反循环钻孔桩综合标准施工标准工法.doc

武汉城市圈环线高速公路仙桃段
第一协议段

反循环钻孔桩施工工法

武汉城市圈环线高速公路仙桃段第一协议段
中交一公局湖北仙洪项目经理部
4月

反循环钻孔灌注桩施工工法
1 工艺原理
反循环：泥浆由泥浆池流入钻孔内，同钻渣混合。在真空泵抽吸力作用下，混合物进入钻头进渣口，经过钻杆内腔，泥石泵和出浆控制阀排泄到沉淀池中净化，再供使用。因为钻杆内径较井孔直径小得多，故钻杆内泥水上升比正循环快4~5倍，在桥梁钻孔桩成孔中处于主导地位。
2 工艺特点
可利用地质部门常规地质钻机，可用于多种地质条件，多种大小孔径（300mm~mm）和深度（40m~100m），护壁效果好，成孔质量可靠；施工无噪音，无震动，无挤压；机具设备简单，操作方便，费用较低，成孔速度快，效率高，但用水量用水量大，泥浆排放量大，污染环境，扩孔率较难控制。
3 适用范围
适适用于地下水位较高软、硬土层，如淤泥、黏性土、砂土、软质岩等土层应用。
4 施工机具设备
4.1 机械设备性能参数

HG-200型（8寸）
钻孔直径
≤3m
钻孔深度
150m
柴油发电机（功率）
100KW
主轴动力
22KW
泥浆泵动力
37KW
主轴转速
8转/分
通孔直径
2500mm
主轴扭距
4N.m
泥浆泵抽量
420m3/h
提升能力
3000千克(单绳)
钢丝绳规格
ф16×6×37
钢丝绳容量
50m
钻杆双头丝扣罗纹连接
ф220×2m
钻塔高度
6m
整机轮廓（长×宽×高）
8m×2.5m×2.7m
主机重量
17.5T
4.2 测量仪器配置
4.2.1 测量仪器
（1）J2经纬仪 （2）SD3水准仪 （3）50m钢卷尺
4.2.2 泥浆测试仪器
（1）波美仪 （2）粘度仪 （3）浮筒切力仪 （4）PH试纸 （5）含砂率仪 （6）100ml量筒 （7）滤纸
4.3 施工所需机械
（1）8寸反循环钻机机一台；
（2）砼搅拌和灌注设备；
（3）钢筋骨架加工机械；
（4）造浆和清孔排水设备；
（5）钢筋笼吊放机；
（6）土方清理机械。
5 材料
5.1 砂宜选择含泥量小于3—5%中粗砂。
5.2 粗骨料可选择卵石或碎石，最大粒径应小于30mm，并小于钢筋间最小间距1/3。
5.3 泥浆制作材料
（1）膨润土
（2）粘土，塑性指数Ip大于17，小于0.005mm粘粒含量大于50%。
5.4 泥浆性能指标
（1）比重r为1.15—1.2
（2）粘度T 为大于18s
（3）静切力θ为25（mg/cm2）
（4）含砂率n 为2%
（5）酸碱度PH 为7—9
（6）胶体率 >98%
（7）失水量 β小于30%
5.5 粘土用量
计算公式
式中：——每立方米泥浆所需粘土重量（吨）；
———每立方米泥浆应需粘土体积（立方米）；
———粘土容重（吨/立方米）；
——要求泥浆容重（吨/立方米）；

——水容重 =1吨/立方米；

5.6 测量项目及要求
（1）全班工作日开始时，测定一次护筒顶面全套指标，以后钻进过程中，每隔2小时测定一次进浆口和出浆口比重、含砂量、PH值等指标。
（2）在停钻过程中，天天测一次护筒顶面全套指标。
6 工艺步骤及施工关键点
6.1 工艺步骤

