反循环钻孔桩施工工法

1、武汉城市圈环线高速公路仙桃段 第一合同段 反循环钻孔桩施工工法 武汉城市圈环线高速公路仙桃段第一合同段 中交一公局湖北仙洪项目经理部 2013 年 4 月 反循环钻孔灌注桩施工工法 1 工艺原理 反循环：泥浆由泥浆池流入钻孔内，同钻渣混合。在真空泵抽 吸力作用下，混合物进入钻头的进渣口，经过钻杆内腔，泥石泵和 出浆控制阀排泄到沉淀池中净化，再供使用。由于钻杆内径较井孔 直径小得多，故钻杆内泥水上升比正循环快 45倍，在桥梁钻孔桩 成孔中处于主导地位。 2 工艺特点 可利用地质部门常规地质钻机，可用于各种地质条件，各种大 小孔径(300mm2000mm)和深度(40m100m )，护壁效果好，

2、成孔质量可靠；施工无噪音，无震动，无挤压；机具设备简单，操 作方便，费用较低，成孔速度快，效率高，但用水量用水量大，泥 浆排放量大，污染环境，扩孔率较难控制。 3适用范围 适用于地下水位较高的软、硬土层，如淤泥、黏性土、砂土、 软质岩等土层应用。 4施工机具设备 4.1 机械设备性能参数 HG-200 型(8 寸) 钻孔直径 98% （7）失水量B小于30% 5.5 粘土的用量 计算公式 q Vri /匕（t） ri b 式中：q 每立方米泥浆所需的粘土重量（吨）； V每立方米泥浆应需的粘土体积（立方米）； ri粘土的容重（吨/立方米）； r2 要求的泥浆容重（吨/立方米）； B水的容重3=1

3、吨/立方米； 5.6 测量项目及要求 （1）全班工作日开始时，测定一次护筒顶面全套指标，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，每天测一次护筒顶面的全套指标。 6工艺流程及施工要点 6.1 工艺流程 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）施工场地和邻近区域内的地下管道、地下构筑物等的调查 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

4、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）对于和施工场地相邻的施工管线、通讯线路、石油、天然 气管道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

5、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 6m 3 ，沉淀池两个， 容积不小于 10m 3 ，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 。 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，目前采用商品混 凝土。 （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

6、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 1.1一照明用电系数 P1 电动机额定功率（ kw ） P2 电焊机额定用量（ kVA ） K1 电动机要求系数，取 0.6 K 2 电焊机要求系数 ,取 0.6 cos 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，设置在钢筋加工场内。 （2）钢筋进场后应按钢筋的不同型号、不同直径、不

7、同长度分 别进行堆放。 （3）钢筋骨架绑扎顺序是： a）主筋调直，在调直平台上进行； b ）骨架成形，在骨架成形架上安放架立筋，按等间距将主筋 布置好，用电弧焊将主筋与架立筋固定； c）将骨架抬至外箍筋流滚动焊接器上，按规定的间距缠绕箍 筋，并用电弧焊将箍筋与主筋固定； （4 ）钢筋笼分段制作，分段长度在 9m 左右，对于长桩采取一 些辅助措施后，也可定为 12m ； （5 ）主筋对接可采用对焊、搭接焊、帮条焊、机械连接，主筋 对接在同一截面内的钢筋接头数不得多于主筋总数的 50% ，相邻两 个接头间的距离不小于主筋直径的 35 倍，且不小于 500mm 。 （6 ）钢筋笼保护层：为确保桩砼保

8、护层厚度，应在主筋外侧设 钢筋定位器，按照设计图纸设置定位筋，同一断面上定位器 4 处， 沿桩四周布置。 （7）钢筋笼的堆放： 钢筋笼堆放应考虑安装顺序、钢筋笼变形和防止事故等因素， 以堆放二层为宜。 6.2.8 护筒的制作 护筒的规格：短螺钻机因钻头进出孔口的冲击力较大，护筒内 径宜比孔径大 200mm ，当地下水位较浅时，护筒长度 4.5m 为宜， 步履式锥锅钻机、大锅锥钻机护筒内径比孔径大 100mm ，护筒长 度 4.0m 。 护筒用 8mm 的钢板制作，在护筒的上、中、下各加一道加劲 筋，顶端焊两个吊环，一为起吊用，二为绑扎钢筋笼吊杆，压制钢 筋笼的上浮，护筒顶端同时正交刻四道槽，以

