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浅谈旋挖钻钻孔灌注桩的施工准备 - 1 - 目目 录录 摘要 . 1 引 言. 2 绪 论 4 1.1 施工应具备的资料. 6 1.2 试成孔. 7 2.1 施工基本要求. 8 2.1.1 质量要求. 8 3.1.1.钢筋笼的制作与堆放 . 10 4.1 混凝土强度及配合比 12 4.1.1.桩身混凝土设计强度 . 12 4.1.2 混凝土的坍落度 12 4.1.3 混凝土的外加剂种类 13 4.1.4 混凝土的拌制时间.13 4.2 混凝土的灌注 13 5.1 护筒种类 18 5.2 护筒的作用 18 5.3 护筒内径、顶面高度及埋置 18 5.4 泥浆制备 20 5.4.1 泥浆形成机理 20 5.4.2 泥浆的作用 21 5.4.3 泥浆拌制 22 结 论.23 参考文献： 25 浅谈旋挖钻钻孔灌注桩的施工准备 - 2 - 浅浅谈谈旋旋挖挖钻钻 钻钻孔孔灌灌注注桩桩的的施施工工 准准备备 摘要摘要：工程的施工准备工作做得好坏，直接影响到工程的质量。实践证明，凡是重视施工 准备工作，积极为拟建工程创造一切施工条件，其工程的施工就会顺利地进行；凡是不重 视施工准备工作，就会给工程的施工带来麻烦和损失，甚至给工程施工带来灾难，其后果 不堪设想。而旋挖钻孔灌注桩施工一般是在地面以下进行，在其施工过程中无法观测，成 桩后不能进新开挖验证，它是较易出现质量问题的一种深基础形式。因此，做好旋挖钻孔 灌注桩的施工准备就显得十分重要。 Summary:Engineering of construction preparation work make out quality, direct influence arrive the quality of engineering.Practice certificate, every value construction preparation work, aggressive for draw up to set up engineering to create the whole construction condition, its engineering of construction meeting successfully carry on;Every not value construction preparation work, meeting give engineering of construction bring bother and loss, even give engineering construction bring a disaster, afterward the fruit be so terrible we dare not think about it.But drill a hole to infuse to note a stake a construction general is in the ground the following to carry on, cant prognosticate in it the construction the process, become stake empress cant enter new open to dig verification, it be more easy to appear a quality problem of a kind of deep foundation form.Therefore work well to drill a hole to infuse a construction of note the stake preparation and then seem to be very importance. 关键词：施工准备 旋挖钻孔灌注桩 钢筋笼 混凝土 泥浆 护筒 浅谈旋挖钻钻孔灌注桩的施工准备 - 3 - 引 言 在十一五规划中，20062010 年 5 年内计划建成 9800 公里客运专线，其中桥隧占比约 为 54%，则桥隧里程约为 5000 公里。预计实质开工后头两年需每年建设 20002500 公里 桥隧桩基工程。随着我国交通基础设施建设的快速发展，旋挖钻孔灌注桩作为一种基础形 式以其适应性强、成本适中、施工简便、环保等特点广泛应用于公路桥梁及其他工程领域， 旋挖钻孔灌注桩施工已成为一种广泛的桩基础施工形式11。 近年来，我国应用钻孔灌注桩堪称世界之最，超过 100 万根/年，桩的埋深已达 104 米。 随着高速公路的快速发展，钻孔灌注桩在公路桥梁基础中日益增多，钻孔灌注桩在桥梁基 础，尤其在特大中桥应用中，越来越重要，相应地促进了桥梁钻孔灌注桩施工技术的快速 发展。 