机械旋挖成孔灌注桩施工工艺.doc

旋挖成孔灌注桩一、 一般规定1旋挖成孔施工具有低噪音、低振动、扭矩大、成孔速度快、自带动力、无泥浆循环等特点，适用于对噪音、振动、泥浆污染要求严的场地施工。2适用地层：除基岩、漂石等地层外，一般地层均可用旋挖方法成孔。3成孔直径一般为6003000mm,一般最大孔深达76m。4多用于大型建(构）筑物（如大型立交桥、工业与民用建筑）基础桩、抗浮桩及用于基坑支护的护坡桩等。二、 材料要求1预搅拌混凝土：坍落度一般要求为180200mm，和易性及标号符合设计要求,常用标号为C20C40。2钢筋：品种和规格均符合设计要求,并有出厂合格证及复试合格报告.3垫块:用1:3水泥砂浆埋22#火烧丝提前预制或用水泥砂浆做成轻式预制块或采用塑料卡。4火烧丝:规格1822#。5盖板:盖孔使用。6钻机耗材：液压油、齿轮油、润滑油、柴油、钢丝绳、斗齿、齿座、销垫等符合要求。7 泥浆制备材料;膨润土、纯碱、外加剂等符合要求.三、 主要机具一般采用进口或国产旋挖钻机及与之相配套的各类钻头、泥浆泵、泥浆管、导管、电焊机、测绳等。1 旋挖钻机:目前国内常用旋挖钻机主要有意大利R208、R312、R412、R516、R618、R622、R725、R825、R930，德国BG-15、BG-18、BG-22、BG-25及日本的旋挖钻机。表1 旋挖钻机主要技术性能参数表钻机型号R412R516R622BG15BG18最大钻孔直径(mm）15002000/1500250018001800最大孔深（m）5541/61775264最大扭矩（kNm)122165201172205主卷扬最在起拔力（kN)150170200160233副卷扬最大起拔力（kN)65751408080发动机最大功率（kW）169224300148148整机重量(T）48607052702 钻杆:旋挖钻机常用钻杆有传动键伸缩式圆钻杆和伸缩式方钻杆。传动键伸缩式圆钻杆双分为机锁式、摩阻式和多锁式。3 旋挖钻斗：旋挖钻机常用钻斗有：底开式钻斗、半合式钻斗、销定式钻斗，其中底开式最为常见，分为普通单盖和捞砂双层底式.4 斗齿：常用的有楔形及弯角齿套两种,切削角为3555，小切削角适用于软土层钻进，弯角齿套切削角为6070，适用于硬土层钻进。5 导管：宜用厚壁丝扣连接的钢导管,规格有200、250、300、350等，且密封性良好。6 测绳：要求标准点牢固,绳体伸缩性低。四、 作业条件(一) 熟悉工程图纸和工程地质资料，踏勘施工现场。检查设计图纸是否符合国家有关规范,图纸表示是否明确无误，掌握地表、地质、水文等勘察资料，场地要平整，且地耐力不少于100kPa,施工桩点5m以内应无空中障碍。(二） 根据用量选择合适的管道供水,并选择合适的配电。(三） 钻头、钻杆以及钢丝绳长度的选取，依据地层条件不同选择不同钻头与钻杆，一般机锁式钻杆适用坚硬地层，而摩阻式钻杆适于一般较软地层。钢丝绳长度选择可按如下公式确定：钢丝绳长度=孔深+机高+1520m。（四） 消耗材料的物资准备，包括：钻机配套的润滑油、液压油、柴油、钢丝绳、斗齿等各种零部件的购买或预订；工艺要求上需要准备的膨润土、纯碱及各种泥浆外加剂、护筒、电焊机、各种管线、电缆线等。（五) 现场布置与设备调试：设计总平面图，并依据平面图进行布置,搭建临时设施，砌筑深层次池，泥浆池大小一般为钻孔体积的1.52倍，高约1。