旋挖桩施工方案
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2023年2月15日发(作者：首尾呼应)1旋挖钻孔桩的施工特点
1。1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。
1.2自动化程度高、成孔速度快、质量高。
该钻机为全液压驱动电脑控制能精确定位钻孔、自动校正钻孔垂直度和自动
量测钻孔深度最大限度地保证钻孔质量。其工效是循环钻机的20倍最重要
的是工程的质量和进度得到了充分的保证.目前在我国的公路、铁路、桥梁和
大型的建筑物的基础桩施工中均有采用。
1.3伸缩钻杆不仅向钻头传递回转力矩和轴向压力而且利用本身的伸缩性实现
钻头的快速升降快速卸土以缩短钻孔辅助作业的时间提高钻进效率.
1.4环保特点突出施工现场干净。
这是由于旋挖钻机通过钻头旋挖取土再通过凯式伸缩钻杆将钻头提出孔内再卸
土。旋挖钻机使用泥浆仅仅用来护壁而不用于排碴成孔所用泥浆基本上等于
孔的体积且泥浆经过沉淀和除砂还可以多次反复使用。目前很多城市在施工中
的排污费用明显提高使用旋挖钻机可以有效降低排污费用并提高文明施工的
水平.
1。5履带底盘承载接地压力小适合于各种工况在施工场地内行走移位方便
机机动灵活对桩孔的定位非常准确、方便.
1。6旋挖钻机的地层适应能力强旋挖钻机可以适用于淤泥质土、粘土、砂土、卵
石层等地层。
1.7在孔壁上形成较明显的螺旋线。
有助于提高桩的的摩阻力.
1.8吊放钢筋笼、灌注砼等施工场地较其他工艺容易布置.
1。9自带柴油动力缓解施工现场电力不足的矛盾并排除了动力电缆造成的安
全隐患
2适用范围
旋挖钻机一般适用粘土、粉土、砂土、淤泥质土、人工回填土及含有部分卵石、
碎石的地层借钻具自重和钻机加压力耙齿切入土层在回转力矩的作用下钻
斗同时回转配合不同钻具适应于干式短螺旋、湿式回转斗及岩层岩
心钻的成孔作业。根据不同的地质条件选用不同的钻杆、钻头及合理的斗齿刃
角。对于具有大扭矩动力头和自动内锁式伸缩钻杆的钻机可以适应微风化岩层
的施工.目前旋挖钻机的最大钻孔直径为3m最大钻孔深度达120m主要
集中在40m以内最大钻孔扭矩620kNm.
3工艺原理
主要是其成孔工艺与其它桩基不同旋挖钻机的钻进工艺旋挖钻机采用静态泥浆
护壁钻斗取土的工艺当然也有干土直接取土工艺视工地现场地层条件而定
是一种无冲洗介质循环的钻进方法但钻进时为保护孔壁稳定孔内要注满优质
泥浆稳定液。
旋挖钻机工作时能原地作整体回转运动。旋挖钻机钻孔取土时依靠钻杆和钻头
自重切入土层斜向斗齿在钻斗回转时切下土块向斗内推进而完成钻取土遇硬
土时自重力不足以使斗齿切入土层此时可通过加压油缸对钻杆加压强行将
斗齿切入土中完成钻孔取土.钻斗内装满土后由起重机提升钻杆及钻斗至地
面拉动钻斗上的开关即打开底门钻斗内的土依靠自重作用自动排出。钻杆向
下放关好斗门再回转到孔内进行下一斗的挖掘。
旋挖钻机行走机动、灵活终孔后能快速的移位或至下一桩位施工.
