1、削扩支盘桩一次成桩施工工法0713(修改完).docxVIP

削扩支盘桩一次成桩施工工法工法编号：编制单位：中建一局集团建设发展有限公司主要执笔人：周予启、刘卫未、黄勇、马书杰、魏巍1前言支盘桩技术是近年发展起来的桩基技术，它通过在桩身纵向不同位置设置分支或承力盘改善桩的工作性状，与普通灌注桩相比具有很大的优势和发展潜力，被应用于各类工程领域中。传统的支盘桩施工通常采用机械挤扩或人工挖扩的施工工艺，在施工中存在一定的挤土效应或危险性，且由于挤土易造成塌孔、缩径的现象，成盘过程中还需反复提升回转挤扩设备，成盘效率较低。为提高支盘桩的施工速度并保证支盘桩的成桩质量，本工法提出了一种旋挖钻机+切削钻头相结合的施工工艺，根据对地质情况的分析，将切削钻头停放在设计要求的土层中，通过液压系统张开切削刃片、旋挖钻机回转切削钻头，对桩身周围土体进行削扩，形成支盘空腔。利用旋挖钻机对切削钻头进行升降，可在不同位置进行削扩成盘，通过周围土体与支盘内灌注混凝土桩身紧密地结合，发挥了桩土的共同承力作用。该技术能充分利用地基土层，在有效地减小桩径和桩长的同时大幅度提高桩的承载力，并减少桩体沉降量；由于削扩成盘过程是利用切削刃片切削土体，而不是利用常规的工臂挤压成孔，这样可以大大降低成盘时塌孔的可能性，且极大的提高支盘桩的施工速度和施工质量。从工程实例的使用效果来看，该工法具有先进性和显著的节能减排效果，值得推广和借鉴。2特点2.0.1 桩身承载能力大幅提高，经济效果显著：可充分利用桩身范围内的土层情况，增大桩身的受力截面，提高了抗压、抗拔的能力，减小了桩身的沉降量，其单方混凝土承载力为相应的直孔桩的1.53倍，有显著的技术经济效益。2.0.2支盘桩空腔直径灵活可变：削扩支盘桩空腔直径可根据切削钻头尺寸及刃片张开角度进行调整，成桩后竖向承载力将大幅度提高，可解决较大荷载和基础结构安全间相互矛盾的问题，提高了安全储备。 2.0.3成盘质量好、成盘速度快：本工法采用的是专用切削钻头进行削扩成盘，而非传统的挤扩成盘，避免了对桩身土体的挤压破坏，且通过旋挖钻机一次回转成盘，不用多次提升转换角度，成盘速度极大提高。2.0.4适用范围广：削扩支盘桩可适用于不同的地质条件，针对复杂地层中可灵活应用，适应性很强。3适用范围该工法可多种土层中成盘，适用于粘性土、粉土、砂土、砾土、残积土、强风化岩地层，也可适用于受压、抗拔、基坑支护等承受水平荷载的桩及复合地基。对于粘性土、粉土或砂土交互分层的地层中削扩支盘桩是较合适的。4工艺原理削扩支盘桩是在已完成的钻孔内，利用旋挖钻机钻杆与专用切削钻头连接下放入钻孔内，根据承载力的要求和地层土质条件，在设计要求部位对土体进行侧向削扩，削扩后形成盘状空腔，提离切削钻头并清孔后，放入钢筋笼，灌注桩身混凝土，形成的带有支盘结构的基桩与周围土体共同作用的混凝土灌注桩。削扩支盘桩成桩工艺原理图如图4.1.1所示：1切削钻头 2桩孔 3连长杆4液压系统 5旋挖钻机图4.1.1削扩支盘桩成桩工艺原理图5工艺流程及操作要点5.1工艺流程削扩支盘桩包括施工准备、钻进成孔、更换切削钻头、削扩成盘、一次清孔、下钢筋笼和导管、二次清孔、灌注混凝土、成桩几道工序。施工工艺简单，其仅是在普通混凝土灌注桩施工的基础上多了更换切削钻头、削扩成盘以及二次清孔的过程。具体工艺流程见图5.1.1削扩支盘桩施工工艺流程图。图5.1.1-1削扩支盘桩施工工艺流程图5.2操作要点5.2.1施工准备 1.根据地勘报告及设计要求编制专项施工方案，在施工前进行安全技术交底，明确施工中注意的要点及控制因素。2.场地平整，“三通一平”，桩位测量放样，钻机进场就位。3.