三岔双向挤扩灌注桩旋扩法施工工艺.docx
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三岔双向挤扩灌注桩旋扩法施工工艺
三岔双向挤扩灌注桩（旋扩法）施工工艺
1三岔双向挤扩灌注桩工艺原理及特点
1.1三岔双向挤扩灌注桩工艺原理
三岔双向挤扩灌注桩（以下简称DX桩），是使用三岔双向旋扩设备进行旋扩而完成的一种变截面桩。
它是在钻孔灌注桩（直孔桩）工艺中增加一道旋扩工序，按承载能力要求，根据地层的力学指标及土质条件，选择有利地层作为承力盘的持力层，使用DX桩旋扩设备旋扩臂的扩张和收缩，在桩身不同部位旋扩成圆锥盘状的扩大空腔，然后放入钢筋笼，灌注混凝土，成桩。
DX桩的承力盘端承截面是普通钻孔灌注桩桩截面的多倍，从而使摩擦桩变为多端承、多段侧摩阻共同作用的新桩型。
通过对土体进行三维挤压，经过挤密的土体与桩身混凝土紧密地结合为一体，发挥桩土的共同作用，使建筑结构更加稳定，沉降变形小，基桩的竖向抗压承载力、抗水平力及抗拔力都大大提高，以达到节约材料，降低工程成本的良好效果。
下图为HDX-1215旋扩钻机：
1.2DX桩特点
1.2.1成桩质量可靠
三岔双向旋扩装置独特的双缸双向液压结构设计理念，使旋扩臂呈水平运动方向旋扩挤压孔侧土体，成腔完整，施工差异性小，成桩一致性好。
1.2.2单桩承载力高
与普通直孔灌注桩相比，因DX桩增加多个承力盘，DX桩端承面积大幅度增加，所以，DX桩单桩承载力比普通直孔灌注桩大幅度提高。
如φ800mm直径的桩增设φ2000mm的承力盘，DX桩承力盘的端承（截面）面积是直桩的5倍之多。
故DX桩具备良好的竖向抗压能力和抗拔能力。
1.2.3节约成本、缩短工期
由于单桩承载力大大提高，一般而言与普通钻孔灌注桩相比，节约原材料20%以上，可节省桩基总造价20～30%，同时，相比较大直径钻孔灌注桩可缩短桩长，减小桩径或减少桩数，从而缩短工期。
1.2.4设计灵活、适应性强
DX桩可在多种土层中成桩，不受地下水位限制，并可以根据承载力要求采取增设承力盘数量来提高单桩承载力。
1.2.5施工过程可控制
由于桩身承力盘腔是通过液压旋扩臂旋挤土体形成，仪表能显示出压力变化情况，因此，施工时能大致了解到土层软硬性，当发现与试桩首扩压力有明显差异时，可采取调整盘位或增设承力盘数量的措施，以确保单桩承载力，这是其它桩型施工无法做到的可控性特点。
2DX桩施工工艺
三岔双向挤扩灌注桩工艺流程（图示）
（a）成孔（b）旋扩（c）成盘（d）下钢筋笼（e）浇注混凝土（f）成桩
2.1泥浆制备
2.1.1成孔过程中的泥浆性能满足下列要求：
成孔护壁泥浆可采用原土造浆，当采用原土造浆不能满足正常施工时，需用膨润土加以补充，以提高泥浆护壁功能。
必要时采用人工制备泥浆。
泥浆比重是成孔质量的保证，制备泥浆的性能指标应符合规范要求。
2.1.2泥浆护壁应符合以下规定：
1施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.5m以上。
2在清孔过程中，应及时补充泥浆，以保持水头压力。
3浇注混凝土前孔底500mm以内的泥浆比重应小于1.25，含砂率≤8%，粘度≤28s，胶体率宜为90%。