钢筋笼加工制作、吊放后压浆工艺同其它桩基施工。
4.2施工要点
4.2.1泥浆的配比与制备
4。2.1。1泥浆的配比
泥浆配比中所用材料作用
水稳定液的主要成份粘土、膨润土稳定液的主要材料工业用碱调节泥
浆PH值重晶石增加相对密度CMC增加粘性增加泥皮强度渗水防止剂
防止渗水。
①粘土用量配制1m3泥浆按泥浆比重要求所需粘土重量qkg为
式中-粘土的比重
—泥浆的比重
—水的比重。
②配浆水用量配制1m3泥浆所需水用量VL
③加重剂用量配制加重泥浆时加重剂的重量Wkg为4。2施工要点
4。2。1泥浆的配比与制备
4。2.1。1泥浆的配比
泥浆配比中所用材料作用
水稳定液的主要成份粘土、膨润土稳定液的主要材料工业用碱调节泥
浆PH值重晶石增加相对密度CMC增加粘性增加泥皮强度渗水防止剂
防止渗水.
①粘土用量配制1m3泥浆按泥浆比重要求所需粘土重量qkg为
式中-粘土的比重
-泥浆的比重
—水的比重.
②配浆水用量配制1m3泥浆所需水用量VL
③加重剂用量配制加重泥浆时加重剂的重量Wkg为
式中—加重剂比重
—加重泥浆比重
—原浆的比重。
④降底泥浆比重所需含水量Xm2
式中-原浆体积
—原浆比重
—加水稀释后的泥浆比重
—水的比重.
4。2。1。2泥浆制备
现场设泥浆池含回浆用沉淀池及泥浆储备池一般为钻孔容积的1.52。0
倍要有较好的防渗能力.在沉淀池的旁边设置渣土区沉渣采用反铲清理后放
在渣土区保证泥浆的巡回空间和存储空间.
制务泥浆的的设备有两种一是用泥浆搅拌机一是有用水力搅拌器.使用粘土
粉造浆时最好用水力搅拌器使用膨润土造浆时用泥浆搅拌机。
护壁泥浆再生处理
施工中采用重力沉降除渣法即利用泥浆与土渣的相对密度差使土渣产生沉淀以
排除土渣的方法。现场设置回收泥浆池用作回收护壁泥浆使用泥浆经沉淀净化
后输送到储浆池中在储浆池中进一步处理加入适量纯碱和CMC改善泥浆性
能经测试合格后重复使用。
4.2。2埋设护筒
桩基定位后根据桩定位点拉十字线钉放四个控制桩以四个控制桩为基准埋设
钢护筒为了保护孔口防止坍塌形成孔内水头和定位导向护筒的埋设是旋挖
作业中的关键。护筒选用10mm厚钢板卷制而成护筒内径为设计桩径+20cm高
度2.0m上部开设2个溢浆孔护筒埋设时由人工、机械配合完成主要利
用钻机旋挖斗将其静力压入土中其顶端应高出地面20cm并保持水平埋设
深度1.8m护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm。护筒埋设要保持垂直
倾斜率应小于1。5。
4.2.3钻孔定位
在桩位复核正确护筒埋设符合要求护筒、地坪标高已测定的基础上钻机才
能就位桩机定位要准确、水平、垂直、稳固，钻机导杆中心线、回旋盘中心线、
护筒中心线应保持在同一直线。旋挖钻机就位后利用自动控制系统调整其垂直
度钻机安放定位时要机座平整机塔垂直转盘钻头中心与护筒十字线
中心对正注入稳定液后进行钻孔。
4.2.4钻进成孔
成孔前必须检查钻头保径装置钻头直径、钻头磨损情况施工过程对钻头磨损
超标的及时更换根据土层情况正确选择钻斗底部切削齿的形状、规格和角度
根据护筒标高、桩顶设计标高及桩长计算出桩底标高以便钻孔时加以控制.
