旋挖成孔灌注桩施工技术标准

旋挖成孔灌注桩施工技术标准 1 特点和适用范围 旋挖成孔灌注桩是利用钻杆和钻头的旋转及重力使土屑进人钻斗，提升钻 斗出土成孔，人工配制的泥浆在孔内仅起护壁的作用。成孔直径最大可达2m,深 度 60m.是最近几年从国外引进的新施工工艺。 其特点是：钻进速度快、 定位准确、 精度高、 能自动显示并调整孔位偏差；泥 浆仅用于护壁，不需大量泥浆用于循环，排污量小，对环境污染小；在黏土中 钻进不需泥浆护壁；成孔直径比桩径大100020左右。 适用于填土、 黏土、 粉土、 淤泥、 砂土及含有部分卵石、 碎石的地层。 最适用于 冻土层和软塑状态以上的黏性土及稍密状态以下的砂性土施工。 在加入适量泥浆 的情况下，对流塑状态的黏性土和松散的砂性土也可施工；采取加大加压油缸 推力，有时甚至把常用钻头更换成岩芯钻，可对砂岩、石灰岩、泥岩直至坚硬岩 石地层进行施工。 2 主要机具 (1)旋挖钻机目前多用的是日本、 意大利、 德国产品，国内亦有生产。 日本、 意大 利进口的部分旋挖钻机技术性能见表5.6.6.6-1。 表5.6.6.6-1 日本、德国、意大利进口旋挖钻机技术性能 性能指标日本加藤日本建机德国Bauer(宝峨） 钻机 意大利土力公司 15H 20HR U106 A TH55 KH12 5 BG-20 BG22 BG25 RT3S RTCS R18 最大 钻孔 直径 一般土层 1000 1200 1300 1500 1700 最大 钻 孔直 最大 钻 孔直 最大 钻 孔直 2200 1500 3000 软弱土层1700 2000 装上铰刀 1900 2000 1690 2000 （mm)径 2000 径 2000 径 2000 钻孔 深度 （m) 不用 加 深杆 2节 18.5最大 钻 孔深 度 63.0 最大 钻 孔深 度 49. 62 最大 钻 孔深 度 69. 50 3节 24.0 27.0 27.0 30.0 33. 0 32.0 32.0 4节42.0 42.0 用加 深杆 2节 38.5 3节 44.0 42.0 33.0 40.0 43.0 4节78.0 78.0 62.0 钻斗扭矩 （kN·m) 正 转 19. 0 30.0 41 0 40.0191180245 210. 0 105. 0 185. 0 反 转 51 0 50.0 钻斗转速 (r/min) 高 速 30266038315170 低 速 151314236 钻斗提升力(kN)100120212250250160160150 发动机功率(kW) 484974889114530011883183 外形尺寸 （m) 长 度 7. 55 7. 57 7.07 7.30 8.706. 541 6.722 8.37 3 13.5 0 13.8 0 宽 度 6. 61 6. 66 2.94 3.30 3.30 4.300 4.300 4.50 高 度 14.6 0 14.7 0 18.6 2 15.5 0 20.7 0 22.82 1 20.71 2 25.9 4 25.5 0 23.0 0 整机质量(kg) 2000 0 2200 0 2340 0 3500 0 4720 0 72000 69500 9500 0 底盘形式履带式 (2)旋挖钻机根据不同的地层情况可选用不同的钻头： 1)短螺旋钻头：它主要依靠螺旋叶片之间的空间，收集从孔底切削下来的 土体。 这种钻头常用于地下水位以上的黏性土地层和冻土层，如钻齿全部采用合 金圆齿可用破岩作业，适用于干法钻进。 