橋梁灌注樁鉆孔施工方案設計一、工程概況與編制依據

（一）項目背景與工程規(guī)模

本項目為XX高速公路跨河大橋工程，橋梁全長1286m，主橋采用（75+130+75）m預應力混凝土連續(xù)剛構引橋，采用30m預應力混凝土小箱梁，橋面凈寬12.5m+2×1.5m（防撞護欄）。橋梁基礎采用鉆孔灌注樁基礎，共計樁基216根，其中樁徑1.8m的樁基120根，設計樁長25-40m；樁徑2.2m的樁基96根，設計樁長30-45m。樁基持力層為中風化砂巖，單樁豎向抗壓承載力設計值不小于8000kN。項目地處XX河流域，兩岸地形平坦，河床寬約320m，施工期間受汛期水位影響較大，需重點解決鉆孔過程中的護壁穩(wěn)定與沉渣控制問題。

（二）地質與水文條件

1.地層巖性

根據工程地質勘察報告，橋位處地層自上而下依次為：

（1）素填土：厚度1.5-3.0m，松散，以黏性土為主，含少量碎石；

（2）淤泥質黏土：厚度2.0-5.5m，流塑，高壓縮性，含有機質，承載力特征值60kPa；

（3）粉砂：厚度3.0-8.0m，稍密-中密，飽和，標貫擊數8-15擊，承載力特征值120kPa；

（4）卵石：厚度5.0-12.0m，中密-密實，粒徑20-80mm，含量60%-70%，母巖為砂巖，承載力特征值300kPa；

（5）中風化砂巖：揭露厚度大于15m，巖體較完整，飽和單軸抗壓強度15-25MPa，承載力特征值800kPa，為樁基持力層。

2.水文條件

橋位處地表水為XX河水，水位受季節(jié)影響顯著，豐水期（6-9月）水位標高+12.5m+，枯水期（12-3月）水位標高+9.5m+，歷史最高水位+14.2m。地下水類型為孔隙潛水與基巖裂隙水，穩(wěn)定水位埋深1.5-3.5m，滲透系數卵石層為5.0×10^-2cm/s，砂巖層為1.2×10^-3cm/s。地下水對混凝土結構具弱腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性。

（三）編制依據

1.法律法規(guī)與行政規(guī)章

《中華人民共和國建筑法》（2019修正）、《建設工程質量管理條例》（2019修訂）、《危險性較大的分部分項工程安全管理規(guī)定》（住建部37號令）、《公路橋梁和隧道工程施工安全風險評估指南（試行）》（交質監(jiān)發(fā)〔2011〕217號）。

2.技術標準與規(guī)范

《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T3650-2020）、《公路工程質量檢驗評定標準》（JTGF80/1-2017）、《建筑地基基礎工程施工質量驗收標準》（GB50202-2018）、《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120-2012）、《公路工程基樁檢測技術規(guī)程》（JTG/T34-2020）、《鉆孔灌注樁用泥漿》（JG/T3034-1997）。

3.設計文件與勘察資料

XX高速公路跨河大橋施工圖設計（圖號：QX-SG-2023-08）、XX橋位工程地質勘察報告（詳勘階段，報告編號：DK2023-015）、施工招標文件及合同文件（項目編號：XX-2023-ZB-006）。

4.現場條件與周邊環(huán)境

施工現場已完成“三通一平”，臨時便道貫通橋位兩岸，電力就近接入，容量為630kVA；橋位上游500m處設有水文監(jiān)測站，可提供實時水位數據；周邊無重要建筑物，臨近鄉(xiāng)村道路，施工期間需減少對當地交通的干擾。

二、施工準備

（一）技術準備

1.地質資料復核與施工參數確定

根據詳勘報告，橋位處存在多層復雜地質單元。針對淤泥質黏土層（流塑狀態(tài)，厚度5.5m），采用泥漿護壁成孔工藝，控制泥漿比重至1.25-1.30；粉砂層（厚度8m）需提高泥漿粘度至22-25s，添加CMC增粘劑防止流砂涌孔；卵石層（最大粒徑80mm）選用筒鉆與旋挖鉆配合施工，鉆頭直徑比設計樁徑小20mm，確保成孔垂直度偏差小于1%。中風化砂巖層采用牙輪鉆頭，轉速控制在15-20rpm，避免巖層因過快鉆進產生裂隙。

