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旋挖钻孔灌注桩施工技术措施

编制
邵强
审核
徐华兵
复核

审批

深圳市颐安投资集团有限公司
二零一四年六月十一日

旋挖钻孔灌注桩施工技术措施
各项施工准备工作
桩位放样
砌泥浆池
挖泥浆沟
埋设护筒
钻机就位
制备泥浆
下放钢筋笼
旋挖钻进
安装导管
钢筋笼制作
护筒制作
清孔
测量孔深、垂直度孔径

导管试拼、做密闭性检验
浇筑混凝土
导管起卸
孔口回填
拔护筒
排浆
分选泥浆
废浆排弃
送实验室
试块养护
做试块
桩顶土挖除
桩头剔凿
测混凝土面标高
二次清孔
一、 施工工艺流程

二、 测量放线
现场施工测量放线，放出结构轴线和桩孔位，进行核对，避免错漏。桩数量多，工序复杂，因此必须多做引出测点，以便可供多次复测使用。
三、 轴线、桩位测量复核
根据施工附图及测量控制网资料，按“从整体到局部的原则”进行桩基的位置放样。钻机施工前需要放出准确的桩位线，依据设计图纸的桩位进行测量放线，使用全站仪定桩位，在桩位点打木桩或钢筋桩,埋深300，桩上定出桩位中心，并用“十字栓桩法”做好标识，并加以保护。会同有关人员对轴线、桩位进行测量复核，并做出复核记录，经复核确认桩位的轴线正确无误，并做好地下管线物探工作后方可埋设护筒。

四、 护筒埋设
钢护筒埋设工作是钻机施工的开端，钢护筒平面位置与垂直度应准确，钢护筒周围和护筒底脚应紧密，不透水。埋设钢护筒时应通过定位的控制桩放样，把钻机钻孔的位置标于孔底。再把钢护筒吊放进孔内，找出钢护筒的圆心位置，用十字线在钢护筒顶部或底部，然后移动钢护筒，使钢护筒中心与钻机钻孔中心位置重合，护筒中心与桩位偏差≤2cm。同时用水平尺或垂球检查，使钢护筒坚直，护筒竖向倾斜度不得大于1%。
孔口护筒采用钢板制作、内孔径比桩孔大150mm，长度1.5m，采用厚4～6mm钢板制作。护筒上端高出施工地面0.3cm。此后即在钢护筒周围对称地、均匀地回填最佳含水量的粘土，要分层夯实，达到最佳密实度。以保证其垂直度并防止泥浆流失及位移、掉落。如果护筒底土层不是粘性土，应挖深或换土，在孔底回填夯实300～500mm厚度的粘土后，再安放护筒，以免护筒底口处渗漏塌方，为防止地表水顺筒壁外侧渗入，护筒外面与原土之间也要用粘土分层填满、夯实，夯填时要防止钢护筒偏斜。对于较长的护筒可辅以锤击、压重振动、筒内除土等方法沉入。护筒上口应绑扎木方对称吊紧，防止下窜。

护筒埋设实例照片
五、 泥浆制作及其性能要求
泥浆的配制相对比较简单，由自身设备配合造浆机完成，材料的选定，施工中选取水化性能较好，造浆率高，成浆快，含砂量少的膨润土或黏土为宜，水：膨润土：纯碱＝100：20：1,施工过程中做好泥浆过滤处理，保证泥浆的稠度和比重，开孔时泥浆比重应控制在1.2～1.3，在容易塌孔的土层中成孔时，泥浆比重应加大至1.3～1.5，当成孔至粘土层时应注入清水，以原土造浆护壁，泥浆比重应控制在1.1～1.3。泥浆的其它控制指标为粘度18～28s；含砂率不大于4％；胶体率不小于95％。施工中应经常测定泥浆的比重、粘度、含砂率和胶体率。为了使泥浆有较好的技术性能，必要时可在泥浆中投入适量的添加剂。泥浆性能指标及测定方法表见下表：
序 号
项 目
性 能 指 标
测 定 方 法
1

