高铁路基地基处理螺杆桩施工作业指导书

1、地基处理施工作业指导书 公司铁路客运专线工程指挥部                  I 目目  录录 1.编制目的编制目的1 2.编制依据编制依据1 3.适用范围适用范围1 4.工艺原理工艺原理1 5.工艺流程工艺流程3 6.施工过程要点施工过程要点 4 7.质量控制质量控制6 8.常见问题及处理措施常见问题及处理措施.7 9.机械设备计划机械设备计划 16 10.安全措施安全措施16 地基处理施工作业指导书 公司铁路客运专线工程指挥部                  1 螺杆桩施工作业指导书螺杆桩施工作业指导书 1.1.编制目的编制目的 明确螺杆桩的施工工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规 范螺杆桩的施工。 2.2.编制依据编制依据 高速铁路路基工程施工技术指南 （铁建设号） ； 铁路混凝土工程施工技术指南 （铁建设号） ；等 3.3.适用范围适用范围 适用于沙土、粉土、粉质黏土、粘土

2、等一般地质情况下桩板结构或桩 网结构填筑型路基；地基处理采用螺杆桩进行地基加固处理的路基；区间 路基或车站路基。 4.4.工艺原理工艺原理 4.14.1 来历及特点来历及特点 螺杆灌注桩是一种新型的变截面异形桩，是在日本的高强度钢纤维混 凝土预制螺纹桩的基础上创新而成的。它的全称为半螺旋钻孔管内泵压混 凝土灌注桩，其形状是上部为圆柱型，下部为螺丝型的组合式新型桩（如 图 4-1） 。具有承载力高、沉降小、工期短、施工方便、造价低、无污染、 无噪音等特点。 4.24.2 工艺原理工艺原理 图图 4-14-1 螺杆桩示意图螺杆桩示意图 地基处理施工作业指导书 公司铁路客运专线工程指挥部                  2 螺杆灌注桩将常识中“螺丝钉比钉子牢固”的简单道理运用在桩施工 中，使其更牢固的特点得以实现。螺杆灌注桩是采用了变截面的构造形状， 成孔过程中桩侧土体受到挤压、加密作用，成桩后部分土体形成螺纹，而 桩侧土体形成螺母，桩体螺纹与桩侧土螺母紧密咬合，当桩顶受荷时，螺 纹段的桩侧土“螺母”

3、受到压缩，环状“螺母”的根部受到剪切，桩的承 载力由直杆段的侧阻力（摩阻力） 、螺纹段的抗剪强度和桩端的端承力组 成，而螺纹段的抗剪力远远大于同等条件下的侧阻力，满足了附加应力的 分布规律和应力分担比及刚度变化的要求，调整了土与桩之间的作用，桩 侧土体应力分摊比及应力扩散度提高，桩端荷载减少，使桩身受力与土体 受力协调一致。螺杆灌注桩在竖向受力方面，附加应力是遵循由上至下逐 步减小的规律，桩身应力逐步分担，约为 10：1，即桩身的应力集中为上 部大于下部。螺杆桩的上大下小的分段设计满足了附加应力的分布规律。 桩的竖向承载力与桩的长细比有着密切的关系，桩断面积的大小和刚度的 变化在制约桩的受力及变形方面起重要作用。螺杆桩上部的柱体段在荷载 传递过程中，加大了受压面积，提高了桩身刚度和对螺纹段功能发挥起到 承上启下的作用。 4.34.3 螺杆桩结构螺杆桩结构 螺杆桩是一种变截面的异形灌注桩，有上、下两部分组成。桩的上部 为圆柱形，与普通的灌注桩相同，下部为带螺纹状的桩体。上下两段的长 度是根据地基土质情况而进行调节的，没有一个固定的比例。由于地基土 一般都具有上软下硬的特点，因此，通常在承

4、载力小于 120kpa 的土层中 做成圆柱体桩，在承载力大于 120kpa 的土层中做成螺纹桩，这种设置充 分发挥了地基的承载能力。在确定螺纹桩体内径大小时，如果螺纹桩体内 径过小，就会出现桩身先于土体达到破坏的现象，经工程实践证明，螺纹 桩体内径为 250400mm，螺纹高度为 50mm 为宜。 螺杆桩具体构造尺寸详见图 4-2。 地基处理施工作业指导书 公司铁路客运专线工程指挥部                  3 常用桩芯直径尺寸见表 4-1。 表表 4-14-1 常用桩芯尺寸常用桩芯尺寸 桩径（mm）300400500600 桩芯直径（mm）260273380400 5.5.工艺流程工艺流程 （1）螺杆桩工艺流程示意图见图 5-1。 图图 4-24-2 螺杆桩具体结构尺寸图螺杆桩具体结构尺寸图 图图 5-15-1 螺杆桩工艺流程示意图螺杆桩工艺流程示意图 1-动力头，2-混凝土输送泵，3-高压管，4-自然地面，5-钻杆，6-成桩后螺纹段， 7-成桩后直线段，8-上部软土层，9-下部硬土层