9、便挂十字线，以备验 护筒、验孔之用。 6.3 施工要点 6.3.1 护筒的埋设 根据桩位点设置护筒，护筒用 8mm 厚钢板制成，内径比设计 直径大 20cm 。护筒顶面宜高出施工水位或地下水位 2m ，还应满足 孔内泥浆面的高度要求，在旱地或筑岛时还应高出施工地面 0.5m 。 护筒位置应埋设正确稳定，护筒中心和桩位中心偏差不得大于 50mm ，倾斜度偏差不大于 1% ，护筒与坑壁之间应填粘土并夯实。 循环钻施工时采用下埋式，埋置护筒要求准确、稳固，护筒周围用 粘土或石灰土分层夯实。护筒埋设后再将桩位中心通过四个控制护 桩引回，使护筒中心与桩位中心重合，并在护筒上用红油漆标识护 桩方向线位置。

10、护筒的埋设深度：旱地施工时，黏性土应不小于 1m ，砂类土应不小于 2m 。当表层土松软，宜将护筒埋置到较坚硬 密实的土层中至少 0.5m 。埋设护筒，应在护筒四周回填黏土并分层 夯实。可用锤击、加压、振动等方法下沉护筒。 6.3.2 钻机就位 在埋设好护筒和备足护壁泥浆后，利用一台 25T 吊车配合人工 将钻机就位，立好钻架，拉好缆风绳，并调整好起吊系统后，将钻 头徐徐放进护筒内，然后安装转盘、钻杆、水龙头等。 6.3.3 钻进成孔 将钻头提高距离孔底2030cm，真空泵加足清水（不得使用脏 水），关闭控制阀使管路封闭，打开真空管路使气水畅通，然后启动 真空泵产生负压，待泥浆泵充满水时关闭真

11、空泵，立即启动泥浆 泵。当泥浆泵出口真空压力达到 0.2Mpa 以上时，打开出水控制 阀，把管路中的泥水混合物排到沉淀室，形成反循环，启动钻机慢 速开始钻进，直至成孔。 清孔后提出钻头，由质量员和工程监理进行孔径、孔深、垂直 度检测，验收合格后，移走钻机，盖好盖板，进行下道工序施工。 6.3.4 钻孔出土的清理 进过泥浆分离器和沉淀池沉淀的渣土，进过晾晒之后，由运渣 车运送到指定地点堆放，等待处理，各项指标检测合格之后，用于路 基填筑，做到循环利用，保护环境。 6.3.5 钢筋笼的吊放 （ 1）钢筋笼的吊放要对准孔位、扶稳、缓慢，避免碰撞孔位， 到位后立即固定。 （ 2 ）多节钢筋笼吊放时，应

12、将钢筋笼逐步接长后再放入孔内， 利用先插入孔内的钢筋笼上部架立筋将笼体固定在护筒上，利用吊 装机械将上节钢筋笼临时吊住进行两节钢筋笼的对接，钢筋笼对接 后要请质量员和工程监理对连接质量检查验收，合格后再沉入孔 内。 （ 3 ）钢筋笼的标高定位，可采用锁定式吊杆。 当灌注桩孔桩深度较大时，尤为必要，使用两根长度略大于施 工面至桩顶距离的I 12的工字钢，在工字钢下端焊若干定位环，间 距 5cm ，在钢筋笼顶端下到孔口时，按照孔口标高至桩顶标高的距 离尺寸，确定要使用的定位环顺序，将确定的定位环从主筋外侧首 道加劲筋下面插到主筋里侧，再从内侧向环内插入两根同吊杆一样 长的插肖，将吊杆锁定，插肖上端

13、与吊杆上端绑扎在一起，起吊吊 杆，将钢筋笼徐徐下放到位，然后将吊杆吊环与护筒绑扎在一起， 将钢筋笼固定，同时可防止灌注砼时钢筋笼的上浮。 6.3.6 导管的安放 钢筋笼吊入固定后，应逐步按下导管，导管的壁厚不宜小于 3mm ，直径 30mm ，钻孔深度大时，宜选用大直径导管，以确保导 管良好的通导性。 导管直径的制作偏差不应超过 2mm ，底管长度不宜小于 4m 导管使用前进行拼装打压，以检查导管是否有砂眼，试水压力为 1 .3P ，导管安放触孔底后，上提 300 400mm 。 6.3.7 二次清孔 当导管安装完毕，灌注混凝土前应再次测量沉渣厚度，当沉渣 厚度超标时，应进行二次清孔。二次清孔

14、采用正循环压浆法即可取 得很好的效果，将泥浆高压管和导管连接，开启浆泵进行泥浆循 环，当孔底沉渣厚度小于规定指标后，再进行一段时间的泥浆循 环，以置换泥浆，降低泥浆比重，当空口反上来的泥浆比重小于 1.10 、含砂率小于 2%后可浇注砼。 6.3.8 水下砼的灌注 清孔完毕后，由导管上部塞入隔水栓，塞入深度以临近水为 准，当储料斗内的砼储量满足剪栓后首次灌注时，即保证导管底端 能埋入砼中不小于 1.0m 时，即可剪栓和开启料仓门。随着不断的灌 注，孔内砼面的上升，随时提升和拆卸导管，导管底端必须保证埋 入管外的砼面以下 26m 。 为了保证砼连续灌注，导管不脱离砼面，且有一定的埋置深 度，要求

