4) 泥浆的制备和清孔。泥浆的制备和清孔是确保钻孔灌注桩质量的关键环节。根据钻孔灌注桩所处的不同地质条件，在钻孔灌注桩施工过程中必须严格进行工艺控制,不能就地取材,选用高塑性粘土或膨润土拌制泥浆,并根据施工机械、工艺及穿越土层的条件进行配合比设计。灌注桩成孔至设计标高,应充分利用钻杆在原位进行第一次清孔,直到孔口返浆比重持续小于1. 10～1. 20 ,测得孔底沉渣厚度小于150 mm ,即抓紧吊放钢筋笼和安放砼导管。

⑵ 钢筋笼质量控制

1) 钢筋笼制作质量。钢筋笼制作前首先要检查钢材的质保资料,然后进行取样试验,合格后方可进行钢筋笼制作施工。同时,还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确地吊放在设计标高上,由于吊环长度随底梁标高的变化而改变,所以应根据底梁标高逐根复核吊环长度,以确保钢筋的埋入标高满足设计要求。

2) 钢筋笼吊放。在钢筋笼吊放过程中,应逐节验收钢筋笼连接焊缝的质量,对质量不符合规范要求的焊缝、焊口则要进行补焊。在下放时应对准孔位中心,一般采用正、反旋转缓慢地逐步下沉。

⑶ 砼浇筑质量控制

1) 为确保成桩质量,要严格检查验收进场原材料质保书(水泥出厂合格证、化验报告、砂石化验报告) ,如发现实样与质保书不符,应立即取样进行复查,对不合格的材料(如水泥、砂、石、水质) ,严禁用于砼灌注桩。

2) 水下砼施工级配比设计提高一级,坍落度为18cm～22cm ,导管应离孔底0.4 m ,砼初灌量必须保证能埋住导管≥1.0 m。

3) 由于灌注桩不能象上部结构施工那样逐层振捣,而且存在一定的砼灌入阻力,在灌注砼时必须克服很大的灌入阻力以保证砼桩身的质量,首斗要用大容量料斗，以满足封底需要。封底后采用砼罐车直接放料至导管内。其优点是:a. 功能大、冲击力强。在巨大的冲力作用下,砼的向上顶升力和侧向挤压力就有了保证,桩的摩阻力和桩身砼密实性都可得到保证；b. 首斗砼灌注冲击力大,沉渣、沉淤被溅开,桩端与持力层能较好地结合,确保端承力的发挥；c. 灌注时间短,桩身段骨料分布均匀,桩身段强度得到保证。

⑷ 砼灌注桩缺陷及防治措施

1）桩底地基承载力不足

原因:桩端没有支承在持力层上面。

防治措施:这种情况一般出现在复杂地层,这种地层一般最好取芯检验,如不能孔孔取芯,要参照邻近取芯情况、钻速、泥浆返上的岩屑及钻进情况、工程地质资料进行综合考虑。

2）缩颈(孔径小于设计孔径) 原因:塑性土膨胀。

防治措施:成孔时,应加大泵量,加快成孔速度,快速通过,在成孔一段时间,孔壁形成泥皮,孔壁不会渗水,亦不会引起膨胀,如出现缩颈,采用上下反复扫孔的办法,以扩大孔径。

3）桩底沉渣量过大

原因:检查不够认真,清孔不干净或没有进行二次清孔。

防治措施:A认真检查,采用正确的测绳与测锤；B 一次清孔后,不符合要求,要采取措施:如改善泥浆性能、延长清孔时间等进行清孔。在下完钢筋笼后,再检查沉渣量,如沉渣量超过规范要求,应进行二次清孔。二次清孔可利用导管进行,准备一个清孔接头,一头可接导管,一头接胶管,在导管下完后,提离孔底0. 4 m ,在胶管上接上泥浆泵直接进行泥浆循环。二次清孔优点:及时有效保证桩底干净。

4）钢筋笼上浮

原因:A 当砼灌注至钢筋笼下,若此时提升导管,导管底端距离钢筋笼仅有1 m 左右的距离时,由于浇筑的砼自导管流出后冲击力较大,推动了钢筋笼上浮；B 由于砼灌注过钢筋笼且导管埋深较大时,其上层砼因浇筑时间较长,已近初凝,表面形成硬壳,砼与钢筋笼有一定握裹力,如果此时导管底端未及时提到钢筋底部以上,砼在导管流出后将以一定的速度向上顶升,同时也带动钢筋笼上移。

防治措施:A、钢筋笼初始位臵应定位准确，并与孔口固定牢固。加快砼灌注速度，缩短灌注时间，或掺外加剂，防止砼顶层进入钢筋笼时流动性变小；B、灌注砼过程中,应随时掌握砼浇筑标高及导管埋深,当砼埋过钢筋笼底端2 m～3 m 时,应及时将导管提至钢筋笼底端以上；C、 当发现钢筋笼开始上浮时,应立即停止浇筑,并准确计算导管埋深和已浇砼标高,提升导管后再进行浇筑,上浮现象即可消除。

