旋挖钻钻孔围护桩施工工艺工法后附图片.docx
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旋挖钻钻孔围护桩施工工艺工法后附图片
旋挖钻钻孔围护桩施工工艺工法
1前言
1.1工艺工法概况
在上世纪40年代，随着大功率钻孔机的投入使用，钻孔灌注桩也孕育而生，在高层、超高层的建筑物和重型构筑物中被广泛应用。
随着地铁建设的飞速发展，深基坑开挖围护安全成为了重点。
地铁车站主体结构埋深较大，钻孔桩钻进深度较深，地质情况不明，特别在市区，受各种条件制约，对钻孔桩施工是一种考验。
如何保证钻孔灌注桩的质量实际上也就是间接的保证基坑开挖时的安全。
1.2工艺原理
钻孔灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔的方法，使用泥浆护壁，在地基土中形成桩孔，并在其中放置钢筋笼、水下混凝土灌注而形成钻孔灌注桩。
2工艺工法特点
2.1适应性广，不受地下水位、桩径、桩长等限制。
2.2工程造价较低，灌注桩仅根据荷载大小和性质及荷载沿深度的传递特征以及土层的变化来配置钢筋。
2.3抗震性能好，嵌入基岩并与基岩胶结成一体,能承受较大的水平荷载,故抗震性能好。
2.4可以穿越各种土层，更可以嵌入基岩，这是别的桩型很难做到的。
3适用范围
适用用地下为粘土、砂土等土质结构。
4主要引用标准
4.1《钻孔灌注桩施工规程》（DG／TJ08）；
4.2《混凝土结构设计规范》（GB50010）；
4.3《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120）；
4.4《地铁设计规范》（GB50157）；
4.5《建筑结构荷载规范》（GB50009）；
4.6《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299）。
5施工方法
旋挖钻施工方法：
旋挖钻机就位→埋设护筒→钻头轻着地后旋转开钻当钻头内装满土砂料时提升出孔外→旋挖钻机旋回，将其中的土砂料倾倒在土方车或地上→关上钻头活门,旋挖钻机旋回到原位,锁上钻机旋转体→放下钻头→钻孔完成,清孔并测定深度→放入钢筋笼和导管→进行混凝土灌注→拔出护筒并清理桩头沉淤回填，成桩。
冲击钻施工方法：
平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。
循环钻机施工方法：
钻机就位对中，钻进成孔、排土，钻至预定深度，停钻检查，泵送混凝土、提钻，灌注混凝土成桩，下放钢筋笼成桩。
6工艺流程及操作要点
6.1施工工艺流程
图1钻孔桩施工工艺框图
6.2操作要点
6.2.1施工准备
1地上、地下障碍物处理完毕，达到“三通一平”，结合现场实际情况，合理布置场地。
留出混凝土运输车、汽车吊的进、出场道路，布置好混凝土运输车的灌注位置，钢筋笼的存放位置、导管的堆放位置、汽车吊、钻机的工作位置。
2正式进场施工前应对整套施工设备进行检查，保证设备状态良好，禁止带故障设备进场。
3做好与灌注桩施工相关的水、电管线的布置工作。
施工现场内道路、基坑坡道应符合设备运输车辆和起吊设备的行驶要求，对软弱地面进行碾压或夯实等加固处理。
4设备组装时应设立隔离区，专人指挥，严格按程序组装。
5安排材料进场，按要求进行原材料复试。
6开工前应对施工人员进行质量、安全技术交底，并填写«技术交底记录»与«安全交底记录»，并对设备进行安全可靠性检查，确保施工安全。
6.2.2施工放样