2)单开门桶钻（又称挖泥钻头）：这是一种常用的钻头，在钻头底部有二 扇仅能向斗内方向打开的合叶门，当钻头钻进时，斗齿切削孔底土，经合叶门 将土压人斗内，当每次进尺完成提升钻头时，斗内的土在重力作用下将两扇门 关紧，阻止土掉人孔内。这种钻头一般适合黏性土、石灰岩和砂岩等的钻进。 3)双开门桶钻（又称挖砂钻头）：这种钻头与挖泥钻头基本一样，只是底 部为双层底，两底可以相对回转一个角度，实现土口的打开与关闭。 在钻进时， 底部的进土口为开放状态，进尺结束后，钻头反向旋转一个角度，使进土口关 闭，斗内的土完整取出。 这种钻头常用于砂性地层的钻进，以及孔底的清孔和清 渣工序等。 (3）其他配套机具设备：混凝土搅拌、运输机械，钢筋加工机械，导管、料 斗，运土（泥）车辆等。 3 施工工艺 (1)工艺流程 场地平整测量放线、 定桩位埋设护筒钻机就位护筒内灌稳定液（泥 浆）钻进提钻、 卸土反复钻进、 提钻、 卸土作业钻至设计深度清孔下 钢筋笼、导管二次清孔灌注混凝土拆除护筒 (2)施工要点 1)旋挖钻机整机质量大、 高度大，对场地平整度和承载力均有较高的要求， 因此对钻机开行路线应进行平整，软弱土层应进行加固处理，以确保钻机在行 走和钻进过程中不发生倾斜和不均匀沉降。 2)放桩位线：根据桩位平面图放出桩位中心位置并插标桩，用 1625 的钢筋制作成定位环，直径比护筒直径大 150200mm，以桩位标桩为圆心，将 定位环放在地面上，沿定位环撒白灰线，作为挖护筒坑的依据。 3)埋设护筒：护筒的作用是固定桩位、 导向、 隔离地面水、 保护孔口及提高孔 内水位增加对孔壁的静压力以防坍塌。护筒用 0.81.2mm 厚钢板卷制而成，上 部设有与钻机护筒驱动器连接的螺栓孔和销键；护筒长度一般为 35m，可由 厂家配套供应，亦可自行制做。 护筒坑一般采用钻机先钻至预定的深度（如护筒坑较深，为防止塌孔，可 在坑内放清水或泥浆护壁），卸去钻头，将护筒上端与护筒驱动器连接，提升 护筒驱动器，转动臂杆，将护筒下端对准孔位，借助钻机加压和旋转下护筒。 护 筒就位时，先用经纬仪从两个互相垂直的方向复测桩位和垂直度，然后开始加 压下护筒。 下护筒过程中，为克服护筒与孔壁间的摩阻力，可采用边旋转加压边 在护筒周围浇水的方法。护筒上端应至少高出地面300mm；在水面施工时应高出 水面 12m；如孔内有承压水时，护筒的埋设深度应超过稳定后的承压水位 2.0m 以上。 护筒埋设后，应再次检查其平面位置和垂直度是否符合设计要求。 护 筒周围应填人黏土0.5m以上后夯实，防止漏水坍塌。 4)护筒埋设完毕后，在护筒内灌人护壁泥浆，然后下钻开始钻进。 钻进过程 中应始终保持孔内泥浆面高出地下水位以上不少于2m，以防止塌孔。 5)钻进和提升钻斗的过程中，应始终使钻斗的底层铁门保持关闭状态，以 防止钻斗内的土渣落到孔内而使护壁泥浆性质变坏或沉淀到孔底。 6)钻斗在孔内的升降速度，应按孔径及土质情况控制，一般可参考表 5.6.6.6-2控制。 7)施工中动力头旋转速度应控制在 5-15r/min,速度过高会对钻杆产生较 大的冲 表5.6.6.6-2 钻斗升降速度 桩径(mm)升降速度（m/s)空钻斗升降速度( m/ s) 700 1200 1300 1500 0. 973 0.748 0.628 0. 575 1.210 0.830 0.830 0.830 注：1 本表适用于砂土和黏性土互层的情况， 2 在以砂土为主的土层中钻进时，其钻斗升降速度要比以黏性土为主的土层 中钻进时慢； 3 随深度的增加钻斗的升降速度应适当放慢。 击，速度过低则工作效率低。