全深厚软弱地层长螺旋跟管旋挖钻成孔灌注桩施工工法.docx

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1、深厚软弱地层长螺旋跟管、旋挖钻成孔灌注桩施工工法1前言在深厚人工填土、淤泥等软弱地层中施工灌注桩时，经常出现塌孔、缩径、灌注混凝土充盈系数过大等一系列问题。为了安全、快速、有效地在软弱地层中进行灌注桩施工，通常情况下会采用埋设深长护筒护壁的方法。但对于软弱地层厚度超过20m及以上时，一次性下入超长钢护筒难度大，往往需要在孔口连接钢护筒，护筒下沉和起拔也较为困难，从而造成施工效率低、综合成本高。近年来，我司陆续承接了深圳国际会展中心（一期）基坑支护与桩基础工程（三标段）、深圳机场飞行区扩建工程-T4航站区（含卫星厅及站坪设施）软基处理工程5标、“天虹商场股份有限公司总部大厦基坑支护、土石方及桩基

2、工程”等项目，在实际施工过程中，由于这些项目均位于滨海填土区，地层中存在较厚的淤泥、淤泥质砂层等软弱地层,导致旋挖钻机成孔难、施工效率低、施工成本高。针对施工现场深厚软弱地质条件，结合以往的工程实践经验，我司技术研究小组开展了深厚软弱地层长螺旋跟管、旋挖钻成孔灌注桩施工技术”项目研究，通过先采用长螺旋钻机跟管钻进穿透软弱地层，再利用旋挖钻机继续钻进成孔，实现了钻进效率高、成桩质量好的效果，并形成了新工法。该研究成果已获得“深厚软弱地层长螺旋跟管、旋挖钻成孔灌注桩施工方法发明专利授权。工法特点2.1 成桩质量可靠本工法在上部软弱地层采用长螺旋跟管钻进，长套管穿越软弱地层进入稳定地层内，有效防止了

3、地层塌孔；后续旋挖钻进过程中，通过旋挖桩机钻进，垂直度可自动调节，质量控制有保证。2.2 施工效率高长螺旋钻机钻进过程即是排土过程，后续采用旋挖钻机成孔速度快；同时，钻进采取了长套管护壁，孔壁稳定性高，可以避免各种孔内事故的发生，确保了钻进效率。2.3 节省成本采用本工法可以避免大范围的塌孑1大量的漏浆现象，有利于控制混凝土灌注充盈系数和护壁泥浆的使用量，从而有效节省了材料成本。2.4 环保效果好本工法采用长螺旋、旋挖钻进取土，钻进过程使用静态泥浆护壁，泥浆使用量大大减少，有利于施工现场的环保工作与场地布置。适用范围本工法长螺旋钻机最大钻进与跟管深度1约为30m,成桩直径d最大为1.2m,可用

4、于深厚软弱地层中的支护桩和工程桩施工。对于地层中存在较大块石或卵石地层可配合冲孔桩机施工。工艺原理本工法的关键技术主要由长螺旋跟管钻进和旋挖钻进、成桩两部分内容组成,形成全新的在深厚软弱地层灌注桩施工综合技术。4.1 长螺旋跟管钻进本工法采用专用的长螺旋钻机，实施钻进过程中的同步跟管,直至穿透软弱地层，起到对软弱地层的护壁保护，保证钻孔的稳定。4.2 旋挖钻进、成桩本工法在完成软弱地层护筒护壁后，采用旋挖钻机在护筒中钻进，充分发挥旋挖钻机钻进效率高、垂直度控制好的特性,提高工效和钻孔质量；钻进至设计的终孔位置，按要求进行一次清孔、安放钢筋笼、下灌注导管、灌注水下混凝土成桩。施工工艺流程及操作要

