钻孔灌注桩（旋挖钻泥浆护壁）施工工艺

施工技术（本章是指导现场钻孔灌注桩施工的基础，常见钻孔灌注桩施工机器为旋挖钻、回转钻机、冲击钻，本章主要介绍旋挖钻泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺）施工流程钻孔灌注桩施工工艺流程图测量定位根据现场高程记录点，采用S3水准仪将高程引入施工场区内。所设控制点经复核无误后，上报设计、顾问驻地工程师、监理复核，经复核无误后方可投入使用。由于施工时会对控制点桩位产生影响，对正在使用的桩点定期每半月复核一次，当点位变化超过允许误差后，应对坐标或高程值进行调整，并报顾问驻地工程师、监理复核。护筒埋设护筒埋设前先根据桩位引出四角控制桩，控制桩用φ12钢筋制作，打入土中至少30cm。四角控制桩必须经过现场技术人员复核无误方允许埋设护筒。先人工挖土将护筒放至正确位置，护筒与孔壁之间用粘土挤密夯实，以增大护筒的侧壁摩阻，确保护筒的稳固，从而有利于孔口的稳定。护筒埋设应准确、稳定，护筒中心与桩孔中心偏差不得大于50mm，竖直线倾斜不大于1%，护筒宜高出地面0.3m，护筒周围用粘性土夯实。施工中，护筒的埋设采用旋挖钻机静压法来完成。首先正确就位钻机，使其机体垂直度和桩位钢筋条三线合一，然后在钻杆顶部带好筒式钻头，再用吊车吊起护筒并正确就位，用旋挖钻机动力头将其垂直压入土体中。护筒埋设完成后利用四角桩成孔施工1.场地平整及钻机就位液压多功能旋挖钻机就位时与平面最大倾角不超过4°，现场地面承载能力大于250KN∕㎡，所以钻机平台处必须碾压密实。进行桩位放样，将钻机行驶到要施工的孔位，调整桅杆角度，操作卷扬机，将钻头中心与钻孔中心对准，并放入孔内，调整钻机垂直度参数，使钻杆垂直，同时稍微提升钻具，确保钻头环刀自由浮动孔内。旋挖钻机底盘为伸缩式自动整平装置，并在操作室内有仪表准确显示电子读数，当钻头对准桩位中心十字线时，各项数据即可锁定，无需再作调整。钻机就位后钻头中心和桩中心应对正准确，误差控制在2cm内。2.钻孔当钻机就位准确后开始钻进，钻进时每回次进尺控制在60cm左右，刚开始要放慢旋挖速度，并注意放斗要稳，提斗要慢，特别是在孔口5～8m段旋挖过程中要注意通过控制盘来监控垂直度，如有偏差及时进行纠正。操作人员随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器控制钻孔深度。当旋挖斗钻头顺时针旋转钻进时，底板的切削板和筒体翻板的后边对齐。钻屑进入筒体，装满一斗后，钻头逆时针旋转，底板由定位块定位并封死底部的开口，之后再提升钻头到地面卸土。开始钻进时采用低速钻进，主卷扬机钢丝绳承担不低于钻杆、钻具重量之和的20%，以保证孔位不产生偏差。钻进护筒以下3m可以采用高速钻进，钻进速度与压力有关，采用钻头与钻杆自重摩擦加压，150Mpa压力下，进尺速度为20cm/min；200Mpa压力下，进尺速度为30cm/min；260Mpa压力下，进尺速度为50cm/min。钻进时，开启钻机将钻筒中心对准设计桩位中心，先将钻头垂吊稳定后，再慢慢导正下入井孔，然后匀速下放至作业面，液压装置加压，旋转钻进，操作室内显示进尺及钻头位置，按轻压慢钻的原则缓缓钻进；钻渣通过进渣口进入钻筒，同时向孔内注入泥浆，根据屏显深度，待确定钻筒内的钻渣填满后，翻转后即可关闭进渣口。