6.2 施工准备
6.2.1 技术准备：
（1）桩基工程施工图及图纸绘审纪要
（2）施工场地和邻近区域内地下管道、地下构筑物等调查资料。
（3）水泥、砂石、钢筋等材料及其制品质检汇报
（4）关键施工机械及其配套设备技术性能资料。
（5）桩基施工组织设计或施工方案。
6.2.2 施工场地准备
（1）打桩施工面设置：打桩施工面应依据现场实际情况确定，应注意以下几点：
a）施工面距地下水位面应大于1.5m以上。
b）地下水位以上松散杂填土层，因易跑浆、漏浆造成塌孔，最好给予清除，当清除后场地标高距地下水位面高度太小时，可辅填一定厚度垫层作打桩施工面，或先行降低水位后再进行打桩施工。
（2）施工前应做好场地平整工作，对于不利于施工机械运行松软场地应进行坚实处理，施工面最好硬化，雨季施工应做好排水方法。
（3）对于和施工场地相邻施工管线、通讯线路、石油、天然气管道等采取对应隔离和保护方法。
6.2.3 施工测量网设置
在施工场地设置井字形测量控制桩及水准点，控制点应设在不受桩基施工影响处，设显著标志及保护架，测量控制点应定时复核。
6.2.4 泥浆制备及循环系统设置
因为钻孔护壁和清孔需要，需制作一定数量泥浆，同时为了施工场地干燥，需进行泥浆制备及循环系统合理计划。
施工场地设置储浆池一个，容积大于6m3 ，沉淀池两个，容积大于10m3，两个轮换使用，一个进浆沉淀，一个关闸清理，沉淀池进出口设闸门，沉淀池上口应高出造浆池0.5m。
6.2.5 砼搅拌及配比
（1）砼搅拌采取集中搅拌，电子自动计量，现在采取商品混凝土。
（2）每立方米砂、石、水泥外加剂等用量现场标牌公布。
（3）按每根桩需要灌注时间确定砼初凝时间，并按初凝时间性控制标正确定缓凝剂填加量。
6.2.6 电源准备
（1）总用电量按下列公式计算：