2.鉆孔工藝方案比選

對比回轉鉆、沖擊鉆與旋挖鉆三種工藝：回轉鉆在卵石層效率低（進尺速度僅0.5m/h）；沖擊鉆易擾動周邊土體；旋挖鉆在卵石層進尺可達2.5m/h，且泥漿循環(huán)系統(tǒng)封閉性好，減少環(huán)境污染。最終選定旋挖鉆為主力設備，配合氣舉反循環(huán)清孔工藝，確保沉渣厚度≤50mm。

3.特殊工況應急預案

針對汛期水位波動（變幅達4.7m），設置鋼制套筒護筒深入卵石層3m，頂部焊接法蘭盤與鋼圍堰連接，形成雙重防水屏障。在粉砂層易塌孔段，預先儲備膨潤土儲備料（200噸），泥漿比重可緊急提升至1.40。

（二）資源準備

1.鉆孔設備配置

選用SR280型旋挖鉆機3臺（最大扭矩280kN·m），配套鉆具包括：筒鉆（直徑1.6m/2.0m）、螺旋鉆（用于軟土層）、牙輪鉆（砂巖層）。每臺鉆機配備2臺3PNL泥漿泵（流量108m3/h），形成“一鉆雙泵”作業(yè)模式。泥漿凈化系統(tǒng)采用SS-200型除砂器（處理能力200m3/h）和ZJ-150型振動篩（篩孔2mm），實現泥漿循環(huán)利用。

2.材料儲備計劃

泥漿材料：膨潤土（鈉基）150噸，純堿（Na?CO?）5噸，CMC（羧甲基纖維素）2噸。護筒材料：δ=10mm鋼板200噸，加工成直徑2.2m/1.8m的標準節(jié)（每節(jié)長3m）。應急材料：速凝水泥（42.5R級）10噸，木塞（φ300mm）50個，用于突發(fā)漏漿封堵。

3.人員組織架構

設鉆孔作業(yè)隊3個，每隊配置：鉆機操作手2人（持證上崗），技術員1人（負責孔深檢測），泥漿工2人（負責泥漿性能調控），普工4人。另設專職安全員1人/隊，每日進行孔口防護檢查。

（三）現場準備

1.場地規(guī)劃與布置

鉆孔平臺采用鋼棧橋搭設（承載力≥200kPa），平臺頂面標高+15.0m（高于歷史最高水位0.8m）。泥漿系統(tǒng)分區(qū)設置：沉淀池（200m3×2）、循環(huán)池（150m3×3）、廢漿池（100m3×1），池體采用HDPE防滲膜襯砌。鋼筋加工場獨立設置，遠離鉆孔區(qū)30m以上，避免泥漿污染。

2.臨時水電保障

供電系統(tǒng)：采用630kVA變壓器2臺，備用發(fā)電機（200kW）1臺，電纜沿平臺架空敷設。每臺鉆機獨立控制柜，配置漏電保護裝置（動作電流≤30mA）。供水系統(tǒng)：DN100供水管網接入河岸取水點，泥漿池配備高壓水槍用于泥漿稀釋。

3.安全防護設施

孔口防護：每樁設置1.2m高鋼制防護欄，懸掛“當心墜落”警示牌。泥漿池周邊設置雙道防護欄（高度1.0m/1.5m），夜間加裝警示燈。應急通道：平臺寬度≥4m，兩側設1.0m寬逃生通道，配備救生圈20個、應急燈50盞。

三、鉆孔施工工藝與技術控制

（一）鉆進施工

1.開孔階段控制

開孔前對樁位中心進行復測，偏差控制在20mm以內。護筒埋設采用振動錘沉設，確保垂直度偏差≤0.5%，入土深度不小于3m。在粉砂層開孔時，采用低壓慢鉆（轉速10-15rpm），鉆壓控制在80-100kN，避免擾動孔壁。護筒頂部設置臨時水準點，每鉆進2m復核一次樁位。

