长套筒泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩施工工艺

1 前 言

旋挖钻孔是近年来发展最快的一种新型桩孔施工方法，具有机动灵活、成孔速度快、施工精度高、环境污染少等优点，主要应用于市政建设、公路桥梁、工业和民用建筑等基础施工。在易坍塌、摩阻力大的土层（如砂层）中钻进时，采用长套筒泥浆护壁旋挖钻孔工艺不仅能较一般的全套筒护壁形式节约造价和工期，降低作业难度，而且不影响旋挖钻孔自身固有优势的发挥，不失为一种经济实用的施工工艺方式。该工艺经过工程实践，已日趋完善和规范，综合效益良好。

2 特 点

2.0.1 长套筒泥浆护壁旋挖钻孔工艺由于采取了非水介质取土，不依靠泥浆输送钻渣，大大减少了泥浆的需求和排放，减少了环境污染，降低了施工成本。

2.0.2 利用旋挖钻机自身动力加压装置和套筒驱动器可以精确方便的压入或拔出套筒，而且动力头能给钻头施加更大的给进压力，钻进能力强，加快了成孔速度。 2.0.3 旋挖桩机机动灵活，对桩孔的定位非常准确、方便。通过桅杆垂直度自动调平系统和钢套筒相结合控制桩身的垂直度，保证钻孔偏差小、质量好。

2.0.4 下钢筋笼及灌注水下混凝土工序由起重机单独完成，可与旋挖桩机成孔工序形成流水施工，大大提高了工效。

3 适用范围

适用于地下水位以下的黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及风化岩层，特别适用于易塌孔的深厚砂层。于对垂直度、桩位、桩径和工期有较高要求的两墙合一基坑支护排桩施工尤其适用。

4 工艺原理

长套筒泥浆护壁旋挖钻孔工艺是在旋挖钻（回转）斗钻孔的基础上，综合吸收泥浆护壁工艺发展起来的一种新型成孔工艺。施工时采用旋挖钻机钻孔，在成孔过程中采用钢套筒跟进护壁至上半部桩长，下半部桩长采用静态泥浆护壁成孔，套筒的埋设深度通常为桩长的1/3～2/3。

5 工艺流程及操作要点

5.1 工艺流程

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桩顶超灌面检测 钻 机 设 备 移 位 施工准备 测量放线 旋挖钻机就位 旋挖取土 压入套筒成上半孔 泥浆护壁钻下半孔 终孔检查及验收 起重机就位 吊放、安装钢筋笼 下放灌注导管 混凝土进场、验收 灌注水下混凝土 取样制作试块 拔除钢套筒 机具清理 图5.1 长套筒泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩施工流程图

5.2 操作要点

根据编制单位要求该节不公开，如需要请与编制单位商取。

5.3 劳动力组织

钢筋笼制作、验收 钢套筒垂直度检测 制备泥浆 5.3.1 旋挖钻孔

指挥1人，旋挖桩机司机1人，桩吊工2人，测量兼记录1人，铲运机司机1人，泥浆制作及泵工2人。

5.3.2 钢筋笼制作安装、灌注水下混凝土以及拔除钢套筒

指挥1人，履带式起重机司机2人，钢筋（电焊）工2～3人，导管安拆及混凝土灌注3人，测量兼记录1人。

以上劳动力组织为1班施工人员，不含电工、修理工等辅助工种。

6 材料与设备

6.1 材料

6.1.1 混凝土：使用泵送混凝土,坍落度18cm～22cm。 6.1.2 泥浆(稳定液) 制作材料：

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1 膨润土：以蒙脱石为主的黏土性矿物，是稳定液的主要材料； 2 CMC：羧甲基纤维素钠盐，增加粘度；

3 重晶石粉：主要成分为硫酸钡，增加泥浆相对密度。

6.2 设备

6.2.1 施工机具设备:旋挖钻机、造浆及泵浆设备、钢筋笼加工机械、钢筋笼吊放机、50t履带式起重机、泵送混凝土运输及灌注设备、100t～150t履带式起重机、土方清理机械。

6.2.2 测量仪器的配备：DTM-452C全站仪、J2经纬仪、DS3水准仪、50m钢卷尺、水平靠尺、泥浆测试仪器、比重计、粘度仪、秒表、含砂率仪、pH试纸。

7 质量控制

7.0.1 本 工艺所采用的施工技术规范有：中华人民共和国国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB 50202-2002；中华人民共和国行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008。

7.0.2 长套筒泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩质量标准应符合以下要求：

1 钢筋笼制作允许偏差应符合下列规定： 1）主筋间距：±10mm；用钢尺量； 2）长度：±100mm；用钢尺量； 3）箍筋间距：±20mm；用钢尺量； 4）直径：±10mm；用钢尺量。

