旋挖成孔灌注桩

旋挖成孔灌注桩

一、 一般规定

1旋挖成孔施工具有低噪音、低振动、扭矩大、成孔速度快、自带动力、无泥浆循环等特点，适用于对噪音、振动、泥浆污染要求严的场地施工。 2适用地层：除基岩、漂石等地层外，一般地层均可用旋挖方法成孔。 3成孔直径一般为600～3000mm，一般最大孔深达76m。

4多用于大型建（构）筑物（如大型立交桥、工业与民用建筑）基础桩、抗浮桩及用于基坑支护的护坡桩等。 二、 材料要求

1预搅拌混凝土：坍落度一般要求为180～200mm，和易性及标号符合设计要求，常用标号为C20～C40。

2钢筋：品种和规格均符合设计要求，并有出厂合格证及复试合格报告。 3垫块：用1：3水泥砂浆埋22#火烧丝提前预制或用水泥砂浆做成轻式预制块或采用塑料卡。

4火烧丝：规格18～22#。 5盖板：盖孔使用。

6钻机耗材：液压油、齿轮油、润滑油、柴油、钢丝绳、斗齿、齿座、销垫等符合要求。

7 泥浆制备材料；膨润土、纯碱、外加剂等符合要求。 三、 主要机具

一般采用进口或国产旋挖钻机及与之相配套的各类钻头、泥浆泵、泥浆管、导管、电焊机、测绳等。

1 旋挖钻机：目前国内常用旋挖钻机主要有意大利R-208、R-312、R-412、R-516、R-618、R-622、R-725、R-825、R-930，德国BG-15、BG-18、BG-22、BG-25及日本的旋挖钻机。

表1 旋挖钻机主要技术性能参数表

钻机型号 最大钻孔直径（mm） 最大孔深（m） 最大扭矩（kNm） 主卷扬最在起拔力（kN） 副卷扬最大起拔力（kN） 发动机最大功率（kW） 整机重量（T） R-412 1500 55 122 150 65 169 48 R-516 2000/1500 41/61 165 170 75 224 60 R-622 2500 77 201 200 140 300 70 BG-15 1800 52 172 160 80 148 52 BG-18 1800 64 205 233 80 148 70 2 钻杆：旋挖钻机常用钻杆有传动键伸缩式圆钻杆和伸缩式方钻杆。

传动键伸缩式圆钻杆双分为机锁式、摩阻式和多锁式。

3 旋挖钻斗：旋挖钻机常用钻斗有：底开式钻斗、半合式钻斗、销定式钻斗，其中底开式最为常见，分为普通单盖和捞砂双层底式。

4 斗齿：常用的有楔形及弯角齿套两种，切削角为35º～55º，小切削角适用于软土层钻进，弯角齿套切削角为60º～70º，适用于硬土层钻进。

5 导管：宜用厚壁丝扣连接的钢导管，规格有200、250、300、350等，且密封性良好。

6 测绳：要求标准点牢固，绳体伸缩性低。 四、 作业条件

（一） 熟悉工程图纸和工程地质资料，踏勘施工现场。检查设计图纸是否符合国家有关规范，图纸表示是否明确无误，掌握地表、地质、水文等勘察资料，场地要平整，且地耐力不少于100kPa,施工桩点5m以内应无空中障碍。 （二） 根据用量选择合适的管道供水，并选择合适的配电。

（三） 钻头、钻杆以及钢丝绳长度的选取，依据地层条件不同选择不同钻头与钻杆，一般机锁式钻杆适用坚硬地层，而摩阻式钻杆适于一般较软地层。钢丝绳长度选择可按如下公式确定：钢丝绳长度=孔深+机高+15～20m。

（四） 消耗材料的物资准备，包括：钻机配套的润滑油、液压油、柴油、钢丝

绳、斗齿等各种零部件的购买或预订；工艺要求上需要准备的膨润土、纯碱及各种泥浆外加剂、护筒、电焊机、各种管线、电缆线等。

（五） 现场布置与设备调试：设计总平面图，并依据平面图进行布置，搭建临时设施，砌筑深层次池，泥浆池大小一般为钻孔体积的1.5～2倍，高约1.5m。对钻机和各种配套设施进行安装调试，确保其安全可靠性及完好性。

