钻孔灌注桩水下混凝土灌注作业指导书

1 适用范围

本作业指导书适用于铁路桥梁钻孔桩基础水下混凝土灌注施工。

2 作业准备

2.1 技术准备

2.1.1 灌注的钻孔得到监理单位的确认验收后，方可进行水下混凝土灌注。

2.1.2 作业指导书编制后，应在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标注。制定施工安全保证措施，提出应急预案。对施工人员进行技术交底。对参加施工人员进行上岗前技术培训，考核合格后持证上岗。收集施工作业层所需的各类参数，包括实测孔深、设计桩顶标高。

2.2 人员配备

现场作业人员均通过岗前培训并具有相当水下混凝土灌注作业施工经验。

2.3 机具配备

各种机械设备均通过相关部门的检测，可进行安全施工生产。

3 技术要求

3.1 钢筋笼安装就位并经复核平面偏差在10cm，高程在±50cm以内。

3.2 沉渣经测定符合摩擦桩≤20cm，端承桩≤5cm的要求。

3.3 现场混凝土满足首次灌注埋深≥1m要求，并有保证连续灌注的混凝土供应。

4 施工程序与工艺流程

4.1 施工程序

桩基水下混凝土施工程序为：导管水密性试验及安装 二次清孔

混凝土现场检测 首批混凝土 灌注混凝土 导管和导管随混凝土灌注进程的提拔 拆卸 清卸 埋深控制 声测管检查 桩头凿除 填写灌注作业记录。

4.2 工艺流程

图4.2 水下混凝土灌注施工工艺及质量控制流程

5 施工要求

5.1 导管水密性试验及安装

5.1.1 导管在使用前或使用一段时间后，除应对其规格、质量和拼接构造进行认真的检查外，还需做拼装、过球和水压试验，水压试验时的压力应不小于灌注混凝土时导管可能承受的最大压力的1.5倍。

混凝土导管压力试验

导管壁可能承受的最大压力按下式计算：

Pw=1.3(γc×hc－γw×hw)

式中 Pw——导管壁可能承受的最大压力(kg/m2)；

γc——混凝土容重(kg/m3)；

hc——导管内混凝土柱最大高度，采用导管全长(m)；

γw——钻孔内水或泥浆比重，一般为1.0～1. 25 kg/m2，大于1. 25

时不宜灌注水下混凝土；

hw——钻孔内水或泥浆深度(m)。

5.1.2 水密试验方法是把拼装好的导管先灌满水，两端封闭，一端焊接出水管接头，另一端焊接进水管接头，并与水泵出水管相接，启动水泵给导管注入压力水，当水泵的压力表压力达到导管须承受的计算压力时，稳压15min后接头及接缝处不渗漏即为合格。

5.1.3 导管可在钻孔旁预先分段拼装，在吊放时在逐段拼装。分段拼装时，应仔细检查，变形和磨损严重的不能使用。导管内壁和法兰表面如黏附有灰浆和泥砂应擦拭干净。

5.1.4 导管在吊放时宜用两根钢丝绳分别系掉在最下端一节导管的两个吊耳上，并沿导管每隔6m左右用铁丝将导管和钢丝绳捆扎在一起。导管吊放时，应使位置距孔中，轴线顺直，稳步沉放，防止卡挂钢筋骨架和碰撞孔壁。导管上用油漆划上刻度，导管安装好后，插入孔底，然后提离孔底30cm，检验导管实际长度。导管下放完毕后，做提升试验，检查在导管提升过程中是否与钢筋笼相互影响，确保在混凝土浇注过程中提升导管时不会出现导管挂住钢筋笼的情况。

钻孔桩混凝土浇注

5.2 二次清孔

水下混凝土灌注前必须进行二次清孔。灌注水下混凝土是钻孔桩施工的重要工序，应特别注意。钻孔应经成孔质量检验合格后，方可开始灌注工作，灌注前，对孔底沉淀层厚度应在进行一次测定。如厚度超过规定，可用前述喷射法相孔底喷射3～5min，使沉淀悬浮，然后立即灌注首批混凝土。

