旋挖桩施工工艺

关于旋挖桩施工工艺第1页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三旋挖桩是钻孔灌注桩的一种，一般是指由旋挖钻机施工的桩型，全称旋挖钻孔灌注桩，简称旋挖桩。适用于黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及风化岩层。

一、旋挖桩的定义第2页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三

旋挖桩适用地层范围较广，有较强的适应性，其适用地质条件如下：

1、适用于砂岩、灰岩、花岗岩及黏土层、砂层、淤泥质等地层中；

2、适用于嵌岩桩施工，一般在单轴抗压强度30MPa以下硬岩中成孔速度较理想；

3、适用于软弱地层，成孔速度较快，如有塌孔情况可采用套管跟管钻进或钢护筒护壁的方法处理。

二、旋挖桩的适用性第3页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三

常见的旋挖钻头有螺旋钻头、旋挖斗、筒式取芯钻头、扩底钻头、冲击钻头、冲抓锥钻头、液压抓斗和挤石钻头。针对不同地层各类钻头的适用性如下：（1）粘土：选用单层底的旋挖钻斗，如果直径偏小可采用两瓣斗或带卸土板的钻斗。（2）淤泥、粘性不强土层、砂土、胶结较差粒径较小的卵石层，可选用双层底的钻挖钻斗。（3）硬胶泥：选用单进土口的（单双底皆可）旋挖钻斗，或斗齿直螺旋钻斗。

三、旋挖钻具第4页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三（4）冻土层：含冰量少的可用斗齿直形螺钻斗和旋挖钻斗，含冰量大的可用锥形螺旋钻头。（5）胶结好的卵砾石和强风化岩石：可选用锥形螺旋钻头、双层底的旋挖钻斗或是挤石钻头。（6）中风基岩：可选用截齿筒式取心钻头、锥形螺旋钻头、双层底的旋挖钻斗，截齿直形螺旋钻头、双层底的旋挖钻斗或是挤石钻头。（7）微风化基岩：可选用牙轮筒式取心钻头、锥形螺旋钻头、双层底的旋挖钻斗或是挤石钻头。第5页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三

1、广泛的适应性

旋挖桩适用不同地质工程。只要配备不同钻头，即可用于对付砂层、土层、卵砾石、岩层等不同地质，不受地域限制；在硬土地层，由于传统钻机的自重有限，不可能给钻头施加更大的进给压力。而旋挖钻机由于采用动力头装置，动力头的给进力加上钻杆的重量，钻进能力强，相比其它桩机成孔速度较快。四、旋挖钻机的优点第6页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三2、成孔速度快

旋挖钻机的成孔速度最快能达到1m/min，与传统的循环钻机相比优势明显，这样就能够有效地保证工程的进度，节省工期，减少施工投入。3、安全、环保特点突出

设备自动化程度高，人员配备简单，大大减少了工地意外事故的发生。

目前国内传统钻机多采用连接钻杆形式和掏渣桶掏渣，在钻进过程中多采用泥浆循环方式，在施工中需在场内设置泥浆池，文明施工难以控制。而旋挖钻机采用动力头形式，其工作原理是用短螺旋钻头或旋挖斗，利用强大的扭矩直接将土或砂砾等钻渣旋转挖掘，然后快第7页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三

速提出孔外，在不需要泥浆支护的情况下就可以实现干法施工，即使在特殊地层需要泥浆护壁的情况下，泥浆也只起支护作用，泥浆含量较低，这使污染源大大减少，改善了施工环境，成孔效率大大提高。4、成孔质量高、桩体承载力高旋挖钻机采用内伸缩全导杆钻进，能保证桩的垂直度，且桩径误差小，孔底残渣量小。旋挖钻机的特殊成孔工艺，其钻头的多次上下往复，使孔壁粗糙、不易产生缩径。与传统的钻孔桩相比，旋挖桩的承载力显著提高。