在这种情形下，施工前的施工准备一定要做好，只有这样才可以保证工程的质量能够 得到充分的保障。建设工程项目施工准备是土建施工和设备安装得以顺利进行的基本保证， 做好施工项目的施工准备工作,对于发挥企业优势、合理配置资源、加速施工速度、提高工 程质量、降低工程成本、保证工程合同履约和增加企业经济效益,都有极为重要作用。应从 施工技术、施工物资准备和劳动力组织等方面进行精心筹划运作。那么怎么样才能充分做 好施工物资准备呢，根据本人在济宁运河路高架桥工程的学习，结合施工图纸、岩土检测 报告、施工组织设计、桩基施工方案和网上资料以及个人想法总结了一些，由于选择旋挖 钻机的关系，所以选择什么型号的旋挖钻机就在此不提了。 工程概况：济宁运河路高架桥位于济宁中心城区，市中心城区的重要道路系统，跨越 日菏铁路，接通运河路与北湖路，形成贯通的道路，是济宁南北向城市主干道，结合区域 规划道路，将过境交通分离，保障交通有序进行。 济宁运河路高架桥工程主线运河路高架桥北起车站西路，经过老运河、济菏铁道路等， 南至南二路附近，连接了运河路和北湖路两条城市主干道，形成贯通道路。工程全线 1125m，其中桩号 K0+114K0+896 为桥梁部分，道路部分长 343m，包括运河路、车站西路 交叉口的设计。包括路基、路面基层、沥青混凝土面层、桥梁工程施工。 桥梁部分长 782m，上部结构全部为单箱三室预应力混凝土连续梁结构。主桥箱梁分六 浅谈旋挖钻钻孔灌注桩的施工准备 - 4 - 联，其中第一、四、五、六为正常连续箱梁，第二联为低塔斜拉桥，第三联为 46+78+46 米 预应力混凝土刚构桥；全桥下部采用柱式墩、轻型式台、桩基础。 桥梁钻孔桩采用摩擦桩，最大桩长 66.15m,最小桩长 33.15m。桩径采用直径 1.5m 和直径 1.2m 两种形式。全桥总计 145 根钻孔灌注桩，其中 1.2m 桩 104 根，1.5m 桩 41 根。 由于本工程工期紧迫，全桥钻孔桩均采用钻孔速度较快的旋挖钻钻孔施工。 浅谈旋挖钻钻孔灌注桩的施工准备 - 5 - 绪 论 旋挖钻机在二战以前在美国卡尔维尔特公司问世，二战之后在欧洲得到发展。1948 年 意大利迈特公司首先开始研制，接着意大利、德国开始发展，到了 7080 年代在日本得到 快速发展，当时日本称之为回转斗成桩，也叫阿司特利工法（Earth Drill），在德国、日本 这类工法相当普遍。我国在 80 年代初从日本引进过工作装置，配装在 KH-125 型履带起重 机上。1984 年，天津探矿机械厂引进美国 RDI 公司的旋挖钻机并进行消化吸收。1988 年 北京城建机械厂根据土力公司（SOILMEC）的样机开发了 1.5直径的履带起重机附着式 旋挖钻机。1994 年郑州勘察机械厂引进英国 BSP 公司附着式旋挖钻孔机的生产技术，但都 没有形成批量生产。1992 年宝峨公司在北京设立了代表处，开始了对华的业务，并于 1995 年在天津成立了独资子公司宝峨天津机械工程有限公司，组装适合中国市场的宝峨 BG20 型旋挖钻机。1998 年在上海又成立了中德合资上海宝峨金泰工程机械股份有限公司，生产 组装 BG15 型旋挖钻机。 19931994 年在上海浦东八百伴大厦基础灌注桩工程中全部采用了旋挖成孔法施工并 取得成功.。在北京五环路的基础施工中，旋挖钻机占了绝大多数，最多时达到 30 多台； 国家重点工程青藏铁路格拉段的地层多是永冻的土层、砂砾、不规则泥页岩、还有软硬互 层灰岩，有的冻土厚度达到百米以上，中铁集团采用旋挖钻进施工工艺，2002 年 3 月开始， 大量的旋挖钻机进入青藏铁路线施工，到 8 月中旬统计有 100 多台 2004 年在北京奥运国家 体育馆建设工地一次使用旋挖钻机 16 台。 由于旋挖钻孔灌注桩施工一般是在地面以下进行，在其施工过程中无法观测，成桩后 不能进新开挖验证，它是较易出现质量问题的一种深基础形式。因此，做好钻孔灌注桩的 施工准备就显得十分重要。在施工准备中，应认真考虑桩基施工的以下特点： 1.重要性 一是桩基工程多用于高层建筑，尤其是在沿海地区的高层建筑、公路桥涵工程的桩基 础，其单桩设计承载力往往比较大。如果发生严重的质量事故，将会带来很大的经济损失， 甚至造成灾难性的后果。二是桩基工程造价总额占总工程的份额较大，必须在确保质量的 前提下，力求降低工程造价。 2.隐蔽性 桩基工程属于地下隐蔽工程，操作质量低劣引起的质量事故，事后往往不易补救。 浅谈旋挖钻钻孔灌注桩的施工准备 - 6 - 3.复杂性 （1）由于地下未知因素较多，加之由于工程勘察费用的限制，有的勘查工作量及勘探 密度的设置也不尽能满足桩基施工的要求，因此，试成孔就显得十分重要。 （2）桩工机械设备较多，同一种桩型在不同的地层施工时，都有适合于具体施工条件 的桩工机械及其附属设备，因此，机械设备的选择是否合理，对施工造价、进度及工程质 量均会产生明显的影响。 4.困难性 （1）施工场地是的限制条件多。诸如：用电量和用水量的限制，噪音和振动的限制， 泥浆排放的限制，大型设备和机械进场条件的限制。 （2）不安因素多。例如：高空坠落、机械伤害、桩架倒塌、物体打击、触电事故等。 （3）质量事故的常见性和多发性。由于桩基施工工序多，工程地质和水文地质条件的 随机变化，加之在地下作业看不见、摸不着，稍有疏忽就会出现质量事故。因此，在编制 施工组织设计的时候应制定切实有效的质量保证措施。 （4）只是多样性。桩基施工必须具有建筑结构、建筑机械、建筑材料、工程地质和水 文地质、土力学和地基基础、静动测试等多种学科知识，同时还要熟悉有关规范和规程。 此外，还应具有桩基施工经验以及桩基事故预防和处理能力。缺乏某一方面的知识或经验 匮乏，进行桩基施工时，可能会造成质量事故。 1.1 施工应具备的资料 1.工程合同书的和施工任务书 2.开工报告书 3.建筑场地的工程地质资料。包括： （1）施工场地的地形、地貌及气候等自然条件； （2）施工场地的地层构造，岩土特性及影响桩基施工的不良地质现象； （3）施工场地的地下水特性，水位、水质及变化情况； （4）施工场地的人为或自然现象，如古河道、墓穴、暗浜等； （5）附近场地的岩土地质资料及当地桩基施工经验； 4.装机工程平面图、规划红线图及边轴线、桩基工程施工图。桩基工程施工图纸包括： 浅谈旋挖钻钻孔灌注桩的施工准备 - 7 - （1）桩基类型； （2）桩位平面布置图； （3）桩基尺寸； （4）桩的配筋、混凝土强度等级及桩与承台的连接方式。 5.建筑场地和邻近区域内的高压电缆线、电话线、地下管线、地下构筑物（人防工程） 的调查资料，主要包括： （1）高压电线、电话线的位置及与施工场地距离及高度等； （2）自来水管、地下管道的位置、深度、管径，已使用年限及腐朽程度； （3）消防栓的位置； （4）地下构筑物是否需要拆迁和维护。 6.建筑场地的环境资料.。包括： （1）相邻构筑物及其基础形式、构造及层数、与拟建建筑物的距离、建筑物的地下深 度。 （2）有无危房，有无精密仪器设备房屋等。 （3）周围水井的水位及利用情况。 （4）建筑场地界限与邻近建筑物外墙及其基础边线的关系。 （5）施工场地周围的道路情况。包括道路类别、道路宽度、交通状况、道路设施、路 面铺设的状态及修复方法。 （6）临近建筑物、构筑物地下工程情况，包括临近建筑物、构筑物场地地下水位状况， 基坑开挖深度及规模，档土支护方法，降排水方法。 （7）主要施工机械及配套设备的技术性能资料。 （8）桩基工程的施工组织设计或施工方案。 (9) 建筑场地附近水准点高程、坐标资料。 （10）水泥、砂、石、钢筋等原材料及其制品的出场合格证明及质检报告。 （11）有关荷载、施工工艺的试验参考资料。 （12）桩基工程的施工技术措施。 （13）施工前设计单位的技术交底资料，图纸会审纪要；与施工有关的规范、规程及 规定，各级政府对有关桩基施工的技术政策、法令和文件；有关执法监督单位及法规上的 限制文件。例如：道路占用和使用许可证；泥浆排放及运输措施、人行道的防护措施；地 浅谈旋挖钻钻孔灌注桩的施工准备 - 8 - 下管道、架空线的暂时维护措施等。 1.2 试成孔 在施工准备阶段必须进行试成孔，其目的为： 1.核对地质资料； 2.检验所选设备； 3.优化施工工艺。 如果试成孔的过程中，发现地层条件与地质资料不符，应进行补充勘察。将补充勘察 得到的地质信息反馈给设计单位，或重新确定桩端持力层，或改变设计方案。如果成孔过 程中出现缩径、塌孔、吊脚、贯穿力不足，贯入度或贯入速度不满足设计要求，应拟定技 术补救措施或重新考虑施工工艺，或重新选择施工设备。施工时试成孔的数量应不少于两 个。 2.1 施工基本要求 2.1.1 质量要求 钻孔灌注桩根据其用途，荷载作用的不用，其质量标准有所不同。施工时必须严格按 照质量标准和设计要求执行。其质量要求主要是指桩位成孔、清孔、拔管、复打、钢筋笼 制作、安放，混凝土配置、灌注等工序过程中的质量标准，以确保成桩质量。每个工序完 工后，必须严格按照质量标准进行质量检测，并认真做好质量记录。确定质量要求应以合 同文件，设计图纸及技术要求、有关规范、规程为依据。 1.成孔设备就位厚，必须平正、稳固，确保在施工中不发生倾斜、移动、安装钻机设备 的地基若不稳定，施工中会发生钻孔机倾斜，从而导致桩倾斜和桩偏心等不良影响。对地 层较软和有坡度的低级，可用推土机将地面整平，在基座下垫上钢板、枕木或采用其他处 理方法。为防止桩位不准，施工中很重要的是定好桩中心位置和正确安装钻机。