精品建筑施工资料旋挖钻机成孔施工方法及桩基检验3.docx
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精品建筑施工资料旋挖钻机成孔施工方法及桩基检验3
旋挖桩施工方法简介及桩基检验监督要点
1、概述
旋挖桩——采用旋挖钻机成孔的混凝土灌注桩
旋挖钻机—-是由动力驱动伸缩钻杆使带有切土刀片的圆形回转斗（简称钻斗）切消土壤钻孔成桩的一种钻孔机。
旋挖钻进借助旋挖钻机在土层钻孔的一种先进有效的成孔方法。
这种钻进方法在钻杆柱下端连接一个底部带耙齿的桶状钻具（又叫钻斗），借钻具自重和钻机加压力，耙齿切人土层，在回转力矩作用下钻斗同时回转,切削钻掘前面的土层,并将切削下的土块纳入斗内.待斗内土装到相当数量后被钻机提到孔外,打开钻斗，卸去钻渣。
其后再将钻斗下人孔内，重复以上操作。
一次次钻挖和提斗卸渣，钻孔不断加深,最终成孔.图15．1—l为旋挖钻机结构示意图.
图15.1—1旋挖钻机结构示意图
目前旋挖钻机在建筑工程、市政工程、交通工程应用广泛,如国家体育场鸟巢桩基础、青藏铁路桥梁桩基础、京津快速铁路桥梁桩基础、天津交通枢纽以及正在施工的京沪高速铁路。
其最大钻孑L深度超过80m，最大直径超过2m。
2、旋挖成孔灌注桩施工工艺
1）工艺流程
旋转成孔灌注桩施工工艺流程图
3．工艺及监督要点
1）在正式施工前，宜进行试成孔。
2）旋挖钻成孔灌注桩应根据不同的地层情况及地下水埋深,采用干作业成孔或泥浆护壁成孔和套管护壁成孔工艺.
干作业成孔
泥浆护壁成孔
套管护壁成孔
3）钻机安装就位：
旋挖钻机的自重大，所以要求地耐力不小于100kPa，且履盘坐落的位置应平整，坡度应不大于30。
（因为第一，仅靠油缸调节垂直度有限度；第二易产生功率损失和回转过程中倾角更大,重心高易发生安全事故；第三，防止倾斜位移。
）
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（路基板）
4）栓桩：
桩点须按预检结果，自检合格，甲方或监理验线后才能用两根相互垂直的直线相交于桩点，并定出十字控制点,做好标识.
5）对准孔位:
首先调整旋挖钻机的桅杆,使之处于铅垂状态,让螺旋钻头中心或钻斗中心对正孔位,开孔。
6）每根桩均应安设钢护筒，护筒应满足相关规范的规定。
护筒的作用：
（1）固定桩位，并作钻孔导向
（2）保护孔口,防止孔口土层坍塌。
（3）隔离地表水，并保持孔内水位高出施工水位以稳定孔壁。
护筒的埋设：
定出十字控制桩后，进行护筒埋设工作，测量孔深,用水准仪将高程引到护筒顶部,并做好记录。
应符合JGJ94—2008〈建筑桩基技术规范〉6.3。
4条规定。
7）验护筒：
根据设有十字控制点验护筒的偏斜程度,若超过范围应重新埋设。
（1）护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm，
（2）护筒可用4-8mm厚钢板制作，其内径应大于钻头直径100mm,上部宜开设1—2个溢浆孔。
8）泥浆的配制同其他泥浆护壁钻孔灌注桩.（湿作业成孔时）
9）旋挖钻进:
根据地层特点选择钻斗底部切削齿的形状和规格，钻杆类型、钢丝绳长度等。
说明几点：
（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（路基板）。
（2）、成孔前和每次提出钻斗时，应检查钻斗和钻杆连接销子、钻斗门连接销子以及钢丝绳的状况,并应清除钻斗上的渣土.
（3）、旋挖钻机成孔应采用跳挖方式，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。
（4）、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，并保证泥浆液面高度，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.