5.3 混凝土拌和物现场性能检测

水下混凝土灌注前，需对混凝土的坍落度、含气量、入模温度、扩散度四项指标进行测试，满足要求后方可进行混凝土浇注。

现场测试仪器 含气量检测

现入模温度检测图 扩展度检测

5.4 封底混凝土施工

5.4.1 首批混凝土数量：按规范要求，首批混凝土的方量应满足导管初次埋深≥1.0m和填充导管底部间隙的需要，设导管下口离孔底40cm，参照规范进行计算桩基首批混凝土方量。

首批封底混凝土计算：

导管口到孔底0.3～0.4m，首批混凝土导管埋深应满足1m以上，首批混凝土数量V按下式计算：

V=Ht×πd2/4+Hc×πD2/4

式中 D－钻孔桩直径；

d－导管直径；

Hc－首批需要混凝土面至孔底高度=导管埋深(lm)+导管底至孔底高度；

Ht —混凝土面到水面高度。

5.4.2 隔水栓一般采用混凝土制作，其外径宜比导管内径小20～25mm，采用3～5mm厚的橡胶垫圈密封，其直径宜比导管内径大5～6mm。

采用混凝土制作的隔水塞，宜制成圆锥体，其直径和技术规格要求见图5.4.2，混凝土的强度等级宜为桩基混凝土同等强度。

为保证隔水塞隔水性能良好和能顺利从导管内排出，隔水塞应具有一定的强度，表面光滑，形状尺寸规整。

图5.4.2 隔水栓

5.4.3 封底混凝土施工后导管埋置深度为1～3m。检查导管内混凝土顶面标高是否满足要求，是否存在漏水现象，不满足要求则采用二次清孔方法处理后，报监理工程师同意，再重新灌注。

5.5 混凝土灌注

灌注开始后，应紧凑的连续的进行，严禁途中停工，同一个桩的混凝土持续灌注时间应不大于凝土初凝时间。尽量缩短导管拆除时间，下料掌握好速度，不宜太快太猛，以免造成气堵。

准备浇注混凝土

灌注过程中要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，而使测深不准确。灌注过程中，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，正确指导导管的提升和拆除。

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，不可整斗地灌入料斗和导管，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。

5.6 导管提升

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，移到钻孔中心。当导管提升到法兰接头露孔口以上有一定高度，可拆除1节和2节导管。此时暂停灌注，先取走料斗，重新系牢井口的导管，并挂上升降设备，然后松动导管的接头螺栓或快速接头，同时将起吊导管用的吊钩挂上待拆的导管上端的吊环，待螺栓全部拆除或快速接头拆除后，吊起待拆的导管，徐徐放在地上，然后将料斗重新插入井口的寻管内，校正好位置继续灌注。

拆除导管动作要快，时间一般不超过15min。要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中，并注意安全，已拆下的管节要立即清洗干净，堆放整齐。

5.7 灌注混凝土测深和导管埋深控制

5.7.1 测深：灌注水下混凝土时，应探测水面或泥浆面以下的孔深和所灌注的混凝土面高度，以控制沉淀层厚度、埋导管深度和桩顶高度。

测深锤法：目前多采用绳系重锤吊入孔内，使通过泥浆沉淀层而停留在混凝土表面上，根据测绳，所示锤的沉入深度作为混凝土灌注深度。完全凭探测者手中所体测锤在接触混凝土顶面以前与接触混凝土顶面以后不同重量的感觉而判别。

测深桩的测锤的重量以重一些为好，为防止测深锤接触混凝土表面后陷入太深，以平底为宜，且底面积不宜太小。一般制成圆锥形，锤底直径15cm左右，高8～12cm，锤用铁铸成，其重量视所系绳种类、测探深度和泥浆比重等而定，一般为3～5kg。测绳用质轻、拉力强、遇水不伸缩，标有尺度的如尼龙皮尺为宜。