式中：1.1①—系数
1.1②—照明用电系数
—电动机额定功率（kw）
—电焊机额定用量（kVA）
—电动机要求系数，取0.6
—电焊机要求系数,取0.6
—功率原因，取0.75
（2）需配置临时发电设备，以备忽然停电时使用，以避免钻孔和灌注时事故发生。
（3）依据施工总平面部署，合理设置配电箱。
6.2.7 钢筋笼制作
（1）钢筋笼制作场地应选择在运输和就位全部比较方便场所，设置在钢筋加工场内。
（2）钢筋进场后应按钢筋不一样型号、不一样直径、不一样长度分别进行堆放。
（3）钢筋骨架绑扎次序是：
a）主筋调直，在调直平台上进行；
b）骨架成形，在骨架成形架上安放架立筋，按等间距将主筋部署好，用电弧焊将主筋和架立筋固定；
c）将骨架抬至外箍筋流滚动焊接器上，按要求间距缠绕箍筋，并用电弧焊将箍筋和主筋固定；
（4）钢筋笼分段制作，分段长度在9m左右，对于长桩采取部分辅助方法后，也可定为12m；
（5）主筋对接可采取对焊、搭接焊、帮条焊、机械连接，主筋对接在同一截面内钢筋接头数不得多于主筋总数50%，相邻两个接头间距离大于主筋直径35倍，且大于500mm。
（6）钢筋笼保护层：为确保桩砼保护层厚度，应在主筋外侧设钢筋定位器，根据设计图纸设置定位筋，同一断面上定位器4处，沿桩四面部署。
（7）钢筋笼堆放：
钢筋笼堆放应考虑安装次序、钢筋笼变形和预防事故等原因，以堆放二层为宜。
6.2.8 护筒制作
护筒规格：短螺钻机因钻头进出孔口冲击力较大，护筒内径宜比孔径大200mm，当地下水位较浅时，护筒长度4.5m为宜，步履式锥锅钻机、大锅锥钻机护筒内径比孔径大100mm，护筒长度4.0m。
护筒用8mm钢板制作，在护筒上、中、下各加一道加劲筋，顶端焊两个吊环，一为起吊用，二为绑扎钢筋笼吊杆，压制钢筋笼上浮，护筒顶端同时正交刻四道槽，方便挂十字线，以备验护筒、验孔之用。
6.3 施工关键点
6.3.1 护筒埋设
依据桩位点设置护筒，护筒用8mm厚钢板制成，内径比设计直径大20cm。护筒顶面宜高出施工水位或地下水位2m，还应满足孔内泥浆面高度要求，在旱地或筑岛时还应高出施工地面0.5m。护筒位置应埋设正确稳定，护筒中心和桩位中心偏差不得大于50mm，倾斜度偏差小于1%，护筒和坑壁之间应填粘土并扎实。循环钻施工时采取下埋式，埋置护筒要求正确、稳固，护筒周围用粘土或石灰土分层扎实。护筒埋设后再将桩位中心经过四个控制护桩引回，使护筒中心和桩位中心重合，并在护筒上用红油漆标识护桩方向线位置。护筒埋设深度：旱地施工时，黏性土应大于1m，砂类土应大于2m。当表层土松软，宜将护筒埋置到较坚硬密实土层中最少0.5m。埋设护筒，应在护筒四面回填黏土并分层扎实。可用锤击、加压、振动等方法下沉护筒。
6.3.2 钻机就位
在埋设好护筒和备足护壁泥浆后，利用一台25T吊车配合人工将钻机就位，立好钻架，拉好缆风绳，并调整好起吊系统后，将钻头渐渐放进护筒内，然后安装转盘、钻杆、水龙头等。
6.3.3 钻进成孔
将钻头提升距离孔底20～30cm，真空泵加足清水（不得使用脏水），关闭控制阀使管路封闭，打开真空管路使气水通畅，然后开启真空泵产生负压，待泥浆泵充满水时关闭真空泵，立即开启泥浆泵。当泥浆泵出口真空压力达成0.2Mpa以上时，打开出水控制阀，把管路中泥水混合物排到沉淀室，形成反循环，开启钻机慢速开始钻进，直至成孔。
清孔后提出钻头，由质量员和工程监理进行孔径、孔深、垂直度检测，验收合格后，移走钻机，盖好盖板，进行下道工序施工。
6.3.4 钻孔出土清理
进过泥浆分离器和沉淀池沉淀渣土，进过晾晒以后，由运渣车运输到指定地点堆放，等候处理，各项指标检测合格以后，用于路基填筑，做到循环利用，保护环境。
6.3.5 钢筋笼吊放
（1）钢筋笼吊放要对准孔位、扶稳、缓慢，避免碰撞孔位，到位后立即固定。
（2）多节钢筋笼吊放时，应将钢筋笼逐步接长后再放入孔内，利用先插入孔内钢筋笼上部架立筋将笼体固定在护筒上，利用吊装机械将上节钢筋笼临时吊住进行两节钢筋笼对接，钢筋笼对接后要请质量员和工程监理对连接质量检验验收，合格后再沉入孔内。
（3）钢筋笼标高定位，可采取锁定式吊杆。
当灌注桩孔桩深度较大时，尤为必需，使用两根长度略大于施工面至桩顶距离Ⅰ12工字钢，在工字钢下端焊若干定位环，间距5cm，在钢筋笼顶端下到孔口时，根据孔口标高至桩顶标高距离尺寸，确定要使用定位环次序，将确定定位环从主筋外侧首道加劲筋下面插到主筋里侧，再从内侧向环内插入两根同吊杆一样长插肖，将吊杆锁定，插肖上端和吊杆上端绑扎在一起，起吊吊杆，将钢筋笼渐渐下放到位，然后将吊杆吊环和护筒绑扎在一起，将钢筋笼固定，同时可预防灌注砼时钢筋笼上浮。
6.3.6 导管安放
钢筋笼吊入固定后，应逐步按下导管，导管壁厚不宜小于3mm，直径30mm，钻孔深度大时，宜选择大直径导管，以确保导管良好通导性。
导管直径制作偏差不应超出2mm，底管长度不宜小于4m。导管使用前进行拼装打压，以检验导管是否有砂眼，试水压力为1.3P，导管安放触孔底后，上提300—400mm。
6.3.7 二次清孔
当导管安装完成，灌注混凝土前应再次测量沉渣厚度，当沉渣厚度超标时，应进行二次清孔。二次清孔采取正循环压浆法即可取得很好效果，将泥浆高压管和导管连接，开启浆泵进行泥浆循环，当孔底沉渣厚度小于要求指标后，再进行一段时间泥浆循环，以置换泥浆，降低泥浆比重，当空口反上来泥浆比重小于1.10、含砂率小于2%后可浇注砼。