对有钻塔 的钻孔机，先利用钻机的动力与地笼配合，将钻杆移动大致定位，再用千斤顶将机架顶起， 准确定位，使起重滑轮、钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在同一竖直线上，以保证钻机 的垂直度。对位偏差不应大于 2cm，对准桩位后，再用枕木垫平钻机横梁，并在塔顶对称 于钻机轴线拉上缆风绳。 浅谈旋挖钻钻孔灌注桩的施工准备 - 9 - 旋挖钻孔灌注桩成孔达到设计深度后，应立即组织清孔，清孔方法随钻进工艺的不同 而不同，清孔的目的是使孔底虚土厚度或沉渣满足设计要求。所谓孔底虚土厚度或沉渣厚 度是指钻深与孔深之差，钻深可由核定的钻杆、钻具的长度来确定，孔深可用专用测绳加 测锤测定，测锤质量约 1kg，顶端系上测绳，对于泥浆护壁孔，把测锤徐徐地沉入孔内， 凭人的手感判断沉渣顶面位置。孔底允许沉渣厚度如表1 钻孔灌注桩桩端沉渣厚度允许值 表1 桩基允许沉渣厚度(mm) 端承桩 50 摩擦端承桩 100 端承摩擦桩 100 摩擦桩 300 2.钢筋笼的质量要求 钢筋笼的质量要求包括钢筋笼焊接质量、材质质量、焊接尺寸等质量要求和钢筋笼制 作。分段制作钢筋笼长度以不超过 8000mm 为宜22。主筋连接焊接时，同一截面内的钢筋 接头不得多于主筋总根数的 50%，相邻 2 个接头的间距不得小于 500mm；主筋的焊缝长度， 对单面积焊不应小于 10d，对双面焊不宜小于 5d，d 为主筋直径；焊缝厚度不宜小于 0.3d，焊缝宽度不宜小于 0.7d。当主筋为高强度钢筋时，不宜采用焊接方法，可采用绑孔 方法连接。 3.材料质量要求 材料质量是指形成混凝土的粗细骨料、水泥、搅拌混凝土的水、钢筋的质量。 （1）粗骨料应采用质地坚硬的碎石、卵石、其粒径宜为 1525mm，卵石不宜大于 50mm，碎石不宜大于 40mm，并不得大于钢筋最小净距地 1/3。对素混凝土桩，不宜大于 桩径的 1/4，并不得大于 70mm。含泥量不大于 2%，无垃圾及杂物。 （2）细骨料应选用质地坚硬的中粗砂，含泥量不大于 5%，无垃圾草根、草泥杂物。 （3）水泥强度等级应根据设计要求选用。使用前必须查明其品种、强度等级、出厂日 期，发现过期水泥或结块或受潮的水泥，不得使用。 （4）施工用水应选用洁净的自然水，其水质不得对钢筋混凝土造成不良影响。 （5）钢筋的品种和规格应符合设计的要求，应具有出厂合格证和抽样送检报告，符合 要求后方可使用。 浅谈旋挖钻钻孔灌注桩的施工准备 - 10 - 4.护筒埋设质量要求 (1)护筒内径应大于钻头直径。当采用回转钻成孔时宜大于 100mm，采用冲击钻成孔时， 宜大于 200mm。 （2）护筒埋设深度：在黏土中不宜小于 1m，在砂土中不宜小于 1.5m。 （3）护筒中心与桩位中心线偏差不得大于 50mm。 （4）护筒口应高出地面 3040cm，并应高出地下水位线 1.5m 以上。 5.护壁泥浆、清孔泥浆的质量要求 （1）按照建筑桩基技术规范 （JGJ94-94） ，护壁泥浆的性能指标、检测方法如表 2 所示。 护壁泥浆的性能指标 表2 项目性能指标检验方法 密度 1.11.15mg/cm 泥浆密度计 年度 1025Pas 5000/7000 漏洞法 含砂率6% 胶体率95%量杯法 失水率30ml/30min失水量仪 泥皮厚度130ml/30min失水量仪 静切力 2030mg/min 50100mg/min 静切力计 稳定性0.03g/ cm 项目性能指标检验方法 pH 值79pH 试纸 （2）二次清孔时应测定泥浆指标。二次清孔后，你讲的控制指标为：泥浆密度 1.15mg/ cm，泥浆年度应控制在 2025 Pas。 6.桩体质量要求 桩体质量要求主要是指桩体混凝土的质量和桩身完整性两个方面。桩体混凝土质量应 达到设计要求的混凝土强度等级，可在成桩后钻孔抽芯确定。桩身完整性主要是指桩身是 否存在不完整的界面，导致按桩身混凝土质量确定的单桩竖向承载力不满足设计要求的问 题。例如：桩身夹泥、断桩、缩径、扩颈（对承受负摩擦力的桩等） 。完整桩的桩身完整性 浅谈旋挖钻钻孔灌注桩的施工准备 - 11 - 指数应为 1。确定桩身完整性指数的方法除钻孔抽芯直接观察外，还可采用桩身完整性无 损检测技术。例如，低应变动力试桩法和高应变动力试桩法，这是我国工程界普遍采用的 方法。 3.1 钢筋笼的制作与安装 3.1.1.钢筋笼的制作与堆放 （1）钢筋笼制作前，首先应检查钢材的质保资料，包括产品合格证，检查合格后才能按设 计及施工要求验收钢筋直径、长度、规格和数量等。 （2）经验收合格后的钢筋应按不同型号、不同直径、不同长度分别堆放。 （3）钢筋的绑扎，焊接制作人员应具有焊接上岗证书，不具备相应资质的人员不得进 行钢筋笼的制作。 (4) 钢筋笼的绑扎顺序大致是先将主筋等间距布置好，待固定住架立筋后，再按规定 的间距安设箍筋。