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旋挖成孔灌注桩施工工艺2013年11月四会江谷碧桂园工程部目录一、旋挖成桩工程应用现状二、旋挖成桩工程相关规范、标准及文件三、旋挖成桩工程常用术语解释四、旋挖钻进工作原理、特点及适用土层范围五、旋挖设备组成、选型及成孔工艺类型六、旋挖成桩施工工艺及质量控制重、难点七、旋挖成孔常见问题预防和处理一、旋挖成桩工程应用现状施工队伍组成：1、专业地基基础施工企业2、地勘单位专业技术人员3、施工总承包企业4、私人承包二、旋挖成桩工程相关规范、标准及文件（一）旋挖成桩工程相关规范、标准国家标准：《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001《岩土工程勘察规范》GB50021-2001《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011《建筑地基与基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002《混凝土质量控制标准》GB50164-2011《工程测量规范》GB50026-2007行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008《建筑变形测量规范》JGJ8-2007《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107-2010《钢筋焊接及验收规程》JGJ18-2012《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003地方标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》DBJ50-125-2011《重庆建筑地基基础设计规范》DBJ50-047-2006《工程地质勘察规范》DBJ50-043-2005《旋挖成孔灌注桩工程技术规程》（征求意见稿）三、旋挖成桩工程常用术语解释■干作业旋挖成孔不使用稳定液护壁，直接采用旋挖钻具成孔的一种工法。■湿作业旋挖成孔采用旋挖钻具、稳定液护壁的一种成孔工法。■全护筒作业旋挖成孔使用套管跟进对易坍塌、易缩径地层进行护壁，采用旋挖钻具成孔的一种工法。可分为护筒下到位后钻孔和护筒跟进钻孔。■造壁钻孔通过预注浆工艺将钻孔位置的松散地层用水泥浆液胶结形成稳定的地层，然后采用旋挖钻具直接取土成孔的一种工法。■摩擦桩在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩侧阻力承受，桩端阻力小到可忽略不计。端承桩在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩端阻力承受，桩侧阻力小到可忽略不计。小直径桩d≤250mm中直径桩250mm﹤d﹤800mm大直径桩d≥800mm■砼初灌量水下混凝土浇筑时为稀释、冲散桩底沉渣而要求一定足够数量的混凝土。混凝土初灌量计算公式：V≥πh1d2+πKD2h2式中V-混凝土初灌量（m3）；h1-导管内混凝土高度，h1=(h-h2)(m)；h桩孔深度（m）；h2-导管外混凝土面高度（m），取1.3-1.8mrw-泥浆密度，11-12KN/m3；rc-混凝土密度，23-24KN/m3；d-导管内径（m）；K-混凝土充盈系数，取1.3；D-桩孔直径（m）。■钻孔偏斜旋挖施工过程中，施工桩实际轴线与设计桩孔轴线的偏离称钻孔弯曲，俗称孔斜。■塌孔孔壁土与原生土脱离掉入孔内的现象称为塌孔。■卡钻在旋挖钻进过程中，钻具被孔壁卡住，使提钻或旋转无法正常进行的现象。■稳定液主要用于保持孔壁稳定的液体。■护筒主要用于固定桩位、保护孔口、保持孔壁稳定的筒状体，有钢质护筒和混凝土护筒。五、旋挖钻进工作原理、特点、适用范围（一）旋挖钻进工作原理■旋挖成孔通过钻斗的旋转、挖土、提升、卸土和泥浆置换护壁，反复循环而成孔。