6.3.8 水下砼灌注
清孔完成后，由导管上部塞入隔水栓，塞入深度以临近水为准，当储料斗内砼储量满足剪栓后首次灌注时，即确保导管底端能埋入砼中大于1.0m时，即可剪栓和开启料仓门。伴随不停灌注，孔内砼面上升，随时提升和拆卸导管，导管底端必需确保埋入管外砼面以下2—6m。
为了确保砼连续灌注，导管不脱离砼面，且有一定埋置深度，要求具体计算砼灌注料斗、储料斗及导管体积，并依据不一样成桩孔径，以此推算每次上拔高度，避免和严禁导管脱离砼面和砼灌注中止。
第一次砼灌注量必需满足底端能埋入砼中1.0m要求。
第二次砼灌注量（即以后各次）必需满足导管底端能埋入2—6m要求，任何情况下得少于2m要求。
第一次（以后各次）提管，确保导管底端最少埋入砼面以下2m以上，不得产生断桩，在任何情况下，导管埋深不得大于6m。
为消除沉渣影响，确保桩顶灌注质量，砼灌注应比桩顶控制标高高出80—100cm.
灌注过程中,应有专员测量导管埋深及管内外砼面高差，填写砼灌注统计。水下砼必需连续灌注施工，每根桩浇注时间按初盘砼初凝时间控制，对浇注过程中一切故障均应统计立案。
7 施工质量控制关键点
（1）加强原材料试验工作，严格实施多种材料检验制度，不合格材料严禁进场和使用，水泥、钢材均应有出厂证实和试验资料，砼要做配比试验，严禁套用配合比。
（2）钢筋笼成形绑扎点焊引弧不得在主筋上进行。
（3）护筒埋设、泥浆制备、钻孔清孔要有专员负责，严禁缩颈、夹层、歪斜等质量通病。
（4）钻机因故停止钻孔时，应设专员值班补浆，预防塌孔事故。
（5）钻孔成孔后要立即灌注，不得过夜，以免造成缩径和塌孔。
（6）测绳要定时用钢尺校验，当更换测绳、搭接测绳或其它不明情况发生时，要随时用钢尺检验。
（7）砼灌注时，要预防钢筋笼上浮，必需对钢筋笼采取足够压制力，同时在砼灌注到钢筋笼位置时，要勤拔导管，使导管埋深保持在2—6m。降低因砼上升时磨擦力。
（8）砼灌注完成，开始初凝，即割断钢筋笼挂环，使钢筋骨架不影响砼收缩，及钢筋和砼粘结力。
（9）灌注导管使用后要立即用水清洗，管壁要常常检验，随时清除砂眼、接口变形等隐患，破损胶垫和连接螺栓要立即更换。
（10）停滞时间较长砼应进行坍落度检测，不合格严禁灌入。
（11）每个台班做两次塌落度试验，并检测砂石含水量、调整水灰比和塌落度。
（12）每浇注50m3混凝土必需有一组试件，小于50 m3桩，每根桩必需有一组试件。
（13）做好测量控制，保护好测量控制点，常常进行复测。
（14）认真做好施工统计和各项原始统计管理，做到完工资料齐全，并立即整理归档，成孔统计和灌注统计应做到一桩一表。
8 施工劳动组织
（1）护筒埋设：
工人2—3人
（2）反循环钻机：
司机1人，指挥兼统计1人，钻杆安装2人，清渣工2人
（3）砼灌注：
司机1人，孔口导管安装3人，杂工6人，测量统计1人
（4）砼搅拌：
司机1人，上料4人，计量1人
（5）辅助工：
泥浆制作1人，泵工1人，其它工种如电工、修理工、测量工酌情考虑。
以上劳动组织为一班施工人员，如两班制则乘以2。
9 应注意安全事项及具体方法
（1）落实安全第一、预防为主安全工作方针，加强安全教育，严格实施安全生产制度和操作规程，做好安全交底。
（2）建全安全管理组织，各级管理组织设置专职质量安全员和兼职安全员，对安全关键部位进行常常性检验。
（3）大直径灌注桩井口设安全盖，预防掉物和塌孔。
（4）加强机械维护、检修、保养，机电设备由专员操作。
（5）严格用电管理，施工现场一切电源电路安装和拆除，必需由持证电工操作，电器必需严格接地、接零和漏电保护器，场地电缆应架空，严禁拖地和埋压土中。
（6）作好防雨、防雷和防洪方法，现场工人作业须戴安全帽。
（7）严禁酒后操作机械和上岗工作。
（8）砼灌注完后空桩孔位，要立即回填压实。
10 质量标准要求
10.1 本工法所采取施工技术规范
（1）中国行业标准《公路桥涵施工技术规范》JTJ/T F50—；
（2）《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1—。
10.2 质量标准要求
10.2.1 钢筋笼制作许可偏差：
（1）主筋间距±10 mm
（2）箍筋间距±20mm
（3）直径±10 mm
（4）长度±100 mm
（5）主筋保护层许可偏差±20 mm
10.2.2 灌注桩施工相关许可偏差：
（1）垂直度许可偏差1%
（2）孔底沉渣厚度（包含泥浆沉淀及虚土），摩擦桩≤300mm。
10.2.3 砼要求
（1）配合比符合设计，水泥用量不少于360kg/m3；
（2）塌落度为18—22cm；
（3）砼含有良好和宜性、保水性，初凝时间应控制在4小时以上；
（4）严格撑握水灰比；
（5）搅拌时间不少于3分钟；
（6）材料许可偏差：水泥2%，砂石3%，水2%；
（7）每根桩应做一组试块。
11 社会经济效益
反循环钻施工从钻机、钻杆及钻头安、拆卸及使用上，它节省了大量人力，提升了机械化程度，减轻了劳动强度，从而加紧了工程进度；节省了水费、电费，降低了施工成本，降低了环境污染；该工艺施工时，还有一最大优势就是噪音低、振动小，适适用于多种土层，对周围居民影响不大。
另外该工艺因为其施工速度快，施工质量好，土层适应性广，成桩质量好。