湿作业旋挖钻孔灌注桩的施工工艺浅析.docx

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湿作业旋挖钻孔灌注桩的施工工艺浅析

湿作业旋挖钻孔灌注桩的

施工工艺浅析

一、前言

随着城市建设的发展，城市建设用地日趋紧张，大型、枢纽性市政设施项目和高层、超高层建筑物大量建设，对建设基础工程技术、工艺提出了更高的要求。

旋挖钻孔灌注桩基施工工艺，作为成都市区域内普遍运用的桩基工艺，已经基本替代了沿袭多年的人工挖孔桩基施工工艺。

旋挖钻孔灌注桩的施工工艺与传统的人工挖孔桩基施工工艺相比，具有安全、高效、性价比高等优点。

人工挖孔桩基施工工艺安全隐患多，主要有遇淤泥难处理、孔壁坍塌、孔口坠落、孔内窒息、高处坠落、孔内触电等，国内大部分省份已经将人工挖孔桩工艺限制使用，特别是深桩（超过16米）施工将需组织专家论证。

由于成都市区域地下水位较高，致使大多数桩基工程桩身有部分位于地下水位以下，所以成都市区域内普遍运用湿作业旋挖钻孔作为桩基成孔方式。

虽然湿作业旋挖钻孔灌注桩施工工艺现在已经十分成熟，但是在施工中一些不符合规范标准的操作屡见不鲜，也由此导致了许多问题，轻则造成施工质量不达标准、施工企业成本增加，重则危及作业人员生命、酿成重大安全事故。

因此严格编写施工方案和计划，严格按照国家和地方的规范、标准进行施工，严格控制施工风险和隐患在湿作业旋挖钻孔灌注桩施工过程中尤为重要。

二、施工特点

（一）自动化程度高：

钻机设备为全液压驱动，电脑控制，能精确定位钻孔、自动校正钻孔垂直度和自动量测钻孔深度，最大限度地保证钻孔质量。

（二）功效高、成孔速度快：

该机械工效是循环钻机、冲击钻机成孔的15~20倍，是人工开挖成孔的30~40倍。

（三）开工条件要求少：

由于设备为柴油动力，在施工前期的现场施工用电未解决的情况下也可进行钻孔作业，并排除了动力电缆造成的安全隐患。

因为采用泥浆护壁而不需要进行施工降水。

另外该设备为履带底盘，机动灵活，适合于各种施工现场。

这些优势都保证了该设备比其他施工方式提前进行施工作业。

为施工进度合理组织、科学计划提供了有利条件。

（四）安全隐患小：

比起人工挖孔施工点多、面宽、风险大、管理难的施工工艺，引发安全事故的隐患隐蔽性强而不易容易被发现和及时消除，该机械成孔施工工艺施工点集中、范围窄、危害性小，引发安全事故的隐患容易被发现和解决。

（五）环保特点突出：

钻机设备为全液压驱动，相对于冲击钻机施工噪音小。

其次由于旋挖钻机通过钻头旋挖取土，再通过伸缩钻杆将钻头提出桩孔再卸土，旋挖钻机使用稳定液仅仅用来护壁，而不用于排碴，成孔所用稳定液基本上等于孔的体积，且稳定液经过沉淀和除砂还可以多次反复使用。