箍筋、架立筋与主筋之间的接点可用焊接方法固定。在直径为 23m 的 大直径桩中可使用角钢及扁钢作为架立筋，以增大钢筋笼的刚度。 （5）分段制作的钢筋笼，其分段制作的长度一般宜在 8m 左右。对于长桩，当采取一些辅 助措施后，可定为 12m 左右或更长一些。 （6）当钢筋笼中单根钢筋需要连接 时，对焊接部位的质量要严格控制。对焊条的选择，焊接尺寸、焊接方法等应满足设计和 混凝土结构工程施工质量验收规范 （GB 50204-2002）的有关要求。钢筋笼主筋和加强 筋及加强筋与螺纹筋的焊接可采用搭接焊或点焊， 采用搭接焊时先用两点固定两端，然后 施焊。对单面焊，主筋的搭接长度不小于 10d（d 为钢筋直径） ，对双面焊，主筋的大姐长 度不 5d。 （7）钢筋笼的制作应在专门的台座上进行，主筋应严格一一对应，间距严格统一。主 筋净距必须大于混凝土粗骨料粒径 3 倍以上；加强筋应设在主筋外侧，主筋一般不设弯钩， 施工工艺需要设弯钩时，所设弯钩不得向内圆伸露，以免妨碍导管工作。 浅谈旋挖钻钻孔灌注桩的施工准备 - 12 - （8）钢筋笼的内径应比导管接头处的外径大 100mm 以上。钢筋笼下端的制作应适应 钻 图1 焊好堆放的钢筋笼 孔情况。 （9）为确保钢筋笼保护层的厚度，一般在主筋外侧安设钢筋定位器，其外形呈圆弧状 突起，或在主筋适当间隔位置套以混凝土垫圈。 （10）制作好的钢筋笼堆放以二层为好，如果钢筋笼整体刚度好，可堆放三层。 （图 1） 3.2.钢筋笼的沉放与连接 （1）钢筋笼的起吊应采用三点吊（图2） ，防止钢筋笼在重力作用下发生变形。吊放 钢筋笼入孔时要对准孔位慢放入孔。入孔后，应徐徐下放，以免碰撞孔壁。如遇阻力要停 止下放。否则会造成塌孔或钢筋笼变 形。如塌孔系钢筋笼变形。如塌孔系 钢筋笼未垂直吊放造 成，否则应进行复钻纠偏，并在重新 验 （2）当桩长较大时，钢筋笼可 采用逐段接长法放入孔内，即先将第 一段钢筋笼放入孔内，利用其上部的 浅谈旋挖钻钻孔灌注桩的施工准备 - 13 - 架立筋暂时固定在套管或护筒上部，此时，主筋位置要正确竖直，然后，吊起第二段钢筋 笼，对准位置后利用焊接方法接长后放入孔中。逐段焊接逐段下放，逐段验收钢筋笼的连 接质量。钢筋笼全部放入孔中后，应按设计要求检查安放位置并作好记录。当确认钢筋笼 顶端高度与设计要求一致时才可采取固定措施。 图2 吊放的钢筋笼 （3）为确保钻孔安全，缩短钢筋笼在孔口的连接时间，可采取直螺旋套筒连接。 4.1 混凝土强度及配合比 4.1.1.桩身混凝土设计强度 桩身混凝土强度等级不应低于设计要求，干作业法成孔灌注桩的混凝土强 度等级不得低于 C15，水下混凝土不得低于 C20。混凝土配合比必须符合设计要求，水灰 比不宜大于 0.6，宜在 0.450.55 之间。混凝土配合比的设计必须与采用的混凝土灌注方法 相适应，采用导管法灌注水下混凝土时，合适的混凝土配合比应石混凝土具有足够的黏性、 可塑性、 ，易于在导管中流动，而又不易离析。一般采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，水 泥强度等级不宜低于 32.5，水泥用量为 370450kg/m，水灰比小于 0.5；水泥的初凝时间， 用标准方法测定不宜早于 1.5h；粗骨料的材质应满足 1.1.2 节的要求。 4.1.2 混凝土的坍落度 混凝土应具有良好的流动性，当采用导管灌注水下混凝土时，混凝土的坍落度宜为 180220mm，非水下直接灌注时，混凝土坍落度宜为 80100mm。视天气情况，可是当上 下调 10mm。必要时可加入外加剂。掺入前，应先进行试验，以确定外加剂的使用种类、 掺入量和掺入程序。 4.1.3 混凝土的外加剂种类 混凝土常用的外加剂有缓凝剂、减水剂、早强剂。混凝剂的作用是延缓混凝土的凝固 时间，使其在较长的时间保持一定的流动性。一般要求在混凝土初凝时间不小于单桩灌注 所需的总间。减水剂能在水灰比保持不变的情况下，提高混凝土的和易性，或保持同样的 和易性，降低混凝土的水灰比，提高强度。只有拌制的混凝土具有良好的和易性，才能在 浅谈旋挖钻钻孔灌注桩的施工准备 - 14 - 灌注和泵送混凝土的过程中，使其无明显的离析泌水现象，保证成桩质量。早强剂的作用 是加速水泥水化，提高混凝土的早期强度。为提高混凝土的期强度应根据需要选择某一早 强剂的品种数量。 4.1.4 混凝土的拌制时间 为保证混凝土能搅拌均匀，应严格控制搅拌时间，每盘自装料到出料的搅拌时间不应 少于 60s，一般以 90120s 为宜，以保证搅拌均匀。 混凝土的灌注 4.2 混凝土的灌注 1.混凝土的灌注方法分类： 混凝土的灌注方法主要有以下几种： 串筒法：适用于水下混凝土的灌注。 短护筒直接投料法：适用于孔内无水或虽孔内有水但能疏干时的灌注。 