5、，10-螺杆桩直杆段，11-钢筋笼。 地基处理施工作业指导书 公司铁路客运专线工程指挥部                  4 （2）螺杆桩工艺流程框图见图 5-2。 图图 5-25-2 螺杆桩施工工艺框图螺杆桩施工工艺框图 6.6.施工过程要点施工过程要点 6.16.1 施工准备施工准备 （1）施工前应清除地上和地下障碍物并平整场地，探明和清除桩位 处的地下障碍物，按施工平面布置图的要求做好施工现场的施工道路、供 水供电、施工设施布置、材料堆放等有关布设。 （2）施工前应逐级进行图纸和施工方案交底，并做好原材料质量检 验工作。 （3）桩位放线定位前应设置测量定位点和水准基点，并采取妥善措 施加以保护。根据设计桩位图在施工现场布置桩位，桩位确定后应填写放 线记录，桩位点应设有不易破坏的标记，并应经常复核桩位位置以减少偏 施工准备 测量放样 桩机就位 下钻 按规定速度提钻及泵压砼 放钢筋笼（若设计有） 移位施工下一根 凿桩头 桩基检测 成桩 双向控制垂直度 混凝土集中拌制 混凝土试块制作及养护 混凝

6、土强度试验报告 钢筋笼穿震动装置 钢筋笼制作 地基处理施工作业指导书 公司铁路客运专线工程指挥部                  5 差、避免漏桩，经有关部门验线后方可施工。 （4）施工前应做成孔实验，其目的是核对地质资料,检验所选设备、 机具、施工工艺及技术要求是否合适。同时，检测相邻桩孔之间的影响， 确定影响程度，相邻桩孔之间影响较大时需要考虑跳打施工。如成孔实验 满足要求，则根据成孔试验的数据确定施工时工艺参数。 6.26.2 钻机就位钻机就位 （1）确定螺杆桩的施工顺序 螺杆桩的施工顺序应由中线向两侧按顺序进行，根据桩间距和地层的 渗透情况以及成桩试验结果，确定是否采用跳桩施工方法，以免因振动挤 压造成相邻桩孔缩径或串浆。 （2）测量定位放线 测量定位放线要严格按照设计施工图纸进行，采用经纬仪和钢尺测量， 对每处桩位进行场地标高抄测工作，按设计要求做好桩顶标高的控制工作。 （3）桩机就位、对中 螺杆桩位定好后，按设计要求在桩中心点上插一标杆，放好桩位后， 移动螺杆桩机到达指定桩位对中。

7、（4）调整钻杆垂直度 桩机就位后，应用桩机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆， 校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心，确保垂直度小于 1.0%桩长。 6.36.3 钻进成孔钻进成孔 钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动 马达钻进。一般应先慢后快，这样既减少钻杆摇晃，又容易检查钻孔的偏 差，以便及时纠正。在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢钻 进速度，否则容易导致钻孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。在钻孔 的过程中桩机自控系统严格控制钻杆下降速度和旋转速度，使二者匹配。 形成圆柱段时，要求钻杆每下降一个螺距，钻杆旋转二周以上，钻至螺杆 桩直线段设计深度。形成螺纹段时，要求螺杆桩钻杆每下降一个螺距，钻 地基处理施工作业指导书 公司铁路客运专线工程指挥部                  6 杆旋转一周，钻至螺杆桩螺纹段设计深度。当遇有障碍物时应立即停钻， 清除障碍物后再重新钻进。 6.46.4 反转提升钻杆及泵砼反转提升钻杆及泵砼 螺杆桩成孔到达设计标高后，停止钻进，