（5）、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,及时清理齿间黏泥,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。
（6）、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黏土球,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。
（7）、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表3-23推荐值使用。
钻斗升降速度推荐值表3-23
桩径（m）
装满渣土钻斗提升（m/s）
空钻斗升降（m/s）
桩径
（m）
装满渣土钻斗提升（m/s）
空钻斗升降（m/s）
700
0。
937
1。
210
1300
0。
628
0.830
1200
0。
748
0.830
1500
0。
575
0。
830
（8）、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弛，因此在接近孔底标高时应注意钻斗的提升速度。
10）不稳定性地层对孔壁极度不稳定地层采用全套管钻进.
11）清孔和验孔:
钻孔达到设计深度时,应采用清孔钻头进行清孔或其它可靠的方法清孔。
并根据建筑桩基规范要求,检查孔位、孔深、孔径、垂直度、孔底沉渣厚度。
12）钢筋笼的检验：
与其他灌注桩施工工法相同.
13）下钢筋笼：
场内运输、吊装就位，下入孔内等过程,应保证钢筋笼不产生永久变形.。
14）导管检验:
导管使用前应试装、试压、最小压力为0。
6-1。
0MPa.
15）下导管：
导管连接应密封、顺直，导管下口离孔底约300～500mm，直径小的桩可加大，导管平台应平整，夹板牢固可靠。
16）测沉渣（二次清孔）：
沉渣应不超过《建筑桩基技术规范》中的要求:
端承桩≤50mm，摩擦桩≤100mm
＊17）水下浇注混凝土应符合下列规定：
（1）开始浇注混凝土时，根据孔深配备合适的导管长度保证导管底部至孔底的距离宜为300-500mm,以使隔水栓能顺利排出。
桩直径小于600mm时可适当加大导管底部至孔底距离。
（2）导管下人孔内过程中检查导管每一节连接处的密封情况，以防泄漏。
（3）应有足够的混凝土储备量，在采用现场搅拌时，储料斗容积应满足要求，在采用商品混凝土时,首罐混凝土应连续不断均匀加入使导管一次埋人混凝土面以下不少于0。
8m。
（4）导管埋深宜为2～6m，严禁导管提出混凝土面，应有专人测量导管埋深及管内外混凝土面的高差，填写水下混凝土浇注记录。
（5）水下混凝土必须连续施工，每根桩浇注时间按初盘混凝土的初凝时间控制，对浇注过程中的一切故障均应记录备案。
（6）控制最后一次灌注量,桩顶不得偏低，应凿除的泛浆高度必须保证暴露的桩顶混凝土达到强度设计值。
18）对于干作业成孔，灌注混凝土前应再次检查孔底，确保孔底干净无虚土等杂物。
灌注混凝土应采用串筒或导管，串筒或导管下口距孔底不宜大于2米;扩底桩灌注混凝土时，第一次应灌到扩底部位的顶面，随即振捣密实；灌注桩顶以下5米范围内混凝土时，应随灌注随利用插入式振动器捣密实，每次灌注高度不得大于1。
5米。
桩顶宜超灌0.3米以上，确保桩顶质量。
4、旋挖钻机施工的优越性及适用范围
旋挖钻机施工的优越性
旋挖钻机成孔法其主要优点如下:
1、旋挖成孔施工具有低噪声、低振动、大扭矩、成孔速度快等优点.
2、用旋挖钻进工艺，能适合各种复杂地层，可在水位较高、卵石较大等用正反循环及长螺旋钻无法施工的地层中施工，极大地提高工作效率和施工质量。
3、履带底盘承载，接地压力小，适合于各种施工工况,在施工场区内行走自如，机动灵活，对孔位方便、快捷.
4、伸缩钻杆不仅向钻头传递回转力矩和轴向压力，而且利用其本身的伸缩性实现钻头的快速升降，快速卸土,以缩短钻孔辅助作业时间，提高钻进率.