挖泥浆池，配制成孔护壁泥浆，泥浆比重一般控制在1.21.5；当穿过宜塌孔土层时，可增大至1.31.5；终孔时要求泥浆比重大于1.25，混凝土灌注前要求泥浆比重应小于1.15，泥浆胶体率不小于90%、含砂量应小于8%、粘度为1822秒。在粘土、粉质粘土层中钻进时，可用原土造浆护壁；在较厚的粘土、砂土、碎石土中钻进时，应采用高塑性粘土、膨润土、蒙脱土制备泥浆。 5.2.2钻进成孔 1.桩的中心距4D时，宜间隔施工，也可在相邻支盘桩灌注完成6小时后进行施工，钻进中应认真鉴别并记录各土层的层位和厚度变化。2.钻进过程中如遇孔壁土层塌孔，应认真鉴别塌落土层状况并做好记录。钻孔进入设置支盘土层时，如遇复杂地层应根据钻孔要求严格控制。成孔后，应对其孔壁稳定性做出判断。在渗透性较好、地下水丰富的土层中设置支盘时，应在成孔过程中采取加大泥浆比重措施，避免塌孔，减少泥浆流失。图5.2.2-1 钻进成孔5.2.3更换切削钻头1.更换切削钻头、连接液压系统将旋挖钻机的旋挖钻头卸下，更换成切削钻头，并与旋挖钻机液压系统进行连接。2.削扩成盘设备组成部分主要由四个部分组成，即旋挖钻机、液压系统、连长杆、切削钻头，如图5.2.3-1所表示，各个部分的作用如下：1）切削钻头：切削钻头是实现削盘成形的主要部件，主要有机架1、切削刃片2和液压驱动臂3等。当液压驱动臂加压推出时，位于机身内的液压驱动臂向外推出切削刃片并旋转，切削刃片切削孔壁土体实现支盘成形。削扩完成后，液压驱动臂带动切削刃片回缩恢复到机身内的原始位置。1机架 2切削刃片 3液压驱动臂图5.2.3-1切削钻头结构原理图2）连长杆：是一个连接部件，上端与旋挖钻机连接，下端与切削钻头连接。切削钻头出入孔、在孔内的上下移动、旋转以及定位都通过接杆来完成。3）液压系统：是提供设备工作动力并完成对设备工作状态实施控制的部件。为切削钻头削扩成盘提供液压动力，控制液压驱动臂的伸出与回缩，同时还可在削扩过程中实时检测切削状况，为操作者提供削扩过程中的动态信息等。4）旋挖钻机：用于与切削钻头连接，控制切削钻头在孔内的升降，对切削钻头在钻孔中的位置实施控制和调整。5.2.4 削扩成盘1.施工准备检查油管、液压装置、切削钻头的分合情况，一切正常方可投入运行。按设计要求支盘位置标高，在旋挖钻机钻杆醒目地方及盘径测量器测绳处标注削扩支盘深度标志。设备入孔前，要将设备在孔中找正对中，保证设备下放时尽量不碰击孔壁，处于自由落放状态。下放时速度适中，避免下放过程中的紧急停车。全部设备入孔后，使用设备本身长度二次复测孔深。同时检验桩身垂直度、孔径。2.削扩成盘施工1）钻孔结束后，将旋挖钻机与切削钻头及连长杆组装完毕，对中下放，一边下放一边把液压胶管固定于连长杆上，直到切削钻头位于设计的某一削盘位置标高时为止，安装限位器，保证钻杆及连长杆居中。2）启动液压系统，使液压缸作伸缩运动，推动切削刃片向外驱动，削扩钻孔内壁土体；同时，将切削钻头绕中心线旋转，旋转角度不宜过大，随着削扩半径的增加将切削角度增大，重复施工，即可削扩成一个锥体状的盘形空间。3）改变切削位置标高及旋转角度，可在同一钻孔中削扩出若干个不同的盘形空间。 图5.2.4-1削扩成盘 图5.2.5-1 一次清孔5.2.5 一次清孔采用旋挖钻机放慢钻速，利用捞渣钻头将悬浮沉渣全部带出的方式进行；清孔结束，检测合格后方可进行下一步工序。5.2.6下钢筋笼和导管按设计、方案要求进行焊接及吊放钢筋笼，下放浇筑混凝土导管，安装钢筋笼、下放导管完毕到灌注混凝土时间间隔不应大于4小时。 图5.2.6-1下钢筋笼和导管 图5.2.7-1 二次清孔5.2.7二次清孔利用导管进行置换清孔，清孔后沉渣厚度符合设计要求；清孔结束，检测合格后方可进行下一步工序。5.2.8灌注混凝土1.支盘桩工程宜采用商品混凝土，混凝土灌注时塌落度不应小于180mm，宜采用180220mm。2.