探测时须仔细，比以灌注的混凝土数量校对，防止错误。

5.7.2 导管埋深控制：灌注混凝土时，导管埋入混凝土的深度，一般宜在2～4m较好。在任何情况下，不得小于1m或大于6m。少于1m时，已发生拔导管时拔漏事故，大于6m以上时，易发生埋管拔不出来的事故。拔管前须仔细测探混凝土面深度。用测绳锤探测时，须有2人用2个测锤测探，防止误测。

5.8 混凝土最终灌注高度的确定

为确保桩顶质量，在施工图桩顶高程以上应加灌一定高度，以便灌注结束后，将此段混凝土清除。增加的高度可按孔深，成孔方法、清孔方法确定，一般不宜小于0.5m，深桩不宜小于1m。

混凝土灌注到接近施工图桩顶高程时，工地值班入员要计算还需要的混凝土数量。通知搅拌站按需要数拌制，以免造成浪费。

为减少以后凿除桩头的工作量，可在灌注结束后，混凝土凝结前，挖除多余的一段桩头，但应保留10～20cm，以待随后修凿，接灌承台。

在灌注接近结束时，由于导管内混凝土柱高度减小，超压力降低，而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加、比重增加。如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，使灌注工作继续进行。在拔出最后一节导管时，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。

5.9 桩头凿除

基坑开挖后，准确测量并标示深入承台的高度，后采用混凝土切割设备沿周边切入3cm深度，再将混凝土与钢筋小心剥离后，用錾子将桩头凿除。

6 劳动组织

6.1 劳动力组织方式：采用架子队组织模式。

6.2 施工人员应结合施工方案、机械、人员组合、工期要求进行合理配置。

表6.2 施工人员配备表

其中负责人、专兼职安全员、工班长、技术人员必须由施工企业正式职工担任，并根据工程情况适当配备若干劳务工人。

7 材料要求

原材料应符合设计要求，主要有砂石、水泥、钢筋、导管等。施工用水的水质应符合工程用水标准。

8 设备机具配置

8.1 机具设备

表8.1 混凝土灌注所需主要设备表

8.2检测设备

表8.2 混凝土灌注需要准备的检测设备

9 质量控制及检验

9.1 质量控制

9.1.1 混凝土灌注前必须准备充足的砂、石料、水泥、外加剂等原材料；设备必须维修保养、调试运转，并备足够的易损件；集料斗每次灌注混凝土前均应清理干净。

9.1.2 导管连接时，接头须清洗干净、涂上黄油，并加上密封圈，对于破损的密封圈进行调换，接头的螺纹要旋转到位，以防漏水。每次混凝土浇注拆管后应及时清洗导管，以免水泥砂浆附着凝固后下次浇注时造成堵管。

