旋挖钻机成孔施工方法及桩基检验

旋挖钻机成孔施工方法及桩基检验

1、概述

旋挖桩一一采用旋挖钻机成孔的混凝土灌注桩。

旋挖钻机一一是由动力驱动伸缩钻杆使带有切土刀片

的圆形回转斗（简称钻斗）切消土壤钻孔成桩的一种钻孔机。

旋挖钻进借助旋挖钻机在土层钻孔的一种先进有效的

成孔方法。这种钻进方法在钻杆柱下端连接一个底部带耙齿

的桶状钻具（又叫钻斗），借钻具自重和钻机加压力，耙齿切

人土层，在回转力矩作用下钻斗同时回转，切削钻掘前面的

土层，并将切削下的土块纳入斗内。待斗内土装到相当数量

后被钻机提到孔外，打开钻斗，卸去钻渣。其后再将钻斗下

人孔内，重复以上操作。一次次钻挖和提斗卸渣，钻孔不断

加深，最终成孔。

目前旋挖钻机在建筑工程、市政工程、交通工程应用广

泛，如国家体育场鸟巢桩根底、青藏铁路桥梁桩根底、京―

快速铁路桥梁桩根底、##交通枢纽以及正在施工的京沪高速

铁路。其最大钻孑L深度超过80%最大直径超过2m。

2、旋挖成孔灌注桩施工工艺

1）工艺流程

旋转成孔灌注桩施工工艺流程图

3.工艺及监视要点

1）在正式施工前，宜开展试成孔。

2）旋挖钻成孔灌注桩应根据不同的地层情况及地下水

埋深，采用干作业成孔或泥浆护壁成孔和套管护壁成孔工艺。

干作业成孔

泥浆护壁成孔

套管护壁成孔

3）钻机安装就位：旋挖钻机的自重大，所以要求地耐力

不小于lOOkPa,且履盘坐落的位置应平整，坡度应不大于。

（因为第一，仅靠油缸调节垂直度有限度；第二易产生功率

损失和回转过程中倾角更大，重心高易发生安全事故；第三,

防止倾斜位移。）

必要时可在场地铺设能保证其安全行走和操作的钢板

或垫层（路基板）

4）栓桩：桩点须按预检结果，自检合格，甲方或监理

验线后才能用两根相互垂直的直线相交于桩点，并定出十字

控制点，做好标识。

5）对准孔位：首先调整旋挖钻机的桅杆，使之处于铅垂

状态，让螺旋钻头中心或钻斗中心对正孔位，开孔。

6）每根桩均应安设钢护筒，护筒应满足相关规范的规

定。

护筒的作用：

（1）固定桩位，并作钻孔导向

（2）保护孔口，防止孔口土层坍塌。

（3）隔离地表水，并保持孔内水位高出施工水位以稳

定孔壁。

护筒的埋设：定出十字控制桩后，开展护筒埋设工作,

测量孔深，用水准仪将高程引到护筒顶部，并做好记录。应

符合JGJ94-20**〈建筑桩基技术规范〉6.3.4条规定。

7)验护筒；根据设有十字控制点验护筒的偏斜程度，若

超过范围应重新埋设。

(1)护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm,

(2)护筒可用4—8mm厚钢板制作，其内径应大于钻头

直径lOOmm,上部宜开设1-2个溢浆孔。

8)泥浆的配制同其他泥浆护壁钻孔灌注桩。(湿作业成

孔时)

