正循环潜水钻机成孔钢筋混凝土灌注桩施工工法

正循环潜水钻机成孔钢筋混凝土灌注桩施工工法 鲜君秋 中建二局第四建筑工程有限公司 摘 要 主要介绍正循环成孔法钢筋混凝土灌注桩的施工特点 施工工法 关键词 正循环 灌注桩 1 工法简介 1 1 概念 本工法是采用潜水钻机 利用正循环钻成孔施工方法 施工钢筋混凝土灌 注桩的施工做法 正循环成孔是由钻机回转装置带动钻头回转切削破碎岩土 钻进时用泥浆护壁 排渣 即泥浆由泥浆泵通过泥浆管输入孔内 经潜水钻机 上钻头旁的出浆口射出而输入孔底 带动被切削下来的钻渣 不断地沿钻杆与 孔壁之间的环状空间上升到孔口 溢进沉淀池后返回泥浆池中净化 再供使用 1 2 特点 优点 钻机小 重量轻 狭窄工地也能使用 设备简单 设备故障较少 工艺技术成熟 操作简单 噪声低 振动小 工程费用较低 缺点 泥浆上返速度低 排渣能力低 岩土重复破碎现象严重 泥浆黏度 大 密度大 使孔壁泥膜厚 沉渣厚度大 1 3 适用范围 本工法适用于建筑工程中采用泥浆护壁 利用潜水钻机采取正循环工艺进 行的钢筋混凝土灌注桩施工 正循环钻进成孔适用于填土层 淤泥层 粘土层 粉土层 砂土层 也可在卵砾石含量不大于 15 粒径小于 10 的部分砂砾石 层和软质基岩 较硬基岩中使用 桩孔直径一般不宜大于 1000 钻孔深度一 般约为 40 米为限 2 施工准备 2 1 材料 2 1 1 钢筋 品种 规格 型号应符合设计要求 钢筋进场时应有产品合格证 及出场检验报告 质量证明书 进场后按照国家标准进行见证取样 做力学性 能检验 当采用进口钢材或加工过程中发生脆断等特殊情况 还需做化学成分 检验 2 1 2 水泥 采用强度不低于 42 5 的普通硅酸盐水泥 并应有产品合格证及出 厂检验报告 进场后对强度 安定性及其他必要性能指标进行取样复试 合格 后方可使用 2 1 3 混凝土 采用商品混凝土 严禁现场搅拌 进场的混凝土应有预拌混凝 土出厂质量证明书 混凝土配合比通知单 如图纸对混凝土的碱含量有要求时 还应提供混凝土碱含量评估报告 对进场的混凝土每车均应进行坍落度检查 合格后方可使用 对浇注的混凝土应按规范要求进行留置混凝土试块 浇注完 成 28 天后 商品混凝土厂家应补报混凝土的 28 天强度报告 2 1 4 水 宜使用饮用水 当采取其他水源时 其水质应符合国家现行标准的 规定 2 1 5 辅助材料 膨润土 粘土球 隔水塞 或球胆 垫块等 2 2 机具准备 2 2 1 钻孔设备 使用的潜水钻机应状态完好 有国家检测部门出具的使用合格证 进城后 应按要求进行机械设备的进场验收 合格后方可使用 2 2 2 辅助设施及机具 护筒 一般采用 4 8mm 钢板制作 其内径大于钻头直径 100mm 上部开设 1 2 个溢浆孔 小型土方机械 用于场地平整 道路修建 泥浆池开挖 地下障碍物清 理等工作 检测工具 测绳 线坠 水准仪 经纬仪 坍落度筒等 泥浆系统 泥浆池 沉淀池 循环槽 泥浆泵 废浆池等 混凝土浇注机械及工具 2 3 作业条件 2 3 1 施工范围内的地上 地下障碍物应清理完毕 对不能移除的应进行标示 并做好保护措施 2 3 