钻孔桩施工前应对桩位进行准确放样，桩位放样后进行自检，自检并报监理工程师复核无误后方可进行下道工序。
在施工中，考虑施工、测量、结构变形等各种误差因素，保证结构净空，将钻孔桩轴线按设计外放15cm或按基坑深度的1/150外放。
6.2.3护筒埋设
护筒采用钢护筒，根据不同的钻孔桩直径用4mm钢板制成内径比钻孔桩直径大0.1～0.2m的钢护筒,护筒埋设一般要高出地下水位1.0～2.0m，并高出施工地面至少0.3m，护筒有足够的埋置深度，并且坚固、不漏水。
桩位经测设确定后，先人工进行管线挖探工作，探坑挖至原状土，经确认无管线后方可埋设护筒。
在桩位处用钻机进行扩孔，直径大于护筒直径5公分。
用钻头将护筒对中压入扩好的孔中，护筒外围用粘土填实，其埋深不小于2.0m。
6.2.4钻孔施工
钻旋挖钻机采用全断面取芯钻进工艺，即采用特别的“筒式”钻具，将土一次性全部抓入筒中，成孔速度可达10～15m/h。
钻进过程中及时注入泥浆进行护壁，防止塌孔。
随灌注用泥浆泵将泥浆抽回泥浆池重复使用，在钻进过程中，随时检查钻孔直径和竖直度，同时观察取芯样品，查明土质类型，做好记录，以便与设计资料核对。
挖出的泥土，在白天归堆覆盖存放，晚上及时清运。
注意事项：
1钻机就位前，先平整场地，保证钻机平稳、牢固。
在桩位处埋设钢护筒，内径比桩径大0.1～0.2m，埋深不小于2.0m，同时挖好泥浆池，并接通水源、保证施工用水。
2钻进时根据土质情况，先采用干法钻进2～3米，然后注入泥浆护壁，泥浆用膨润土制备，泥浆比重控制在1.15～1.2t/m3。
6.2.5清孔
当钻孔达到设计标高后，用探孔器检查钻孔桩的成孔情况（桩径、垂直度），检查合格后进行钢筋笼安装，钢筋笼安放好后，如沉渣厚度超标（＞10cm）需要进行清孔，清孔时注意保持孔内浆面稳定，以防坍孔。
清孔后保证泥浆指标及孔深符合规范要求。
6.2.6钢筋笼制作与吊装
1钻孔桩钢筋笼制作按照设计图纸在钢筋加工棚制作，根据设计图纸先进行下料。
为保证钢筋笼的几何尺寸及相对位置正确，钢筋加工在加工棚平台上放样成型，主筋接头采用机械连接（直螺纹套筒）或焊接均可。
钢筋笼在现场地面平卧组装，先将加强箍筋排列整齐，再将主筋依次放在箍筋上，点焊固定。
要求钢筋笼表面平整度误差不得大于5cm，再将螺旋筋同主筋绑扎。
主筋连接在同一断面的接头率不大于50%。
钢筋笼下端0.2m范围内主筋应稍向内侧弯曲呈倾斜状。
2制作过程中对钢筋的种类、型号、数量进行一一核对，对有锈迹的钢筋应先除锈再加工使用。
钢筋笼应按吊装条件确定分段加工长度。
在骨架上端，设置2根吊杆（或吊环），保证吊装时钢筋笼竖直入孔，方向正确。
钢筋采用机械连接时，接头外露丝扣不得超过一个完整扣，采用焊接时要满足焊接搭接长度，单面焊10d，双面焊5d（d为钢筋直径）。
钢筋笼存放时下部用方木垫空（方木间距同加强箍筋），顶、侧部应覆盖，以防雨、雾等潮湿生锈。
在阴阳角部位应当加设测斜管，测斜管是为保证后期对基坑安全监测的一种有效的手段，测斜管长度基本与钢筋笼同长，但不可高出钢筋笼，安装在钢筋笼内侧，固定牢固，下放导管时应当注意不要碰撞测斜管。
3钢筋笼制作允许偏差为：
主筋间距±10mm；箍筋间距±20mm；钢筋笼直径±10mm；长度不宜大于100mm。
4钢筋笼的吊装采用25t吊车吊放。
起吊时，须用双吊点，吊点位置要恰当，一般设在加强箍筋处（吊点处应加焊）。
采用大钩和小钩相互配合进行钢筋笼吊装，小钩吊下部、大钩吊上部。
在吊车小钩上挂一个滑轮，将钢丝绳穿过滑轮，钢丝绳两端采用U型卡环与钢筋笼加强箍筋连接牢固，下部第一个吊点设置在下部第二个加强箍筋处，第二个吊点设置在向上6.0米的加强箍筋处。