8、开始泵送混凝土，当钻杆芯 管充满混凝土后，螺杆桩机反向旋转提升钻杆，提钻过程中自控系统应严 格控制钻杆提升速度和旋转速度，顺着已形成的土体螺纹轨迹钻杆反向旋 转，钻杆其旋转的转数和提升速度应保持同步和匹配，匀速控制提管速度， 要求钻杆旋转一圈，钻杆上升一个螺距。与此同时泵送高压的细石混凝土 迅速填充由于钻杆同步旋转提升所产生的螺纹段空间。当钻杆提升至螺纹 段顶面的设计高度时，钻杆再次正向旋转或直接提升产生带圆柱空间，同 时钻头泵出高压混凝土浇筑钻杆直接提升所产生的带圆柱空间，直至桩顶 设计标高。 6.56.5 施工下一根桩施工下一根桩 对施工完成后的桩做好现场成品保护，重复以上步骤进行下一根桩的 施工。 6.66.6 凿桩凿桩 所有螺杆桩达到一定强度后,用风镐凿除桩头浮渣,直到凿除到新鲜混 凝土为止。 6.76.7 桩基检测桩基检测 当螺杆桩应用于复合地基时，螺杆桩除了要进行动测检验外，复合地 基还要进行静载实验检测。当螺杆桩用于独立承台时，螺杆桩不仅要进行 单桩动测检验还要进行单桩静载实验检测。 7.7.质量控制质量控制 （1）在灌注混凝土前，应严格按照有关的质量要求对已成孔的中心

9、位置、孔深、孔径、垂直度、提升时的泵注压力、泵注管、钢筋笼安放的 实际位置等进行认真检查，并填写相应质量检查记录。 （2）泵料时，钻杆提升速度控制在 3.0m/min，严禁先提钻后泵料， 确保成桩质量。 地基处理施工作业指导书 公司铁路客运专线工程指挥部                  7 （3）若施工中因其它原因不能连续灌注，须根据勘察报告和掌握的 地质情况，避开饱和砂性土、粉土层，不得在这些土层内停机。施工中每 根桩的实际灌注量与理论体积的比值即混凝土的充盈系数必须大于 1.2。 （4）桩施工完成后，保护桩长不得小于 50cm。 （5）钢筋笼制作应对钢筋规格，焊条规格、品种、焊缝长度、焊缝 外观和质量，主筋与箍筋制作偏差等进行检查。 （6）螺杆桩在钻进过程中，应控制钻杆的垂直度，其偏差不应大于 1%。 螺杆桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法螺杆桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法 检验项目检验项目质量要求质量要求检验数量检验数量检验方法检验方法 水泥和 外加剂 品种、规格及质量应 符合施工

10、图要求 同一产地、品种、规 格、批号的水泥和外 加剂，袋装水泥每 200t 为一批，当袋装 水泥及外加剂不足 200t 或散装水泥不足 500 时也按一批计 检查产品质量证明 文件及抽样检验 混合料坍落度 符合 设计要求 每台班抽样检验 3 次 每台班制作混合料试 块，进行 28d 标准养 护试件抗压强度检测 布桩数量、形式 符合 施工图要求 全部检验观察、现场清点 长度 符合 施工图要求 每根桩检验 测量钻杆或沉管长度， 并在施工中检查是否 达到目的设计深度标 志，施工后检查并清 理浮浆，计算出桩的 有效长度。 桩身质量、完整性 符合 施工图要求 不少于总桩数 10%的桩低应变检测 复合地基承载力 满足 施工图要求 总桩数的 2%，且每检 验批不少于 3 根 平板载荷试验 桩位（纵横向）50mm经纬仪或钢尺丈量 桩体垂直度1% 成孔夯实孔底后吊垂 球测量垂直度 桩体有效直径 不小于 设计值 开挖 50100cm 深后， 钢尺丈量 桩顶高程50mm 按成桩总数的 10%抽样 检验，且每检验批不 少于 5 根 仪器测量 地基处理施工作业指导书 公司铁路客运专线工程指挥部                  8 8.8.常见问题及处理措施常见问题及处理措施 8.18.1 导管堵塞导管堵塞 由于混凝土配比或塌落度不符合要求、导管过于弯折或者前后台配合 不够紧密。 控制措施： 保证粗骨料的粒径、混凝土的配比和塌落度符合要求。灌注管路避免 过大变径和弯折，每次拆卸导管都必须清洗干净。加强施工管理，保证前 后台配合紧密，及时发现和解决问题。 8.28.2 偏桩偏桩 一般有桩平移偏差和垂直度超标偏差两种。多由于场地原因，桩机对 位不仔细，地层原因使钻孔对钻杆跑偏等原因造成。 控制措施： 施工前清除地下障碍，平整压实场地以防钻机偏斜；放桩位时认真仔 细

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