混凝土泵法：可用于大灌注量的大直径钻孔桩的灌注。 预填骨料灌浆法：适用于水下混凝土的灌注。 箱底张开灌注法：适用于水下混凝土的灌注。 导管法：适用于水下混凝土的灌注。 挠性软管法、挠性软管与混凝土泵联合法：适用于水下混凝土的灌注。 2.当采用串筒法、短护筒法浇注混凝土时，要连续进行，分层振捣密实。分层高度宜 采用的捣固工具而定，一般不大于 1.5m 混凝土浇注到距桩顶 1.5m 以内时，可拔出串筒或 短护筒，直接浇注混凝土。串筒法或短护筒法浇注的混凝土坍落度以 80100mm 为宜。为 保证其和易性和坍落度，应注意调整砂率及掺入减水剂、粉煤灰等。 3.混凝土灌注前应移走盖板，在此复查孔径、孔深、垂直度及孔底虚土厚度。成孔质 量合格后应尽快灌注混凝土。桩身混凝土必须留有试样，直径大于 1m 的桩，每根桩应有 一组试块，且每个浇注台班不得少于 1 组，每组 3 件。 4.冬季施工当气温低于 0时，灌注混凝土应采取保温措施。灌注时，混凝土的温度不 应低于 3，桩顶混凝土未达到设计强度的 50%前不得受冻，当气温高于 30时，应根据 具体情况对混凝土采取缓凝措施。 浅谈旋挖钻钻孔灌注桩的施工准备 - 15 - 5.雨季施工应严格坚持随钻随浇的原则，以防预雨水成孔后灌水造成直接经济损失。 6.再灌注混凝土的过程中，混凝土的灌注高度可用浮标或测锤测定。 7.混凝土灌注的充盈系数为实际灌注混凝土的体积与按设计桩身直径计算的体积之比， 其值不得小于 1.一般土质为 1.1，软土为 1.21.333。 8 水下灌注混凝土时，主筋的混凝土保护层厚度不应小于 50mm；非水下灌注混凝土时， 主筋的混凝土保护层厚度不应小于 35mm。 9.导管法水下混凝土的灌注 导管法是泥浆护壁护壁钻孔扩底灌注施工中经常采用的方法，几乎所有的泥浆护壁钻 孔 扩底灌注桩都采用此法。所谓导管法是将密封连接的钢管（或强度较高的硬质非金属管） 作为水下混凝土灌注的通道，其底部以适当深度埋在灌入的混凝土拌合物内，在一定的落 差压力作用下，形成连续密实的混凝土桩身。导管法不用排水，能向水深处迅速灌注大量 的混泥土，利用有利的地下条件对混凝土进行标准养护，且作业设备简单。但由于是水下 混凝土，故每立方米混凝土的水泥用量比一般混凝土要多，且易在桩顶形成浮浆层。若管 理不善，就不易保证桩身混凝土的质量。 （1）导管法的分类如表3 所示 导管法的分类 表-3 分类原则名称备注 地位灌注法 按地面导管的出露长度 高位灌注法 工民建常用低位灌注法 漏斗固定式 按孔口漏斗位置 漏斗活动式 漏斗活动式指混凝土关注过程中，不 断提高孔口漏洞的位置 钢制滑阀 钢制底盖刚性塞 混凝土隔水塞 木质球塞 隔水球 按隔水装置及方法 柔性塞 麻布或编织袋装锯末 隔水塞一般为圆柱形，其直径比导管 直径小 2025mm，采用 35mm 厚的 “O” 型垫圈密封，密封后直径比导 管直径大 56mm。 有塞导管 按是否有塞 无塞导管 无塞导管日本的 KDT 导管 浅谈旋挖钻钻孔灌注桩的施工准备 - 16 - （2）导管的选择导管选择主要是指导管内径、 导管接头的连接方式、钻孔深度等的选择。 选择导管内径应根据桩孔直径，所需通过的 混凝土能力确定。导管应具有足够的强度和 刚度，便于运输、安装和拆卸，其最小直径 一般不小于 200mm，通常为 200250mm，壁 厚不宜小于 3mm，直径制作偏差不得超过 2mm。导管的分节长度应按工艺要求确定， 最下一节导管应焊接加强箍。导管的连接可 采用法兰或螺纹连接，连接示意如图示。导 管接头处用“o”型橡胶密封或用厚度 45mm 的橡胶垫圈密封，严防漏水。 （3）导管法水下混凝土施工工艺 a)安设套管：导管使用前应试拼装、试压， 试水压力为 0.61.0MPa。导管吊放入孔时，应 将橡胶圈或胶皮垫安放周整、严密，确保密封 良好。导管在桩孔内的位置应保持居中，防 止跑管，撞坏钢筋笼并损害导管。导管底部制 孔底或孔底沉渣面的高度，应以能放出隔水塞 及首批混凝土为宜，一般为 300500mm。导管 全部入孔后，计算导管总长和导管底部位置， 再次测定孔底沉渣厚度。若超过规定，应再次 清孔。 b)安放隔水塞或滑阀：用钢丝悬挂在导管 的水面上，滑阀或隔水塞应紧贴导管水面，两 者之间不应留有空隙。 c)灌注首批混凝土时;混凝土的初灌量应根 据导管内外混凝土压力平衡法计算。可按下式 浅谈旋挖钻钻孔灌注桩的施工准备 - 17 - 确 定: 图3 导管、料斗和护筒 V= 22 121 () 44 dD hHH 式中：V灌注首批混凝土所需数量（m3） ； D桩孔直径（m） ； H1桩孔底至导管底端间距，一般为 0.4m； H2导管初次埋至深度（m） ； d导管内径（m） ； h1桩孔内混凝土达到埋管高度时，导管内混凝土 柱与导管外水柱压力平衡所需高度。 