第8页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三5、设备性能先进，自动化程度高、机动性强

旋挖钻机为履带式全液压自行式钻机，采用全套液压系统，有些还配备先进的电脑操作系统。机、电、液一体化高度集中，结构紧凑，操纵灵活方便，机械化、自动化程度高，施工现场内可自行移动，自立桅杆，移动、对孔位方便、快捷。旋挖钻机的安装、拆卸无需辅助设施来完成，且能适应复杂地形的工地，移动方便。第9页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三第10页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三1、施工土层的制约旋挖钻机主要适用于土层、砂层，以及较松散的、粒径较小的卵砾石层，在粘性土层钻进效果最佳，而在硬岩层、较致密的卵砾石、孤石层施工比较困难，并容易发生孔内事故和机械事故，体现不出旋挖钻进的优越性。2、整机的价格较贵3、运行成本较高五、旋挖钻机的局限性第11页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三旋挖桩施工流程六、旋挖桩施工工艺及质量控制要点泥浆池循环池沉淀池泥浆处理及废渣外运测量定位护筒埋设桩机就位吊放钢筋笼吊放导管补浆排渣钢筋笼制作制作试块浇注水下砼移机钻孔清孔第12页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三1、场地平整、场区布置质量控制要求：

(1)检查施工场地平整、排水系统设置和地下障碍物探明及清除工作。(2)检查施工场地的供水供电、施工道路、设备、材料堆场的布置情况。(3)检查泥浆池（箱）和泥浆循环系统布置情况。2、测量定位复核建设单位提供的测量控制点符合要求后，测设的测量控制网，定出各桩位中心点。定位后埋设钢护筒并固定，以双向十字线控制桩中心。开钻前必须先校核钻头的中心是否与桩位中心重合。

质量控制要点：(1)施工前监理人员应复核测量基准线、水准基点及每个施工桩位控制点并检查其保护措施是否可靠。(2)桩位放样允许偏差为20mm。第13页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三3、护筒埋设

护筒有定位、保护孔口和维持水位高差等重要作用，可采用打埋和挖埋等设置方法。当挖埋时，护筒与坑壁之间用粘土填实。埋设好的护筒应竖立标识牌或彩带圈围，防止人员掉陷。护筒设置要求：(1)护筒埋设应准确、稳定，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm；(2)护筒采用4-8mm厚钢板制作，其内径应大于钻头直径100mm，上部宜开设溢浆孔，一般护筒顶要高出地面20-30cm；(3)护筒的埋设深度在黏性土中不宜小于1.0m；砂中不宜小于1.5m，其高度尚应满足孔内泥浆面高度的要求。(4)受水位涨落影响或水下施工的钻孔灌注桩，护筒应加高加深，必要时应打入不透水层。第14页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三4、泥浆制备

(1)为了防止坍孔，稳定孔内水位及便于挟带钻碴，采用黏土或膨润土制备成泥浆进行护壁。泥浆护壁是利用泥浆与地下水之间的压力差来控制水压力，以确保孔壁的稳定，所以泥浆的比重则起到保持这种压力差的关键作用。如果钻孔中的泥浆比重过小，泥浆护壁就容易失去了阻挡土体坍塌的作用;如果泥浆的比重过大，则容易使泥浆泵产生堵塞甚至使混凝土的置换产生困难，使成桩质量难以得到保证。要充分发挥泥浆的作用，其指标的选取是非常重要的。根据工程的具体情况，泥浆指标可参照如下数据：

第15页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三第16页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三

(2)在容易产生泥浆渗漏或流失的土层中可采取提高泥浆相对密度，掺入锯末、增黏剂提高泥浆黏度等维持孔壁稳定的措施。

(3)成孔过程中孔内泥浆液面应保持稳定，高于地下水位1m；泥浆循环槽、泥浆池、沉淀池应经常疏通和清理。

(4)泥浆制备的能力应大于钻孔时泥浆的需求量。

第17页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三5、钻孔

(1)旋挖钻机施工时应保证机械稳定、安全作业，必要时可在场地铺设能保证其安全行走和操作的钢板或垫层。

(2)开机钻进时应先轻压、慢转并控制泥浆泵量。

(3)在钻孔过程中要根据土层情况合理调节泥浆的比重、粘度，针对不同地层情况，选择合适的钻头，控制钻进速度，通过在钻杆上设置导向环，保证钻孔的垂直度。

(4)成孔前和每次提出钻斗时应检查钻斗和钻杆连接销子及钢丝绳的状况，并应清除钻斗上的渣土。第18页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三