三、施工准备

（一）资料准备

旋挖钻孔灌注桩施工前应具备以下资料：

1.岩土工程勘察文件：

（1）场地地层分类、岩土物理力学参数及原位测试参数；

（2）地下水水位埋深情况、类型和水位变化幅度，土、水的腐蚀性评价；

（3）有关地基土湿陷性、膨胀性、冻胀性、可液化地层的评价。

2.场地与环境条件有关资料：

（1）场地现状，包括建筑、道路、高压架空线、管线的分布等；

（2）场地的气候及季节降雨情况；

（3）稳定液排放、弃土条件；

（4）邻近建筑的基础形式、埋置深度、使用现状以及防震、防噪声的要求。

3.施工条件有关资料：

（1）桩基工程施工图及会审记录、现场桩位控制点平面图等桩基设计资料；

（2）主要施工机械及其配套设施的资料，包括施工机械设备条件、动力条件、运行条件、施工工艺对地质条件适应性的资料等。

开工前应编制旋挖桩基工程施工组织设计。

（二）人员配备

开工前应根据旋挖桩基工程项目规模、工期和技术要求等进行人员配备，建立健全旋挖桩基工程项目管理机构，明确其主要管理人员职责。

施工人员应具有相应的职业技术能力，上岗前应进行职业安全、技术能力和操作技能培训，培训合格后方可上岗。

项目管理人员应具有与其岗位相适应的执业资格证书。

（三）技术准备

开工前应熟悉场地岩土工程勘察资料，桩基工程施工图及图纸会审资料。

明确场地和邻近区域内的管线、建筑等具体位置，必要时做出明确标识。

应熟悉主要施工机械及其配套设备的技术性能资料，所需材料的检验和混凝土配合比试验资料。

具有经审批的旋挖桩基工程施工组织设计、有关载荷、施工工艺的试验参考资料。

旋挖桩基工程施工组织设计应结合工程特点和旋挖工艺特点，制定有针对性的安全、质量、工期、文明施工和环境保护管理等措施。

在特殊环境下需搭设作业平台时，应有作业平台专项设计验算。

应制定旋挖施工应急预案，并对施工人员做好专项安全和技术交底。

（四）材料准备

原材料、商品混凝土的型号、规格、品种、等级等质量和技术性能应符合国家现行标准的规定和设计要求。

钢材进场应有出厂质量证明书或试验报告单，进场时应分批检验。

检验内容包括查对标识、外观检查，并按现行国家有关标准的规定抽取试样作力学性能试验，合格后方可使用。

水泥进场应有产品合格证和出厂检验报告，进场时应对其品种、级别、包装或散装仓号、出厂日期等进行检查，并应对其强度、稳定性及其他必要的性能指标进行复验，其质量必须符合现行国家相关标准的规定。