5、自动化程度高、成孔质量好、效率高；该钻机为全液压驱动，电脑控制，能精确定位钻孔、自动校正钻孔垂直和自动测量钻孔深度，最大限度地保证钻孔质量。
该钻机能在各种地层条件下进行高效钻进，施工Φ800~1200深度20m的桩孔仅需1小时,是一般反循环机效率的8～10倍。
6、采用旋挖钻进的干孔或泥浆不循环静态护璧的新型成孔工艺,减少泥浆污染，实现文明施工.
7、旋挖钻机采用钻斗不循环工艺钻进，通过钻斗挖出的岩屑，比正、反循环钻进工艺能更直接地了解施工地层的变化情况,加之其电脑控制的精确定位系统，能使支盘挤扩桩精确地定位于设计确定的位置，并对其进行有效的验证，确保支盘挤扩桩位于设计的持力层,有效地保证支盘挤扩桩的施工质量。
8、采用捞砂斗清理孔底沉渣，可使孔底比普通正反循环钻进工艺更为干净，能更充分有效地利用持力层，减少基础沉降，节约工程成本.
9、自带柴油动力，缓解施工现场电力不足的矛盾，以及动力电缆造成的安全隐患可以排除.
5、适用范围
1、适用黏土、粉土、砂、砾石、卵石、强风化基岩及回填土、杂填土等地层.
2、成孔直径范围大Φ600～3000mm,成孔深度可达80m，甚至更深.
3、多用于多种构建筑物基础桩、抗浮桩及用于基坑支护的护坡桩等.
4、旋挖钻机成孔还可用于大口径降水井的施工。
6、质量检验要求
混凝土灌注桩钢筋笼质量检验标准（mm）
项目
序号
检查项目
允许偏差或允许值
检查方法
主控
项目
1
主筋间距
±10
用钢尺量
2
长度
土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
（2）混凝土灌注桩的质量检验标准应符合的规定.
混凝土灌注桩质量检验标准（mm）
项目
序号
检查项目
允许偏差或允许值
检查方法
单位
数值
项
目
1
桩位
1~3根,单排桩基垂直于中心线方．向和群桩基础的边桩（mm）条形桩基沿中心
70
基坑开挖前量护筒．
开挖后量桩中心
条形桩基沿中心线方向和群桩基础的中间桩（mm）
150
2
孔深
mm
+300
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
6
垂直度
〈1%
测套管或钻杆，或用超声波探测，干施工时吊垂球
7
桩径
mm
一20
井径仪或超声波检测，于施工时用钢尺量
8
度（黏土或
砂性土中）
1．15一1．20
用比重计测，清孔后在距孔底500mm处取样
9
（高于地下水位）
m
0．5~1．0
目测
10
沉渣厚度:
端承桩
摩擦桩
mm
≤50
≤100
用沉渣仪或重锤测量
ll
钢筋笼安
装深度
mm
土100
用钢尺量
12
混凝土充
盈系数
〉l
检查每根桩的实际灌注量
13
桩顶标高
mm
+30，—50
水准仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体
几个关键环节
一、承载力和桩身完整性检查——桩基检测有关规定
1、工程桩应进行单桩承载力和桩身完整性抽样检测（国标-—强条）
2、单桩承载力和桩身完整性验收抽样检测的受检桩选择宜符合下列规定：
1）施工质量有疑问的桩；
2）设计方认为重要的桩；
3）局部地质条件出现异常的桩；
4）施工工艺不同的桩；
5）完整性检测中判定的Ⅲ类桩；
6）除上述规定外，同类型桩宜均匀随机分布。
3、承载力检测要求
1）对建筑物安全等级为一级且直径不大于600mm的钻孔灌注桩，应采用现场静载荷试验方法.对其它情况的钻孔灌注桩和各种情况的人工挖孔灌注桩可根据终孔时持力层检验情况和桩身质量检验情况核验。
（地标）
*2）下列情形的灌注桩承载力应采用静载荷试验方法检测：
（地标）
a。
施工质量有疑问的桩；
b。
位于较厚填土和淤泥等复杂地层中的机械成孔灌注桩；
c.采用其它方式检测时检测结论为Ⅲ类的桩;
d。
用新工艺、新方法、新材料施工的桩
*3）对于端承型大直径灌注桩，当受设备或现场条件限制无法检测单桩竖向抗压承载力时,可采用钻芯法测定桩底沉渣厚度并钻取桩端持力层岩土芯样检验持力层。
抽检数量不应少于总桩数的10％,且不应少于10根.（国标）
（钻芯法——用钻机钻取芯样以检测桩长、桩身缺陷、桩底沉渣厚度以及桩身混凝土的强度、密实性和连续性，判定桩端岩土性状的方法。
）
3、完整性检测要求
＊1）基桩混凝土完整性可采用低应变物探、声波透射法或钻孔抽芯法进行检测。
对柱下单桩和截面尺寸大于800mm＊800mm或直径大于800mm的灌注桩，应采用声波透射法或钻孔抽芯法进行检测.