5）卡管

水中灌注砼过程中，无法继续进行的现象。

造成原因：初灌时，隔水栓堵管；砼和易性、流动性差造成离析；砼中粗骨料粒径过大；各种机械故障引起砼浇筑不连续，在导管中停留时间过长而卡管；导管进水造成砼离析等。

防治措施：使用的隔水栓直径应与导管内径相配，同时具有良好的隔水性能，保证顺利排出。在砼灌注时，应加强对砼搅拌时间和砼坍落度的控制。水下砼必须具备良好的和易性，配合比应通过实验室确定，坍落度宜为18-22cm，粗骨料的最大粒径不得大于导管内径的1/6～1/8和钢筋笼主筋最小净距的1/4，且应小于40mm。为改善砼的和易性和缓凝，水下砼宜掺外加剂。应确保导管连接部位的密封性，导管使用前应试拼装、试压，试水压力为0.6-1.0MPa，以避免导管进水。在砼浇筑过程中，砼应缓缓倒入漏斗的导管，避免在导管内形成高压气塞。在施工过程中，应时刻监控机械设备，确保机械运转正常，避免机械事故的发生。

6）断桩

砼凝固后不连续，中间被泥浆等疏松体及泥土填充形成断桩。

造成原因：由于导管底端距孔底过远，砼被泥浆稀释，使水灰比增大，造成砼不凝固，形成砼桩体与桩底之间被不凝固的砼填充；受地下水活动的影响或导管密封不良，泥浆浸入砼水灰比增大，形成桩身中段出现砼不凝体；由于在浇注砼时，导管提升和起拔过多，露出砼面，或因停电、待料等原因造成夹渣，出现桩身中岩渣沉积成层，将砼桩上下分开的现象；浇注砼时，没有从导管内灌入，而采用从孔口直接倒入的办法灌注砼，产生砼离析造成凝固后不密实坚硬，个别孔段出现疏松、空洞的现象。

防治措施：成孔后，必须认真清孔，清孔时间应根据孔内沉渣情况而定，清孔后要及时灌注砼，避免孔底沉渣超过规范规定。灌注砼前认真进行孔径测量，准确算出全孔及首次砼灌注量。砼浇注过程中，应随时控制砼面的标高和导管的埋深，提升导管要准确可靠，并严格遵守操作规程。严格确定砼的配合比，砼应有良好的和易性和流动性，坍落度损失应满足灌注要求。在地下水活动较大的地段，事先要用套管或水泥进行处理，止水成功后方可灌注砼。灌注砼应从导管内灌入，

要求灌注过程连续、快速，准备灌注的砼要足量，在灌注砼过程中应避免停电、停水。绑扎水泥隔水塞的铁丝，应根据首次砼灌入量的多少而定，严防断裂。确保导管的密封性，导管的拆卸长度应根据导管内外砼的上升高度而定，切勿起拔过多。

4.2 承台施工工艺 4.2.1陆上承台施工工艺

陆上承台开挖及模筑施工工艺流程如图4.4-6 : ⑴ 承台基坑开挖 ① 施工准备

准确测定基坑纵横中心线及地面标高。根据开挖深度和边坡，确定开挖范围。根据基坑四周地形，做好地面防水、排水工作。

② 基坑开挖

采用人工配合机械开挖基坑，清除基底松散土层。承台基坑按1:0.7的坡度放坡挖掘机开

围堰封底抽水或基坑开挖 整平基底、凿除桩头，铺垫层，测承台标高 模板制作 立模板绑扎钢筋 浇注承台混凝土、养护 钢筋加工成型 检查验收监理签证 压 浆 原材料检验及配合比选择、混凝土生产 承台面预埋钢筋处理 拆除承台模板、质量检查 承台四周填土并夯实 承台施工完毕 图4.4-6承台施工工艺流程图

挖,人工配合,挖到基底预留20-30cm,用人工清底整形。在基坑放样时按承台尺

寸每边加宽0.6~0.8m，承台基坑开挖时如有出水，要开挖集水沟、集水井,其集水沟底要低于基坑底面,集水井深度应大于吸水龙头的高度,并用竹筐围护,防止龙头堵塞。抽水机的能力必须大于基坑渗水总量的1.5~2倍,对基坑的积水要及时抽排,避免基底被水浸泡。基坑开挖时要严格控制基底标高,不能出现欠挖或超挖。对于靠近公路的承台，在基坑开挖时根据情况采用适当防护，保证运营安全。

③ 承台基底处理

人工风镐凿除桩头，使基桩顶部显露出新鲜砼面，基桩埋入承台长度及桩顶主筋锚入承台长度满足设计要求。桩基检测合格后，再次按设计标高清理基底，承台底铺10cm砼垫层，垫层达到强度后，放出承台定位桩，然后进行钢筋绑扎。