混凝土充盈系数宜为1.051.25。3.浇注混凝土时要求导管离孔底不大于0.5m，混凝土初灌量要保证灌入混凝土面高出支盘顶 1.0m 以上，严禁将导管底端拔出混凝土面。4.混凝土灌注必须连续进行，中间不得间断。图5.2.8-1 浇筑混凝土6材料与设备6.1材料本工法无需特别说明的材料，采用的机具设备见表6.1.1。6.1.1 主要设备表序号设备名称规格技术指标用途1旋挖钻机/灌注桩施工及削扩成盘2切削钻头/削扩成盘3正铲装载机ZL50/运土4卷扬机3t/拉直钢筋5泥浆机3PNL/成孔及排污6泥浆泵7.5KW/成孔及排污7灌砼管架21950mm25050mm/砼灌注8电焊机250A/焊接钢筋笼9泥浆测试仪/监测泥浆性能10空压机YV-6/8/清障及洗孔11泥浆运输车/泥浆外运12吊车QY16-25T/吊钢筋笼机具13孔口套管13001600/成孔及排污14砼导管23mm/成孔及排污15砼搅拌车/7质量控制7.1应遵循的质量标准7.1.1建筑地基基础设计规范（GB50072011）。7.1.2建筑桩基检测技术规范（JGJ1062014）。7.1.3建筑桩基技术规范（JGJ942008）。7.1.4建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB502022002）。7.1.5建筑施工安全检查标准（JGJ59-2011）。7.2质量控制要求7.2.1 削扩支盘桩的成桩质量检查是对各工序的检查，即主桩成孔、成盘、泥浆质量、清孔（盘腔）、钢筋笼制作及安装、混凝土浇注等工序过程的质量检查。 7.2.2 在浇注混凝土前，应对孔的中心位置、孔深、孔径、垂直度、盘径、盘腔沉渣或悬浮物、孔底沉渣厚度、 钢筋笼安放实际位置等的检查，并填写相应质量检查记录。主要项目的允许偏差见表7.1.1。除上述检查内容外，还应在成孔过程初步鉴别土层类别，削扩过程检查土质物理力学性能。 成孔过程中可通过直接钻取土样鉴别土层，削扩成盘工艺可通过削扩压力值、泥浆下降值检验地质物理性质量及成盘效果。 表7.1.1 主要项目允许偏差桩径允许偏差mm盘径允许偏差mm支长（R1）允许偏差mm支盘纵向标高允许偏差mm孔底/盘腔允许沉渣厚度mm泥浆比重允许偏差g/cm350-0.05D且-100-0.1 R1且-20R1500时200；R1500时30050/30终孔时0.1灌注前0.057.2.3钢筋笼制作应对钢筋规格、焊条规格、品种、焊口规格、焊缝长度、焊缝外观和质量、主筋和箍筋的制作偏差等进行检查。7.2.4 混凝土拌制应对原材料质量与计量、混凝土配合比、坍落度、混凝土强度等级等进行检查；混凝土浇注应检查混凝土初灌量、浇注的连续性、端口埋入混凝土深度、混凝土导管规格和质量、桩身混凝土充盈系数等。 7.2.5桩身和盘体质量检测可采用预埋管超声检测、钻孔取芯、有可靠经验的动测法等方法；检测数量根据具体情况由设计确定。支盘周围土体可采用静力触探、标贯等原位测试方法检测其物理性质。表7.1.2 钻孔桩成桩允许偏差项次检查项目规定值或允许偏差检查方法和频率1混凝土强度（MPa）在合格标准内取芯法或同条件试块2桩位（mm）排桩50用经纬仪检查纵、横方向3钻孔倾斜度直桩1%查灌注前记录4沉淀厚度（mm）支撑桩不大于图纸规定查灌注前记录5钢筋骨架底面高程（mm）50查灌注前记录7.3 质量保证措施7.3.1孔深：利用重锤量测，多点量测取最小值。7.3.2混凝土强度：通过试件报告中的强度测试值或钻芯取样得出的结论检测混凝土强度。7.3.3垂直度：通过测量钻杆垂直度可以控制桩成孔的垂直度，在施工过程中应用井径仪或超声波检测。7.3.4桩径：井径仪或超声波探测检查桩径，根据混凝土浇筑量与浇筑高度比，绘制井径曲线。