■钻进原理在伸缩式钻杆自重（含钻斗重）和固定于桅架上的油缸液压压力作用下，利用钻杆和钻斗的旋转，通过动力头旋转切削土体使土屑装满钻斗后提升钻斗出土，并实现桅杆垂直度的自动调节和钻孔深度的计量，经反复循环而成孔。（二）旋挖钻机特点■优点自动化程度高、移位灵活方便；低噪音、低振动、扭矩大、成孔速度快，效率高；采用柴油作为燃料，无需水电，安全性能高；无泥浆循环，对环境污染小；誉为“绿色施工工艺”。■缺点因目前旋挖成孔基本采用干成孔方式，无护壁，遇到高回填土、粉土层、较厚流沙层、砂卵石层、孤漂石等复杂地质条件时，成孔较难，易造成卡钻、埋钻、钻杆断裂，缩径、塌孔、夹砂而形成Ⅲ、Ⅳ类桩。因目前桩底扩底工艺尚不成熟（未配备施工可视可控影像管理装置），桩端承载力未能充分发挥作用，桩设计尺寸需增大。控制难点及重点对项目地勘资料的及时性、准确性、完整性要求特高；施工准备要求高；旋挖成桩速度快，对项目原材料及半成品供应要求高；对项目施工组织协调能力要求高；对项目质量技术管理能力、预判能力要求高；对钻机操作人员技能要求高；桩端沉渣厚度检测可视技术尚待进一步提高；施工质量过程管理、旁站监督、收方签证的及时性显得尤为重要。（三）旋挖钻机适用土层范围砂土人工填土粉土淤泥质粘土、粘土粉质粘土中密~密实碎石土、卵石、孤石全、强风化岩层泥岩（泥质、钙质胶结）砂岩层石灰岩、灰岩层凝灰岩层花岗岩层六、旋挖设备组成、选型及成孔工艺类型（一）旋挖钻机组成■旋挖钻机组成由液压履带式伸缩底盘、主机、自行起落可折叠桅杆、伸缩式钻杆、钻具、及滑轮架、油缸、动力头等部件组成。（二）旋挖钻机选型■主要性能参数最大钻孔直径、钻孔深度、扭矩、钻杆直径、钻杆配置、加压力、提升力、钻孔倾角等旋挖钻机钻进过程中80%不需要用加压装置，或需要有很小的加压力。只有在遇到≥10Mpa的岩石时，才使用加压装置进行加压，加压过程应均匀，不应太大。目前使用的旋挖钻机生产厂家主要有三一重工、中联重科，旋挖钻机的主要型号如下。不同钻杆特点摩擦式钻杆地质状况不复杂且容易钻进时；地层承载力小于350kpa的土层、砂层、砂砾层、淤泥地质层；操作容易，可提高工作效率。机锁式钻杆地质状况较复杂且难以钻进时；地层承载力大于400kpa的砾卵石、漂石层、硬质板砂、硬岩层；可适合于所有土层施工。组合杆地基承载力≥600KPa且采用机锁钻杆无法转进的土层。伸缩钻杆示意图（摩阻式）机械锁定式钻杆（机锁式）（四）钻具的选择钻具的类型螺旋钻头、旋挖钻斗、筒式环状钻头等。螺旋钻头岩石螺旋钻头•钻头的切削刃具为头部镶焊有钨钴硬质合金的截齿；•主要用于风化基岩、胶结较好的卵、砾石地层及硬质永冻土层；•结构形式有直螺和锥螺。旋挖钻斗极为重要，主要用于砂土、淤泥、粘土、淤泥质亚粘土、砂砾层、卵石和风化软基岩地层；针对不同的地质条件，底部有单层底板和双层底板，进土口有单开口和双开口；单开口开口大，适合钻进较大砾径的砾石层及大的卵石层、漂石层等；双开口钻头适合钻进一般砂土层及小直径砾石层；针对不同土层分为单层底板旋挖钻斗、双层底板旋挖钻斗、双层底板单开口全镶截齿、斗齿截齿混镶钻斗、带辅助卸土机构的钻斗；对于卸渣特别困难的地层（如粘泥含量很高的粘土层）、直径小于1m的钻斗可将筒体设计成半合式或在筒体内全高焊圆钢与母线成共4根均布；单层底板钻斗单层底板旋挖钻斗统称为钻斗，适合钻进粘性地层及胶结性强的地层；双层底板旋挖钻斗双层底板旋挖钻斗统称捞渣钻斗，适合钻进砂土层及胶结性差的卵砾石地层。斗齿底截齿底筒式环状钻头•用于较硬的基岩地层、大的漂石层及硬质永冻土层；•当旋挖钻斗或螺旋钻头钻进比较困难时采用筒式钻头配合螺旋钻头及捞渣钻斗钻捞结合钻进；•根据用途分为取芯环状筒式钻头和不取芯环状筒式钻头两类；•根据所钻地层不同分为可用于风化基岩及永冻层钻进的截齿式环状钻头及用于较硬基岩钻进的牙轮环状筒式钻头；•常用钻头直径有Φ400mm～Φ3000mm。