机械旋挖成孔灌注桩施工工艺

机械旋挖成孔灌注桩施工工艺旋挖成孔是一种具有低噪音、低振动、扭矩大、成孔速度快、自带动力、无泥浆循环等特点的施工方法，适用于对噪音、振动、泥浆污染要求严格的场地施工。除基岩、漂石等地层外，一般地层均可用旋挖方法成孔，成孔直径一般为600～3000mm，一般最大孔深达76m。旋挖成孔多用于大型建（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。在旋挖成孔施工中，预搅拌混凝土的坍落度一般要求为180～200mm，和易性及标号符合设计要求，常用标号为C20～C40。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。垫块可以用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。火烧丝规格为18～22#，盖板则用于盖孔使用。钻机耗材需要使用液压油、齿轮油、润滑油、柴油、钢丝绳、斗齿、齿座、销垫等符合要求的材料，泥浆制备材料也需要使用膨润土、纯碱、外加剂等符合要求的材料。在旋挖成孔施工中，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。目前国内常用旋挖钻机主要有意大利R-208、R-312、R-412、R-516、R-618、R-622、R-725、R-825、R-930，德国BG-15、BG-18、BG-22、BG-25及日本的旋挖钻机。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。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：常用的斗齿分为楔形和弯角齿套两种，切削角度在35º～55º之间。小切削角度适用于软土层钻进，而弯角齿套的切削角度为60º～70º，适用于硬土层钻进。5导管：钢导管应该采用厚壁丝扣连接，规格有200、250、300、350等，并且密封性良好。6测绳：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。场地应该平整，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，应根据地层条件不同选择不同的钻头与钻杆。一般机锁式钻杆适用于坚硬地层，而摩阻式钻杆适于一般较软地层。钢丝绳长度可以按如下公式确定：钢丝绳长度=孔深+机高+15～20m。（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1.5～2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所示。（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）护筒埋设：在确定十字控制桩位置后，可以使用钻机进行开孔钻进取土，直到达到设计深度后，进行护筒的埋设。护筒应该采用10毫米以上厚度的钢板制作，其直径应该大于孔径200毫米左右，护筒的长度应该根据地层情况进行合理选择。护筒的顶部应该高出地面200毫米左右，周围用粘土填埋并夯实，护筒底部应该座落在稳定的土层上，中心偏差不得大于50毫米。测量孔深的水准点，使用水准仪将高程引至护筒顶部，并做好记录。（六）泥浆制作：现场泥浆搅拌机可以用来制作泥浆。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3分钟，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所示。制备泥浆性能指标项目比重粘度固相含量胶体率含砂率PH值（七）旋挖钻进成孔：首先，钻头着地，旋转，开始钻进。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。其次，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。然后旋转钻机，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。关闭钻斗活门，将钻机转回孔口，降落钻斗，继续钻进。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。当钻遇软层，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。钻遇硬土层时，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.为了加固孔壁并方便取出砂卵砾石，可以在钻孔前向孔内投入适量粘土球。同时，使用双层底板捞砂钻斗可以防止砂卵砾石从底部漏掉。8.钻斗提升过快会产生负压，导致孔壁坍塌。因此，在钻斗接近孔底标高时，应减缓提升速度。根据下表推荐值，钻斗的提升速度应该控制在合适的范围内。钻斗升降速度推荐值：桩径（mm）700装满渣土：钻斗提升（m/s）0.973，空钻斗升降（m/s）1.210桩径（mm）1300装满渣土：钻斗提升（m/s）0.628，空钻斗升降（m/s）0.8309.在钻进桩端持力层时，钻斗的提升速度过快可能会导致持力层松弛。因此，在接近孔底标高时，应注意减缓钻斗的提升速度。（八）清孔：由于旋挖钻用泥浆不循环，因此需要清除孔底沉渣。