5、点5.1 施工工艺流程深厚软弱地层长螺旋跟管、旋挖钻成孔灌注桩施工工序流程图见下图5.1o5.2 操作要点5.2.1 长螺旋钻机跟管钻进1长螺旋钻机采用上海金泰生产的型号SZ80长螺旋钻机，长螺旋跟管钻机见图5.2.1-1示，长螺旋钻机技术参数见表5.2.1-1示。表5.2.1-1金泰SZ80长螺旋钻机主要技术参数性能单位技术参数施工最大直径dm1.2施工最大深度1m30套管动力头最大扭矩kN.m600螺旋动力头最大扭矩kN.m360电动机功率kW4110设备总重t185长螺旋钻机套管长螺旋钻机配置的套管采用16mm厚钢板卷制而成，套管内径可根据不同灌注桩设计桩径制作。当需要多节护筒则采用专用

6、节头和螺栓连接固定。为便于套管沉入，在套管底部设有专门的管靴，管靴上镶嵌的合金刀块在套管回转时切削地层有助于下沉。为了防止起拔套管时钢筋笼被管靴挂住一起上浮,通常管靴只镶外刃或中刃，禁止镶嵌内刃。护壁长套管见图5.2.1-2,套管节头连接见图5.2.1-30图5.2.1-2护壁长套管结构（左：长套管；中：管靴的合金刀块；右：护筒连接节头）图5.2.1-3跟管套管间连接长螺旋跟管钻进系统主要由长螺旋钻机的螺旋动力头、套管动力头、螺旋钻具和长套管组成。在螺旋动力头驱动螺旋钻具钻进取土的同时,套管动力头驱动长套管跟管护壁。长螺旋跟管钻进系统见图5.2.1-4o图5.2.1-4长螺旋跟管钻进系统示意图

7、在软弱地层段施工时，由于长螺旋钻机重量大，为保证旋挖钻机W长螺旋钻机的安全,在施工前需根据现场实际情况酌情填筑一层50cm厚砖渣碎石层或采取其他场地硬化措施以提高地基承载力。场地填筑见图5.2.1-5o施工桩位经校核后，长螺旋钻机便可开始钻进施工；施工过程中，为了保证钻孔的垂直度，在两个垂直方向上分别吊垂线控制套管垂直度。长螺旋钻具向下钻进过程中，孔内的渣土随着长螺旋的螺旋通道向上排出,钻机在孔口位置专门设有专用的排土口，排出的渣土堆积在钻孔附近，由专人用铲车或挖机将堆积的渣土及时清离至指定位置。长螺旋钻机钻进排渣见图5.2.1-6o长螺旋钻具钻进取土的同时，套管动力头驱动长套管一边旋转一边下

8、压，完成跟管钻进并形成对孔壁的支护，在软弱地层钻进时，钻进过程保持超前套管护壁，通过控制长螺旋钻机螺旋动力头将套管下沉超出螺旋钻头深度S不少于IOOcm,见图5.2.1-7o.长螺旋钻具提升1当长螺旋钻进穿过软弱地层后，将套管与套管动力头分离，使长套管留在孔内继续护壁。2、利用螺旋动力头提升长螺旋钻具，将钻具从孔内全部提升出来后，整机移至下一桩位。.旋挖机钻进1旋挖钻机使用扭矩360kN.m可满足钻进要求。2、旋挖钻机对准桩位后，在护壁长套管的保护下继续完成软弱地层以下桩孔的钻进。3、旋挖钻机在一般地层中采用双开门截齿钻斗钻进，如需钻进硬岩则采用截齿钻筒钻进；在完成钻孔钻进至桩底标高后，更换捞

9、渣钻头将孔底沉渣捞出，完成第一次清孔。旋挖钻进见图5.2.1-8o.钢筋笼制安与导管安放1、钢筋笼按设计图纸在加工场制作，经验收合格后直接吊放入孔，并在孔口位置固定，防止其下沉或上浮。2、灌注混凝土用的导管安装前，通过计算确定好配管长度，确保导管安放完毕后导管底部距离孔底3050cm;导管使用前，在地面进行泌水性压力试验；入孔连接时，节口安放密封圈，确保灌注时不渗漏。.二次清孔1在灌注混凝土前，测量孔底沉渣厚度，如超出设计要求则必须进行二次清孔。2、清孔方式可采用正循环或反循环清孔方式，通过优质泥浆循环的方式将孔底沉渣转换清出，直至清孑眼收各项指标合格。正循环现场清孔见图5.2.1-9o灌注桩

