静态泥浆护壁旋挖式钻孔灌注桩施工工法.docx

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静态泥浆护壁旋挖式钻孔灌注桩施工工法

静态泥浆护壁旋挖式钻孔灌注桩施工工法

静态泥浆护壁、旋挖式

钻孔灌注桩施工工法

二00二年十一月

1、工艺原理

2、工艺特点

3、适用范围

4、施工机具设备

5、材料

6、工艺流程及施工要点

7、施工质量控制要点

8、施工劳动力组织

9、应注意的安全事项及具体措施

10、质量要求

11、社会经济效益

12、工程实例

静态泥浆护壁、旋挖式钻孔灌注桩施工工法

钢筋混凝土灌注桩是常见的一种深基础形式。

当天然地基上浅基础沉降量过大或基础稳定性不能满足建筑物的要求时，常采用桩基础。

随着中国现代化建设事业的迅猛发展，大型基础设施和高层建筑越来越多，荷载越来越大，钢筋混凝土灌注桩就成为最广泛的基础形式。

钢筋混凝土灌注桩种类较多，从成孔形式上，有人工成孔和机械成孔之分。

在机械成孔中，有长螺旋钻孔，短螺旋钻孔，正反循环回转钻成孔，回转斗钻孔，大锅锥钻孔，冲击式成孔等等工艺。

人工成孔、长螺旋钻孔工艺只局限于地下水位以上，且孔深不宜太深的灌注桩中使用；正、反循环成孔，是采用水介质取土成孔的一种工艺，该工艺需要大量的泥浆和水，且必须有足够的泥浆排放场地，很不适合场地狭窄的环境施工，同时大量的泥浆排放容易对周围造成严重的污染；在成孔过程中，泥皮的沉淀厚度不易控制，可造成桩侧摩阻力的降低，有可能极大地影响单桩承载力。