成孔中按试桩施工确定的参数进行施工设专职记录员记录成孔过程的各种参
数如加钻杆、钻进深度、地质特征、机械设备损坏、障碍物等情况。记录必须
认真、及时、准确、清晰。
钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度由硬地层钻到软地层时可适当加快钻
进速度当软地层变为硬地层时要减速慢进在易缩径的地层中应适当增加
扫孔次数防止缩径对硬塑层采用快转速钻进，以提高钻进效率砂层则采用
慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和粘度。
钻机就位时必须保持平整、稳固不发生倾斜。为准确控制孔深应备有校核
后百米钢丝测绳并观测自动深度记录仪以便在施工中进行观测、记录。钻进
过程中经常检查钻杆垂度确保孔壁垂直。钻进过程中必须控制钻头在孔内的升
降速度防止因浆液对孔壁的冲刷及负压而导致孔壁塌方。钻进成孔过程中根
据地层、孔深变化合理选择钻进参数及时调制泥浆保证成孔质量.在进入
沙层和卵石层时应适当减慢进尺速度提高泥浆的稠度减小每个钻进回次的
进尺量保证孔壁稳定.钻进施工时利用正铲及时将钻渣清运保证场地干净
整洁利于下一步施工。钻进达到要求孔深停钻后注意保持孔内泥浆的浆面高
程确保孔壁的稳定。
孔底沉淤控制。旋挖钻斗的切削、提升上屑的机理与常见回转钻进的正、反循环
成孔的切削、提升形式完全不同。前者是通过钻斗把孔底原状土切削成条状载入
钻斗提升出土后者是通过钻头把孔底原状土打碎由泥浆循环带出土面。前者底
部面缓钻至设计标高对土的扰动很小没有聚淤漏斗所以要加强稳定液的管
理控制固相含量提高粘度防止快速沉淀还要控制终孔前两钻斗的旋挖量.
成孔深度达到设计要求后应尽快进行钻机移位、终孔验收工作从清孔停止至
混凝土开始浇灌应控制在1.5—3h一般不得超过4h否则应重新清孔。
4.2。5钢筋笼制作、吊放
旋挖钻机的一个显著优点就是成孔快且成孔后孔底沉渣很少。所以只要在钢筋
笼制作、安装上采取合理措施避免安装时钢筋笼刮伤孔壁就可以大大地降低
沉渣厚度有效防止塌孔的发生。
4。2.5。1钢材规格、材质、焊条型号符合设计和规范要求进料要有材质单、合
格证。
4。2.5.2钢筋连接采用剥肋直螺纹连接为了保证接头套丝质量钢筋采用剪切
机下料剥肋滚压直螺纹机加工丝头使用螺纹环规进行检测用力矩扳手拧紧。
接头质量、性能符合Ⅰ级接头的性能要求制作好的丝头要用钢筋保护帽进行保
护防止螺纹被碰伤或被污物污染。
4。2.5。3钢筋笼制作允许偏差
主筋间距±10mm箍筋间距±20mm直径±10mm长度±100mm.
4。2。5.4主筋保护层50mm用钢筋耳控制允许偏差±20mm要确保钢筋笼居于
钻孔中间沿钢筋笼每隔2m放置一组每组设置4个按90°均匀安放既可
避免笼体碰撞孔壁又可保证混凝土保护层均匀及钢筋笼在桩体内的位置正确。
4.2.5.5钢筋笼存放、运输、吊装时要谨防变形。
4。2。5.6通长钢筋笼采用一次吊放.钢筋笼起吊及运输过程中用一台履带吊和一
台汽车吊六点起吊法起吊应保证整体、平直起吊。钢筋笼扶直过程中使用两台
吊车笼子吊离地面后利用重心偏移原理通过起吊钢丝绳在吊车钩上的滑运
并稍加人力控制实现扶直起吊转化为垂直起吊以便入孔。用吊车吊放入
孔时应轻放慢放人孔不得强行左右旋转严禁高起猛落、碰撞和强压下放.钢
筋笼安装完毕以后必须立即固定笼子到位孔底时要复核笼顶标高。
4。2.6安装导管
安放前认真检查导管保证它有良好的密封性。试验水压为1Mpa不漏水的导
管方可使用。导管要定期进行水密性试验下导管前要检查是否漏气、漏水和变
形是否安放了“O”形密封圈并涂抹润滑油等。
利用吊车将导管放入导管直径、长度应与孔深配套距孔底0.5m左右全
部下入孔内后应放到孔底以便核对导管长度及孔深然后提起3050cm
进行二次清孔。初灌量应保证混凝土扩散后导管埋入深度不小于0。8m为防
止混凝土与稳定液混合在灌注混凝土前用充气球胆浮于管内。下放导管时
丝扣要对正、扭紧不得碰撞钢筋笼导管直径300mm标准节长3m调整长
度0。5m、1.5m、2.0m各一节。
4.2。7水下浇注混凝土
水下混凝土浇筑是最后一道关键性的工序施工质量将严重影响灌注桩的质量
所以在施工中必须注意。
4.2。7.1灌注前首先检查漏斗、测试仪器、量具、隔水塞等各项器械的完好情况.