2.不同地層鉆進參數

（1）淤泥質黏土層：鉆壓控制在120-150kN，轉速18-20rpm，泥漿比重1.25-1.30。每鉆進3m進行一次掃孔，防止縮徑。

（2）粉砂層：鉆壓降至80-100kN，轉速提升至22-25rpm，泥漿粘度調整至22-25s，添加0.3%CMC增強護壁效果。

（3）卵石層：采用筒鉆配合旋挖，鉆壓150-180kN，轉速15-18rpm，遇粒徑大于50mm卵石時更換螺旋鉆頭，避免卡鉆。

（4）砂巖層：更換牙輪鉆頭，鉆壓200-220kN，轉速控制在12-15rpm，每進尺0.5m停鉆檢查鉆頭磨損情況。

3.鉆進異常處理

（1）漏漿時立即回填黏土至漏漿點以上2m，暫停鉆進30分鐘。若持續(xù)漏漿，注入水泥-水玻璃雙液漿（水玻璃模數2.8，摻量5%）。

（2）卡鉆時采用高壓氣槍清理鉆頭周圍，嚴禁強行提鉆。若無法解除，采用水下爆破松動孤石，爆破藥量控制在0.3kg以內。

（3）斜孔處理：發(fā)現偏斜超過0.5%時，回填片石至偏斜點以上3m，采用低鉆壓、高轉速糾偏。

（二）清孔與換漿

1.第一次清孔

終孔后停止鉆進，將鉆頭提至離孔底0.5m處，開啟氣舉反循環(huán)系統(tǒng)。清孔時間根據沉渣厚度確定，當返出泥漿含砂率≤8%時停止。清孔過程中持續(xù)補充新鮮泥漿，保持孔內液面高于地下水位2m。

2.鋼筋籠安裝后清孔

鋼筋籠安裝完成后，采用氣舉反循環(huán)二次清孔。清孔時泵送量控制在120m3/h，孔底沉渣厚度檢測采用標準測錘，每2小時測量一次，直至沉渣≤50mm。清孔完成后30分鐘內必須澆筑混凝土。

3.泥漿性能調控

（1）比重控制：清孔階段泥漿比重維持在1.15-1.20，澆筑前降至1.05-1.10。

（2）粘度調整：通過添加純堿（Na?CO?）調節(jié)pH值至8-10，添加CMC控制粘度在18-22s。

（3）含砂率檢測：采用NM-4型含砂率測定儀，每2小時檢測一次，超標時啟動SS-200型除砂器處理。

（三）成孔質量檢測

1.孔形檢測

采用JJC-1D型超聲波測孔儀進行掃描，檢測點沿樁周均勻布置8個測點。檢測內容包括：

（1）孔徑偏差：設計樁徑±50mm范圍內合格

（2）孔斜率：垂直度偏差≤1%

（3）孔壁平整度：凹凸深度不超過20mm

2.沉渣檢測

（1）標準測錘法：采用錐形測錘（重量5kg），測量繩標注刻度，測量三次取平均值。

（2）壓力盒檢測：在孔底放置壓力傳感器，通過澆筑前壓力變化推算沉渣厚度。

（3）影像復核：對疑似沉渣超標部位，采用水下攝像頭拍攝影像資料備查。

3.終孔驗收

終孔驗收由監(jiān)理工程師、設計代表、施工單位共同參與，驗收標準包括：

（1）孔深：比設計樁深超深0.5m

（2）孔徑：無縮徑、擴徑現象

（3）孔位偏差：群樁中樁位偏差≤D/6（D為樁徑）且不大于100mm

（4）地質確認：巖樣與地質報告吻合，中風化砂巖層進尺≥3m

（四）特殊地層處理

1.流砂層施工

在粉砂層鉆進時，采用"鉆進-停頓-掃孔"循環(huán)作業(yè)，每鉆進1m停鉆10分鐘讓孔壁穩(wěn)定。泥漿中添加0.5%聚丙烯酰胺（PAM）增強絮凝效果，防止流砂涌出。

2.孤石處理

遇孤石時采用"沖擊破碎+旋挖取渣"工藝：先以沖擊鉆破碎孤石（沖擊頻率40次/分鐘），再用筒鉆撈取碎塊。孤石直徑超過1m時，采用水下微差爆破，藥量控制在0.5kg以內。