相对密度
开孔时
1.2～1.3
相对密度计
易塌孔处
1.3～1.5
粘土层
1.1～1.3
2
粘 度
18～28秒
500cc/700cc漏斗法
3
含砂率
≤4％
含砂率计
4
胶体率
≥95％
静止澄清
六、 钻机定位
钻机就位前，要事先检查钻机的性能状态是否良好，配套设备是否齐全，保证钻机工作正常。旋挖钻机底盘为伸缩式自动整平装置，并在操纵室内有仪表准确显示电子读数，当钻头对准桩位十字中心线时，各项数据即可锁定，勿需再做调整。钻机就位后，钻头中心与桩位中心应对正准确。误差控制在2cm以内。
七、 钻孔施工
旋挖钻机一般采用筒式钻头，在孔内将钻头下降到预定深度后，旋转钻头并加压，将旋起的土挤入钻筒内，待泥土挤满钻筒后，反转钻头，将钻头底部封闭并提出孔外，自动开启钻头底部开关，倒出弃土。
钻机就位后，泥浆制备合格后，即可开始钻进，钻进时每回进尺深度控制在60cm左右，开始钻进时钻机要轻压慢转，并注意放斗要稳，提斗要慢，特别是开孔时至旋挖至地下5-8m的过程，要注意通过控制盘来监控垂直度，如有偏差及时进行调整。渐渐进入正常施工，保证钻斗对准桩位，预防孔斜和桩位偏差。
成孔前必须检查钻头直径、钻头磨损情况，施工过程对钻头磨损超标的及时更换。成孔中，按试施工确定的参数进行施工，设专职记录员记录成孔过程的各种参数，如加钻杆、钻进深度、地质特征、机械设备损坏、障碍物等情况。记录必须认真、及时、准确、清晰。
旋挖钻机配备电子控制系统显示并调整钻杆的垂直度，同时在钻杆的两个侧面均设有垂直度仪，在钻进过程中有专人观察两个垂直度仪，随时指挥机手调整钻杆垂直度。通过电子控制和人工观察两个方面来保证钻杆的垂直度，从而保证了成孔的垂直度。
钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度：由硬地层钻到软地层时，可适当加快钻进速度；当软地层变为硬地层时，要减速慢进；在易缩径的地层中，应适当增加扫孔次数，防止缩径；对硬塑层采用快转速钻进，以提高钻进效率；砂层则采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和粘度。必须按要求测试进、出口泥浆指标,发现超标及时调整。
在钻进过程中如果泥浆相对密度小于1.3，会造成灌孔前沉渣太多而超出规定，即使旋挖钻机二次旋挖清孔也无济于事，以致造成混凝土灌注困难，故控制泥浆比重对泥浆护壁成孔来说，至关重要。旋挖钻进施工时，必须保证每抓一斗的同时及时向孔内注浆，使孔内水头保持一定的高度，以平衡孔内侧压力。
到砂层后，钻机操作要轻提、轻放，不要强行加压。技术人员要随时观察孔内变化，要保持孔内泥浆注满。如果不进尺或钻斗捞不起来东西，要及时采取措施：检查钻斗，发现外出刃磨坏，钻斗封闭不严时应马上修理；调配泥浆质量，把含砂量大的泥浆排放掉，及时补充制备好新泥浆；在砂层中随时投入泥球，成孔后，由于砂层厚，孔内沉淀厚，部分桩孔孔内沉渣超标，用钻机进行孔底沉渣的清理，确保检查合格。
在砂层中施工，旋挖工艺成孔困难，一定要控制好泥浆，选择好钻斗形式，才能有效地保持正常施工。应严格按照工艺要求进行施工，避免造成成孔孔径部分偏大，混凝土量局部超灌现象。含砂量大的泥浆要及时排放，补足制备好新泥浆，使充盈系数控制在1.11～1.15。砂层施工中，如发生垮孔，首先把垮孔回填，经过一段时间地层稳定后，采用优质泥浆，严格按工艺要求进行施工。