4。2。7.2采用商品砼强度等级为C40粗骨料最大粒径不得大于25mm坍落度
200±20mm扩散度为34cm45cm。
4.2。7。3导管埋深要保持在2-6m严禁导管提出砼面设专职人员测量导管内
外砼高差确保灌注连续并填写水下砼灌注记录。
4.2.7。4在确认初存量备足后即可开始灌注借助砼重量排除导管内的泥浆
首次浇灌时初灌量应将导管底端能一次埋入0。81。2m并且导管内存留的混凝
土高度足以抵制钻孔内的泥浆侵入导管。
4.2.7.5在实际浇灌混凝土过程中经常检查导管埋置深度.要连续浇灌混凝土
不得中断导管埋置深度最小不得小于2m最大不得大于8m超过8m容易造成
钢筋笼上浮堵管、埋管、挂钢筋笼等现象发生造成质量事故起拨导管时
应先测量混凝土面高度根据导管埋深确定拨管节数要勤检查均匀拨管
保持埋深在26m。
混凝土灌注必须连续进行中间不得间断。拆除后的导管放入架于中并及时清洗
干净混凝土升到钢筋笼下端时为防止钢筋笼被混凝土顶托上升应采取以下
措施在孔口吊筋固定钢筋笼上端灌注混凝土的时间尽量加快以防砼进入钢
筋笼时其流动性减小当孔内混凝土接近钢筋笼时应保持埋管较深并放慢灌
注进度孔内混凝土面进入钢筋笼l2m后应适当提升导管减小导管埋置深
度增大钢筋笼在下层混凝土中的埋置深度在灌注将近结束时由于导管内混
凝土柱高度减小压力差降低而导管外的泥浆及所含渣土的稠度和比重增大
如出现混凝土上升困难时可在孔内加水稀释泥浆用泥浆泵抽出部分沉淀物
使灌注工作顺利进行.
混凝土灌注过程中应始终保持导管位置居中提升导管时应有专人指挥掌握
不使钢筋骨架倾斜、位移如发现骨架上升时应立即停止提升导管使导管降
落并轻轻摇动使之与骨架脱开混凝土灌注到桩孔上部6.0m以内时可不再
提升导管直到灌注至设计标高后一次拔出.灌注至桩顶设计标高后必须多灌一
倍桩径长度以保证凿去浮浆后桩顶混凝土的强度。
4。2。7。6混凝土浇筑应做混凝土强度试块每根桩留设一组标养试块试块应养
护好达到一定强度后立即拆模送往养护室标准养护混凝土施工完毕后及时
收集混凝土出厂合格证、混凝土强度报告.
4。2。7.7断桩的预防措施
首先混凝土配比严格按照有关水下混凝土的规范要求配制并经常测试坍落度
防治导管堵塞钢筋笼主筋要焊平以免提升导管时挂住钢筋笼提拔导管时
要经过测算防止导管脱离混凝土面浇筑混凝土前应使用经过检漏和耐压试验
的导管浇筑混凝土要连续浇筑供应混凝土不得中断时间过长。
4。2。8后压浆的施工
后压浆是灌注桩的辅助施工方法。固化桩端沉渣和桩侧泥皮对桩周土有渗入胶
结作用对桩端有扩底、扩径作用能显著提高单桩承载力特征值。
设计要求桩侧压浆管两根桩端压浆管一根正三角形设置一根在桩端1/3处
一根在桩端2/3处一根在桩端三处钢管下端用塑料管绕钢筋一圈管上按
间距4cm设置出浆口为防止混凝土将其口堵死下笼前应在塑料管外包裹一
保护层。成桩后48h开始压浆先压深管注浆完后6h再将剩余浆压入浅管.