5m。对钻机和各种配套设施进行安装调试，确保其安全可靠性及完好性。(六）清除障碍物：特别注意空中设施如高压输电线、电缆等。施工前要收集场地作业面地下的各种设施，包括电缆、管线、枯井、防空洞、地下管道、古墓、暗沟等，事先标识或拆除处理完毕。五、 施工工艺(一）旋挖成桩灌注桩施工工艺流程图。如图13.5.1。（二）钻机安装就位：要求地耐力不小于100kPa，履盘座落的位置应平整，坡度不大于3，避免因场地不平整,产生功率损失及倾斜位移，重心高还易引发安全事故.(三)拴桩：桩位置确定后，用两根互相垂直的直线相交于桩点,并定出十字控制点，做好标识并妥加保护.(四)对准桩位：首先调整旋挖钻机的桅杆,使之处于铅垂状态,让钻斗或螺旋钻头对正桩位。(五）埋设护筒：定出十字控制桩后,可采用钻机进行开孔钻进取土,钻至设计深度，进行护筒埋设，护筒宜采用10mm以上厚钢板制作，护筒直径应大于孔径200mm左右，护筒的长度应视地层情况合理选择。护筒顶部应高出地面200mm左右，周围用粘土填埋并夯实,护筒底应座落在稳定的土层上，中心偏差不得大于50mm。测量孔深的水准点，用水准仪将高程引至护筒顶部，并做好记录.钻机安装就位栓桩，对正孔位钻斗或短螺旋钻开孔提钻，埋设孔口护筒验护筒下入长套管泥浆稳定液配制孔内注入泥浆稳定液下入钻斗、旋挖钻进提钻、卸土、铲车运土钻至设计标高，改用捞砂钻头斗清孔注入稳定液下入钻斗旋挖钻进套管跟进验 孔下钢筋笼钢筋笼制作测沉渣下导管边灌注边起拔套管灌注混凝土二次清孔控制桩顶标高成桩检验图13。5。1（六) 泥浆制作：采用现场泥浆搅拌机制作,宜先加水并计算体积，在搅拌下加入规定的膨润土，纯碱以溶液的方式在搅拌下徐徐加入，搅拌时间一般不少于3min，必要时还可加入其他外加剂如增粘降失水剂、重晶石粉增大泥浆比重,锯末、棉子等防止漏浆。制备泥浆的性能指标如下表。 制备泥浆性能指标项 目性能指标检验方法比 重1。041.18泥浆比重计粘 度1825s500/700漏斗法固相含量68胶 体 率95%含 砂 率2PH 值79PH试纸（七） 旋挖钻进成孔。 1 钻头着地,旋转，钻进.以钻具钻头自重和加压油缸的压力作为钻进压力，每一回次的钻进量应以深度仪表为参考，以说明书钻速、钻压扭矩为指导，进尺量适当，不多钻,也不少钻。钻多,辅助时间加长,钻少，回次进尺小，效率降低。 2 当钻斗内装满土、砂后，将其提升上来，注意地下水位变化情况，并灌注泥浆。 3 旋转钻机，将钻斗内的上卸出，用铲车及时运走,运至不影响施工作业为止。 4 关闭钻斗活门，将钻机转回孔口，降落钻斗,继续钻进. 5 为保证孔壁稳定，应视表土松散层厚度,孔口下入长度适当的护筒,并保持泥浆液面高度，随泥浆损耗及孔深增加，应及时向孔内补充泥浆，以维持孔内压力平衡。6 钻遇软层,特别是粘性土层，应选用较长斗齿及齿间距较大的钻斗以免糊钻，提钻后应经常检查底部切削齿，及时清理齿间粘泥，更换已磨钝的斗齿。钻遇硬土层，如发现每回次钻进深度太小、钻斗内碎渣量太少，可换一个较小直径钻斗,先钻一小孔,然后再用直径适宜钻斗扩孔。7 钻砂卵砾石层，为加固孔壁和便于取出砂卵砾石，可事先向孔内投入适量粘土球,采用双层底板捞砂钻斗,以防提钻过程中砂卵砾石从底部漏掉。8 提升钻头过快,易产生负压,造成孔壁坍塌，一般钻斗提升速度可按下表推荐值使用. 