(5)钻进过程中如发生斜孔、塌孔、护筒周围冒浆时应停钻，采取措施后再进行钻进。

(6)旋挖钻机成孔一般采用跳挖方式，钻斗倒出的土距桩孔口的最小距离应大于6m，并应及时清除。应根据钻进速度同步补充泥浆，保持所需的泥浆面高度不变。钻孔灌注桩成孔要求：设计桩位±20mm孔径±20mm垂直度0.5%孔深第19页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三6、终孔过芸溪加固处理钻孔灌注桩共32根，设计要求均为嵌岩桩，桩⑨⑩桩端进入碎裂状强风化花岗岩不小于10m，其它的桩端进入中风化花岗岩或中风化凝灰熔岩不小于1m。钻孔进入基岩后，桩端持力层每钻进100-300mm时应清孔取样一次，并做好记录。嵌岩桩终孔控制：(1)桩长和入岩深度均符合设计要求，则按设计桩长终孔；

(2)桩长达设计要求，入岩深度不符合要求，则入岩深度需达到设计要求后才能终孔；

(3)若提前达到入岩深度要求，需经地勘、设计核实确认后才可终孔。第20页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三7、清孔

A、一次清孔成孔达到设计要求时，测试泥浆指标，发现超标及时调整。然后将钻头放入孔底扫孔，捞去沉渣，清孔必须彻底，清孔结束，测量孔深，作为第二次清孔后测沉淤的依据。

B、二次清孔导管吊放完成后，用标准测锤测沉淤值，测试进、出口泥浆指标，利用水泵或加气的方法二次清孔，孔底沉渣一般控制在≤150mm范围内。

第21页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三清孔质量控制要求：

1）护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m以上，受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5m以上；

2）在清孔过程中，应不断置换泥浆，直至灌注水下混凝土；

3）灌注混凝土前，孔底500mm以内的泥浆相对密度应小于1.25(设计要求1.15)；含砂率不得大于8%；黏度不得大于28s；

4）灌注混凝土前，孔底沉渣厚度指标应符合要求：对端承桩，不应大于50mm；对磨擦桩，不应大于100mm；对抗拔桩，不应大于200mm；(设计要求50mm)

5）清孔结束后应保持水头高度并应在30分钟内灌注混凝土。

☆建筑桩基技术规范JGJ

94-2008第22页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三8、钢筋笼制作安装

1）钢筋笼制作方面要严格控制，重点是钢筋笼外径和直线度，主筋搭接、纵横筋交叉点的焊接质量必须符合设计要求。

2）钢筋笼制作、安装上采取合理措施，避免安装时钢筋笼刮伤孔壁，增加孔底沉渣厚度。

3）钢筋笼的吊装应3点起吊，保持笼轴线重合。入孔时，始终需保持垂直状态，对准孔位徐徐轻放，保持稳定，避免碰撞孔壁，一旦遇阻立即查明原因，禁止晃动和强行冲击下放。第23页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三钢筋笼制作允许偏差

规范设计主筋间距±10mm±10mm

660mm箍筋间距±20mm±20mm钢筋笼直径±10mm±10mm钢筋笼长度±100mm±50mm★分段制作的钢筋笼其接头宜采用焊接或机械式接头(直径≥25）并应遵守国家现行标准《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107，其直螺纹连接套筒《钢筋滚轧直螺纹连接技术规范》DBJ13-63-2005

(φ25主筋连接设计为电焊，与规范有出入)连接套筒生产厂家：有机械连接营业执照生产许可证、安全生产许可证等第24页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三套筒规格要求：第25页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三9、导管吊放导管构件规格要求：导管壁厚不于3mm，直径宜为20-25cm，分节长度可视工艺要求确定，底管长度不宜小于4m，接头宜采用双螺纹方扣快速接头。导管要定期进行水密性试验（0.6-1.0MPa），下导管前要检查是否漏气、漏水和变形，是否安放了密封圈。导管要依次下放，全部下入孔内后，应放到孔底，以便核对导管长度及孔深，然后提起30～50cm，进行二次清孔。