（六）清除障碍物：特别注意空中设施如高压输电线、电缆等。施工前要收集场地作业面地下的各种设施，包括电缆、管线、枯井、防空洞、地下管道、古墓、暗沟等，事先标识或拆除处理完毕。 五、 施工工艺

（一）旋挖成桩灌注桩施工工艺流程图。如图13.5.1。

（二）钻机安装就位：要求地耐力不小于100kPa,履盘座落的位置应平整，坡度不大于3°，避免因场地不平整，产生功率损失及倾斜位移，重心高还易引发安全事故。

（三）拴桩：桩位置确定后，用两根互相垂直的直线相交于桩点，并定出十字控制点，做好标识并妥加保护。

（四）对准桩位：首先调整旋挖钻机的桅杆，使之处于铅垂状态，让钻斗或螺旋钻头对正桩位。

（五）埋设护筒：定出十字控制

桩后，可采用钻机进行开孔钻进取土，钻至设计深度，进行护筒埋设，护筒宜采用10mm以上厚钢板制作，护筒直径应大于孔径200mm左右，护筒的长度应视地层情况合理选择。护筒顶部应高出地面200mm左右，周围用粘土填埋并夯实，护筒底应座落在稳定的土层上，中心偏差不得大于50mm。测量孔深的水准点，用水准仪将高程引至护筒顶部，并做好记录。

下入长套管 注入稳定液 下入钻斗旋挖钻进套管跟进 边灌注边起拔套管 钻机安装就位 栓桩，对正孔位 钻斗或短螺旋钻开孔 提钻，埋设孔口护筒 泥浆稳定液配制 验护筒 孔内注入泥浆稳定液 下入钻斗、旋挖钻进 提钻、卸土、铲车运土 钻至设计标高，改用捞砂钻头斗清孔 验 孔 钢筋笼制作 下钢筋笼 测沉渣 下导管 二次清孔 灌注混凝土 控制桩顶标高成桩检验 图13.5.1

（六） 泥浆制作：采用现场泥浆搅拌机制作，宜先加水并计算体积，在搅拌下加入规定的膨润土，纯碱以溶液的方式在搅拌下徐徐加入，搅拌时间一般不少于3min，必要时还可加入其他外加剂如增粘降失水剂、重晶石粉增大泥浆比重，锯

末、棉子等防止漏浆。制备泥浆的性能指标如下表。

制备泥浆性能指标 项 目 比 重 粘 度 固相含量 胶 体 率 含 砂 率 PH 值 性能指标 1.04～1.18 18～25s 6%～8% ＞95% ＜2% 7～9 检验方法 泥浆比重计 500/700漏斗法 PH试纸 （七） 旋挖钻进成孔。

1 钻头着地，旋转，钻进。以钻具钻头自重和加压油缸的压力作为钻进压力，每一回次的钻进量应以深度仪表为参考，以说明书钻速、钻压扭矩为指导，进尺量适当，不多钻，也不少钻。钻多，辅助时间加长，钻少，回次进尺小，效率降低。

2 当钻斗内装满土、砂后，将其提升上来，注意地下水位变化情况，并灌注泥浆。

3 旋转钻机，将钻斗内的上卸出，用铲车及时运走，运至不影响施工作业为止。

4 关闭钻斗活门，将钻机转回孔口，降落钻斗，继续钻进。

5 为保证孔壁稳定，应视表土松散层厚度，孔口下入长度适当的护筒，并保持泥浆液面高度，随泥浆损耗及孔深增加，应及时向孔内补充泥浆，以维持孔内压力平衡。

6 钻遇软层，特别是粘性土层，应选用较长斗齿及齿间距较大的钻斗以免糊钻，提钻后应经常检查底部切削齿，及时清理齿间粘泥，更换已磨钝的斗齿。

钻遇硬土层，如发现每回次钻进深度太小、钻斗内碎渣量太少，可换一个较小直径钻斗，先钻一小孔，然后再用直径适宜钻斗扩孔。

7 钻砂卵砾石层，为加固孔壁和便于取出砂卵砾石，可事先向孔内投入适量粘土球，采用双层底板捞砂钻斗，以防提钻过程中砂卵砾石从底部漏掉。

8 提升钻头过快，易产生负压，造成孔壁坍塌，一般钻斗提升速度可按下表推荐值使用。

钻斗升降速度推荐值 桩径 （mm） 700 1200 装满渣土 钻斗提升 （m/s） 0.973 0.748 空钻斗 升降 （m/s） 1.210 0.830 桩径 （mm） 1300 1500 装满渣土 钻斗提升 （m/s） 0.628 0.575 空钻斗 升降 （m/s） 0.830 0.830 9 在桩端持力层钻进时，可能会由于钻斗的提升引起持力层的松驰，因此在接近孔底标高时应注意减小钻斗的提升速度。