筒式钻头（二）旋挖设备成孔工艺类型成孔工艺类型干孔钻进造壁钻孔全护筒钻进静浆护壁钻进七、旋挖成桩施工工艺及质量控制重难点（一）施工准备技术准备具备资料岩土工程勘察文件（地勘报告内容）•应反映场地各层岩土的类型、深度、分布、工程特性及变化规律；•当采用基岩作桩的持力层时，报告应反映基岩的岩性、构造、岩面变化、风化程度、坚硬程度、完整程度和基本质量等级，判定有无洞穴、临空面、破碎岩体或软弱岩层；•应查明水文地质条件，地下水位埋深、类型和水位变化幅度，评价地下水对桩基的影响；•对场地的不良地质作用，如滑坡、崩塌、泥石流、岩溶、土洞、可液化土层和特殊性岩土的分布等应有明确判断、结论和处置方案；•评价成桩可能性，论证桩的施工条件及其对环境的影响•有关地基土冻涨性、湿陷性、膨胀性、腐蚀性等评价；•查看勘探点平面布置图，勘探点间距是否符合规范要求。勘探点间距：端承桩宜为12～24m；摩擦桩宜为20～35m；当地层条件复杂，影响成桩或设计有特殊要求时，勘探点应适当加密；高回填土、卵石土、岩溶、岩土界面坡率大于10%等复杂地质条件下的柱下单桩基础，宜每桩设一勘探点。（ＪＧＪ９４－２００８）第３.２.２条•勘探孔的深度一般性勘探孔深应达到预计桩长以下3-5d，且不得小于3m，对大直径桩，不得小于5m；控制性勘探孔深应满足下卧层验算要求，对需验算沉降的桩基，应超过地基变形计算深度；钻至预计深度遇软弱层时，应予加深；在预计勘探孔深度内遇稳定坚实岩土时，可适当减小；对嵌岩桩，应钻入预计嵌岩面以下3—5d，并穿过溶洞、破碎带，到达稳定地层。施工图纸•有效的桩基工程施工图；•签认的图纸会审记录；•现场基桩平面布置图。场地与环境条件有关资料•施工现场和邻近区域内的地下管线(管道、电缆)、地下构筑物、危险建筑物、道路、高压架空线的分布等调查资料；•邻近建筑的基础形式、埋置深度、使用现状以及防震、防噪声的要求；•场地的气候及季节降雨情况；•稳定液排放、弃土条件。技术性能资料•主要施工机械及其配套设施的性能资料；•所需原材料、半成品的检试验和配合比报告；•测量仪器相关资料，并已检定合格。其他技术资料•根据施工图，对工程基桩进行统一编号；•配备相应的规范、标准、文件及技术资料表格；•认真分析地勘资料,根据岩层分布情况,按等高线确定成孔深度，并认真绘出各桩柱状图。图纸会审及地勘资料的深化读图时应先查看施工设计文件是否签章齐全并是否盖有外审合格章；读图时应结合图纸外审意见；读图时要结合现行设计规范；读图时应知晓本工程桩基设计等级和桩端持力层情况；当设计等级为甲级的非嵌岩桩和非深厚坚硬持力层的桩基；设计等级为乙级的体型复杂、荷载分布显著不均匀或桩端平面以下存在软弱土层的建筑桩基等应注意提醒设计考虑桩基不均匀沉降问题，并应共同明确桩基不均匀沉降观测点的布置问题。读图时查看同一结构单元的桩基，是否选用了压缩性差异较大的土层作为桩端持力层。查看地勘资料，本工程是否有桩身穿越较厚松散回填土、欠固结土而进入相对较硬土层的情况。如有应注意提醒设计视项目具体情况分析计算桩侧负摩阻力对基桩的影响。如本工程有临空建筑、坡地建筑及其需填土的建筑场地，建设单位应会同参建各方调整施工顺序，不得先挖桩再填土，并应保证填土的密实性，一般要求压实系数不低于0.94。对于有地面大面积堆载的建筑物，应远离桩基。对于新近填土建筑场地，可采用强夯、灌浆等加固措施先行处理，尽量消除土的自重固结沉降。对于中性点以上的桩身，可对其表面采取涂层、油毡隔离进行处理，以减少负摩阻力。设计交底时建设、设计、监理、施工等单位应共同确定桩基岩芯取样位置。设计交底时参建各方应根据地勘资料及设计要求确定试成孔桩的位置。施工图纸会审记录必须经各方签字确认。设计交底时对特殊地基条件如新近高回填土、岩溶地区、喀斯特溶岩地质等应结合企业施工经验、政府相关文件，提出防治成桩质量通病的合理化建议；（★深化设计）因旋挖桩成桩成桩速度快，防孔坍塌，建议施工图中设计要求岩石单轴抗压强度值为天然值。根据工程实际情况，对于工期特紧、新进高回填土、重要建构筑物等，建议采用超前钻做施工详勘，一柱一勘，并绘制出《桩长一览表》，各方签认。常用配套设施和辅料1、泥浆池，沉淀池2、搅浆筒1个（制泥浆用）3、膨润土、纯碱、纤维素4、泥浆检测三件套5、清水泵、泥浆泵6、清洗机7、泥浆管8、护筒9、导管、导管扳手、导管绳套、灌浆平台10、料斗11、电焊机1台12、氧气，乙炔一套13、配电箱、电揽线；照明设施14、测绳，施工线绳，钢卷尺15、扁担（吊钢筋笼16