钢筋笼上部对称设置两根钢丝绳，钢丝绳两端采用U型卡环与钢筋笼加强箍筋连接牢固，第一个吊点设置在上部第二个加强箍筋处，第二个吊点设置在向下8.0米的加强箍筋处，每根钢丝绳上均有一个滑轮，将两个滑轮挂在扁担（型钢制作）上，扁担上部设置吊钩挂在吊车大钩上。
起吊时大、小钩同时受力，大钩向上吊起钢筋笼，小钩起到稳定钢筋笼的作用，同时防止钢筋笼弯曲变形，相互配合将钢筋笼慢慢吊直，同时安排专人扶稳钢筋笼下部，保证钢筋笼在起吊过程中始终处于稳定状态下。
吊直后将钢筋笼对准孔位缓慢下放，不得摇晃碰撞孔壁或强行入孔。
5钢筋笼入孔后，要牢固定位，保证钢筋笼的方向，并将钢管穿入吊环中，将钢筋笼吊住，保证笼顶标高符合规范要求，防止在灌注水下混凝土过程中下沉或上浮。
入孔定位标高应准确，允许误差为±5cm，并使其下部悬空；钢筋笼上口应和桩中心对中并固定，允许误差为±3cm。
6.2.7灌注水下混凝土
1混凝土施工坍落度控制在18～21cm。
灌注水下混凝土采用导管法，导管直径250mm，管节连接应严密、牢固，使用前均调直、试拼装、试压编号，并进行隔水打压试验。
导管底端距孔底应保持300～500mm，漏斗和储料斗需有足够的容量，保证首批灌注的混凝土足以封住孔底，并且导管埋入混凝土的深度不小于1.0m，混凝土用罐车运输，吊车配合灌注，通过下料漏斗，提升导管在稀泥浆中浇注，导管随浇注随提升，保证导管埋深在2～6米，避免提升过快，造成混凝土脱空现象，或提升过晚而造成埋管太深拔不出的现象。
2每根桩的水下混凝土灌注均应工作紧凑、连续地进行，严禁中途停工。
同时，注意观察导管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，保证导管埋入混凝土深度在2～6m范围内。
并指定专人填写好灌注记录以便及时总结经验指导下一根桩的施工。
钻孔桩灌注标高应高出桩顶设计标高0.5m，下道工序施工时将浮浆剔凿，保证钻孔桩成桩质量。
3钻孔桩施工完毕或部分完毕，应通知监理单位及质检部门对成桩的质量进行检测。
经检验合格后转入下道工序施工。
7.主要机具设备
表1主要机械设备配置表
序号
作业名称
机具设备名称
数量
备注
1
钻孔
旋挖钻
1
成孔
2
吊装
汽车吊
1
吊放钢筋笼
3
钢筋加工
切断机
2
钢筋笼制作
4
钢筋加工
套丝机
2
钢筋笼制作
5
钻孔泥浆处理
泥水净化器
1
清孔
6
制作钢筋笼
电焊机
1
制作钢筋笼
7
灌注钻孔桩
导管
1
灌注混凝土
8劳动力组织
钻孔灌注桩要求工种多，且由于其特殊性，现场需配备专业技术人员。
作业人员一天24小时连续作业，人员配备见表2。
表2作业人员配备表
序号
工序
人数
备注
1
钢筋笼加工
24
尺寸量取、现场拼装
2
钻孔
8
型材下料、制作
3
钢筋笼吊装
6
打眼、安装
4
混凝土灌注
6
观察混凝土情况做好现场试验
5
泥浆拌制
6
注意根据土质情况配制泥浆比重
6
操作手
4
灌注混凝土过程控制
7
电工
3
现场用电设施的使用及维护
8
测量人员
6
基坑监测、锚索定位
9
安全员
2
负责现场全面安全工作
10
文明施工班
6
现场卫生
9质量控制
9.1易出现的质量问题
9.1.1钻孔质量问题
1塌孔
2缩颈
3桩孔偏斜
9.1.2钢筋笼安装质量问题
1钢筋笼安装与设计标高不符。
2钢筋笼的上浮。
9.1.3水下混凝土灌注问题
1堵管
2桩顶部位疏松
3桩身混凝土夹泥或断桩
9.2保证措施
9.2.1塌孔预防措施：