2 现场做好三通一平 对松软地面应提前进行处理 修筑临时现场施工道 路 2 4 技术准备 2 4 1 熟悉施工现场的水文 地质状况 熟悉施工图纸 2 4 2 编制施工方案 并经审批 对施工作业人员进行技术交底 2 4 3 根据设计图纸及现场给定的坐标控制点 进行桩位点及标高控制点的测 放 并经监理 建设单位进行复核合格 2 4 4 如对施工区域土质状况不熟悉 在施工前需做成孔质量试验 数量不少 于 2 个 以核对地质报告 检验所选设备及工艺 3 操作工艺 3 1 工艺流程 第一次清孔 测量定位埋设护筒钻机就位钻孔至设计深 度 移走钻机安放钢筋笼插入导管 第二次清孔灌注水下混凝土拔出导管及护筒 3 2 施工方法 3 2 1 测量定位 应由专业测量人员根据测绘单位提供的控制点 按照国家 工程测量规范 的要求进行桩位的测放 并用标桩标定准确 3 2 2 埋设护筒 当地表土层为砂土 且地下水位较浅 或表层为杂填土 孔 径大于 800mm 时 应设置护筒 护筒一般采用挖埋法 对于钢护筒可以采用锤 击法 在埋设过程中 一般使用十字栓桩法 确保护筒中心与桩位中心重合 为保证桩位的准确 护筒埋设完成后 可将桩位点重新垂测到护筒内 3 2 3 钻机就位 在埋设好的护筒上 测出孔口标高 作为桩长施工的控制依 据 将桩机精确的定位在已经验收合格的桩位点 定位偏差不得大于 2 厘米 同时在钻机的两侧用吊线坠调整桩机的平整 垂直度 以保证钻孔的垂直度 钻机就位时应稳固 以保证在施工中不发生倾斜 位移 3 2 4 钻孔 钻头回转中心对准桩位 偏差不大于允许值 开动泥浆泵使冲洗 液循环 2 3 分钟 然后开动钻机 慢慢将钻头放置在护筒底 在护筒刃脚处应 低压慢速钻进 使刃脚处的地质能稳固的支撑护筒 待钻至刃脚以下 1 米以后 可根据地质条件以正常速度钻进 在粘土地层钻进时 由于土层本身的造浆能力强 钻屑成泥块状 易出现 钻头包泥 憋泵现象 应选用尖底且翼片较少的钻头 在淤泥和淤泥质土中的 钻进速度不宜大于 1 米 分钟 在其他土层中的钻进速度一般以不超过钻机符合 为准 在强风化岩或其他硬土层中的钻进速度以不产生跳动为准 在砂层钻进时 应采用较大密度 粘度和静切力的泥浆 以提高泥浆悬浮 携带砂粒的能力 在坍塌段 必要时 可向孔内投入适量粘土球 以帮助形成 泥壁 避免再次坍塌 要控制钻具的升降速度和适当降低回转速度 减轻钻头 上下运动对孔壁的冲刷 3 2 5 清孔 一般采用换浆法 第一次沉渣处理 在终孔时停止钻具回转 将钻头提离 孔底 100 200mm 维持冲洗液的循环 并向孔内注入含砂量小于 4 比重 1 05 1 15 的新泥浆或清水 令钻头在原位空转 10 30min 直到达到清孔要 求为止 第二次清孔 在钢筋笼和下料导管放入孔内后 开始进行第二次清孔 通 常利用混凝土导管向孔内压入比重 1 15 左右的泥浆 把孔底在下钢筋笼和导管 的过程中再次沉淀的钻渣置换出 3 2 6 安放钢筋笼 1 钢筋笼制作 钢筋加工严格按设计图纸下料 主筋接头采用焊接接头 加强筋用特制绞 盘缠绕环状 焊接成型 箍筋按间距要求螺旋型缠绕在笼骨架上 绑扎牢固 