4在容易产生泥浆渗漏的土层应采取维持稳定的措施，添加CMC纤维素，提高胶体率，工业用碱提高粘度，铁酸盐等。
5施工初期，认真分析每桩原土造浆中添加后的泥浆指标，尽快掌握膨润土配量规律，使其满足技术要求，提高工效，加快施工进度。
2.2成孔
2.2.1桩位测量
根据桩位布置图、控制桩和工程地质报告，采用全占仪测定桩位，从基准点引出桩位控制点，建立二级控制网，控制桩周围采用混凝土浇注加固，用钢筋加工安全防护栏保护，经监理验收后再进行施工。
2.2.2护筒埋设
1先利用十字交叉法引出定位点，然后进行护筒开挖及护筒埋设，护筒设
立后，再用十字交叉法将桩位引至护筒内，以保护桩位的准确性；护筒中心与桩位中心的偏差不得大于20㎜，并保证垂直。
2护筒直径根据桩径而定，高度不小于1.5m，用6mm钢板制作，护筒的埋设深度一般不小于1.5m，如需要适当加长，以确保护壁作用。
护筒口略微高出孔口地面，防止孔口漏水、坍塌。
护筒周围须用粘土从下往上填满捣实。
2.2.3钻孔
1本次试桩成孔均采用旋挖钻机成孔。
2钻机移动就位后，钻头准确对准桩位中心，同时再次核对钻机平台、钻
杆的水平及垂直度无误，此时可以开机钻进。
3开孔时，采用慢进尺，保证开孔的钻孔垂直度，待钻过3～5m后，可恢复正常进尺速度。
4孔深、孔径必须达到设计要求，垂直度允许偏差不大于1%。
5一般钻至距离设计孔底约2米停止钻孔，然后转入下一道扩孔工序。
等扩孔工序完成后再进行回钻清孔至设计孔深，钻孔预留约2米原状土的目的是使清孔更方便及彻底。
施工允许偏差
序号
成孔
方法
桩径偏差（mm）
垂直度
允许
偏差
（%）
桩位允许偏差（mm）
单桩、条形桩基沿垂直轴线方向和群桩基础中的边桩
条形桩基沿轴线方向和群桩基础中间桩
1
挤扩灌注桩
-0.1d且
≤-50
1
d/6且不大于100
d/4且不大于150
2.2.4成孔检验
1孔深检验：
孔深检验应检查钻孔施工记录表和实测检验，按钻杆和钻具
总长减去钻机上部剩余尺寸确定孔深；或用测绳复测孔深及沉渣厚度。
2成孔垂直度检验：
可用测斜仪检测；或间接利用旋扩装置入孔检验，如
成孔垂直度偏差较大，装置在孔中下放时受阻。
3孔径检验：
1）检查成孔后的钻头直径。
2）用扩孔机头入孔检验。
2.3扩孔
2.3.1旋扩及盘径监测
操作要点
1旋扩时根据土层反映的压力及时调整盘位。
如旋扩压力偏低（表示土层较软），盘位往下调整；压力偏高（表示土层太硬），盘位则往上调整。
各盘位土层的旋扩压力参考值根据试桩取得资料。
2旋扩时认真谨慎操作，包括设定盘位深度、旋扩盘径变化，注意旋扩时的机具状态，根据旋扩情况及时调整旋扩速度。
3旋扩时，机载显示屏同步反映孔内旋扩机头工作状态，并自动记录盘位深度、旋扩压力和盘径数值，根据机载显示屏，现场工程师或监理可以实时监测旋扩作业状况，并可拍照存档。
根据机载显示屏的实时同步监测，实现了隐蔽工程可视化监控的功能，提高了质量管理的监测手段，保证了工程施工质量。
采用旋扩法工艺，机载显示屏的同步监测可以代替原机械式盘径检测器的检测方法，结果准确、可靠。
4盘径允许偏差：
-4%。
5旋扩过程中如遇塌方、流砂等情况，应立即停止操作，提出旋扩装置，妥善处理后，再继续进行旋扩作业。
2.4清孔