h1 H1H2Hw 浅谈旋挖钻钻孔灌注桩的施工准备 - 18 - 水下混凝土灌注桩整机示意图 1-进料斗;2-贮料斗；3-滑到；4-漏斗；5-导管；6-护筒；7-卷扬机 （引自工业与民用建筑灌装桩设计规程4） （4）剪断铁丝，使滑阀或隔水塞和混凝土拌合物顺管而下，将管内的水挤出去，滑阀 或隔水塞脱落，留在孔底，剪绳位置在大多数情况下为滑阀或隔水塞的初始位置；当孔深、 孔径较大时，为防止首批混凝土在导管中长距离自由移动时产生离析和增加初灌量，可将 滑阀随着混凝土不断灌入，逐渐放松铁丝，直至滑落到一定深度后才剪断铁丝。对于孔底 有沉渣的情况，剪断应尽量早些，以利用导管内混凝土高速冲击管口挤开孔底沉渣。 （5）继续灌注混凝土，提升导管。首批混凝土灌注正常后，应连续不断地灌注混凝土， 不得中途停工。在混凝土灌注过程中，要控制好灌注工艺和操作，经常用测锤探测混凝土 面上升高度，并适时提升，逐级拆卸导管。抽拔导管要适中，升降幅度不能太大，控制好 导管的最小最大埋深值（见表4） 。如大幅度的抽拔导管则容易造成混凝土体冲刷孔壁， 导致孔壁下坠或塌落，桩身夹泥。这种情况在砂层较厚的地方尤易发生。在每次抽拔导管 前皆应探测一次导管内外混凝土面高度，如遇特别情况，应增加探测次数，同时观察返水 情况，以正确分析和判断孔内情况。 导管埋深值 表4 连续灌注埋深导管内径 （mm） 桩孔直径 （mm） 初灌量埋深 （m）正常灌注最小埋深 桩顶部灌注埋深 （m） 最大埋深 20060012001.22.03.03.41.52.00.81.2 23025580018001.01.52.53.51.52.01.01.2 300 1500 0.81.22.03.01.21.51.01.2 小于最下端一 节导管长度或 6m （6）灌注完毕，拔出导管。再灌注即将结束时，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比重增大，如出现混凝土上升困难，可在孔内加 水稀释泥浆，或掏出部分沉淀物，使灌注工作顺利进行。灌注完毕后，应探测桩顶面的实 际标高，判断桩顶的混凝土面，确保清除浮浆层后，桩顶标高达到设计标高。 5.1 护筒种类护筒种类 按材料不同，护筒可分为钢护筒、钢筋混凝土护筒、砖护筒、木护筒等。护筒要求 浅谈旋挖钻钻孔灌注桩的施工准备 - 19 - 坚固耐用，不漏水。钢护筒是最常用的一种护筒，一般用 48mm 钢板卷制而成。在深水 中施工或在特别松散的杂填土中施工时，可利用钢筋混凝土护筒。这种护筒的防水性能好， 可靠自重沉入或打入水中。待桩孔灌注混凝土后，成为桩的一部分。当地下水位埋深大于 1.5m 时且场地易于开挖时，可采用砖护筒或木护筒。 5.2 护筒的作用护筒的作用 护筒的作用主要有以下几个方面： （1）控制桩位，导正钻具。 （2）保护孔口，隔离地表水渗漏，防止孔口及孔壁坍塌。 （3）保护和提高孔内水头的高度，增加对孔壁的静水压力，增加孔壁的稳定性。 （4）护筒顶面可作为钻孔深度、混凝土面导管埋深的测量基准。 （5）在护筒顶面可设置桩位中心标记，以此调整钢筋笼的位置，使其中心与桩中心一 致。 （6）固定钢筋笼。 5.3 护筒内径、顶面高度及埋置护筒内径、顶面高度及埋置 （1）护筒内径 护筒内径应大于钻头直径，当采用正反循环钻和钻头钻时，其内径宜比钻头直径大 10cm 以上；当采用潜水钻、冲击钻、冲抓钻时，其内径宜比钻头直径大 20cm 以上；复杂 场地采用多节护筒时，其最下一节护筒应满足上述要求，以上各级护筒的内径宜自下而上 增大一个级差，深水处的护筒内径宜比钻头直径达 40cm。 （2）护筒顶面高度 为保持孔壁稳定，必须控制护筒高度。其目的是使孔内水位与地下水位形成水压差， 因此设计护筒时，必须控制护筒高度。当采用正循环回转钻及正循环潜水钻时，护筒顶面 高度宜高出地下水位 1.02.0m 以上，同时应高出地面 0.3m 以上；当地层不易塌孔时，护 筒顶面高度宜高出地下水位 1.01.5m 以上。当地层容易塌孔时，护筒顶面高度宜高出地下 水位 1.52.0m 以上。当采用反循环钻或反循环潜水钻成孔时，护筒顶面高度宜高出地下水 位 2.0m 以上；当采用钻斗钻、冲击钻成孔时，护筒顶面高度宜高出地下水位 1.52.0m 以 上。值得注意的是，当成孔内有承压水时，护筒顶面高度应高出稳定后的承压水位 2.0m 以 浅谈旋挖钻钻孔灌注桩的施工准备 - 20 - 上。 （3）护筒底端埋置深度 决定护筒位置深度的因素主要有两个，其一为护筒的稳定性，埋置过浅，再不大的外 力作用下，护筒易产生倾斜。其二为护筒底端的透水性能过强，护筒内水位不能维持所需 水位。通常，护筒埋置深度应根据设计要求或水文地质条件确定。