根据不同地层，控制使用好泥浆指标。
在回填土、松软层及流沙层钻进时，严格控制速度。
地下水位过高，应升高护筒，加大水头。
地下障碍物处理时，一定要将残留的混凝土处理清除。
孔壁坍塌严重时，应探明坍塌位置，用砂和粘土混合填至坍塌孔段以上1m处，捣实后重新钻进。
9.2.2缩径：
预防措施：
选用带保径装置钻头，钻头直径应满足成孔直径要求，并应经常检查，及时修复。
易缩径孔端钻进时，可适当提高泥浆的粘度，对易缩径部位也可采用上下反复扫孔的方法来扩大孔径。
9.2.3桩孔偏斜：
预防措施：
保证施工，钻机安装平稳，机架垂直，并注意在成孔过程中定时检查和校正。
钻头、钻杆接头逐个检查调正，不能用弯曲的钻具。
在坚硬土层中不强行加压，应吊住钻杆，控制钻进速度，用低速度进尺。
对地下障碍预先处理干净。
对已偏斜的钻孔，控制钻速，慢速提升，下降往复扫孔纠偏。
9.2.4钢筋笼安装与设计标高不符：
预防措施：
钢筋笼制作完成后，注意防止其扭曲变形，钢筋笼入孔安装时要保持垂直，混凝土保护层垫块设置间距不宜过大，吊筋长度精确计算，并在安装时反复核对检查。
9.2.5钢筋笼的上浮：
钢筋笼上浮的预防防措施：
严格控制混凝土质量，坍落度控制在18±3cm，混凝土和易性要好。
混凝土进入钢筋笼后，混凝土上升不宜过快，导管在混凝土内埋深不宜过大，严格控制在10m以下，提升导管时，不宜过快，防止导管钩钢筋笼，将其带上等。
9.2.6水下混凝土灌注堵管：
预防措施：
商品混凝土必须由具有资质，质量保证有信誉的厂家供应，混凝土的级配与搅拌必须保证混凝土的和易性、水灰比、坍落度及初凝时间满足设或规范要求，现场抽查每车混凝土的坍落度必须控制在钻孔灌注桩施工规范允许的范围以内。
灌注用导管应平直，内壁光滑不漏水。
9.2.7桩顶部位疏松：
预防措施：
首先保证定高度的桩顶留长度。
受沉渣和稠泥浆的影响，极易产生误测。
因此可以用一个带钢管取样盒的探测，只有取样盒-中捞起的取样物是混凝土而不是沉淀物时，才能确认终灌标高已经达到。
9.2.8桩身混凝土夹泥或断桩：
预防措施：
成孔时严格控制泥浆密度及孔底沉淤，第一次清孔必须彻底清除泥块，混凝土灌注过程中导管提升要缓慢，特别到桩顶时，严禁大幅度提升导管。
严格控制导管埋深，单桩混凝土灌注时，严禁中途断料。
拔导管时，必须进行精确计算控制拔导管后混凝土的埋深，严禁凭经验拔管。
10安全措施
10.1主要安全风险分析
主要以机械碰撞、吊装钢筋笼安全以及用电安全。
10.2保证措施
10.2.1安全用电
1施工现场内临时用电的安装和维修必须由专业电工（持证上岗）负责完成，非电工不准拆装电气设备。
2严格执行电气安装、维修技术规程，认真贯彻“JGJ-4688”施工现场临时用电安全技术规范。
3操作人员正确使用防护用品（安全带、绝缘鞋、绝缘手套、工作服等）。
4电工高空作业时，严禁向下抛掷物品，应采用绳子上下传递物品。
5检查、维修配电箱时，必须将其前一级相应的电源开关闸断电，并悬挂“禁止合闸、有人工作”等标志牌。
6高压电气设备和线路上的作业，必须由专业人员操作。
10.2.2起重安全措施
1起重机安装作业前清除工地所经道路的障碍物，做到工地整洁、道路畅通。
2吊运机械使用前对钢丝绳、卡具等进行检查验收，符合标准才可使用。
3起重司索工必须掌握统一规定信号、手势的表达，做到正确、洪亮和清楚，作业时必须鸣口哨。
4起重司索工必须在上班前严格检查吊运使用的钢丝绳、索具、卸克，发现不符合安全使用规定的索具、卸克立即更换。
5起重司索工必须严格执行“十不吊”并遵守“吊物下严禁站人”制度。