大锅锥等成孔工艺，虽然减少了大量泥浆的使用和排放，但施工方法原始，机械化程度低，需要花费大量的人力和时间。

静态泥浆护壁、旋挖式钻孔工艺是在吸收各种成孔工艺优势的基础上发展起来的一种新型的灌注桩成孔工艺。

该工艺由于采用非水介质取土成孔，钻孔出土由钻具直接带出，不依靠泥浆输送，大大减少了泥浆的使用，因而成孔泥皮薄、孔径规矩，桩承载力稳定。

同时，钻机的安装比较简单，钻头拆卸方便，机械化程度高，成孔速度快。

该工艺污染小、噪音低、振动小，非常适于在市区施工，是灌注桩成孔工艺的发展方向。

该工艺经过太原、北京、西安、忻州等地的工程实践，已日趋完善和规范，综合效益良好。

该工法关键技术在山西省建设厅组织的科技成果鉴定会上顺利经过，达到国内领先水平。

1工艺原理

静态泥浆护壁、旋挖式钻孔工艺是在螺旋钻孔、回转斗钻孔、大锅锥钻孔工艺的基础上，综合吸收各种成孔工艺优势发展起来的一种新型成孔工艺。

由于采用静态泥浆护壁，它使旋挖式钻孔工艺从单纯在地下水位以上土层中使用，发展到地下水位以下土层中使用。

旋挖式成孔工艺是：

非水介质取土成孔，钻孔出土由钻头直接带出，不依靠泥浆输送。

旋挖式钻孔机械的动力头由于机型的不同分别采用内燃机、电动机或液压马达，当动力头为液压马达时，其动力来自悬挂主机发动机。

旋挖式钻机的钻杆，既有多节连接式钻杆，也有伸缩式钻杆。

当采用多节连接式钻杆时，钻具和钻杆的连接为穿入式，钻具可沿着钻杆滚动和爬行，提高了机械化程度，这种连接方式，钻具的拆卸和更换都非常方便。

故钻具的形式可根据土层和钻进的需要随时更换。

静态泥浆护壁、旋挖式成孔钻机是水介质取土钻机的换代产品。

2工艺特点

2.1由于采取了非水介质取土，只需要少量泥浆护壁和清孔，大大减少了泥浆的需求和排放，减少了环境污染，降低了施工成本。

2.2伸缩式钻杆的使用，避免了钻杆的频繁装配，减轻了劳动强度，加快了工程进度。

2.3钻孔出土的随出随运，给场地运输带来很大方便，可节省运输费50%，同时节省了工程用水费及电费。

2.4钻机的安装比较简单，在施工场地移动比较快捷方便。

2.5由于钻头的拆卸方便，能够根据土层的变化和钻进的需要随时更换钻头，加快了钻进速度，扩大了工艺的适用范围。

2.6噪音低、振动小、污染小，非常适于在繁华市区施工。

3适用范围

静态泥浆护壁、旋挖式成孔工艺适用于淤泥、地下水位高的粘性土、粉土、砂土、人工填土及含有卵石、碎石的地层，不适用的地层为含有强承压水的土层。

4施工机具设备

4.1适用的机械设备

4.1.1钻机构造：

主机有履带式、步履式和车装底盘式。

4.1.2动力头：

（1）结构形式：

a）和主机动力分离式

b）和主机动力合一式

（2）动力形式：

a）柴油发动机

b）电动机

c）液压马达

4.1.3主要机型

（1）短螺旋钻机：

代表机型ZKL1500型，北京城建工程机械厂制造，主机为履带式起重机，起重量30t以上，动力头和主机分离，动力头功率83kw，最大钻孔直径1.5m，最大钻深70m，标准钻深40m，钻杆为4节伸缩式，最大扭矩105KN.m，钻速0—195rpm，用回转斗转具。

（2）短螺旋钻机：

代表类型RT3/S型，意大利土力公司制造，主机为履带式起重机，起重量40t，动力头和主机分离，动力头为柴油机，最大功率118kw，最大钻孔直径2.5m，最大钻深78m，标准型设备最大钻深42m。

最大扩孔器直径4.85m，最大扭矩210KN.m，转速0—160rpm，钻杆为4节伸缩式，可用回转斗钻具。

（3）回转斗钻机：

代表类型HR/50/220，意大利迈特公司制造，主机为履带式起重机，动力头为液压马达，主机发动机为柴油发动机，功率280HP，钻杆为伸缩式。

代表机型GXW—1000型锅锥钻机，张家口探矿机械厂制造，主机为步履式，动力头为电动机，动力头功率22KW，最大钻孔直径1.5m，最大钻深44m，钻杆为多节钻杆。

（4）大口径桩机：

代表机型DGJ1.5型，山东黄泰实业集团公司、山东电力设备检修安装总工司制造，主机为步履式，动力头为电动机，动力头功率55.75—90KW，最大钻径1.5m，最大钻深50m，扩底直径2.2—2.5m，扭矩87.60KN.m，转速10rpm。