3.裂隙水處理

在砂巖裂隙發(fā)育區(qū)域，鉆孔前預埋φ108mm注漿管，鉆進過程中若遇涌水（流量＞5m3/h），立即停止鉆進，注入水泥-水玻璃雙液漿（水灰比0.8:1，水玻璃摻量8%）進行封堵。

四、混凝土灌注施工

（一）混凝土制備

1.材料質量控制

水泥采用P.O42.5R級普通硅酸鹽水泥，進場時核查出廠合格證與檢測報告，每200噸進行一次安定性、凝結時間及強度復驗。細骨料選用質地堅硬潔凈的天然河砂，細度模數2.6-3.0，含泥量≤3%。粗骨料采用5-25mm連續(xù)級配碎石，針片狀含量≤5%，壓碎值≤8%。外加劑選用聚羧酸高性能減水劑，減水率≥25%，摻膠凝材料質量的0.8%-1.2%。拌合用水采用飲用水，氯離子含量≤500mg/L。

2.配合比設計

根據樁徑2.2m、設計強度C30的要求，經試配確定基準配合比：水泥380kg/m3，砂率42%，水膠比0.42，坍落度200±20mm。針對卵石層易塌孔風險，摻加膠凝材料質量8%的粉煤灰改善和易性；砂巖裂隙水發(fā)育區(qū)域，添加水泥質量3%的膨脹劑補償收縮。配合比經監(jiān)理工程師批準后，在生產前進行試拌驗證，實測坍落度18-22cm，擴展度450-550mm，滿足水下混凝土施工要求。

3.拌合與運輸

采用HZS120型強制式攪拌站生產，計量誤差控制在水泥±1%、骨料±2%、水±1%、外加劑±1%。投料順序為先投砂石、水泥，干拌30秒后加水及外加劑，濕拌120秒?；炷敛捎?m3罐車運輸，運輸過程中保持2-4rpm轉速防止離析。從攪拌站到灌注點單程時間控制在30分鐘內，夏季采取覆蓋防曬措施，冬季運輸罐包裹保溫套。

（二）灌注工藝實施

1.導管安裝

采用內徑φ300mm、壁厚6mm的快速卡接式導管，使用前進行水密承壓試驗（壓力0.6MPa）。導管底部距孔底300-500mm，第一節(jié)導管長度4m，后續(xù)標準節(jié)2.5m，通過法蘭盤連接。導管安裝垂直度偏差≤0.5%，卡箍螺栓扭矩達到40N·m。漏斗容量滿足初灌量要求，容積≥2.5m3，配備隔水球膽（直徑280mm）防止混凝土與泥漿混合。

2.首灌作業(yè)

首批混凝土量按V≥πD2(H1+H2)/4+qπd2/4計算，其中D為樁徑1.8m，H1為導管埋深1.0m，H2為導管底至孔底距離0.3m，q為超灌量0.5m3，d為導管內徑0.3m。實際首灌量3.2m3，混凝土下落時連續(xù)投放，確保隔水球膽順利排出。測量混凝土面上升高度，確認導管埋深≥2.0m后暫停灌注，拆卸一節(jié)導管。

3.連續(xù)灌注控制

灌注過程保持連續(xù)性，間隔時間≤30分鐘。導管埋深控制在2-6m，每灌注2m測量一次混凝土面高度，采用帶刻度的測錘實測。埋深過淺（＜2m）時上下抖動導管防止埋管；埋深過深（＞6m）時及時拆卸導管?；炷撩嫔仙俣瓤刂圃?-6m/h，避免過快導致鋼筋籠上浮。每根樁灌注時間控制在混凝土初凝前4小時完成，夏季摻加緩凝劑延長初凝時間至10小時。

（三）質量過程控制

1.性能監(jiān)測

每車混凝土出料口檢測坍落度，每5車制作一組試塊（150mm立方體），28天標準養(yǎng)護后檢測強度。灌注過程中每2小時檢測混凝土溫度，夏季不超過32℃，冬季不低于5℃。對易產生離析的卵石層，現場檢測混凝土擴展度，要求≥450mm。異常情況時增加檢測頻次，發(fā)現不合格混凝土立即廢棄。