15、详细计算砼灌注料斗、储料斗及导管的体积，并根据不同 的成桩孔径，以此推算每次上拔的高度，避免和禁止导管脱离砼面 和砼灌注的中断。 第一次砼的灌注量必须满足底端能埋入砼中 1.0m 的要求。 第二次砼的灌注量 （即以后各次） 必须满足导管底端能埋入 2 6m 的要求，任何情况下得少于 2m 的要求。 第一次（以后各次）的提管，保证导管底端至少埋入砼面以下 2m 以上，不得产生断桩，在任何情况下，导管的埋深不得大于 6m 。 为消除沉渣影响，保证桩顶灌注质量，砼的灌注应比桩顶控制 标高高出 80 100cm. 灌注过程中 ,应有专人测量导管埋深及管内外砼面的高差，填写 砼灌注记录。水下砼必须连续灌

16、注施工，每根桩的浇注时间按初盘 砼的初凝时间控制，对浇注过程中的一切故障均应记录备案。 7 施工质量控制要点 （1）加强原材料试验工作，严格执行各种材料的检验制度，不 合格材料严禁进场和使用，水泥、钢材均应有出厂证明和试验资 料，砼要做配比试验，严禁套用配合比。 （2）钢筋笼成形绑扎点焊引弧不得在主筋上进行。 （3）护筒的埋设、泥浆的制备、钻孔的清孔要有专人负责，严 禁缩颈、夹层、歪斜等质量通病。 （4）钻机因故停止钻孔时，应设专人值班补浆，防止塌孔事 故。 （5）钻孔成孔后要及时灌注，不得过夜，以免造成缩径和塌 孔。 （6）测绳要定期用钢尺校验，当更换测绳、搭接测绳或其它不 明情况发生时，要

17、随时用钢尺检验。 （7）砼灌注时，要防止钢筋笼上浮，必须对钢筋笼采取足够的 压制力，同时在砼灌注到钢筋笼位置时，要勤拔导管，使导管埋深 保持在 2 6m 。减少因砼上升时的磨擦力。 （8）砼灌注完毕，开始初凝，即割断钢筋笼挂环，使钢筋骨架 不影响砼的收缩，及钢筋与砼的粘结力 （9）灌注导管使用后要及时用水清洗，管壁要经常检查，随时 清除砂眼、接口变形等隐患，破损的胶垫和连接螺栓要及时更换。 （10）停滞时间较长的砼应进行坍落度检测，不合格的严禁灌 入。 （11）每个台班做两次塌落度试验，并检测砂石含水量、调整 水灰比和塌落度。 （ 12 ）每浇注 50m 3混凝土必须有一组试件，小于 50 m

18、 3 的桩， 每根桩必须有一组试件。 （13）做好测量控制，保护好测量控制点，经常进行复测。 （14）认真做好施工记录和各项原始记录管理，做到完工资料 齐全，并及时整理归档，成孔记录和灌注记录应做到一桩一表。 8 施工劳动组织 （1）护筒埋设： 工人 2 3 人 （2）反循环钻机： 司机 1 人，指挥兼记录 1 人，钻杆安装 2 人，清渣工 2 人 （3）砼灌注： 司机 1 人，孔口导管安装 3 人，杂工 6 人，测量记录 1 人 （ 4）砼搅拌： 司机 1 人，上料 4 人，计量 1 人 （5）辅助工： 泥浆制作 1 人，泵工 1 人，其它工种如电工、修理工、测量工 酌情考虑。 以上劳动组织

19、为一班施工人员，如两班制则乘以 2 。 9 应注意的安全事项及具体措施 （1）贯彻安全第一、预防为主的安全工作方针，加强安全教 育，严格执行安全生产制度和操作规程，做好安全交底。 （2）建全安全管理组织，各级管理组织设立专职质量安全员和 兼职安全员，对安全关键部位进行经常性检查。 （3）大直径灌注桩井口设安全盖，防止掉物和塌孔。 （ 4）加强机械维护、检修、保养，机电设备由专人操作。 （5）严格用电管理，施工现场的一切电源电路的安装和拆除， 必须由持证电工操作，电器必须严格接地、接零和漏电保护器，场 地电缆应架空，严禁拖地和埋压土中。 （ 6）作好防雨、防雷和防洪措施，现场工人作业须戴安全帽。 （7）严禁酒后操作机械和上岗工作。 （8）砼灌注完后的空桩孔位，要及时回填压实。 10