钢筋笼根据不同长度 分节制作 井口焊接 用吊车吊入孔内 钢筋笼外每隔 3m 焊接钢筋耳环或绑混凝土垫块 保证桩钢筋保护层厚度 下钢筋笼前做自检 记录 然后由监理分批验收 合格后方可下入孔内 钢筋接头采用搭接焊接按 钢筋焊接及验收规范 的要求执行 2 钢筋笼安装 钢筋笼在移动过程中 应进行严格的保护 并应有垫管或垫板 严禁 带泥或变形 发生后应立即处理 方可隐蔽 钢筋笼安装时应放置在中间 确保四周保护层厚度 同时根据设计要 求严格控制桩顶标高 钢筋笼投放时 须吊直扶稳 对准孔位 缓慢放下 不得左右旋转 避免碰撞孔壁 若遇阻碍应停止下放 查明原因进行处理 严禁高提猛落和强 制下入 严禁将钢筋笼由孔口自由投入孔底 钢筋笼吊装完毕 应进行隐蔽工 程验收 合格后应立即浇注混凝土 为便于控制笼顶标高 在钢筋笼下放前用钢丝套住笼顶或制作钓钩 以便钢筋笼能进入地面以下 下放过程中用标尺放在笼顶钢筋处 用水准仪严 格控制笼顶标高 桩顶标高测放好后 支撑钢丝的水平杆要放在孔口两边的垫 木上 保证钢筋笼在灌注砼时不超标下沉 3 2 7 灌注导管安装 1 导管不得有弯曲 凹陷 接头须用密封圈阻水 用前应试装 2 导管安装须在钢筋笼安装后抓紧进行 导管入孔深度控制在距孔底 0 5m 左右 导管壁厚不宜小于 3mm 直径 200 250mm 每节长度 2 2 5 米 最下端 一节导管长度应为 4 6 米 最下端一节导管底端外侧要焊接加强箍 以免冲击 张裂 导管使用前应检查其密封性 导管下入孔内距离孔底 0 3 0 5m 左右 导管使用后冲洗干净 3 2 8 混凝土浇注 灌注桩在二次清孔完成后 检查孔深 沉渣厚度及泥浆比重合格后 即开 始进行混凝土的浇注工作 混凝土采用商品混凝土 应有良好的和易性 塌落 度控制在 18 22 厘米 隔水塞一般使用球胆制作 其外形和尺寸要保证在灌注 混凝土时顺畅下落和排出 灌注时首次灌注量须保证埋管深度不少于 1 0m 首批混凝土浇注正常后 应连续浇注混凝土 严禁中途停工 在浇注过程 中应经常探测混凝土面的上升高度 并适时提升拆卸导管 并保持导管的合理 埋深 在每次提升导管前探测一次管内外混凝土高度 以分析和判断孔内的情 况 灌注混凝土过程中 应采取防止钢筋笼上浮的措施 一般采用压笼管 下 端抵住钢筋笼 上端由桩机进行固定 与钢筋笼吊筋配合使用 保证钢筋笼标 高位置的准确 另外 当浇注的混凝土顶面距钢筋骨架底部 1 米左右时应降低 混凝土的灌注速度 当混凝土上升到骨架底口 4 米以上时 提升导管 使其底 口高于笼底 2 米时 即可恢复正常的灌注速度 浇注过程中 导管埋入混凝土 的深度应控制在 2 6 米之间 严禁将导管离开混凝土面 以免发生断桩及导管 无法拔出等质量问题 混凝土的上升速度不得小于 2 米 小时 混凝土的浇注时间必须控制在导 管中的混凝土未丧失流动性以前 混凝土灌注的高度 应超过桩顶设计标高约 500mm 以保证在剔除浮浆后 桩顶标高和桩顶混凝土符合设计要求 3 2 9 拔出导管和护筒 完成施工 3 2 10 泥浆和泥浆循环系统 1 造浆粘土应符合以下技术要求 胶体率不低于 95 含砂率不大于 