粗骨料宜选用级配良好的坚硬碎石或卵石。

最大粒径不应大于钢筋笼主筋最小净距的1/3，宜优先选用5～25mm的碎石。

外加剂进场应有产品质量说明书和产品合格证，外加剂的质量和性能应符合现行国家相关标准的规定。

原材料在运输和存放过程中应采取防止油污、雨淋措施。

堆放场地应平整、坚实。

（五）设备准备

开工前应根据设计图纸、地质条件、场地条件、工期要求、旋挖工法等因素，对旋挖施工设备和机具进行选型和配套。

常用的机械设备包括旋挖钻机、吊车、挖掘机、运输车辆等。

根据地质条件、主机功能和桩基设计参数等因素确定钻具和钻杆等的选用。

选定的旋挖施工设备和机具，应具有完善的技术性能说明资料且使用状况良好。

应配备用于施工的仪器仪表、器具，其性能指标应符合国家现行相关标准的规定，并在检定有效期内。

应严格按照旋挖钻机使用说明书进行运输、安装、启动、工作、拆卸和存放。

并根据施工设备的完好状况进行必要的检查、维修和保养。

应严格按照国家现行有关标准及旋挖钻机使用说明书对钢丝绳维护、检查及更换。

（六）场地准备

施工现场平面布置应遵照施工组织设计进行。

应合理安排生产和生活设施，做好水、电供应准备，保证道路畅通。

施工前应进行场地平整，场地应满足旋挖钻机作业要求。

按照设计要求进行桩基的位置放线，确定桩孔位置，并钉好十字保护桩。

测量放线和放样应进行复核，并做好记录。

桩位放线和放样宜采用全站仪，测量误差应控制在规范要求的范围以内。

应对稳定液池位置和出土出渣路线进行测定。

规划行车路线时，应使道路与钻孔位置保持一定距离，不得影响孔壁稳定。

四、工艺流程

湿作业（即稳定液护壁）旋挖钻孔适用于地下水位以下的填土、粘性土、粉土、砂土、碎石土、软质岩等岩土层。

施工工艺流程如图1所示：

图1湿作业旋挖钻孔灌注桩的施工工艺流程

旋挖作业前应制备足够的稳定液，施工人员应注意观察孔内稳定液液面变化情况，并随时向孔内补充稳定液，不得在施工过程中出现孔内液面过低的情况。

旋挖钻机在地下水位以下中细砂层作业时，应降低钻进和升降速度，并及时注入稳定液，保持液面高度。

遇易缩径地层时，应加大钻头的外切削刃，在缩径部位采用上下反复跑空钻的办法进行扫孔，并适当增加稳定液比重。

钻具即将下放到孔底时，宜采用自由放绳。

钢丝绳的钻孔进尺使用寿命不宜超过2000m。

成孔至设计标高后，应清除孔底沉渣。

主要施工工艺如下：

（一）钻孔定位

首先对设计图纸提供的坐标、高程等有关数据进行认真复核，确认无误后采用全站仪进行桩位放样，桩中心放样完毕后，沿桩中心拉十字线至1.5m以外并作好护桩标记。

（二）制备稳定液

应依据施工地层、造浆原材料、水质等条件合理选配稳定液。

现场应配备稳定液搅拌设备和稳定液测试仪器。

测试仪器应包括粘度计、比重计、含砂量杯、量筒等。

现场应设稳定液池，稳定液池的容积不宜小于成孔体积的2倍。

稳定液制备应满足下列要求：

1.稳定液制备宜采用膨润土，当用粘土代替膨润土时，含砂率不应大于2%；造浆率不应小于5m3/t，塑性指数不应小于25。

2.根据施工的具体情况，可有选择的加入适量的分散剂、增粘剂、加重剂和堵漏剂等处理剂。

3.稳定液用水的PH值宜为中性，钙离子浓度应小于100PPm。

常用处理剂类型，可按表1选择。

表1常用处理剂类型

处理剂类型

处理剂名称

主要作用

分散剂

碳酸钠（Na2CO3）、氢氧化钠（NaOH）等

分散、调节PH值

增粘剂

羧甲基纤维素（LV-CMC、MV-CMC）、羧甲基纤维素钠盐（HV-CMC）、复合离子型聚丙烯酸盐（PAC141）等

降滤失、增粘

堵漏剂

棉花籽壳粉、蛭石粉、核桃皮粉、珍珠岩粉、锯末、稻壳碎末、水泥等

用于地层堵漏

增重剂

重晶石粉（BaSO4）、石灰石粉（CaCO3）、氧化铁粉等

增加稳定液密度

施工时稳定液液面应按以下条件控制：

1.孔口采用护筒时，液面不宜低于孔口1.0m，并且高于地下水位1.5m以上。

2.液面应保持稳定。

在漏失地层施工时，应采取堵漏技术措施，并按上面规定控制稳定液液面高度，维持孔壁稳定。

混凝土灌注前，孔底500mm以内的稳定液相对密度应小于1.25、含砂率不得大于8%。

如遇粉细砂、中砂特殊地层其粘度可控制在28～35s，其他地层粘度不得大于28s。

每班应有专人负责稳定液的搅拌、性能测定、净化。

保证稳定液性能，应防止雨水和地面水掺入、严禁用清水稀释稳定液。

当地层情况或护壁效果变化时，应及时调整稳定液性能。

稳定液应循环利用。

（三）旋挖钻孔

旋挖钻孔灌注桩作业地面应坚实平整,作业过程中地面不得下陷，工作坡度不得大于3.5%；地面不能满足旋挖钻机接地比压要求时，应采取铺设路基板、硬化地面等措施满足要求。

旋挖钻孔灌注桩护筒应满足下列要求：

1.护筒宜选用厚度不小于10mm的钢板制作，护筒内径宜大于钻头直径200mm～300mm，钢护筒的直径误差应小于10mm。

护筒下端宜设置刃脚。

多节钢护筒连接宜采用焊接。

焊接接头应满足强度、刚度、及防漏的要求，必要时可焊接加肋筋。

2.护筒顶端高出地面不宜小于0.3m；钻孔内有承压水时，护筒顶端应高出稳定后的承压水位1.5m。

护筒的埋置深度，应穿过松散的透水层和软弱土层，在粘性土中不应小于1.5m，在软土和砂性土不应小于3.0m，或直接穿过软土和砂性土进入粘性土不应小于1.0m。

3.护筒埋设时，应确定钢护筒的中心位置。

护筒的中心与桩位中心偏差不得大于50mm，护筒倾斜度不得大于1％。

护筒就位后，应在四周对称、均匀地回填粘土，并分层夯实，夯填时应防止护筒偏斜移位。

4.旋挖钻机埋设钢护筒时，应先采用稍大口径的钻头钻至预定位置，提出钻头后，再用钻斗将钢护筒压入到预定深度。

采用机械加压或震动下沉埋设护筒时，应先对护筒进行定位和导正，然后加压或振动施压至预定深度。

旋挖钻机就位后应对钻机进行调平对正，施工中应随时通过平衡仪检查钻机水平；开孔时对深度仪进行归零，并应在施工中随时校核深度仪。

施工前，应进行试成孔。

旋挖钻机成孔应采用跳挖方式，钻斗倒出的渣土距桩孔口的最小距离应大于6m，并应及时清除外运。

成孔时应符合下列规定：

1.钻杆应保持垂直稳固，位置准确。

2.钻进速度应根据地层变化情况及时调整；

3.钻进过程中，应随时清理孔口积土，遇到地下水、塌孔、缩孔等异常情况时，应及时处理。

钻孔达到设计深度时，应进行清孔。

钻孔扩底桩施工，扩底部位尚应符合下列规定：

1.应根据油压值或扩底限位销，调节扩孔刀片削土量。

2.扩底直径和孔底的虚土厚度应符合设计要求。

成孔达到设计深度后，孔口应予保护，并应做好记录。

旋挖灌注桩成孔施工的允许偏差应满足现行国家行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94中的