压浆要求。压浆所用材料必须过筛为保证浆液均匀浆液搅拌时间不少于5min。
注浆前先注入清水将压浆管开通再灌砂浆压力应控制在1。2MPa内.单桩
压浆量设计值需要通过现场实验验证如果通过几根桩的试压均达不到设计值
其设计压浆量根据试压值调整。压浆控制标准是将规定的压浆量全部压进可通
过一次压浆或二次压浆达到进浆量的目的.就是说第一次压浆如果压力达到1。
2MPa而压浆量达不到规定停止压浆停12h后进行第二压浆如果达到规定要
求则停止压浆如果仍达不到规定则压力达到1.2MPa时即可终止压浆。
5主要材料
膨润土、火咸、纤维素、钢筋、焊条、商品混凝土、柴油、润滑油、液压油、钢
丝绳等。
6主要机具设备
NR2003旋挖钻机两台磨阻式五节钻杆5节×14.5米，有效钻深70米两
根吊车、电焊机、泥浆泵（排污）、砂石泵(清孔)、搅浆桶、压浆泵、混凝土
输送泵、铲车（泥渣外运)、运浆车（泥浆外运)、导管、扩筒等.
7劳动组织及安全
7。1劳动力组织
机手1名/机台班旋挖机的操作、维护
小工6名/机台班泥浆制作、灌注砼、吊放钢筋笼
电焊工1名/机维修旋挖钻斗
机管员1名/机旋挖机的是常维护零部件的采购
钢筋工加工制作钢筋笼
注浆工后压浆施工。
7。2安全注意事项
7.2。1地面条件。由于旋挖机的自重大应平整场地清除杂物换除软土或铺
垫钢板钻机履带不宜直接置于不坚实填土上以防不均匀沉降.
7.2。2钻机施工现场的地上、地下管线包括市政、自来水、天然气管道、电力、
电讯等部门的各种地下管线应及时弄清并排除。
7.2。3钻机施工场地坡度不应大于2。地耐力不小于100kPa若是地面松软
要平整压实或垫枕木、垫板确保场地坚实场地内要有较好的排水条件。钻机
5m风无高压线泥浆池、桩孔等作业区要有明显标志及护栏夜间施工要有足
够的照明。
7.2.4卷扬机的钢丝绳应排列整齐不得挤压启动后应仔细检查液压系统、油
管接头是否漏油有无异常当确认无误后方可正式作业。
7.2。5如遇大雨、雪、雾和六级以上大风等恶劣气候应停止作业.风力超过七
级或有强台风警报时应将钻机顺风向停置并将立柱下降至地面动力头降至
最底点雷电天气人员要远离钻机。
7。2。6保持孔内水头压力维持孔壁稳定防止埋钻事故发生。
8质量要求
本工法必须遵照执行下列标准、规范
《建筑地基基础设计规范》GB50007—2002
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202—2002
《钢筋焊接及验收规程》(JGJ18-2003、J253-2003）
《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)
《建筑桩基检测技术规范》(JGJ106—2003）
《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107-2003。
9效益分析
旋挖成孔灌注桩的施工方法具有施工质量可靠、成孔速度快、成孔率高、适应性
强大大缩短了工期废浆少、低噪音、污染小保护了环境克服了机械成孔时孔
底沉淤土多桩侧摩阻力低泥浆管理差的缺点极大地提高了施工质量.尽管
一次投入费用较大但成孔费用消耗等经济技术指标比其他方法成孔费用低是
一种理想的施工工艺同其它工艺相比综合考虑是降低了成本。从目前看该工艺
有着相当可观的经济效益和社会效益.