9)旋挖钻进：根据地层特点选择钻斗底部切削齿的形状

和规格，钻杆类型、钢丝绳长度等。说明几点：

(1)、旋挖钻机施工时，应保证机械稳定、安全作业，

必要时可在场地铺设能保证其安全行走和操作的钢板或垫

层(路基板)。

(2)、成孔前和每次提出钻斗时，应检查钻斗和钻行连

接销子、钻斗门连接销子以及钢丝绳的状况，并应去除钻斗

上的渣土。

(3)、旋挖钻机成孔应采用跳挖方式，钻斗倒出的土距

桩孔口的最小距离应大于6m,并应及时去除。应根据钻进速

度同步补充泥浆，保持所需的泥浆面高度不变。

(4)、为保证孔壁稳定，应视表土松散层厚度，孔口下

0.6-l.OMPao

15)下导管：导管连接应密封、顺直，导管下口离孔底

约300〜500mln,直径小的桩可加大，导管平台应平整，夹板

牢固可靠。

16)测沉渣(二次清孔)；沉渣应不超过《建筑桩基技术

规范》中的要求：端承桩W50mll1,摩擦桩WlOOmm

*17)水下浇注混凝土应符合以下规定：

(1)开始浇注混凝土时，根据孔深配备合适的导管长度

保证导管底部至孔底的距离宜为300-500mm,以使隔水枪能

顺利排出。桩直径小于600mm时可适当加大导管底部至孔底

距离。

(2)导管下人孔内过程中检查导管每一节连接处的密封

情况，以防泄漏。

(3)应有足够的混凝土储备量，在采用现场搅拌时，储

料斗容积应满足要求，在采用商品混凝土时，首罐混凝土应

连续不断均匀参加使导管一次埋人混凝土面以下不少于

0.8mo

(4)导管埋深宜为2〜6m,严禁导管提出混凝土面，应有

专人测量导管埋深及管内外混凝土面的高差，填写水下混凝

士浇注记录。

(5)水下混凝土必须连续施工，每根桩浇注时间按初盘

混凝土的初凝时间控制，对浇注过程中的一切故障均应记录

备案。

(6)控制最后一次灌注量，桩顶不得偏低，应凿除的泛

浆高度必须保证暴露的桩顶混凝土到达强度设计值。

18）对于干作业成孔，灌注混凝土前应再次检查孔底，

确保孔底干净无虚土等杂物。灌注混凝土应采用串筒或导管,

串筒或导管下口距孔底不宜大于2米;扩底桩灌注混凝土时，

第一次应灌到扩底部位的顶面，随即振捣密实；灌注桩顶以

下5米范围内混凝土时，应随灌注随利用插入式振动器捣密

实，每次灌注高度不得大于1.5米。桩顶宜超灌0.3米以上，

确保桩顶质量。

4、旋挖钻机施工的优越性及适用范围

旋挖钻机施工的优越性

旋挖钻机成孔法其主要优点如下：

1、旋挖成孔施工具有低噪声、低振动、大扭矩、成孔

速度快等优点。

2、用旋挖钻进工艺，能适合各种复杂地层，可在水位

较高、卵石较大等用正反循环及长螺旋钻无法施工的地层中

施工，极大地提高工作效率和施工质量。

3、履带底盘承载，接地压力小，适合于各种施工工况，

在施工场区内行走自如，机动灵活，对孔位方便、快捷。

4、伸缩钻杆不仅向钻头传递回转力矩和轴向压力，而

且利用其本身的伸缩性实现钻头的快速升降，快速卸土，以

缩短钻孔辅助作业时间，提高钻进率。

5、自动化程度高、成孔质量好、效率高；该钻机为全

液压驱动，电脑控制，能准确定位钻孔、自动校正钻孔垂直

和自动测量钻孔深度，最大限度地保证钻孔质量。该钻机能

在各种地层条件下开展高效钻进，施工中800〜1200深度20m

的桩孔仅需1小时，是一般反循环机效率的8〜10倍。

6、采用旋挖钻进的干孔或泥浆不循环静态护璧的新型

成孔工艺，减少泥浆污染，实现文明施工。

7、旋挖钻机采用钻斗不循环工艺钻进，通过钻斗挖出

的岩屑，比正、反循环钻进工艺能更直接地了解施工地层的

变化情况，加之其电脑控制的准确定位系统，能使支盘挤扩

桩准确地定位于设计确定的位置，并对其开展有效的验证,

确保支盘挤扩桩位于设计的持力层，有效地保证支盘挤扩桩

的施工质量。

8、采用捞砂斗清理孔底沉渣，可使孔底比普通正反循

环钻进工艺更为干净，能更充分有效地利用持力层，减少根

底沉降，节约工程成本。

9、自带柴油动力，缓解施工现场电力缺陷的矛盾，以

及动力电缆造成的安全隐患可以排除。

5、适用范围

1）适用黏土、粉土、砂、砾石、卵石、强风化基岩及

回填土、杂填土等地层。