一般使用双层底捞砂钻斗，回转钻斗使沉渣尽可能地进入斗内，反转，封闭斗门即可清除孔底沉渣。（九）钢筋笼制作：根据设计图纸及规范要求制作钢筋笼。长度不超过29m时，可以在地表一次成型。长度超过29m时，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。钢筋笼起吊要采用双点起吊，大型钢筋笼需要用两个吊车同时多点起吊。钢筋笼下放时，要对正孔位，徐徐下入，不准强行压入，以防变形。（十一）下导管：导管连接要密封、顺直，导管下口离孔底约30cm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、导管下放完毕后，进行隐蔽检查，必要时进行二次清孔。验收合格后，立即浇注混凝土。2.使用预拌混凝土时，应具备设计的标号，良好的和易性，坍落度宜为180～220mm。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.导管埋深应保证在2～6m之间，随着混凝土面上升，随时提升导管。6.当混凝土灌至钢筋笼下端时，为防止钢筋笼上浮，应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1～2m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.在灌注结束时，需要控制桩顶标高，混凝土面应超过设计桩顶标高300～500mm，以确保桩头质量。（十三）冬雨季施工。1.在雨季施工时，需要确保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。同时，电气设备的接地保护要牢靠，漏电保护装置灵敏，操作人员应使用绝缘工具。旋挖钻机在雨季施工时应有防雷接地，并定期检查。在旋挖钻机行走时，务必避开塌陷地段，检查有无地基塌陷情况。2.在冬季施工时，需要确保钻机上、下拖板时有防滑措施，避免侧滑引起安全事故。在设备保养过程中，需要衣着灵便，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。需要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.在施工前，需要对水泥、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）也应进行检查。2.在施工中，需要对成孔、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.在施工结束后，需要检查混凝土强度，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）序号检查项目主控项一般项目允许偏差或允许值设计要求检验方法1主筋间距±10±20用钢尺量2长度±100±10用钢尺量3钢筋材质检验-抽样送检4箍筋间距±20±10用钢尺量5直径-用钢尺量表2混凝土灌注桩质量检验标准检查项目单位数量允许偏差或允许值设计要求检验方法1桩位见GB50202－2002表5.1.4按基桩检测技术规范2孔深mm＋300见GB50202－2002表5.1.4按基桩检测技术规范3桩体质量检验-按基桩检测技术规范4混凝土强度试件报告或钻芯取样送检按基桩检测技术规范5承载力-按基桩检测技术规范6垂直度-测套管或钻杆，或用超声波探测，干施工时吊垂球7桩径-见GB50202－2002表5.1.4按基桩检测技术规范在灌注结束时，需要控制桩顶标高，混凝土面应超过设计桩顶标高300～500mm，以确保桩头质量。在冬雨季施工中，需要注意设备防护和操作人员的安全。在施工前、施工中和施工结束后都需要进行检查和质量检验。混凝土灌注桩的质量检验标准应符合表1、2的规定。旋挖成孔灌注桩施工是现代建筑工程中常用的一种技术。在该技术中，需要注意一些关键点，以确保施工质量和安全性。一、桩身质量检测在旋挖成孔灌注桩施工过程中，需要对桩身进行质量检测。这可以通过井径仪或超声波检测等方法进行。同时，在施工时，需要使用钢尺进行测量，并在清孔后，在距离孔底500mm处取样。对于泥浆比重，一般在1.15～1.210之间。而泥浆面标高需要考虑沉渣厚度、钢筋笼安装深度、混凝土充盈系数和桩顶标高等因素。二、灌注量检查灌注量检查是旋挖成孔灌注桩施工中的另一个重要环节。需要检查每根桩的实际灌注量，并使用沉渣仪或重锤进行测量。同时，在检查时需要注意一些细节，如扣除桩顶浮浆层及劣质桩体等。三、成品保护在施工完成后，需要对成品进行保护。这包括成孔的保护、钢筋笼的保护和成桩的保护。对于成孔的保护，若灌注不及时，应将孔内注满优质泥浆，并用盖板盖好孔口，防止行人及杂物掉入孔内。对于钢筋笼的保护，雨天应覆盖防止雨淋，地面应平整，防止钢筋笼变形。而对于成桩的保护，需要对桩头进行保护，并在冬季时采取防冻措施。四、注意事项在旋挖成孔灌注桩施工过程中，需要注意一些事项，以确保施工安全。其中，主机倾覆、主绳断裂、坍孔和埋钻等事故是常见的问题。为了预防这些事故的发生，需要采取相应的预防措施。例如，在移机时需要摸清地形，严禁盲目起车行走；在起吊重物时，需要在起吊允许范围内，并确保重物位于钻机正前方。此外，还需要经常检查主绳磨损情况，以确保操作平稳可靠。对于坍孔和埋钻等事故，需要选择与地层相适应的泥浆稳定液护壁钻进，并采取相应的处理措施。5孔斜是由于