2.4.1扩孔完毕，钻机进行二次回钻清孔至设计孔深。
2.4.2清孔必须达到设计桩长的深度和质量。
抗压桩清孔后虚土厚度应＜100mm。
抗拔桩清孔后虚土厚度＜200mm。
2.5钢筋笼制作
2.5.1钢筋笼制作是在胎具上进行的，以确保主筋位置及整体尺寸准确、成笼后的垂直度无扭曲现象。
2.5.2所有接点都采用焊接，主筋搭接长度不小于10倍主筋直径，并应遵守《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204的要求。
2.5.3钢筋笼的制作应满足以下要求：
1钢筋笼所用钢筋规格、材质、尺寸应符合设计要求。
钢筋应按不同规格分别堆放。
2钢筋加工前应清除钢筋表面的油污、铁锈等杂物。
3钢筋笼拼装顺序是先将主筋等间距布置好，待固定住加强筋后，再按规定的间距安设箍筋。
箍筋与主筋可用双面搭接电弧焊固定。
4钢筋切割时有裂纹部分、收缩的钢筋头和过弯的钢筋头必须切除。
钢筋笼的制作偏差应符合下列规定
序号
项目
质量标准
1
主筋间距
±10mm
2
箍筋间距
±20mm
3
钢筋笼长度
±50mm
4
钢筋笼直径
±10mm
5盘条采用冷拉方法调直后，再圆盘成钢筋笼直径大小后备用。
6加强筋按设计图纸所示尺寸下料，盘圆后立即点焊。
然后再双面搭接焊。
7钢筋笼主筋按设计图纸要求下料，主筋连接采用单面搭接焊或双面搭接焊。
主筋连接必须保证在同一截面内钢筋接头数不超过总接头数的50%，且相邻钢筋接头间距大于35d。
主筋与盘条拼装可进行绑扎或点焊连接。
8钢筋笼保护层在主筋外侧安设，外形呈圆弧状突起。
在钢筋笼同一断面上设对称4处，其间距按设计图要求而定。
9钢筋笼的运输及下放
钢筋笼运输可采用小型拖车。
为防止在运输过程中产生变形，可在笼内侧暂放支撑梁，以补强加固。
当将钢筋笼插入孔内时，再卸掉支撑梁。
钢筋笼的吊放位置应在箍筋处。
吊放时应对准钻孔中心缓慢下放，当前一段放入孔内后即用钢管穿入钢筋笼上端的支撑筋下面，临时将钢筋笼支在钻机大梁或护筒口上，再吊起另一段，对正位置焊接后逐段放入孔内至设计标高。
本工程设计中，钢筋笼顶距孔口距离较大，因而须在主筋上焊接吊筋。
当钢筋笼按设计要求检查安放符合要求后，将吊筋上部与护筒口点焊，或用2寸水管将主筋头套住，固定在钻机底座两侧内，以使钢筋笼定位，防止钢筋笼因自重下落或灌注混凝土时上浮。
下放钢筋笼时，应防止碰撞孔壁，下放过程中要观察孔内水位变化。
如下放困难，应查明原因，不得强行下入。
一般采用正反旋转，慢起慢落数次逐步下放。
2.6混凝土配制
混凝土的配制严格按设计规定进行配制。
混凝土用水泥、碎石、砂严格按技术要求选用，在搅拌过程中要注意保证足够的搅拌时间，混凝土拌合与浇注质量检查与控制标准,在使用过程中应随时检查其质量并应符合下表要求。
项次
项目
质量标准
1
砂、石
±2%
2
坍落度
18～22cm
3
扩散度
34～40cm
4
导管埋深
2～6m
5
导管距孔底
30～50cm
6
开浇时间
宜在清孔合格后1h以内开浇
2.7混凝土浇注
2.7.1导管的安装
1导管壁厚不宜小于3mm，直径为200mm，丝扣连接,直径制作偏差不应超过2mm。
水下浇注混凝土时，导管要按照桩基规范要求埋入混凝土中一定深度。