（八） 清孔：因旋挖钻用泥浆不循环，在保障泥浆稳定的情况下，清除孔底沉渣，一般用双层底捞砂钻斗，在不进尺的情况下，回转钻斗使沉渣尽可能地进入斗内，反转，封闭斗门，即可达到清孔的目的。

（九）钢筋笼制作，按设计图纸及规范要求制作。一般不超过29m长可在地表一次成型，超过29m，宜在孔口焊接。

（十）下钢筋笼：钢筋笼场内移运可用人工抬运或用平车加托架移运，不可使钢筋笼产生永久性变形；钢筋笼起吊要采用双点起吊，钢筋笼大时要用两个吊车同时多点起吊，对正孔位，徐徐下入，不准强行压入。

（十一）下导管：导管连接要密封、顺直，导管下口离孔底约3Ocm即可，导管平台应平整，夹板牢固可靠。 （十二）浇注混凝土：

1 钢筋笼、导管下放完毕，作隐蔽检查，必要时进行二次清孔，验收合格后，立即浇注混凝土。

2 使用预拌混凝土应具备设计的标号，良好的和易性，坍落度宜为180～220mm。

3 初灌量应保证导管下端埋入混凝土面下不少于0.8m。

4 隔水塞应具有良好的隔水性能，并能顺利排出。

5 导管埋深保证2～6m，随着混凝土面上升，随时提升导管。

6 混凝土灌至钢筋笼下端时，为防止钢筋笼上浮，应采取如下措施，在孔口固定钢筋笼上端；灌注时间尽量缩短，防止混凝土进入钢筋笼时流动性变差；当孔内混凝土面进入钢筋笼1～2m时，应适当提升导管，减小导管埋深，增大钢筋笼在下层混凝土中的埋置深度。

7 灌注结束时，控制桩顶标高，混凝土面应超过设计桩顶标高300～500mm，保障桩头质量。 （十三）冬雨季施工。

1 雨季施工的要求：

露天使用的电气设备、闸箱的防雨措施可靠，放置较高位置，电焊机等导电设备应加护雨罩。

电气设备的接地保护牢靠，漏电保护装置灵敏，操作人员应使用绝缘工具。 旋挖钻机雨季施工应有防雷接地，并定期检查。

检查有无地基塌陷情况，在旋挖钻机行走时，务必避开塌陷地段。 2 冬季施工的要求：

钻机上、下拖板时，应有防滑措施，避免侧滑引起安全事故。 设备保养过程中，衣着灵便，高空作业时系好安全带。 水管泥浆管不用时，应清理干净，整好存放，防止冻冰。

注意观察护筒周围土层情况，防止因泥浆浸泡而化冻，发生坍孔事故。 施工现场办公区、生活区所用取暖装置均应安全、可靠。 六、 质量标准

1施工前应对水泥、砂、石子（如现场搅拌）、钢材等原材料进行检查，对施工组织设计中制定的施工顺序、监测手段（包括仪器、方法）也应检查。 2施工中应对成孔、清渣、放置钢筋笼、灌注混凝土等进行全过程检查，嵌岩桩必须有桩端持力层的岩性报告。

3施工结束后，应检查混凝土强度，并应做桩体质量及承载力的检验。

4混凝土灌注桩的质量检验标准应符合表1、2的规定。

表1 混凝土灌注桩钢筋笼质量检验标准（mm） 项 主控 项目 一般 项目 序 1 2 1 2 3 检查项目 主筋间距 长度 钢筋材质检验 箍筋间距 直径 允许偏差或允许值 ±10 ±100 设计要求 ±20 ±10 检验方法 用钢尺量 用钢尺量 抽样送检 用钢尺量 用钢尺量