（5）大锅锥工程钻机：

属比较原始的机动推锥，但由于结构简单、轻便，适合于大机群施工。

节能省电，仍不失一种补充机型，动力头为电动机，功率3.5KW，最大钻孔直径0.8m，最大钻深38m。

4.1.4钻具的类型

（1）短螺旋钻：

为变导程钻头，钻进速度快，正钻钻进，反钻甩土。

根据不同土层选用不同形式钻头。

尖底钻头：

适用于粘性土层，刃器上焊硬质合金刀头后，可钻硬土。

平底钻头：

适合于松散土层。

耙式钻头：

适用于含有砖头瓦块的杂填土。

（2）回转斗钻：

适用于淤泥、地下水位高的粘性土、粉土、砂土、人工填土以及含有部分卵石、碎石的地层，主要靠钻杆和钻斗的旋转及重力钻进，其斗牙可采用不同的切削角度。

（3）筒形钻：

筒底带活门的锅锥钻斗，适用于流塑状土层的钻进及孔底沉渣的捞取。

（4）大卵石锥：

适用于卵石层，为提升式钻锥，锥身为铁链网，用于拦储卵石。

（5）风化岩锥：

用于风化岩层的钻削。

（6）辅助锥：

a）螺旋锥：

它的功能是将较系密的卵石层搅松，或将卵石挤进孔壁，便于卵石锥钻进。

b）扩孔锥：

利用伞形的开合原理，沿传力杆对称地布置4组开合器，每组开合器分上下两段活节，对于不适于钻深孔的地方，为了提高桩的承载力，可用这种锥头扩孔，获得扩大的底面积。

4.2测量仪器的配备

4.2.1测量仪器

（1）J2经纬仪

（2）SD3水准仪（3）50m钢卷尺

4.2.2泥浆测试仪器

（1）波美仪

（2）粘度仪（3）浮筒切力仪（4）PH试纸（5）含砂率仪（6）100ml量筒（7）滤纸

4.3施工所需机械

（1）钻孔机械：

根据桩基设计规格、土层条件、周围施工环境、工期要求选择适合的机型，并配备好相应的钻头；

（2）砼搅拌和灌注设备；

（3）钢筋骨架加工机械；

（4）造浆和清孔排水设备；

（5）钢筋笼吊放机；

（6）土方清理机械。

5材料

5.1砂宜选用含泥量不大于3—5%的中粗砂。

5.2粗骨料可选用卵石或碎石，最大粒径应不大于30mm，并不大于钢筋间最小间距的1/3。

5.3泥浆制作材料

（1）膨润土

（2）粘土，塑性指数Ip大于17，小于0.005mm的粘粒含量大于50%。

5.4泥浆的性能指标

（1）比重r为1.1—1.15

（2）粘度T为10—25s

（3）静切力θ为25（mg/cm2）

（4）含砂率n为6%

（5）酸碱度PH为7—9

（6）胶体率>95%

（7）失水量β小于30%

5.5粘土的用量

计算公式

式中：

——每立方米泥浆所需的粘土重量（吨）；

———每立方米泥浆应需的粘土体积（立方米）；

———粘土的容重（吨/立方米）；

——要求的泥浆容重（吨/立方米）；

——水的容重=1吨/立方米；

5.6测量项目及要求

（1）全班工作日开始时，测定一次闸门口泥浆下面0.5m处的全套指标，以后钻进过程中，每隔2小时测定一次进浆口和出浆口的比重、含砂量、PH值等指标。

（2）在停钻过程中，每天测一次各闸门出口处0.5m处的全套指标。

6工艺流程及施工要点

6.1工艺流程

灌注桩施工程序框图

6.2施工准备：

6.2.1技术准备：

（1）桩基工程施工图及图纸绘审纪要

（2）建筑场地和邻近区域内的地下管道、地下构筑物、危房、精密仪器车间等的调查资料。

（3）水泥、砂石、钢筋等材料及其制品的质检报告

（4）主要施工机械及其配套设备的技术性能资料。

（5）桩基施工组织设计或施工方案。

6.2.2施工场地准备

（1）打桩施工面的设置：

打桩施工面应根据现场实际情况确定，应注意以下几点：

a）施工面距地下水位面应大于1.5m以上。

b）地下水位以上的松散杂填土层，因易跑浆、漏浆造成塌孔，最好予以清除，当清除后的场地标高距地下水位面高度太小时，可辅填一定厚度的垫层作打桩施工面，或先行降低水位后再进行打桩施工。

（2）施工前应做好场地平整工作，对于不利于施工机械运行的松软场地应进行坚实处理，施工面最好硬化，雨季施工应做好排水措施。

（3）在建筑物旧址或杂填土地区施工时，应预先进行钻探并将探明在桩位处的旧基础、石块、废弃障碍物挖掉或采取其它处理措施。

（4）对于和施工场地相邻的施工管线、危房等采取相应的隔离和保护措施。

6.2.3施工测量网的设置

在施工场地设置井字形测量控制桩及水准点，控制点应设在不受桩基施工影响处，设明显标志及保护架，测量控制点应定期复核。

6.2.4泥浆制备及循环系统的设置

由于钻孔护壁和清孔的需要，需制作一定数量的泥浆，同时为了施工场地的干燥，需进行泥浆制备及循环系统的合理规划。

施工场地设置储浆池一个，容积不小于6m3，沉淀池两个，容积不小于10m3，两个轮换使用，一个进浆沉淀，一个关闸清理，沉淀池进出口设闸门，沉淀池上口应高出造浆池0.5m。

施工场地设置环形泥浆槽，场地中间再设置若干支槽，形成泥浆循环网络和排水网络，浆池和泥浆槽均应用砖砌筑，池壁和池底用水泥砂浆抹面。

6.2.5砼的搅拌及配比

（1）砼的搅拌采用集中搅拌，电子自动计量，小型搅拌站系统，同时配备两台300L搅拌机，以备搅拌站产生故障时备用。

（2）每立方米砂、石、水泥外加剂等用量现场标牌公布。

（3）按每根桩需要的灌注时间确定的砼的初凝时间，并按初凝时间性的控制标准确定缓凝剂的填加量。

6.2.6电源准备

（1）总用电量按下列公式计算：

式中：

1.1—系数

1.1—照明用电系数

—电动机额定功率（kw）

—电焊机额定用量（kVA）

—电动机要求系数，取0.6

—电焊机要求系数,取0.6

—功率因素，取0.75

（2）需配备临时发电设备，以备突然停电时使用，以避免钻孔和灌注时事故的发生。

（3）根据施工总平面的布置，合理设置配电箱。

6.2.7钢筋笼的制作

（1）钢筋笼的制作场地应选择在运输和就位都比较方便的场所，最好设置在现场内。

（2）钢筋进场后应按钢筋的不同型号、不同直径、不同长度分别进