在混凝土浇注过程中要控制第一斗混凝土量，保证一次性灌满盘腔，以保证盘腔的充盈质量。
导管提升时，不得挂住钢筋笼，为此可设置防护板或护罩。
2导管连接必须密封性好，不得漏水。
使用前需作水压试验，试水压力为0.6～1.0MPa，检查导管的密封性能和耐压能力，达到标准后方能使用。
3导管可在钻孔旁预先拼接，在安装时再逐段拼装，分段拼装时，应仔细检查，变形和磨损严重的不得使用。
4导管安装，应使其位于孔中心位置，稳步沉放，防止卡挂钢筋笼混凝土灌注一般采用Φ200mm的导管，并应配有不同桩径相适用的规格的导管。
2.7.2混凝土浇注
为提高浇注质量，应严格按照规程进行操作，遵循以下技术要求：
1只有在成孔和清孔质量检验合格后，才可开始灌注工作。
浇注前，应对护筒标高进行复测，以决定钢筋笼吊筋的长度，使浇注时钢筋笼稍离孔底，保持垂直状态，防止钢筋笼倾斜而导致保护块嵌入孔壁，影响钢筋笼保护层。
2应保证足够的初灌量，以确保导管初次埋入混凝土面以下0.8m以上。
3首批混凝土灌注正常后，应连续不断地进行灌注，严禁中途停工，并及时测量孔内混凝土面高度，并适时提升，逐级拆卸导管，保持导管埋深为2-6m。
做好水下混凝土灌注记录。
4在灌注混凝土时，按设计要比例数量及时制作混凝土试件,用油漆写上部位孔号、日期。
试件拆模后，送实验室进行28天强度养护后统一做试压检测。
5灌注混凝土前，孔底500mm以内的泥浆比重应＜1.25；含砂率≤8%；粘度≤28s。
灌注混凝土时，应及时测量混凝土面高度，以控制导管埋深和桩顶标高。
具体做法是采用绳系重锤吊入孔内，使其通过泥浆沉淀层而停留在混凝土表面上，根据测绳所示锤的沉入深度作为混凝土面深度。
测深锤应以平底为宜，且底面积不宜太小，控测时须仔细认真，并与已灌注的混凝土数量核对，以防误测。
2关键工序及控制要点
3.1原材料品质
3.2泥浆比重
3.3孔深、孔径
3.4首扩压力值
3.5旋扩盘径、盘位
3.6浇注前清孔及孔底虚土厚度
3.7钢筋笼连接质量
3.8钢筋笼标高、定位
3.9混凝土浇注的连续性
除上述技术要求、关键工序严格操作和控制外，以下措施应严格遵守执行：
1）应重视一次清孔的重要性。
一次清孔前须停泵磨孔10分钟，将泥浆块打碎后，开泵排出地表。
一次清孔彻底，有利于降低下道工序的孔底沉渣，因本工程的特殊土性，含砂率较高，又旋扩时泥浆静止循环，泥浆砂粒的自然沉淀较快，沉渣过多，往往会造成通长钢筋笼下底困难，导致费时费工。
一次清孔彻底，实际也缩短了二次清孔的时间，有利于提高工效。
2）用于浇注旋扩灌注桩的水下混凝土，其坍落度应为160～220mm，若掺入缓凝剂，应事先做好试验，满足强度与和易性等要求方可使用。
3）浇注后桩顶混凝土面（不计浮浆）至少应高于设计标高0.8m。
4）旋扩装置入孔下放受阻时不得强行冲放，导致塌孔埋没设备。
此时，应将旋扩装置及时提出孔外，并向钻孔施工人员反映，共同分析原因，找出处理方案，必要时进行二次回钻。
5）每次旋扩后应立即补足泥浆，以维持孔口水头压力。
6）若桩距布置较密，在布置施工流水时应隔桩跳打施工。
7）旋扩盘腔工序完毕，应及时移交进行下放钢筋笼及清孔等下一道工序。
连续作业不得中途停工，以保证施工质量和工期。