7.3.5沉渣厚度：用重锤量测，多次测量取最大值，达不到要求反复清底。7.3.6泥浆比重：应满足泥浆性能技术指标的要求。7.3.7重要工程或地质复杂情况下盘腔质量不稳定，可选择相应基桩在原设计顶盘上方增设一盘，做取芯试验以检查盘体混凝土质量和盘端土体状况。 7.3.8每次削扩成盘时，切削钻头刃片压出或回收过程，要求认真读取表压值、孔口泥浆下降高度、起止时间等，及时根据有关规程内容进行对照判别，发生异常应及时停机，查明情况，正确处理。削扩成盘过程中由班长详实纪录成盘时间、液压系统压力以及一些特殊情况的发生经过和处理措施。若削扩成盘各项数据不能满足要求，或遇有塌孔时，要及时将情况汇报给技术负责人，经相关人员批准后可按地质情况变更支盘标高。7.3.9削扩成盘后，应及时补充泥浆，保持水头高度，但不得注清水。成孔后遇有缩颈、坍孔或流砂时，会造成投放设备困难，应终止操作，提出切削钻头，妥善处理后，再继续削扩支盘。切削钻头离孔后，立即补充泥浆，保持水头压力。 7.3.10削扩支盘完成后，在岗人员应对设备清理检查，发现问题及时处理。 7.3.11削扩支盘检验合格后，应连续施工下道工序。削盘成形完成时间至开始灌注混凝土时间间隔应控制在37小时以内。8安全措施8.0.1建立完善的施工安全保证体系，加强施工作业中的安全检查，确保作业标准化、规范化。8.0.2 操作人员持证上岗，并进行安全技术交底，遵守国家有关建筑工程安全操作规程。8.0.3施工现场按符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置，并完善布置各种安全标识。8.0.4遵守用电安全规则。电源线的搭接应符合安全要求，电路操作必须有专人负责，禁止非专业人员进行电路操作。8.0.5针对削扩设备，定期检查油泵站、油管，以及检查油管的绑扎，防止油管的破损、爆裂、油管脱落，造成挤扩设备的损失。8.0.6削扩设备在削扩支盘时，因要旋转设备，要防止油管的缠绕。8.0.7 施工机械应落实班前检查和定期保养。操作人员应遵守设备的操作规程。9环保措施9.0.1成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守有防火及废弃物处理的规章制度，做好交通环境疏导，充分满足便民要求，认真接受城市交通管理，随时接受相关单位的监督检查。9.0.2成孔过程中的废弃泥浆应集中排至泥浆池中，及时消纳处理掉。 9.0.3实行环保责任制，保持施工区域和生活区域的环境卫生，及时收集各种生活、生产垃圾，按照相应要求进行处理，生活施工污水经处理纳入市政污水系统。 9.0.4施工噪声较大的工序（如空压机、切割机等），要选择合适的时间进行施工，并在工程中采用相适宜的隔音降噪措施，降低施工噪音对环境的影响。 10效益分析10.1经济效益分析10.1.1 削扩支盘桩单方承载力是普通灌注桩的2倍以上。且由于单桩承载力大，在荷载相同的情况下，可比普通灌注桩缩短桩长、减小桩径或者减少桩数，乃至减小承台尺寸，因此能节省投资、缩短工期。通常可以节约基础费用约20%，缩短工期25%左右。 10.1.2施工设备和工艺简单。支盘桩施工时，只需在常规钻孔桩的工序中增加更换切削钻头、削扩成盘及二次清孔的工序，即完成钻孔后，用切削钻头与旋挖钻机组装连接，按设计要求进行削扩成盘并进行二次清孔，然后进行钢筋笼下放等后续工序。切削钻头具有机械强度高、削扩能力强、工作安全、成型可靠、工艺简单、操作灵活和维修方便等特点。 10.2 社会效益分析10.2.1具有显著的低公害性能，与打入式预制桩相比，施工低噪音、低振动；与普通泥浆护壁直孔桩完成的等值承载力相比，成孔后排泥（土）即泥浆排放量显著减少。10.2.2削扩支盘桩的操作过程是对实际孔位的勘察，实质上也是对该地质情