提升钻杆带动钻筒，同时继续向孔内注入泥浆，确保孔内水头压力，将钻筒提出孔外，提钻时开始要缓慢，提离孔底数米后，如未遇到阻力，方可加速按正常速度提升至井口，利用液压系统将筒门打开，排除钻渣，如此反复，直至设计标高。钻进中如发现有塌孔、斜孔时及时处理，发现缩径时，经常提动钻具，上下反复修扩孔壁，并适当增加泥浆比重。施工过程中可以通过钻机本身的三向垂直控制系统反复检查成孔的垂直度，确保成孔质量，根据地质情况随意控制钻进速度，但每次钻进深度不宜超过0.5m。泥浆池设置泥浆池根据场地情况灵活设置，以保证泥浆正常循环使用为原则。通常情况下：每台桩机附近设置1个沉淀池，沉淀池内泥浆泵入泥浆改良池，改良后的泥浆储备在泥浆池内，后泵入孔内使用。泥浆池容积为钻孔容积的1.5倍以上，确保在不停钻的情况下，可以轮番清渣与使用。每个沉淀池的容积不小于6m³，一般为14m×4m（长度×宽度），深度为1.5—2.0m（根据需要设置）。泥浆池设置示意图护壁泥浆配制（沉渣厚度要求详见图纸）成孔过程中，为确保孔壁的稳定性，本工程钻孔采用泥浆护壁成孔工艺。由于成孔时间较长，孔深较深，要求直径为1000mm的桩孔底沉渣厚度不大于50mm，直径为800mm的桩孔底沉渣厚度不大于100mm。泥浆制备本工程所使用泥浆采用复合型膨润土和自来水为原材料搅拌而成。护壁泥浆在使用前，应进行室内性能试验，施工过程中根据监控数据及时调整泥浆指标。如果不能满足孔壁土体稳定，须对泥浆指标进行调整。除能自行造浆的黏性土层外，均应制备泥浆，泥浆制备应采用高塑性黏土或膨润土，制备泥浆的性能指标应符合下表要求。制备泥浆的性能指标项目性能指标检验方法比重1.10~1.15泥浆比重计黏度黏性土18s~25s漏斗法砂土25s~30s含砂率<6%洗砂瓶胶体率>95%量杯法pH值7~9PH试纸成孔时应根据土层清孔调整泥浆指标，排出孔口的循环泥浆的性能指标应符合下表要求。循环泥浆的性能指标项目性能指标检验方法比重黏性土1.1~1.2泥浆比重计砂土1.1~1.3砂夹卵石1.2~1.4黏度黏性土18s~30s漏斗法砂土25s~35s含砂率<8%洗砂瓶胶体率>90%量杯法泥浆护壁应符合以下规定：序号具体要求1施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m以上，在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5m以上2在清孔过程中，应不断置换泥浆，直至浇注水下混凝土。3灌注混凝土前，孔底500mm以内的泥浆比重应小于1.25，含砂率8%，粘度28s。4在容易产生泥浆渗漏的土层中应采取维持孔壁稳定的措施。泥浆循环系统循环系统由泥浆池、沉淀池、循环槽、废浆池、泥浆泵及泥浆搅拌设备等组成，采用集中搅拌泥浆，集中向各钻孔输送泥浆的方式。泥浆池的容积为钻孔容积的1.2～1.5倍。沉淀池、泥浆池及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。泥浆储备池泥浆制备池泥浆管理泥浆管理管理措施施工过程中的泥浆管理1.新拌泥浆需静置24小时以上，使膨胀土充分水化后方可使用，且使用时应进行泥浆指标的测定；2.在成孔过程中，每4h测定一次泥浆相对密度和黏度；3.清槽结束前和浇灌混凝土前测一次相对密度、黏度及含砂率，均取槽底以上500mm内泥浆。