8）旋扩灌注桩的混凝土浇注量充盈系数应大于1。
9）根据施工现场道路、雨季场地泥泞等天气情况，提前调整混凝土运输计划，以保证混凝土及时供应。
10）定期组织质量管理人员检查规程、规范及技术要求的执行落实情况，进行施工质量控制的评定与施工总结，以利于提高施工质量管理水平。
11）桩孔施工质量检查项目与控制标准见下表:
项次
项目
质量标准
1
孔位偏差
±d/6-±d/4（d桩径）mm，且不大于100mm
2
孔径偏差
±50mm
3
孔深偏差
+300mm
4
盘径偏差
-4%
5
孔斜偏差
＜1%
6
泥浆比重
＜1.25g/cm3（孔底500mm以内）
7
泥浆粘度
漏斗粘度≤28s（孔底500mm以内），马氏漏斗30-45s
8
泥浆含砂量
≤8%（孔底500mm以内）
9
沉渣厚度
≤100mm
3施工中常见问题及处理措施
4.1钻进困难
本次试桩桩端入强风化岩层达中风化上层，土层较硬，成孔采用大扭矩旋挖钻机进行，以使桩端满足试验要求。
4.2塌孔或跑浆
成孔中如遇塌孔情况，首先分析塌孔原因，采取合理的、有效的处理措施。
塌孔主要处理方法有以下几点。
1配置合适的泥浆比重，保持孔内的水头压力。
2旋挖时控制钻进和提升速度。
3上述两项措施无效时，需埋设深长护筒控制孔壁坍塌。
如护筒埋设在砂层或软弱土层因振动或钻机重压造成孔口坍塌。
应用粘土填实护筒周围。
4如塌孔、跑浆严重，用粘土回填后重新开孔。
4.3缩颈
钻机低速慢进，用钻头上下往复多次磨孔。
4.4终孔控制
根据钻进的难易程度确认已达中风化上层面方可终孔停钻，转下一道工序。
4.5钻头脱落
主要是钻杆的连接螺栓松动或破损，应及时将螺栓拧紧，破损者及时更换，如发生掉埋钻头事故，应用泵清孔后，用钻头打捞专用工具及时提起钻头。
4.6混凝土堵管
混凝土堵管主要原因有：
灌注间隔时间过长，表层混凝土已初凝；混凝土泌水离析严重；混凝土配制不合理等。
发生堵管时，应分析原因，如混凝土有问题，按要求重新拌合混凝土。
如混凝土离析，应上下提动导管，使导管疏通；若无效，提出导管进行清理后，重新插入混凝土内足够深度，用潜水泵或空气吸泥机将管内泥浆、浮浆、杂物等吸除干净，重新灌注，或者把已灌注的混凝土全部清除后在进行灌注。
4施工准备
5.1试验场区必须具备施工条件，包括道路、水、电必须满足施工要求。
4.2设备进场安装调试，有问题及时在施工前排除。
5.3做好水泥级配、强度，钢材焊接试验等材料的进场质检工作。
5.4施工前，应会同设计、监理等单位共同做好试桩技术交底工作，验证地质报告情况，确定桩入土深度及其控制方法，确定打桩路线，严格按设计进行施工。
5.5施工前，应对每一试验场区（地质钻探孔附近）进行试成孔，通过
试成孔、试扩孔情况，结合勘察报告，进一步了解场区土层情况，为正式施工掌握第一手资料。
5.6根据设计图纸及规范要求，严格把关文明施工。
检查桩位平面布局及定
位与设计图纸是否相符，测量、定位、桩尖埋设必须正确无误。
5.7施工交底会时，质监、设计、建设及施工单位应派员参加。
以便确定该施
工技术依据，控制标准。
并作试成桩会议记录，待各单位负责人员签字认可后施工。
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