9.1.3 混凝土到达现场进行坍落度、扩散度、含气量、入模温度等的检测，检测结果满足表9.2.2中的指标要求。

9.1.4 灌注前对泥浆进行测试，指标满足比重不大于1.1，含砂率小于2%，黏度控制在17～20s后方可灌注。

9.1.5 为防止灌注过程中导管拔出混凝土面造成断桩现象出现，导管埋深要求控制在2～4m。

9.1.6 声测管在灌注过程中，采用内插套管的方法检查是否有漏浆现象，一旦出现不通苗头，即刻疏通，混凝土灌注结束后再进行检查，合格后灌满水，并用木塞封好。

9.1.7 严格控制进入料斗内混凝土的坍落度。发现混凝土有异常应停止灌注，处理不合格混凝土，同时查明原因处理后才能继续施工。

9.1.8 灌注过程中，若发生意外而导致暂停，应不时地上下缓慢提升导管，以免导管埋置太深造成提升不动或混凝土假凝，从而出现堵管。

9.1.9 认真检测混凝土面上升高度、导管埋深，并和已灌入的混凝土数量校核，以便确定扩孔率或混凝土面上升是否正常。

9.1.10 混凝土灌注至计算桩顶标高时，采用小漏斗或刚性竿探测混凝土面质量，以确定混凝土标高。

9.2 质量检验

9.2.1 钻孔灌注桩混凝土主控项目

1 混凝土原材料、配合比设计、施工和水下混凝土的检验必须符合铁道部现行《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》（铁建设[2005]160号）第6.2.1～6.2.7条、第6.3.1～6.3.4条、第6.4.1～6.4.3条、第6.4.5条、第6.4.10条、第6.4. 13条和铁道部现行《铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准》(TB10424-2003)第9.3.4～9.3.5条的规定。

2 水下混凝土浇注必须符合施工工艺设计要求。

检验数量：施工单位、监理单位全部检查。

检验方法：观察和测量。

监理单位旁站监理。

3 桩的混凝土强度等级必须符合设计要求。水下混凝土标准养护试件强度必须符合设计强度等级的1.15倍。

检验数量：施工单位每根桩应在混凝土的浇注地点随机抽样制作混凝土试件不得少于2组；每个桩基础监理单位见证取样检测或平行检验数量为施工单位检验数量的20%、10%，且不少于2组。

检验方法：施工单位进行混凝土强度试验；监理单位检查混凝土强度试验报告和进行见证取样检测或平行检验。

4 桩身顶端必须清理上层浮浆露出新鲜混凝土面。桩顶高程和主筋伸入承台的长度必须符合设计要求。

检验数量：施工单位、监理单位全部检查。

检验方法：观察和测量。

5 钻孔桩桩身混凝土应匀质、完整。其检验必须符合下列规定：

1) 对钻孔桩桩身混凝土应全部进行无损检测。检测方法必须符合铁道部现行《铁路工程基桩无损检测规程》(TB10218)的规定。

2) 对桩身混凝土质量有疑问和设计有要求的桩，应采用钻芯取样进行检测。检测方法应符合铁道部现行《铁路工程结构混凝土强度检测规程》(TB10426)的规定。

有资质的检测单位检测。

检验数量：施工单位、监理单位全部检查。

检验方法：施工单位检查检测报告；监理单位见证检测并检查检测报告。

9.2.2 现场水下混凝土施工质量标准及检验方法

表9.2.2 水下混凝土施工质量标准及检验方法

10 安全及环保要求

10.1 安全要求

10.1.1 施工人员应认真贯彻执行安全生产规程中的各项规定，加强现场安全教育工作，增强职工的安全意识，建立安全生产交底制度，要针对施工内容进行交底，并做书面记录。

10.1.2 工程施工中，当班的项目管理人员，各工序责任人，应定期和不定期对施工机械设备、测量计量仪器具的维护磨损连接和状态偏离等状况进行检查和技术复核。及时对机械设备进行保养、维修。

10.1.3 起重吊装设备使用前，均应按程序进行检查和试运行验收，确认合格后再投入使用。

10.1.4 施工员起重工要对投入的起重吊装设备新旧程度、起重能力及司机的熟练程度有所了解，严格遵守"十不吊"规定。

10.1.5 起重吊装设备旋转范围内严禁站人。

10.1.6 孔口用钢筋网片或木板铺盖，防止人和物掉入其中。

10.1.7 应制定施工现场用电安全措施、安装、维修或拆除临时用电设施必须有证专业电工进行，施工现场所有电器设施都应做好接地保护。

10.2 环保要求

10.2.1 混凝土灌注过程中排除的泥浆要通过引流集中沉淀处理，不得随意排放或引入河流。

10.2.2 废弃不用的混凝土要集中处理，不得随地丢弃。

10.2.3 混凝土灌注过程中及灌注完华后，清洗管道、机械的废水不得随意排放或引入河流，以免造成环境污染。