旋挖钻机钻孔实例
八、 桩身成孔过程中如果遇预孤石时的钻进措施
基坑周边支护桩成孔钻进时如果遇到旧桩基础、填石等障碍时，使用CJZ-5型冲孔桩机处理这些意外因素。
九、 地质情况记录
按相应的地质的相关的表记录。旋挖钻机钻进施工时及时填写《钻孔记录表》，主要填写内容为：工作项目，钻进深度，钻进速度，及孔底标高。《钻孔记录表》由专人负责填写，交接班时应有交接记录。
根据旋挖钻机钻孔钻进速度的变化和土层取样认真做好地质情况记录，绘制孔桩地质剖面图，每处孔桩必须备有土层地质样品盒，在盒内标明各样品在孔桩所处的位置和取样时间。旋挖钻机孔桩地质剖面图与设计不符时及时报请监理现场确认，由设计单位确定是否进行变更设计。钻孔时要及时清运孔口出渣，避免妨碍钻孔施工、污染环境。钻孔达到预定钻孔深度后，提起钻杆，用测量孔深及虚土厚度（虚土厚度等于钻深与孔深的差值）。
十、 成孔检查
成孔达到设计标高后，对孔深、孔径、孔壁、垂直度进行检查，不合格时采取措施处理。
十一、 清孔
清孔是旋挖钻孔灌注桩施工保证成桩质量的重要一环，通过清孔确保桩孔的质量指标、孔底沉渣厚度、循环液中含钻渣量和孔壁泥垢等符合桩孔质量要求。该旋挖钻进施工采用二次清孔技术。
首先桩孔终孔后，第一次清孔采用正循环清孔。清孔方法为：将钻具提高20～50m，采用大泵量泵入性能指标符合要求的新泥浆，并维持正循环30min以上，直到清除孔底沉渣且使孔壁泥质、泥浆含砂量小于4％为止。
其次，因桩孔有较厚的松散易坍土层，清孔后不能立即终孔，而在孔内下入钢筋笼，安装好灌浆导管后施行二次清孔作业，以使混凝土灌注前孔底沉渣厚度符合要求，保证混凝土成柱质量。第二次清孔方式采用反循环清孔。具体操作方法是:在桩孔终孔后,将制作好的钢筋笼按要求放置孔内,同时将导管接至孔底10cm处。将带有1m长管子的气管插入导管底部，气管底与导管底最小间距为2m，在气管处接入高压风管(或在导管顶端接入),高压风管另一端连接空压机,而导管口采用密封只留泥渣排出口的方法,使高压气流通过风管在导管底部于泥浆高压混合,并在高压的情况下夹带泥渣流出导管泥渣排出口至沉淀池。沉淀池沉淀泥渣后余泥浆回流孔内,保持孔内压力平衡,不至塌孔,保证终孔混凝土成桩质量，泥渣定期外运弃用。
十二、 钢筋笼制作
（1）根据设计，计算箍筋用料长度、主筋分布段长度，将所需钢筋调直后用切割机成批切好备用。由于切断待焊的主筋、箍筋、绕筋的规格尺寸不尽相同，注意分别摆放，防止错用。
（2）在钢筋圈制作台上制作箍筋并按要求焊接。桩身主筋连接应采用机械式套筒连接，并满足《钢筋机械连接技术规程JGJ107-2010》的规定。
（3）将支撑架按2m的间距摆放在同一水平面上对准中心线，然后将配好定长的主筋平直摆放在焊接支撑架上。
（4）将箍筋按设计要求套入主筋并保持与主筋垂直，进行点焊。
（5）钢筋保护层为70mm，为确保保护层厚度，应焊接钢筋笼保护层钢筋环。
（6）将制作好的钢筋笼稳固放置在平整的地面上，防止变形。

钢筋笼制作实例
（7）钢筋笼起吊
为钢筋笼配合起吊，长度超过12m钢筋笼采用分段制作，制作时将钢筋笼分成12m一节，采用25t汽车吊，将钢筋笼分段吊装至孔口，在孔口进行连接。起吊钢筋笼采用扁担起吊法，起吊点在钢筋笼上部箍筋与主筋连接处，且吊点对称。钢筋笼设置4-6个起吊点，以保证钢筋笼在起吊时不变形。吊至孔口时，按设计要求进行机械套式筒连接。

钢筋机械挤压套筒连接

钢筋笼吊装实例
十三、 下放钢筋笼
（1）在下放过程中，吊放钢筋笼入孔时应对准孔位，保证垂直、轻放、慢放入孔。入孔后应徐徐下放，不得左右旋转，若遇障碍停止下放，查明原因进行处理，严禁高提猛落和强制下放。
（2）下放钢筋笼时，要求有技术人员在场，使用吊筋以控制钢筋笼的桩顶标高及钢筋笼上浮等问题。钢筋笼安装到位，经检查合格后，要采取措施用支撑架将钢筋笼固定在孔口。

钢筋笼放置完成后的实例
（3）水下灌注对混凝土的要求
水下灌注混凝土采用商品混凝土，要求混凝土坍落度为18-22cm。水下混凝土要求2h内析出的水分不大于混凝土体积的1.5%。要求的混凝土的初凝时间不得低于3h。
（4）导管的安装与使用
导管在使用前，要检查导管的密封性，可由压水试验检查,试水压力0.6-1.0MPa,不漏水为合格。导管下入孔内必须居中，其实际长度必须做严格丈量，使导管底口与孔底的距离能保持在0.3-0.5m左右，第一段导管长度不应小于4m。在堆放导管时，须垫平放置，不得搭架摆置。在吊运导管时，不得超过5节连接一次性起吊，导管孔口连接应使用专用孔口支撑板。下放混凝土导管详见下图导管在使用后，应立即冲洗干净，以备再用。