表2 混凝土灌注桩质量检验标准 允许偏差或允许值 项 序 检查项目 单 位 数 量 基坑开挖前量护筒，开挖后量桩中心 只深不浅，用重锤测，或2 主控 项目 3 桩体质量检验 孔深 mm ＋300 测钻杆，套管长度，嵌岩桩应确保进入设计要求的嵌岩深度 检验方法 1 桩位 见GB50202－2002表5.1.4 按基桩检测技术规范。如钻芯取样，大直径嵌岩桩应钻至桩尖下500mm 按基桩检测技术规范 4 5 一 般 项 目 1 2 混凝土强度 承载力 垂直度 桩径 设计要求 按基桩检测技术规范 见GB50202－2002表5.1.4 见GB50202－2002表5.1.4 试件报告或钻芯取样送检 按基桩检测技术规范 测套管或钻杆，或用超声波探测，干施工时吊垂球 井径仪或超声波检测，干施工时用钢尺量

3 泥浆比重（粘土或沙性土中） 1.15～1.210 用比重计测，清孔后在距孔底500mm处取样 ４ 泥浆面标高（高于地下水位） 沉渣厚度：端承桩 摩擦桩 钢筋笼安装深度 混凝土充盈系数 桩顶标高 m mm mm mm 0.5～1.0 ≤50 ≤150 ±100 ＞1 目测 用沉渣仪或重锤测量 用钢尺量 检查每根桩的实际灌注量 ５ ７ 8 9 mm +30 -50 水准仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体 七、 成品保护

1 成孔的保护，若灌注不及时，应将孔内注满优质泥浆，孔口用盖板盖好，防止行人及杂物掉入孔内.

2 钢筋笼的保护，雨天应覆盖防止雨淋，防止钢筋生锈，地面应平整，防止钢筋笼变形，不能直接放于潮湿的地面.

3 成桩的保护，旋挖成孔灌注施工完毕，桩头应进行保护，冬季时要有防冻措施.

八、 注意事项

1 主机倾覆.旋挖钻机底盘一般采用挖掘机或履带吊车的底盘，加之二十米高立柱和十几米高的凯式钻杆，使整机重心升高，稳定性降低.如果地耐力不均匀，移机过程中两条履带产生不均匀沉降，例如一条履带经过废弃泥浆坑及填土而坠落，即产生侧向倾倒。或由于用副卷扬起吊重物，在报警装置失灵情况下，起吊力矩大于抗倾覆力矩，导致主机倾倒。预防措施是：移机时摸清地形，严禁盲目起车行走；起吊重物时，一定要在起吊允许范围内，且重物位于钻机正前方。 2 主绳断裂。由于主绳过度磨损，起下钻不均匀产生冲击和震动，导致主绳断裂.要经常检查主绳磨损情况，操作平稳可靠，万一发生断绳事故，应立即处理，

以防发生埋钻事故.

3 坍孔.旋挖成孔灌注桩施工大多在第四纪松散地层，坍孔是灌注桩施工中最为常见的事故.主要原因有：泥浆稳定液选择不当，护筒埋设不当，水头压力不够等.预防措施有：钻进前即选择与地层相适应的泥浆稳定液护壁钻进.护筒应埋置在稳定地层，周围用粘土捣实，埋置位置应与孔位同心.松散的粉砂层钻进时，应适当控制进尺速度，轻压慢进.终孔后，做灌注混凝土准备工作时，仍应保证足够的补水量.

4 埋钻.埋钻事故一般发生在坍孔、卡钻、主绳断裂等事故发生之后，原因主要有：泥浆性能与地层要求不相适应，产生坍孔后发生埋钻；卡钻、主绳断裂等事故处理时间过长，产生大量沉淀引起埋钻。发生埋钻事故后，可采用辅助提升法、气举松动法或近旁钻孔法进行处理。

5 孔斜。产生孔斜的原因是钻进松散地层中遇有较大圆滑弧石或探头石，将钻具挤离钻孔轴线，钻具由软地进入硬地层或粒径差别太大的砂砾层时，钻头所受阻力不均，导致钻具偏斜，造成孔斜。或者钻机位置发生串动，或底座产生局部下沉使钻孔倾斜。预防措施是：用好泥浆稳定液，保持孔壁稳地，放慢钻进速度，加固钻机底座，提高地耐力，采用导向性好，桅杆刚性强的旋挖钻机进行施工。 6 粘土层缩径、糊钻：粘土层具有较强的早浆能力和遇水膨胀的特性，钻进中除应严格控制泥浆粘度增大外，还应适量向孔内投部分砂砾，防止糊钻，钻进时不宜用捞砂斗钻进，应选择扩大器稍大的单底钻头钻进。