（底应变法—-采用低能量瞬态或稳态激振方式在桩顶激振,实测桩顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线，通过波动理论分析或频域分析，对桩身完整性进行判定的检测方法.优点:
方便灵活，检测速度快，适宜用于预制桩，小直径灌注桩的检测.
声波透射法——在预埋声测管之间发射并接收声波，通过实测声波在混凝土介质中传播的声时、频率和波幅衰减等声学参数的相对变化，对桩身完整性进行检测的方法。
）
*2）采用低应变物探方法检测桩身质量时，单位工程同条件基桩检测数量不应少于该类型总数的30％且不应少于20根。
采用声波透射或钻孔抽芯方法检测桩身质量时，单位工程同条件基桩检验数量不应少于该类桩总数的10％且不应少于10根，柱下单桩应全部检测.（柱下三桩或三桩以下的承台抽检桩数不得少于1根）
＊3）我市相文件关规定
a）采用旋挖成孔工艺施工的桩基应全数采用波透射法或钻孔抽芯法对成桩质量进行检测.
b）大于15m深的桩采用波透射法或钻孔抽芯法对成桩质量进行检测.
二、孔深检查
目的：
一是防止桩端没有支承在设计的持力层上面
二是保证嵌岩深度必须保证符合设计要求
1、对于人工挖孔桩和孔深不大的干成孔旋挖桩，可通过直接下孔采用尺量和肉眼观察的方法检查嵌岩深度.
*2、对于无法下孔检查的旋挖桩应按下列程序进行控制和检查
原因：
地层分布不均匀。
如岩层分布成倾斜状或起伏变化剧烈而导致判断失误.
1）首先应根据工程地质勘察报告和设计文件，认真分析钻孔资料,绘制出岩层分布等高线图，按等高线确定成孔深度，也即初步确定了每桩孔嵌岩段的起始高程和终孔高程。
2）开钻前应按规定选取试验桩进行钻孔试验，根据试验孔确定进入嵌岩段（一般设计均为中风化岩层）的钻进相关参数和观察岩屑状态.
3）旋挖机操作工在钻进过程中，当根据类比试验孔的钻进参数和岩屑状态并结合地质勘察报告的初判，在综合确定已钻到嵌岩段起始高程位置时（即刚钻进中风化岩层时），施工单位应立即通知地勘、监理等有关单位进行现场核验，并填写有关记录.
4）经共同确认钻孔已进入嵌岩段岩层后,方可继续施工，直到钻进达到嵌岩段深度符合设计要求。
5）对应抽样检验岩芯强度的钻孔,岩芯取样点对嵌岩深度不小于1倍桩径的嵌岩桩应位于桩孔中嵌岩段的中部；对其它类型的桩应位于桩孔底部。
并按规定做岩芯试验.
三、岩芯抽样数量规定
旋挖桩：
不少于总桩数35%
一般桩:
不少于总桩数10%
四、清孔和沉渣厚度检查
强调：
在放下钢筋笼后，再次检查沉渣量，如沉渣量超规范要求,应进行二次清孔，大口径桩清孔多采用泵吸反循环和气举反循环。
并应采用可靠方法检查沉渣厚度。
五、水下混凝土浇注
严格执行操作程序
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