泥浆循环与再生成孔施工时，泥浆受到土体、混凝土和地面杂质等污染，其技术指标将发生变化。因此，从孔段内抽出的泥浆依据现场实验数据，将泥浆分别回送至循环浆池和废浆池内。砼浇筑过程中同样采用泥浆泵进行回收泥浆，回收泥浆性能符合再处理要求时，将回收泥浆抽入循环池，当泥浆性能指标达到废弃标准后，将回收泥浆抽入废浆池。废浆处理抽入废浆池中的废弃泥浆每天组织全封闭泥浆运输车外运至规定的泥浆排放点弃浆。钢筋笼制作及吊装（工程桩钢筋笼制作一般为整体制作、分节吊装、孔口拼接，优点是施工方便，缺点是孔口对接时间长、质量难以控制。还有整体制作、整体吊装，优点是单桩吊装速度快，缺点是吊装难度大。）钢筋笼制作钢筋笼制作采用分2~3节制作、整体预拼装、分节吊装连接的方式进行施工。为便于钢筋笼的加工、制作，现场搭设了专用原材堆场，钢筋加工平台，半成品堆场，各平台宽均为8m，长25m。加工平台采用砖墩砌筑、搁置槽钢横梁。钢筋加工平台钢筋笼加工步骤序号加工步骤1将钢筋笼主筋安放在加工平台上，先将钢筋笼主筋与加劲箍进行固定连接，形成钢筋笼骨架。钢筋笼主筋利用特制法兰圆盘进行定位，然后与加强环进行固定连接。2钢筋笼骨架加工完成后，进行螺旋箍筋安装。3螺旋箍筋安装完成后，对钢筋笼进行整体加固处理。4钢筋笼整体预拼装，进行验收施工。5钢筋笼分解，进行吊装施工。钢筋笼加工示意图法兰盘定位加强箍安装钢筋笼骨架螺旋箍连接钢筋笼外形尺寸应符合设计要求，主筋保护层允许偏差为20mm。为保证钢筋保护层厚度，在钢筋笼的四周应设置保护层垫块，每节钢筋笼不少于2组，每组不少于3块，且应均匀分布于同一截面上。钢筋笼的连接本工程钢筋笼长为39m～60m，钢筋笼分为2～3节吊装，节与节钢筋笼在孔口的连接采用直螺纹或搭接焊连接，此连接方式便于现场操作、在保证连接质量的前提下加快了钢筋连接速度，缩短了连接时间，缩短空孔静置时间，有利于减小泥皮厚度，同时防止静置时间过长导致塌孔危险。加强箍、螺旋箍等其他钢筋连接采取搭接焊的形式进行连接。直螺纹套筒连接钢筋笼吊装（钢筋笼起吊常见的有单机起吊（两点，常规9m或12m钢筋笼，），单机主副钩抬吊（3-4点起吊，12—36m钢筋笼），双机抬吊（5点起吊，超过36m钢筋笼），吊点间距根据配筋量控制，一般不大于9m。）钢筋笼吊装流程吊装步骤详细描述钢筋笼分节进行吊装现场采用50T履带吊作为主吊，25T汽车吊作为辅吊，两台吊车配合施工。吊装时利用主次吊车6点起吊钢筋笼，待钢筋笼离地面一定高度后，次吊停止起吊，利用主吊继续起吊行走至孔口，直至把钢筋笼然后放入孔内。吊装时指挥钢筋笼吊装时，现场安排专人进行指挥，钢筋笼入孔时对准孔位轻放，慢慢入孔，徐徐下放，不得左右旋转。钢筋笼对接当每节钢筋笼入孔下放至每一节第一道加强箍时，穿入扁担把钢筋笼固定在孔口。吊下一节钢筋笼至孔位上方，使上、下两节钢筋笼主筋、注浆管、声测管、抽芯管等各种管道对准，并保证上、下轴线一致，注浆管、声测管、抽芯管进行连接施工，各种管线、钢筋接头应焊接牢固、密实。纵筋连接为加快现场钢筋连接速度，分节钢筋笼主筋利用直螺纹连接，接头互相错开，保证同一截面内接头数目不超过钢筋总数的50%，相邻接头的间距不小于35d。连接处螺旋筋孔口接长钢筋笼时，按搭接顺序逐段连接下入。每节钢筋笼连接完毕后，补足接头部位的螺旋筋，再继续下笼。