2 灌注桩施工的允许偏差或允许值应符合下列规定：

1）桩位的放样允许偏差：群桩20mm，单排桩10mm；用钢尺量； 2）桩位的允许偏差应符合表7.2.2的规定；

表7.2.2 桩位的允许偏差

桩径 D≤1000 D>1000 1～3根、单排桩基垂直于中心线方向和群桩基础的边桩 D／6，且不大于100 100+0.01H 条形桩基沿中心线方向和群桩基础的中间桩 D／4，且不大于150 150+0.01H 注：1 H为施工现场地面标高与设计标高的距离，D为设计桩径，单位为mm；

2 基坑开挖前量套筒，开挖后量桩中心。

3）孔深允许偏差：+300mm；只深不浅，用重锤测；

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4）垂直度允许偏差：<1％；测套筒或钻杆，或用超声波探测；

5）桩径允许偏差：±50mm(桩径允许偏差的负值指个别断面)；井径仪或超声波检

测；

6）泥浆比重（黏土或砂性土中）：1.15～1.20；用比重计测； 7）泥浆面标高（高于地下水位）：1.0m；目测；

8）沉渣厚度：对端承型桩不应大于50mm，对摩擦型桩不应大于100mm，对抗拔、抗水平力桩不应大于200mm；用沉渣仪或重锤测量； 9）钢筋笼安装深度允许偏差：±100mm；用钢尺量； 10）混凝土充盈系数：>1；检查每根桩实际灌注量；

11）桩顶标高允许偏差：-50mm～+30mm；水准仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体。

7.0.3 施工质量控制要点

1 当采用多机同时作业时，为避免干扰邻桩混凝土的凝固，选择的孔位应在相应5m以内的任何邻桩孔完成混凝土灌注施工24h后方可开钻。

2 在下沉套筒过程中，每下沉1.5m必须复核套筒及钻杆垂直度一次，若有偏差应及时调整。

3 泥浆的制备能力应大于钻孔时的泥浆需求量，每台套钻机的泥浆储备量不少于单桩体积。

4 泥浆护壁钻孔时为防止塌孔、缩颈，钻斗的上下提升钻头速度宜均匀，控制在10～20m/min，不得过猛或骤然变速。

5 钻机因故停止钻孔时，应设专人值班补浆，防止塌孔事故。 6 钻孔成孔后要及时灌注，不得过夜，以免造成缩径和塌孔。

7 尽可能缩短泥浆护壁时间，在机械能力允许的情况下，钢筋笼宜为整笼吊装。 8 在确定混凝土最后补灌量时，除超灌高度外还应考虑钢套筒和灌注导管拔除后需填充的体积。

8 安全措施

8.0.1 为了确保旋挖桩机、重型起重机和商砼运输车辆的安全，应在整个施工区域内设置钢筋混凝土施工便道。

8.0.2 定期检查卷扬机、钢索、滑轮及钻头钻杆连接件，磨损超过有关规定的应及时更换。

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8.0.3 钢套筒闲置时应放倒在坚实的地面上。当钢套筒因施工需要竖立时必须将套筒底部置于绝对水平的钢筋混凝土路面上，并派专人监督，避免因机械水平碰撞而导致的倾覆事故。

8.0.4 桩身混凝土灌注完毕后遗留的空孔，要立即回填粗骨料或砖渣土，并压实至与地面平，严禁使用遇水软化的回填料。

8.0.5 因故停钻和钻机闲置时须将钻具提出孔外并落放地面。

9 环保措施

9.0.1 施工现场的主要道路应进行硬化处理，钻斗卸出的土及时清运、集中堆放，并有防止扬尘措施。

9.0.2 水泥和膨润土等易飞扬的细颗粒建筑材料密闭存放或采取覆盖措施。 9.0.3 灌注桩身混凝土时，在运输中溢落的拌合料，灌注结束后由灌桩工人自行清理干净。设专人清扫施工现场，做到现场无积水、无杂物，始终保持施工现场的环境卫生。 9.0.4 施工现场设置排水沟、沉淀池和废浆池，施工污水经沉淀后方可排入市政污水管网或河流；废浆须由专用密闭式泥浆车抽取运出场外，并在有关环保部门规定的地点集中排放。

9.0.5 施工现场存放的油料和化学溶剂等物品设有专门的库房，地面做防渗漏处理。

10 效益分析

10.0.1 社会效益

采用长套筒泥浆护壁旋挖钻机成施工，解决了高水位砂层中快速施工的问题，自动化程度高，劳动强度低，施工效率高；由于装备先进的垂直度自动调平电子系统，装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大，确保了桩孔的垂直度，保证了成桩质量；不必安设泥浆循环系统，泥浆排放少，场地利用率高，自带柴油动力，不占用现场配电资源，施工现场文明、环保、节地。 10.0.2 经济效益

长套筒泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩施工工艺较传统的泥浆循环冲钻工艺节省工期一半以上，比全套筒旋挖钻孔灌注桩施工工艺节约造价1/3。

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