2.導管操作要點

拆卸導管時保持垂直，避免碰撞鋼筋籠。導管埋深測量采用雙測錘復核，誤差≤0.1m。灌注后期采用附著式振搗器輕微振搗導管，防止混凝土“假凝”。當混凝土面接近鋼筋籠底部時，放慢灌注速度至2m/h，防止籠體上浮。

3.終灌控制

混凝土面設計樁頂標高以上超灌0.8m，確保樁頭混凝土強度。灌注完成后立即拔出導管，清理樁頭浮漿至密實混凝土面。樁頂預留鋼筋長度按設計要求外露40d（d為鋼筋直徑），采用塑料套管保護。

（四）特殊問題處理

1.導管堵塞

發(fā)生堵管時立即上下抖動導管，若無效則拆開法蘭盤疏通。堵管位置在導管中部時，采用高壓風槍（壓力0.4MPa）從導管頂部吹通。嚴禁用鉆具沖擊導管，防止變形。

2.鋼筋籠上浮

發(fā)現上浮時立即暫停灌注，通過導管插入鋼筋籠固定裝置。上浮量超過300mm時，拔出鋼筋籠重新安裝，并增加頂部抗浮鋼筋（2φ22環(huán)形箍筋）。

3.斷樁預防

在粉砂層灌注時，控制混凝土坍落度下限18cm，避免流動性過大導致夾泥。灌注全程保持孔內泥漿液面高于地下水位2m，防止縮徑。每根樁灌注完成后24小時內進行超聲波檢測，發(fā)現缺陷樁及時制定補強方案。

五、質量檢測與驗收標準

（一）成孔質量檢測

1.孔徑與垂直度檢測

采用JJX-3A型井徑儀進行掃描，沿樁周每30°布設一個測點，測量孔徑變化。檢測時將儀器緩慢下放，速度控制在0.5m/min，記錄不同深度的孔徑數據。垂直度檢測采用JDT-5型電子測斜儀，在鉆桿上固定傳感器，每鉆進5m測量一次，累計偏差超過樁長的0.5%時立即停鉆糾偏。

2.孔深與沉渣厚度檢測

孔深檢測使用標準測繩，每10m校準一次長度。測繩下端懸掛5kg重錘，緩慢放入孔底，停留3秒后讀取數值。沉渣厚度采用雙控法：一是用沉渣盒在孔底取樣，烘干后稱重計算；二是用超聲波泥漿密度儀測量孔底泥漿比重，換算沉渣厚度。兩項結果誤差超過20%時重新檢測。

3.孔位偏差測量

全站儀架設在控制點上，對準樁位中心標記，測量實際坐標與設計坐標的偏差。群樁中樁位偏差控制在D/6（D為樁徑）且不大于100mm，單樁偏差不大于50mm。發(fā)現偏差超限時，在護筒上標注修正位置，指導鋼筋籠安裝。

（二）樁身完整性檢測

1.低應變反射波法

采用PIT-V型樁基檢測儀，在樁頂安裝加速度傳感器，用18磅錘激振。信號采集時避開鋼筋籠主筋位置，采樣頻率1024Hz，記錄時間不少于2ms。通過分析反射波波形判斷缺陷類型：擴徑處出現同向反射，縮徑處出現反向反射，斷裂處出現多次反射。

2.超聲波透射法

預埋3根聲測管，呈等邊三角形布置，管徑50mm，壁厚3mm。檢測前向管內注滿清水，排除氣泡。采用NM-3A非金屬超聲檢測儀，發(fā)射與接收換能器同步升降，測點間距0.5m。聲速低于3500m/s或波幅衰減超過30dB的部位判定為缺陷。

3.鉆芯法驗證

對低應變檢測異常的樁，采用HY-100型巖芯鉆機取芯。鉆頭直徑100mm，轉速200rpm，壓力控制在5-8kN。取芯深度進入樁底持力層1m，芯樣按0.5m分段編號，觀察混凝土密實度、骨料分布及缺陷位置。

（三）混凝土強度檢測

1.標準試塊檢測

每根樁制作3組150mm立方體試塊，分別在首灌、中段、終灌時取樣。試塊在標準養(yǎng)護室養(yǎng)護（溫度20±2℃，濕度≥95%），28天齡期用2000kN壓力機進行抗壓試驗。強度評定采用統(tǒng)計方法，平均值不小于設計值的1.15倍，最小值不小于設計值的0.95倍。