2）成孔直径范围大①600〜3000mm,成孔深度可达80%

甚至更深。

3）多用于多种构建筑物根底桩、抗浮桩及用于基坑支

护的护坡桩等。

4）旋挖钻机成孔还可用于大口径降水井的施工。

6、质量检验要求

（1）混凝土灌注桩钢筋笼质量检验标准（mm）

（2）混凝土灌注桩的质量检验标准应符合的规定。

几个关键环节

一、承载力和桩身完整性检查一一桩基检测有关规定

1、工程桩应开展单桩承载力和桩身完整性抽样检测（国

标一一强条）

2、单桩承载力和桩身完整性验收抽样检测的受检桩选

择宜符合以下规定：

1）施工质量有疑问的桩；

2）设计方认为重要的桩；

3）局部地质条件出现异常的桩；

4）施工工艺不同的桩；

5）完整性检测中判定的HI类桩；

6）除上述规定外，同类型桩宜均匀随机分布。

3、承载力检测要求

1）对建筑物安全等级为一级且直径不大于600mm的钻

孔灌注桩，应采用现场静载荷试验方法。对其它情况的钻孔

灌注桩和各种情况的人工挖孔灌注桩可根据终孔时持力层

检验情况和桩身质量检验情况核验。（地标）

*2）以下情形的灌注桩承载力应采用静载荷试验方法检

测：（地标）

a.施工质量有疑问的桩；

b.位于较厚填土和淤泥等复杂地层中的机械成孔灌注

桩；

c.采用其它方式检测时检测结论为HI类的桩；

山用新工艺、新方法、新材料施工的桩

*3）对于端承型大直径灌注桩，当受设备或现场条件限

制无法检测单桩竖向抗压承载力时，可采用钻芯法测定桩底

沉渣厚度并钻取桩端持力层岩土芯样检验持力层。抽检数量

不应少于总桩数的10%,且不应少于10根。（国标）

（钻芯法一一用钻机钻取芯样以检测桩长、桩身缺陷、

桩底沉渣厚度以及桩身混凝土的强度、密实性和连续性，判

定桩端岩土性状的方法。）

4、完整性检测要求

*1）基桩混凝土完整性可采用低应变物探、声波透射法

或钻孔抽芯法开展检测。对柱下单桩和截面尺寸大于800mm

800mm或直径大于800mm的灌注桩，应采用声波透射法或

钻孔抽芯法开展检测。

（底应变法一一采用低能量瞬态或稳态激振方式在桩

顶激振，实测桩顶部的速度时程曲线或速度导纳曲线，通过

波动理论分析或频域分析，对桩身完整性开展判定的检测方

法。优点：方便灵活，检测速度快，适宜用于预制桩，小直

径灌注桩的检测。

声波透射法一一在预埋声测管之间发射并接收声波，通

过实测声波在混凝土介质中传播的声时、频率和波幅衰减等

声学参数的相对变化，对桩身完整性开展检测的方法。）

*2）采用低应变物探方法检测桩身质量时，单位工程同

条件基桩检测数量不应少于该类型总数的30%且不应少于20

根。采用声波透射或钻孔抽芯方法检测桩身质量时，单位工

程同条件基桩检验数量不应少于该类桩总数的10%且不应少

于10根，柱下单桩应全部检测。（柱下三桩或三桩以下的承

台抽检桩数不得少于1根）

*3）我市相文件关规定

a）采用旋挖成孔工艺施工的桩基应全数采用波透射法

或钻孔抽芯法对成桩质量开展检测。

b）大于15nl深的桩采用波透射法或钻孔抽芯法对成桩质

量开展检测。

二、孔深检查

目的：

一是防止桩端没有支承在设计的持力层上面

二是保证嵌岩深度必须保证符合设计要求

1、对于人工挖孔桩和孔深不大的干成孔旋挖桩，可通

过直接下孔采用尺量和肉眼观察的方法检查嵌岩深度。

*2、对于无法下孔检查的旋挖桩应按以下程序开展控制

和检查

原因：地层分布不均匀。如岩层分布成倾斜状或起伏变

化剧烈而导致判断失误。

1）首先应根据工程地质勘察报告和设计文件，认真分

析钻孔资料，绘制出岩层分布等高线图，按等高线确定成孔

深度，也即初步确定了每桩孔嵌岩段的起始高程和终孔高程。

2）开钻前应按规定选取试验桩开展钻孔试验，根据试

验孔确定进入嵌岩段（一般设计均为中风化岩层）的钻进相

关参数和观察岩屑状态。

3）旋挖机操作工在钻进过程中，当根据类比试验孔的

钻进参数和岩屑状态并结合地质勘察报告的初判，在综合确

定已钻到嵌岩段起始高程位置时（即刚钻进中风化岩层时），

施工单位应立即通知地勘、监理等有关单位开展现场核验，

并填写有关记录。

4）经共同确认钻孔