钻斗升降速度推荐值桩径（mm)装满渣土钻斗提升（m/s）空钻斗升降（m/s）桩径（mm）装满渣土钻斗提升（m/s）空钻斗升降(m/s）7000。9731.21013000.6280.83012000.7480。83015000.5750。830 9 在桩端持力层钻进时,可能会由于钻斗的提升引起持力层的松驰,因此在接近孔底标高时应注意减小钻斗的提升速度。(八） 清孔：因旋挖钻用泥浆不循环,在保障泥浆稳定的情况下，清除孔底沉渣,一般用双层底捞砂钻斗，在不进尺的情况下，回转钻斗使沉渣尽可能地进入斗内,反转，封闭斗门，即可达到清孔的目的。（九)钢筋笼制作，按设计图纸及规范要求制作。一般不超过29m长可在地表一次成型，超过29m，宜在孔口焊接。（十）下钢筋笼：钢筋笼场内移运可用人工抬运或用平车加托架移运，不可使钢筋笼产生永久性变形；钢筋笼起吊要采用双点起吊,钢筋笼大时要用两个吊车同时多点起吊，对正孔位，徐徐下入，不准强行压入。(十一）下导管：导管连接要密封、顺直,导管下口离孔底约3Ocm即可，导管平台应平整，夹板牢固可靠。（十二）浇注混凝土：1 钢筋笼、导管下放完毕，作隐蔽检查,必要时进行二次清孔，验收合格后，立即浇注混凝土。2 使用预拌混凝土应具备设计的标号，良好的和易性，坍落度宜为180220mm.3 初灌量应保证导管下端埋入混凝土面下不少于0.8m.4 隔水塞应具有良好的隔水性能，并能顺利排出。5 导管埋深保证26m，随着混凝土面上升，随时提升导管.6 混凝土灌至钢筋笼下端时，为防止钢筋笼上浮,应采取如下措施，在孔口固定钢筋笼上端;灌注时间尽量缩短，防止混凝土进入钢筋笼时流动性变差；当孔内混凝土面进入钢筋笼12m时，应适当提升导管，减小导管埋深，增大钢筋笼在下层混凝土中的埋置深度。7 灌注结束时,控制桩顶标高,混凝土面应超过设计桩顶标高300500mm,保障桩头质量.（十三）冬雨季施工。1 雨季施工的要求:露天使用的电气设备、闸箱的防雨措施可靠，放置较高位置，电焊机等导电设备应加护雨罩。电气设备的接地保护牢靠，漏电保护装置灵敏,操作人员应使用绝缘工具。旋挖钻机雨季施工应有防雷接地，并定期检查.检查有无地基塌陷情况，在旋挖钻机行走时，务必避开塌陷地段。2 冬季施工的要求：钻机上、下拖板时，应有防滑措施,避免侧滑引起安全事故.设备保养过程中，衣着灵便，高空作业时系好安全带。水管泥浆管不用时，应清理干净，整好存放,防止冻冰.注意观察护筒周围土层情况，防止因泥浆浸泡而化冻,发生坍孔事故。施工现场办公区、生活区所用取暖装置均应安全、可靠。六、 质量标准1施工前应对水泥、砂、石子(如现场搅拌）、钢材等原材料进行检查，对施工组织设计中制定的施工顺序、监测手段（包括仪器、方法)也应检查.2施工中应对成孔、清渣、放置钢筋笼、灌注混凝土等进行全过程检查，嵌岩桩必须有桩端持力层的岩性报告.3施工结束后，应检查混凝土强度，并应做桩体质量及承载力的检验。4混凝土灌注桩的质量检验标准应符合表1、2的规定。表1 混凝土灌注桩钢筋笼质量检验标准（mm）项序检查项目允许偏差或允许值检验方法主控项目1主筋间距10用钢尺量2长度100用钢尺量一般项目1钢筋材质检验设计要求抽样送检2箍筋间距20用钢尺量3直径10用钢尺量表2 混凝土灌注桩质量检验标准项序检查项目允许偏差或允许值检验方法单位数量主控项目1桩位见GB502022002表5。