吊筋根据钢筋笼设计标高及护筒顶标高确定悬挂筋长度，并将悬挂筋与主筋牢固焊接，待钢筋笼吊放至设计位置后，将悬挂筋牢固地固定在孔口扁担上，防止钢筋笼在灌注混凝土过程中上浮或下沉。注浆管和声测管的连接对于注浆管、声测管等管件的连接，采用3~4节拼装，在地面加工时与钢筋笼同时进行预拼装，然后进行分节连接。上述管件每节范围内的管与管的连接采用套丝连接，起吊后孔口管道节与节之间的连接采用长短套丝，利用套筒正反丝连接。水下混凝土浇筑导管下放及二次清孔本工程水下砼灌注采用导管法，该工程拟投入的导管为内径250mm的丝扣连接导管，导管安装前进行预拼装和试压，试水压力为0.6Mpa～1.0Mpa，持续时间15min左右。下放导管前，根据孔深配备所需导管，准确测量并记录所用导管的长度与根数；下放导管时，要逐根检查导管的密封圈，每个接口处均放置两个密封圈导管连接要紧密，导管下入孔内后，底端宜距离孔底0.3m～0.5m；导管应位于钻孔中心位置；导管下放完毕，重新测量孔深及孔底沉渣厚度，然后将导管上口用帽盖封严，并在帽盖上设置出浆管和进气管，进气管下放深度一般以气浆混合器至泥浆面距离与孔深之比的0.55～0.65来确定，对于裙楼桩在自然地面下30m处，对于办公楼及SOHO公寓楼桩在自然地面下45m处。利用混凝土浇筑导管和空压机进气管进行二次清孔，直至孔底沉渣厚度达到设计要求。设计中要求桩径800mm的桩孔底沉渣厚度不大于100mm，桩径1000mm的桩孔底沉渣厚度不大于50mm。反循环的清孔时在桩侧挖掘临时回浆池，然后将临时回浆池的泥浆泵送回泥浆池回收利用。（介绍三种常用清孔方式，项目可根据桩径、桩长进行清孔方式的选择）二次清孔是把钻头钻杆取出后、钢筋笼和导管下放完成后，针对在操作过程和静置时间产生的超限沉渣，利用导管采用正循环或反循环方式清孔，同时不断补充符合要求的泥浆，二次清孔方法的选择如下：二次清孔方式选择表清孔方式操作要点正循环清孔由泥浆泵往导管泵入泥浆，孔底沉渣随泥浆沿孔壁上升，从孔口溢出进入泥浆池。由于泥浆泵流量、速度的限制，泵出的泥浆并不能覆盖整个孔底断面，导致清孔效果不佳。因此正循环清孔一般适用于桩径小于800mm的桩孔清孔。当孔底沉渣粒径较大，正循环清孔时泥浆难以将其携带上来时，或长时间清孔，孔底沉渣厚度仍超过规定要求时，应改换清孔方式。泵吸反循环清孔利用砂石泵的抽吸，在进入口处形成负压，使导管内浆液在大气压的作用下上升，携带沉渣排入沉淀池。泵吸反循环清孔时，输入孔内的泥浆量不应小于砂石泵的排量，应合理控制泵量，保持补量充足。气举反循环清孔气举反循环清孔是利用空压机的压缩空气，通过安装在导管内的风管送至桩孔内浆液混合器，高压气与泥浆混合后在导管内形成浆气混合物，其急剧上升在导管内形成负压，带动泥浆在副作用下携带沉渣从导管返出。排浆管下放至距沉渣面30mm～40mm，气水混合器至液面距离宜为孔深的0.55倍～0.65倍，开始送气时，应先向孔内供浆，停止清孔时应先关气后断浆。三种清孔方式对比表对比项正循环泵吸反循环气举反循环机械要求一般（泥浆泵、导管）较高（砂石泵、导管）高（空压机、风管、导管）清渣效率低高高清渣效果一般好好对护壁的影响低一般较大建议适用条件桩径＜800mm孔深≤50m孔深≥30m混凝土浇筑混凝土灌注采用导管法，利用吊车提升导管灌注混凝土。序号工序1清孔完毕后，安装好初灌斗，准备灌注。