2.鉆芯法強度檢測

對試塊強度不合格的樁，鉆取直徑100mm的芯樣，加工成高徑比1:0.5的試件。芯樣在40℃烘箱中干燥48小時，用1000kN萬能試驗機測試抗壓強度。芯樣強度換算系數取0.88，修正后的強度應滿足設計要求。

3.回彈法輔助檢測

采用HT225W型回彈儀，在樁身側面選取16個測區(qū)，每個測區(qū)測16個回彈值。去除3個最大值和3個最小值后計算平均回彈值，根據地區(qū)曲線換算混凝土強度?；貜椃▋H作為參考，不單獨作為驗收依據。

（四）驗收標準執(zhí)行

1.主控項目驗收

樁位偏差、孔深、沉渣厚度、混凝土強度為主控項目，必須100%合格。驗收時由監(jiān)理工程師、設計代表、施工單位共同參與，簽署《樁基分項工程驗收記錄表》。對不合格項，制定整改方案并重新檢測，直至合格。

2.一般項目控制

孔徑偏差、垂直度、鋼筋籠保護層厚度等為一般項目，允許偏差項目合格率不低于90%。驗收時采用隨機抽樣法，每10根樁抽查1根，不足10根全檢。一般項目超差但不影響結構安全時，可簽署技術處理意見后驗收。

3.驗收資料整理

驗收資料包括：樁位測量記錄、成孔檢測報告、混凝土試塊報告、樁身檢測報告、隱蔽工程驗收記錄等。資料按樁號分類裝訂，簽字手續(xù)齊全。電子檔案同步上傳至工程管理平臺，保存期不少于工程竣工后5年。

六、安全環(huán)保措施與應急預案

（一）施工安全防護

1.孔口防護設施

鉆孔平臺周邊設置1.2m高鋼制防護欄，立桿間距2m，焊接在平臺主梁上。防護欄刷紅白相間警示漆，懸掛“禁止攀爬”標識牌。每樁孔口安裝定型化蓋板，采用δ=10mm鋼板制作，預留吊裝環(huán)便于開合。蓋板開啟時設置三角支架支撐，防止意外墜落。

2.臨時用電安全

電纜沿平臺架空敷設，高度2.5m，采用絕緣子固定。每臺鉆機配備專用開關箱，安裝漏電保護器（動作電流≤30mA，動作時間≤0.1s）。手持電動工具使用前進行絕緣測試，電阻值≥2MΩ。夜間作業(yè)平臺采用36V低壓照明，每15m設一盞防爆燈。

3.高處作業(yè)防護

棧橋通道寬度≥1.5m，兩側設置1.0m高扶手。作業(yè)人員必須系掛雙鉤安全帶，移動時保持“高掛低用”。鉆機操作平臺鋪設防滑鋼板，坡度超過15°時安裝防滑條。遇雨雪天氣立即停止高空作業(yè)，清除平臺積雪后方可復工。

（二）環(huán)境管控措施

1.泥漿循環(huán)利用

泥漿池采用HDPE防滲膜襯砌，厚度≥2mm。設置三級沉淀系統(tǒng)：一級沉淀池（去除大顆粒渣土）、二級旋流除砂器（處理能力50m3/h）、三級化學絮凝（添加0.1%PAM）。凈化后的泥漿比重控制在1.15-1.20，循環(huán)利用率達85%。廢漿經壓濾機脫水（含水率≤40%）后運至指定棄渣場。

2.噪聲與揚塵控制

鉆機安裝隔音罩（降噪25dB），作業(yè)時間避開居民休息時段（22:00-6:00）。運輸車輛加蓋篷布，出場前沖洗輪胎。鉆孔平臺配備霧炮機（覆蓋半徑15m），每2小時噴淋降塵。粉砂層鉆進時采用濕法作業(yè)，同步灑水抑制揚塵。

3.水污染防治

施工廢水經沉淀池（容積100m3）預處理，檢測pH值（6-9）、懸浮物（≤100mg/L）達標后排放。汛期在河道下游設置200m3應急攔污壩，配備吸油氈圍欄。油料存放區(qū)設置防滲堤（容積2m3），防止泄漏污染水