（5）首浇（初灌量）
开导管时下料斗内须初存的混凝土量要经计算确定，以保证完全排出导管内泥浆，并使导管出口埋深不小于0.8m的流态混凝土中，防止泥浆卷入混凝土中，加之导管底距坑底距离为0.5m，根据压力平衡原理，计算确定混凝土初灌量为3.4m3。
（6）在实际操作中，投入球胆，放入锥型塞，当混凝土灌满漏斗，立即拔起塞子，同时继续向漏斗补加混凝土，使混凝土连续浇注。混凝土浇筑前孔口要封盖，防止混凝土落入污染泥浆。
（7）灌注混凝土
本灌注工艺，采用自由塞隔水（即充气球胆），充气球胆直径大小能自由通过导管即可。在完成首浇后，灌注混凝土要从漏斗口边侧溜滑入导管内，不可一次放满，以避免产生气囊。拔管时，要准确测量和计算导管埋深后，方可拔管。导管埋深不得大于6m，也不得小于1.5m。当混凝土面快到钢筋笼下端时，为防止钢筋笼上浮，当混凝土面接近和初入钢筋笼时，应保持较大的导管埋深，放慢灌注速度，当混凝土面进入钢筋笼后，应适当提升导管，减少埋深（不得少于2.0m）以增加钢筋笼对导管底口下的埋置深度。混凝土浇筑到桩顶5m以内时，可不再提升导管，直到灌注到设计标高后一次拔出，灌注至桩顶时必须多灌500-1000高，以保证凿出桩顶伏浆后混凝土的强度。在最后一次拔管时，要缓慢提拔导管，以避免孔内上部泥浆压入桩中。

水下混凝土浇筑实例照片
十四、 灌注桩主要质量技术保证措施
a.灌注桩的质量标准：灌注桩用的原材料和混凝土强度必须符合设计要求和施工规范的规定；成孔深度必须符合设计要求；实际浇注混凝土量严禁小于计算体积；浇筑后的桩顶标高及浮浆的处理必须符合设计要求和施工规范的规定
b.混凝土配合比选用：混凝土配合比设计必须符合设计要求和水下混凝土的各项技术指标，混凝土配合比设计和有关试验报告由混凝土试验部门提供，符合要求方可采用。
c.旋挖钻孔桩成孔:桩机就位要严格对中，保证桩机垂直下冲；在钻进过程中应随时检查钻头、钻具的磨损、变形和开裂等情况，当出现上述情况时时应及时更换或作维修后才能继续使用，防止意外事故发生；钻孔过程中根据土层类别、孔径大小、冲孔深度及供浆量来确定相应的钻进速度；为了保证成孔的垂直度，还要经常对钻机进行水平测量，以保证钻机处于水平状态下工作；钻入岩层时，要按规定及时取岩样，取出岩样装入尼龙胶袋存放好备查，并详细记录入岩情况，终孔时要会同现场监理及有关人员验孔，符合终孔要求后迅速清孔，尽快灌注水下混凝土。
d.钢筋笼制安；制作场地要平整，制作时先将主筋和加劲箍焊接好形成骨架，然后焊接螺旋筋。钢筋笼在运输和起吊过程中，要在钢筋笼上每隔3～4m装上可拆卸的十字形临时加劲架，以防止变形；对在运输、堆放和起吊过程中发生变形的钢筋笼，必须修复后才可使用。
e.水下混凝土灌注导管壁厚为3mm，直径为250mm，直径制作偏差不得超过2mm，采用无缝钢管制作。导管的分节长度为1.5m、2.0m，底管长度为≥4m；
f．导管使用前应进行试拼。
g.驳接导管时，每节导管的驳接口必须加上止水密封橡胶圈，驳接导管时，要拧紧驳接螺帽，保证灌注水下混凝土过程中，导管不出现漏水现象。
h.混凝土灌注前要进行塌落度检验，符合要求方可灌注，试验、质检员跟踪把关，在灌注混凝土时不定时加强对坍落度的控制，混凝土坍落度采用18cm～22cm为宜，在灌注混凝土过程中严格测量灌注混凝土的标高和导管的埋置深度，导管的埋深应保持在2m～4m，要保证混凝土顺利进行。
i.灌注混凝土时，每根桩的留置试块不得少于一组。
j.施工人员必须严格按照设备操作规程进行施工，认真执行安全操作规程和岗位责任制。
十五、 质量检验
（1）所有进场材料必须按国家有关规定，进行常规材料质量检验，当一旦发现材料质量不符合相关规定，将扩大检验比例，对完全不符合要求的材料必须清退，更换完好材料。
（2）钻孔桩应进行混凝土强度检测。
（3）钻孔桩应进行抽芯和低应变桩身完整性检测，抽芯检测数量为总桩数的10%，低应变桩身完整性检测数量为总桩数的20%。
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