4 泥浆性能指标 泥浆比重为 1 05 1 25 漏斗粘度为 16 28s 含砂率小于 4 胶体率大于 95 失水量小于 30ml 30min 2 循环系统由泥浆池 沉淀池 循环槽 废浆池 泥浆泵 泥浆搅拌设备 钻渣分离装置等组成 采用集中搅拌泥浆 集中向各钻孔输送泥浆的方式 沉淀池采用二个串联并用 每个沉淀池的容积为 6m3 泥浆池的容积为钻孔容积的 1 2 1 5 倍 并不小于 8 立方米 沉淀池 泥浆池 循环槽用砖块和水泥砂浆砌筑牢固 不得有渗漏或倒塌 泥浆池等不能建在新堆积的土层上 防止池子下陷开裂 漏失泥浆 4 施工中要注意的质量问题 4 1 泥浆护壁成孔时 发生斜孔 弯孔 缩孔和塌孔或沿套管周围冒浆以及地 面沉陷等情况 要停止钻进 经采取措施后 方可继续施工 4 2 钻进速度 要根据土层情况 孔径 孔深 供水或供浆量的大小 钻机负 荷以及成孔质量等具体情况确定 4 3 浇筑前 导管中要设置球 塞等隔水 浇筑时 初灌导管插入混凝土的深 度不小于 4 4 清孔过程中 必须及时补给足够的泥浆 并保持浆面稳定 泥浆的比重应 符合规范规定 采用比重计进行测量 4 5 钢筋笼变形 钢筋笼在堆放 运输 起吊 入孔等过程中 必须加强对操 作工人的技术交底 严格执行加固的技术措施 4 6 混凝土浇到接近桩顶时 随时测量顶部标高 以免过多截桩或补桩 5 施工要点 5 1 安装钻机前 要对钻机和配套设备进行全面检查 保证电缆密封接头绝缘 良好 输水胶管连接牢固 避免泄露 5 2 规划布置施工现场时 首先考虑冲洗液循环 排水 清渣系统的安设 以 保证正循环作业时 冲洗液循环畅通 污水排放彻底 钻渣清除顺利 5 3 及时清除循环槽和沉淀池内沉淀的钻渣 必要时可配备机械钻渣分离装置 清出的钻渣应及时动出现场 防止钻渣废浆污染施工现场及周围环境 5 4 为防止潜水钻机因钻杆折断或其他原因掉入孔中 应在钻机上加焊吊环 并系上保险钢丝绳引出孔外 吊住 5 5 操作要点 5 5 1 安装钻机时 钻具中心应同钻架上吊滑轮同一垂直线上 钻杆位置偏差 不应大于 2cm 5 5 2 开始钻进时 应先在护筒内放一定数量的泥浆或粘土块 稍提钻杆 开 始空转 并从钻杆中压入清水 使之搅拌成浆 开动泥浆泵进行循环 待泥浆 均匀后开始钻进 5 5 3 初钻时应低档慢速钻进 使护筒刃脚处形成坚固的泥皮护壁 钻至护筒 刃脚下 1m 后 可按土质情况用正常速度钻进 5 5 4 钻具下入孔内 钻头应距孔底钻渣面 50 80mm 并开动泥浆泵 使冲洗 液循环 2 3 分钟 然后开动钻机 慢慢将钻头放到孔底 轻压慢转数分钟后 逐渐增加转速 并适当控制钻速 5 5 5 正常钻进时 应合理调整和掌握钻进参数 操作时应精力集中 掌握升 降机钢丝绳的松紧度 5 5 6 加接钻杆时 应先将钻具稍提离孔底 待冲洗液循环 3 5 分钟后再拧卸 加接钻杆 5 5 7 钻进过程中 应防止扳手 管钳 垫叉等金属工具掉落孔内 损坏钻头 5 5 8 如护筒底土质松软出现漏浆时 可提起钻头 向孔中倒入粘土块 再放 入钻头倒转 使胶泥挤入孔壁堵住漏浆空隙 稳住泥浆后继续钻进 6 施