2灌注前，在孔口检查混凝土的坍落度及和易性，坍落度为180～220mm。当坍落度满足水下灌注要求，并有较好的和易性时才能灌注。导管底部至孔底距离为300～500mm，混凝土初灌量应满足导管埋入混凝土深度不小于0.8m的要求，按照导管底部至孔底500mm计算，700mm桩径首灌方量应大于0.5m3。3灌注过程测量混凝土的上升高度并计算埋管深度，认真填写水下混凝土灌注记录，及时提拔导管，导管在混凝土中的埋深宜控制在2～6m，最少埋管深度不得低于2m。为保证桩顶砼强度，应在桩顶设计标高的基础上超灌一定量的砼，超灌高度不小于2m，砼应连续灌注，不得中间停顿。4砼灌注量应满足设计和规范要求，经现场技术员量测确认满足要求后，停止灌注，并及时起拔护筒。对以上各工序不仅要有认真自检，而且应会同监理人员认真进行验收，只有验收合格并填写质量检查记录之后才能进入下一道工序进行施工。工程桩上部空孔处理工程桩混凝土浇筑完成后，及时用钢板将孔口盖住，待混凝土初凝之后用素土将桩上部空孔回填至地面标高，对于需钻芯取样检验的桩，待钻芯取样之后将空孔按设计用水泥砂浆回填。后注浆施工（图纸中的后注浆的要求，需要注浆的桩型，注浆压力，注浆量。）注浆技术要求序号技术要求1注浆作业宜于成桩2天后开始，不宜迟于成桩30天后；同一根桩应对各注浆导管依次实施等量注浆。2后压浆作业开始前，宜进行注浆试验，优化并确定最终参数。3压浆桩与在施工桩作业点距离不宜小于10m。压浆时宜先桩侧、后桩端。压浆采用PO.42.5普通硅酸盐水泥。压浆浆液采用水泥浆，水灰比0.45～0.65，为了增加其流动性，可在浆液中掺入一定量的木钙。GCZ1、GCZ3单桩注浆量（水泥重量）参考值暂定2.8吨、GCZ2暂定4.5吨，注浆压力不小于3.5MPa。4注浆总量和注浆压力均达到设计参数。5注浆总量达到设计值的75％，且注浆压力超过设计值。否则可取较高值。6后注浆施工过程中，应经常对后注浆工艺参数进行检查，发现异常及时处理。注浆喷竖管应丝扣连接并缠紧胶带，不宜采用焊接。安装注浆管时，必须对每节压浆管进行注水检验；如果管内水面下降，则应对已安装的压浆管重新更换，整个安装过程中严禁触碰、挤压压浆管，由专人同步填写注水检查记录。后压浆施工工艺流程后压浆施工工艺流程注浆施工实物照片①桩侧注浆管②注浆阀安装③后压浆管与注浆阀连接④桩端注浆阀安装⑤注浆设备⑥注浆施工压浆管和压浆阀设置要点序号设置要点1压浆导管上端均设管螺纹、管箍及丝堵；桩端压浆导管下端设有G1″螺纹及用以旋接桩端压浆阀的管箍；桩侧压浆导管下端设有G3/4″螺纹及用以插接桩侧压浆阀的三通。2压浆导管的连接均采用套丝连接。3压浆导管与钢筋笼加劲箍用14号铅丝十字绑扎固定（不得采用点焊），绑扎应牢固，桩端压浆管可绑扎于加劲箍内侧；桩侧压浆导管绑扎于螺旋箍筋外侧。绑扎点间距为2m。4桩端压浆阀在钢筋笼入孔前安装，桩侧压浆阀视现场状况可预先安装于钢筋笼上或吊放钢筋笼过程中安装。5桩混凝土灌注完毕，孔口回填后，注意压浆导管露出端的保护，严禁车辆碾压。回旋钻、冲击钻施工（回旋钻、冲击钻施工流程整体与旋挖钻基本一致，仅针对不同工艺流程控制要点进行说明，可对旋挖钻相关流程进行替换形成回旋钻及冲击钻的施工流程。）回旋钻施工要点要点内容钻机分类正循环钻机：钻机驱动钻具回转的同时，利用泥浆泵通过钻杆向孔底输送泥浆冲洗孔底，