第26页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三10、水下混凝土浇筑

水下混凝土浇筑是最后一道关键性的工序，施工质量将严重影响灌注桩的质量，所以在施工中必须注意以下几点:(1)导管必须严密，长度适中，保证底端距孔底30～50cm；(2)混凝土拌和必须均匀，坍落度控制在180～220mm，首批混凝土必须保证封底成功(导管首次埋入不少于0.8m)；灌注过程中导管埋入砼深度宜为2～6m；(3)混凝土浇筑必须连续作业，严禁中断浇筑;(4)浇筑过程中应有专人记录，以防导管提升过猛或导管埋入过深，造成断桩；(5)灌注桩的顶面标高应比设计值高50～100cm，以确保桩顶混凝土的质量。

第27页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三1、卡埋钻具

卡埋钻具是旋挖钻进施工中最容易发生的、也是危害较大的事故，因此在施工过程中一定要采取积极主动的措施加以预防，一旦出现事故，要采取有效措施及时处理。1.1发生的原因及预防措施

(1)较疏松的砂卵层或流砂层，孔壁易发生大面积塌方而造成埋钻。在钻遇此地层前，应提前制定对策，如调整泥浆性能、埋设长护筒等。

(2)粘泥层一次进尺太深孔壁易缩径而造成卡钻。所以，在这类地层钻进要控制一次进尺量，如在15m深度以下钻进时，一次钻进深度最好不超过40cm。

七、旋挖桩易出现的问题及解决措施

第28页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三(3)钻头边齿、侧齿磨损严重而无法保证成孔直径，钻筒外壁与孔壁间无间隙，如钻进过深，则易造成卡钻。所以，钻筒直径一般应比成孔直径小6cm以上，边齿、侧齿应加长，以占钻斗筒长的2／3为宜，同时在使用过程中，钻头边齿、侧齿磨损后要及时修复。(4)因机械事故而使钻头在孔底停留时间过长，导致钻头筒壁四周沉渣太多或孔壁缩径而造成卡埋钻。因此，平时要注意钻机本身的及时保养和维修，同时要调整好泥浆性能，使孔底在一定时间内无沉渣。第29页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三1.2卡埋钻具处理措施．(1)直接起吊法，即用吊车或液压顶升机直接向上施力起吊。(2)钻头周围疏通法，即用反循环或水下切割等方法，清理钻筒四周沉渣，然后再起吊。(3)高压喷射法，即在原钻孔两侧对称打2个小孔(小孔中心距钻头边缘0．5m左右)然后下入喷管对准被卡的钻头高压喷射，直至两孔喷穿，使原孔内沉渣落入小孔内，即可回转提升被卡钻头。(4)护壁开挖法，即卡钻位置不深时，用护筒、水泥等物品护壁，人工直接开挖清理沉渣。第30页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三2、主卷扬钢绳拉断钻进过程中如操作不当，易造成主卷扬钢绳拉断。因此，钻进过程中，要注意提下钻时卷扬机卷绳和出绳不可过猛或过松、不要互相压咬，提钻时要先释放地层对钻头的包裹力或先用液压系统起拔钻具。如果钢绳出现拉毛现象应及时更换，以免钢绳拉断而造成钻具脱落事故。3、动力头内套磨损、漏油发生这一现象的原因除了钻机设计上存在欠缺外，主要是由于超过钻机设计能力钻进所致，因此施工时要注意旋挖钻机的设计施工能力，不要超负荷运行。第31页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三4、塌孔主要是由于钻进过程中不使用泥浆，或是泥浆稠度不够，护壁效果差所致。为防止钻孔坍塌，钻进过程中应保持孔内水位适当高出地下水位，同时注意控制钻斗的升降速度，避免孔壁失压。第32页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三

5、水下混凝土浇筑时导管进水

(1)原因

①首批混凝土储量不足或是储量足够,但导管口距孔底的间距较大,混凝土下落后不能埋设导管口,以致泥水从导管口涌入；

②导管密封不严,接头处橡皮垫破裂,或是导管焊缝破裂,水从缝隙中进入导管；

③由于测深出错,作业中拔脱导管,底口涌入泥水。

第33页，讲稿共37页，2023年5月2日，星期三

(2)控制办法

为了避免进水,作