各种起重机械起吊前必须进行试吊。
6起吊时必须由信号工按照规定的统一信号发出信号以警示人员及时避让。
7吊运散件必须用索具或箱体，吊运检查安全可靠后，方可进行吊运工作。
8起吊重物时，吊具要捆扎牢固，以防滑脱。
9在起吊时，司机认真操作，严禁吊斗撞击工作井内设施，吊机停止作业时，应安全制动，收紧吊钩和钢丝绳。
10夜间施工有充足的照明，遇到暴雨、大风、地面下沉等情况时停止吊运。
10.2.3机械安全措施
1严禁无证人员上岗进行机械操作。
2机械操作人员严格按照操作规程运作机器，不得违规操作。
3机械操作司机对机械的各个传动部分、操作控制部分经常检查，发现异常情况必须马上报告设备部门及有关人员维修，严禁行车带病工作。
4爱护机械设备，做好机械的保养和清洁工作。
5在机械运作范围内严禁非机械操作人员滞留。
6机械设备在施工现场停放时，选择安全的停放地点，夜间设专人看管。
7做好机械运作记录，根据记录和操作经验，有预见性的对机械运作提出保养和故障排除预案。
8定期组织机电设备、车辆安全大检查。
11环保措施
环境的影响有两层含义：
一层含义是指内部环境，即施工作业环境；另外一层是外部环境，即对周边环境的影响，对周边环境的影响主要指因各种原因引起的地表下沉；水文条件变化、枯水、水位降低、水质污染等；对周边结构物的影响；对社会、生活环境的影响。
11.1水环境保护
针对现场实际情况，本标段施工时，不对原地层造成较大的破坏，确保当地居民的生活用水；废水排放前要经过处理并排放到远离居民生活用水区，并由环保协调部定期联系当地环保监督部门对水质进行检验，确保当地水质不被污染。
11.2生态环境保护
在施工准备阶段，结合设计图纸，对现场各种材料拌和站的设置、弃碴场的选择、施工便道的设置等进行进一步的调查，详细掌握第一手资料，以“减少植被破坏，少占耕地”为原则，合理规划临时用地，最大限度地减少施工用地。
严格遵守《环境保护法》以及相关的法律、法规、规章制度，严格执行“三同时”即：
同时设计、同时施工、同时竣工，不留尾巴、不留后患，采取一切合理措施保护现场内外的环境，确保环保目标圆满实现。
12应用实例
12.1工程简介
北京地铁八号线01标西三旗站主体围护结构及附属出入口风道等围护结构，清河小营站主体围护结构及附属出入口风道。
均采用明挖施工，采用围护钻孔桩作为基坑支护体系一部分。
钻孔灌注桩直径φ600/φ800/φ1000mm，标准段桩中心距1200/1400mm，桩长小于30米，采用“跳二打一”施工步骤，旋挖钻机成孔工艺。
12.2施工情况
钻孔桩投入2台旋挖钻机，采用“跳二挖一”的顺序施工,到目前已完成两车站主体结构全部围护桩施工，完成西三旗站C出入口、1、2号风道钻孔桩施工，完成清河小营站所有附属结构钻孔桩施工。
12.3工程结果评价
项目根据实际情况，主体围护结构设计为φ800/φ1000mm钻孔桩，深度在21-27米之间，采用施工速度相对较慢，质量控制有保证的旋挖钻施工；附属出入口、风道φ600/φ800钻孔桩，深度在10-18米之间，采用施工速度相对较快，桩体垂直度控制相对稍微较差的长螺旋施工。
效果相当好。
深基坑的安全质量得到有力保证，浅基坑在安全的前提下，加快了施工进度，节约了施工成本。
12.4建设效果及施工图片
图2探坑开挖图3桩体定位
图4钻孔桩成孔及钢筋笼吊装图5泥浆比重检测
图6导管安装图7混凝土水下灌注
图8坍落度试验图9钢筋笼质检
图10钻孔机图
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