1.4基坑开挖前量护筒，开挖后量桩中心2孔深mm300只深不浅,用重锤测，或测钻杆,套管长度,嵌岩桩应确保进入设计要求的嵌岩深度3桩体质量检验按基桩检测技术规范。如钻芯取样，大直径嵌岩桩应钻至桩尖下500mm按基桩检测技术规范4混凝土强度设计要求试件报告或钻芯取样送检5承载力按基桩检测技术规范按基桩检测技术规范一般项目1垂直度见GB502022002表5。1。4测套管或钻杆,或用超声波探测，干施工时吊垂球2桩径见GB502022002表5.1。4井径仪或超声波检测,干施工时用钢尺量3泥浆比重（粘土或沙性土中)1。151。210用比重计测,清孔后在距孔底500mm处取样泥浆面标高（高于地下水位)m0.51。0目测沉渣厚度:端承桩摩擦桩mmmm50150用沉渣仪或重锤测量钢筋笼安装深度mm100用钢尺量8混凝土充盈系数1检查每根桩的实际灌注量9桩顶标高mm+3050水准仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体七、 成品保护1成孔的保护，若灌注不及时，应将孔内注满优质泥浆,孔口用盖板盖好,防止行人及杂物掉入孔内。2钢筋笼的保护，雨天应覆盖防止雨淋，防止钢筋生锈，地面应平整，防止钢筋笼变形，不能直接放于潮湿的地面.3成桩的保护，旋挖成孔灌注施工完毕，桩头应进行保护，冬季时要有防冻措施。八、 注意事项1主机倾覆。旋挖钻机底盘一般采用挖掘机或履带吊车的底盘,加之二十米高立柱和十几米高的凯式钻杆,使整机重心升高，稳定性降低.如果地耐力不均匀，移机过程中两条履带产生不均匀沉降,例如一条履带经过废弃泥浆坑及填土而坠落，即产生侧向倾倒。或由于用副卷扬起吊重物，在报警装置失灵情况下,起吊力矩大于抗倾覆力矩，导致主机倾倒.预防措施是:移机时摸清地形，严禁盲目起车行走；起吊重物时,一定要在起吊允许范围内,且重物位于钻机正前方。2主绳断裂.由于主绳过度磨损,起下钻不均匀产生冲击和震动，导致主绳断裂.要经常检查主绳磨损情况，操作平稳可靠，万一发生断绳事故，应立即处理,以防发生埋钻事故.3坍孔。旋挖成孔灌注桩施工大多在第四纪松散地层，坍孔是灌注桩施工中最为常见的事故。主要原因有：泥浆稳定液选择不当,护筒埋设不当,水头压力不够等。预防措施有：钻进前即选择与地层相适应的泥浆稳定液护壁钻进。护筒应埋置在稳定地层，周围用粘土捣实，埋置位置应与孔位同心。松散的粉砂层钻进时,应适当控制进尺速度，轻压慢进。终孔后，做灌注混凝土准备工作时，仍应保证足够的补水量。4埋钻。埋钻事故一般发生在坍孔、卡钻、主绳断裂等事故发生之后,原因主要有:泥浆性能与地层要求不相适应，产生坍孔后发生埋钻；卡钻、主绳断裂等事故处理时间过长，产生大量沉淀引起埋钻.发生埋钻事故后，可采用辅助提升法、气举松动法或近旁钻孔法进行处理.5孔斜。产生孔斜的原因是钻进松散地层中遇有较大圆滑弧石或探头石,将钻具挤离钻孔轴线，钻具由软地进入硬地层或粒径差别太大的砂砾层时，钻头所受阻力不均，导致钻具偏斜，造成孔斜。或者钻机位置发生串动，或底座产生局部下沉使钻孔倾斜。预防措施是:用好泥浆稳定液，保持孔壁稳地，放慢钻进速度，加固钻机底座,提高地耐力，采用导向性好,桅杆刚性强的旋挖钻机进行施工。6粘土层缩径、糊钻：粘土层具有较强的早浆能力和遇水膨胀的特性，钻进中除应严格控制泥浆粘度增大外，还应适量向孔内投部分砂砾，防止糊钻，钻进时不宜用捞砂斗钻进，应选择扩大器稍大的单底钻头钻进.