在一般情况下，采取低速旋转慢钻进方式进行施 工。在遇到泥沙等易坍塌地层，应采用高速旋转慢钻进方式，使孔的护壁性能 好，不易坍塌。 8)动力头内键与钻杆第一节键配合间隙应在 1.52.5mm 之间，如间隙过大， 应及时修复或更换动力头内键。 9)加压油缸加压大小应根据施工地质情况和钻头种类不同而改变，任何情 况下加压压力都应控制在200kN以内。 10)泥浆的作用主要是护壁，泥浆配合比一般可按每 l00kg 水加人 8kg 膨润 土配制，若地层中含有较多的黏性土，可以适当把膨润土的比例减到 35kg。 为增加泥浆的黏度和泥皮的硬度，可在泥浆中加人少量的羧甲基纤维素 (CMC），其比例为 11.5。此外，加人少量的硝基腐殖盐酸盐和木质素族 分解剂(FCL)，也可提高泥浆稳定值。 泥浆密度一般控制在1.051.2。 护壁泥浆 的黏度可按表5.6.6.6-3控制。 表 5.6.6.6-3 护壁泥浆的黏度参考值 土质必要黏度s(500/500cc) 砂质淤泥 砂（N10） 砂（10N20） 砂（N20） 混杂黏土的砂砾 砂砾 2023 45 2545 2345 2535 45 注: 1 以下情况，必要黏度的取值应大于表中值：1)砂层连续存在时；2)地 层中地下水较多时；3)桩的直径较大时 （桩径在1300mm以上）； 2 当砂中混杂有黏性土时，必要黏度的取值可小于表中数值。 11)在钻进过程中，应根据地质情况及时调换钻头。在岩层钻进时，应采用筒 钻；在淤泥层、黏性土层，粉、细砂层和松动地层中采用挖砂钻；在坚硬的姜结 石土层和砂卵石层钻进时，采用螺旋钻进。 12)钻进过程中，应及时补充制备好的泥浆，保证在钻进过程中和提钻后泥 浆面高于护筒底部 2.0m，并根据地层变化及时调整泥浆性能指标。一般在钻进 5m 或地层发生变化时捞取渣样，判明和记录地层情况，以便与地质剖面图核对。 遇到与地质资料严重不符时，应留取样渣并拍照，同时通知监理工程师到现场 核实确认。 13）当桩孔钻到设计的深度后（钻机自动显示），用挖砂钻（又称捞渣 钻）进行第一次清孔、 下钢筋笼、 第二次清孔、 灌注混凝土等工序，要求和方法同 其他泥浆护壁灌注桩。 14)当混凝土灌注至桩顶后，在混凝土初凝之前拔除护筒。拔除护筒的方法 是用钻机护筒驱动器与护筒上端连接（通过螺栓销孔），然后先缓慢（反正） 旋转，护筒松动后，边旋转边缓慢提升，直至把护筒拔出地面，再旋转臂杆， 吊离孔位，行车至下一孔位下护筒。 15）故障处理： a 坍孔：当出现坍孔时，应首先将钻具提离孔底，并尽量将钻杆、钻头提出 孔外。 在处理前，应先弄清坍孔深度、 位置、 坍孔的地层、 孔内泥浆指标等情况， 针对具体情况进行处理。 当坍孔位置在孔口上部砂层时，应迅速加长护筒并用黏 土封闭，然后清除孔下部的坍塌物，增大孔内泥浆密度和黏度，继续钻进；当 坍孔发生在孔下部砂层时，一般可加大泥浆密度和黏度进行处理。 若调整泥浆指 标不能排除事故，则应填入黏土，将坍塌部分全部填实，然后加大泥浆密度再 重新开孔钻进。 b 卡钻：卡钻时不得强提，可将钢缆主索放松，将钻具下放后进行运转， 待卡钻部位松动后，再轻轻上提。若因塌块、杂物坠落引起的其他卡钻，不得强 提钻具，应设法使钻具向孔底移动，使钻头离开塌块或杂物，再慢慢提升钻具， 解除事故。若因缩孔引起的卡钻，可使钻具边回转边缓慢提升。 c 弯孔或孔形不规则：处理此种情况一般用扩孔法和导正法。 a)扩孔法：采用大于原钻孔直径的钻头进行扩孔，在操作时应轻压慢放， 进尺不得过快； b)导正法：在钻孔不斜的孔段加导正装置，使纠斜钻具在保持正直的情况 下钻进。