一般护筒埋置深度应至 少超过填土层 0.2m，在黏土层中，埋深不宜小于 1m，在砂层中不宜小于 1.5m，在冰冻地 区，应埋入冰冻层以下 0.5m。当地表土层较好，开钻后不易塌孔的场地，若采用潜水钻成 孔，亦可不设护筒。 （4）护筒埋置 护筒埋置可采用打入法、挖埋法。他是泥浆护壁成孔灌注桩施工不可缺少的一步。护 筒的位置、坐标、垂直度和高程可 采用全站仪控制。采用打入法时， 护筒应正直下沉，护筒中心和桩位 中心的偏差不得大于 50mm，倾斜 度不应大于 1%。当采用挖埋法时， 应以桩中心为中心挖土，在确保桩 中心与护筒中心在同一垂直线上或 其二条中心轴线的偏差不大于 50mm 后，应将护筒四周 0.51.0m 图4 膨润土 范围内的砂土清除，用黏性土回填并夯实，并应夯实至护筒底 0.5m 以下，以防反浆。值得 注意的是，护筒位置与垂直度的准确与否，护筒周围与底端是否紧密而不透水，对成孔与 成桩质量是有重大影响的，护筒的埋置切不可马虎从事。 5.4 泥浆制备泥浆制备 泥浆是指水、黏性土、化学处理剂稀释后调制而成的黏滞流动体。他应具有一定的造 膜性、化学稳定性、流动性和适当的密度。护壁泥浆的种类通常有膨润土泥浆、聚合物泥 浆、CMC 泥浆和盐水泥浆等。选择泥浆既要考虑使用功能，又要考虑经济适用性，因此， 应因地制宜。聚合物泥浆、CMC 泥浆及盐水泥浆因其成本高，一般只用于特殊条件下或特 浅谈旋挖钻钻孔灌注桩的施工准备 - 21 - 殊用途中。通常选择 Ip10 的黏性土去除杂志后加水调制。为获取优质泥浆，应选择膨润 土作为造浆的主要材料。膨润土（图4）是一种颗粒状、遇水显著膨胀、可塑范围和黏性 都很大的特殊黏土。水是造浆的另一种主要材料，一般宜选用洁净的自来水，不选择钙离 子百分比浓度超过 0.01%，或钠离子百分比浓度超过 0.05%的水，当水呈酸性时，泥浆的 粒度降低，也不宜选择。在特殊情况下，为改善泥浆性能，需添加外加剂。泥浆按其在钻 孔中流动与否，可分为循环泥浆和静态泥浆。循环泥浆主要用于正循环钻进、反循环钻进 中。静态泥浆主要用于冲击钻和钻斗钻进中，静态泥浆又称稳定液，循环泥浆又称冲洗液。 外加剂种类及其功能,见表5.。 表5 种类作用 分散剂 1.碱类； 2.木质素磺酸； 3.复合磷酸盐类； 4.腐植酸类 1.防止盐类、水泥对谁你的污染； 2.泥浆再生； 3.防止孔壁坍塌； 4.提高泥水分散能力 增黏剂 CMC1.防止孔壁坍塌； 2.保护膨润土的凝胶性能 加重剂 1.重晶石 2.珍珠石 3.方铅矿粉末 增加水泥比重，提高孔壁稳定 防漏剂锯末，有机纤维素聚合物防止泥浆损失 5.4.1 泥浆形成机理泥浆形成机理 泥浆的主要成分是黏性土，黏性土中的细颗粒具有带电、吸附、水化膨胀分散和絮凝 的功能。优质泥浆的主要成分是膨润土，而膨润土的主要成分是蒙脱石。蒙脱石是由 Si- Al-Si 三层结构重叠而成，它不定形的板状表面吸附的阳离子多是钠离子和钙离子，当膨 润土和水混合后，水很快会进入蒙脱石的晶格间，产生显著的湿胀。湿胀程度依蒙脱石表 面吸附的不同离子而异。钠基离子膨润土的湿胀性要比钙基离子的膨润土湿胀性大，膨润 土颗粒在水中湿胀之后，就变成了一种带负电荷的亲水胶体，从而使膨润土颗粒保持分散 的悬浮状态，即形成泥浆。 浅谈旋挖钻钻孔灌注桩的施工准备 - 22 - 5.4.2 泥浆的作用泥浆的作用 （1）保护孔壁。由于泥浆具有一定的比重，当孔内泥浆液面高出地下水位一定高度， 泥浆就会对孔壁产生一定的静水压力，该压力可抵抗作用在孔壁上的侧向土压力和水压力， 相当于孔壁上安设了一种液体支撑，既可防止孔壁剥落和坍塌，又可防止地下水流入孔中。 因此，在钻孔的整个过程中，必须使孔内充满泥浆，并使泥浆液面标高高出地下水位，保 持孔内外液压差。 （2）减少孔壁渗漏。由于泥浆会土层中渗漏，地下水也会向孔内渗漏，双方作用的结 果，在孔壁上会形成一层透水性很低的泥皮，从而使泥浆的静水力有效地作用在孔壁上， 从孔壁表面向土层内渗透，渗透到一定的范围，你将就粘附在土颗粒上，这种粘附作用减 少了孔壁的渗漏。 （3）悬浮钻渣。对正、反循环钻进的设备，钻头切削的泥土通过泥浆悬浮循环排出孔 外，因此它具有搬运切削泥土的功能。泥浆悬浮钻渣，避免了钻渣堆积影响钻孔效率，防 止沉渣混入混凝土中。 在旋挖钻孔灌注桩施工的过程中，泥浆质量无论是对成孔质量还是对最终基桩的承载 力发挥都是重要因素。泥浆质量好，则能达到固壁和提高钻进速率的效果。否则，泥浆不 能形成护壁泥膜或形成护壁泥皮黏附力差，易于脱落，导致孔壁稳定性差，易产生塌孔和 缩孔。若泥浆稠度过大，比重大，含砂率高，则会导致形成的泥皮厚度大，质量差，降低 桩侧摩阻力，从而使基桩承载力降低，使得混凝土水下灌注阻力增大，降低混凝土的流动 半径，使混凝土骨料大部分堆积在桩芯部位，而钢筋笼外骨料不足，泥浆稠度过稀，比重 过小