⑵ 承台砼浇筑 ① 钢筋绑扎及模板支设

将承台的主筋与伸入承台的钻孔桩钢筋连接，底面每隔50cm于主筋底交错位臵垫一垫块，侧面每隔80cm于主筋外侧交错位臵安装特制的垫块，以保证浇注砼时钢筋保护层厚度。

钢筋绑扎完成经监理检验合格后，再立模。垫块采用砂浆垫块或塑料垫块。 承台侧模采用大块定型钢模，模板安装完毕后，在模板内均匀涂刷脱模剂。 ② 砼浇筑

砼从拌和站由砼运输车运到浇筑现场，设臵溜槽入模，插入式振动棒振捣，分层连续浇筑，振捣时，防止触碰模板与钢筋。

砼灌注过程中，设专人随时检查模板、支架、钢筋、预埋件情况，发现问题及时处理。

砼初凝前，进行砼面的提浆、压实、抹光工作，初凝后终凝之前进行二次压光，以提高砼抗拉强度，减少收缩量。

③拆模及养护

砼浇筑完成收浆后即可用草袋进行覆盖养生，养生过程中保持草袋湿润至设计要求的养生时间或施工规范要求。待达到拆模强度即可以拆模板，拆模过程中注意边角砼不能碰落。

⑶ 基坑回填

承台基础施工完毕后，及时回填封闭基坑，基础回填的填料按设计要求选取，

设计未规定时回填粗颗粒土，并夯填密实。 4.2.2 水中承台施工工艺

根据本标段的实际情况，在水中的承台施工时，采用草袋围堰筑岛的方法进行施工，在水中桩基施工时已为施工承台预留了工作面。

围堰的平面布臵：水中承台施工对于活水地段或有泄洪要求的地段，从河两岸分中间分别围成U型封闭，中间留出泄洪通道。 4.3立柱施工工艺

立柱施工工艺流程见图4.4-7图： ⑴测量放线

在承台表面测设立柱控制线，经复核后，弹出墨线作为立柱施工基准控制线。同时复核承台施工时测设的基准控制点是否准确，以备立柱控制使用。

⑵承台结合面处理

凿除立柱与承台结合表面的松散砼，同时对承台表面与立柱相接部位进行凿毛处理，并用洁净水冲洗干净。

⑶模板

模板采用大块整体定型钢模板，在模板厂加工制作后运至现场。要求模板表面平整，尺寸偏差符合设计要求，具有足够的刚度、强度、稳定性，且拆装方便，接缝严密不漏浆。

模板先在墩位处组装成整体，调整接缝处的平整度和缝隙，必要时用磨光机磨平接缝处错台，直至满足规范要求。待钢筋经检查合格后，用吊车将钢模板套入钢筋骨架中,对较高

不合格搭设支架 测量放线 基础顶面凿毛清洗 钢筋、模板安装就位 钢筋、模板加工 混凝土试块 监理验收 合格 灌注混凝土 原材料检测、混凝土拌制、运输

图4.4-7 立柱施工工艺流程

的立柱,可分节吊装。模板的固定方法采用四周搭设模板支架及拉缆风绳的方法同时进行。

模板安装后开始加固，保证模板在灌注砼过程受力后不变形、不移位。模内干净无杂物，拼合平整严密。支架结构的立面、平面安装牢固，并能抵挡振动时偶然撞击。支架立柱在两个互相垂直的方向加以固定，支架支承部分安臵在可靠的地基上。模板检查合格后，刷脱模剂。

加固完成后应对其平面位臵、标高、垂直度等方面进行全面自检，自检合格后报监理进行验收，验收合格后方能浇注砼。在浇注砼过程中，实施监测并派专人负责，如发现模板在浇注砼的过程中有超出允许偏差的可能性及时进行纠正，确保模板稳定性。

⑷钢筋施工

立柱钢筋笼在承台施工时已预埋，安装模板前在钢筋笼外侧绑扎适量的垫块，以保持钢筋在模板中的准确位臵和保护层厚度。

⑸砼浇注

立柱砼全部由拌和站统一集中供应，砼运输车运到现场，由吊车进行浇注，砼拌合过程中由试验室严格控制其配合比和坍落度，确保砼质量。同时在浇注过程中，采用串筒将砼送至立柱各部位，确保砼自由落差不超过2m，以防砼出现离析。采用插入式振动棒进行振捣，每层浇注厚度不超过30cm。整个立柱均一次浇注完毕，砼浇注完成后，做好表面收浆抹平工作，确保顶部砼质量。

砼的浇筑连续进行，如因故必须间断时，其间断时间小于前层砼的初凝时间或能重塑的时间，并经试验确定，若超过允许间断时间，须采取保证质量措施或按工作缝处理。

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