10、身混凝土1为了确保初灌质量，灌注混凝土采用压球法开灌，即在灌注前将隔水用的橡胶球胆放入导管内，安装好初灌料斗（斗容量不小于15m3）后盖好密封板；然后开始往斗内放混凝土，当料斗即将满时打开封板，同时加快放料速度，确保首灌混凝土量能够将导管埋深Im以上。2、灌注过程中，不断测量混凝土面上升高度，以控制导管埋深在26m之间,防止发生堵管或导管底拔出混凝土面。3、为了保证桩顶混凝土强度，灌注过程中保持混凝土超灌高度Im左右。桩身混凝土灌注见图5.2.1-10o图5.2.1-10桩身混凝土灌注长套管起拔1灌注桩灌注完成后，通常在46小时安排长螺旋钻机起拔套管。2、起拔过程中依据套管动力头电机电流大小判

11、断套管起拔力大小，当电流过大时应加快起拔速度直至电流恢复到正常值，再以标准速度起拔。3、起拔过程中应随时注意观察钢筋笼吊筋情况，当发生钢筋笼上浮时，应立即停止起拔，通过上下活动套管或旋转套管进行处理，避免钢筋笼被套管管靴挂住随套管一起上浮。4、待套管全部起拔完成后，长螺旋钻机可以整机移至新桩位开始施工。长套管起拔见图5.2.1-110图5.2.1-11长套管起拔材料和设备6.1 材料本工法使用的主要材料有：长套管、管靴、套管连接节头、商品混凝土、钢筋等。6.2 设备本工法所采用的主要设备有：长螺旋钻机、旋挖机、吊车、泥浆泵、电焊机等，详见下表6.20表6.2工法施工主要设备表序号设备名称型号备

12、注1长螺旋钻机SZ80软弱地层跟管钻进2旋挖机SWDM36稳定地层钻进3泥浆泵3PN泥浆循环4电焊机ZX7-400T焊接作业5吊车50T吊装作业质量控制7.1 质量控制依据1合同文件；2、设计图纸及技术要求；3、建筑桩基技术规范JGJ94-2008、4、建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202-20025、建筑地基处理技术规范DBJ15-38-20056、建筑地基基础工程施工规范GB51004-20157、深圳市基坑支护技术规范SJG05-20117.2 灌注桩质量控制标准灌注桩质量控制标准见下表7.20表7.2灌注桩质量控制标准表项目序号检查项目允许偏差或允许值(mm)单位数值主控项1

13、桩位mm100目2孔深mm+3003桩体质量检验按基桩检测技术规范4碎强度设计要求5承载力按基桩检测技术规范及设计一般项1垂直度%17桩顶标高mm+5007.3质量控制措施严格控制孔位的测量放线精度，每个孔位均需经过校核后方可施工。在施工过程中为了保证钻孔的垂直度，应随时注意观察长螺旋钻机的水平仪,出现偏差时及时调整钻机平整度;同时在两个垂直方向上分别吊垂线控制套管垂直度。长螺旋钻机在软弱地层中跟管钻进时，为了防止砂子、淤泥等流进套管,应将套管下沉深度超出螺旋钻头不少于1米。在长螺旋钻机钻至稳定地层后，应多次上下活动套管以便灌注混凝土后起拔，然后再整体移机至下一孔位。旋挖钻机在稳定地层钻至设计

14、终孔深度后，应采用捞渣钻头将孔底沉渣捞出，完成第一次清孔。在钢筋笼和灌注导管安放完毕后，测量孔底沉渣厚度,如超出设计要求则进行二次清孔，通过优质泥浆循环的方式将孔底沉渣转换清出，直至清孔验收各项指标合格。,灌注混凝土过程中，严格控制碎坍落度在180220mm范围内同时确保导管埋深在26m之间，防止发生堵管或导管底拔出混凝土面。为了确保桩顶混凝土强度，控制混凝土超灌高度在Im左右。,灌注桩完成灌注后，通常在46小时内安排长螺旋钻机在混凝土终凝前起拔套管,起拔套管时可根据起拔力大小控制起拔速度。安全措施8.1 安全管理依据建筑施工安全检查标准(JGJ59-2011)建筑机械使用安全技术规程(JGJ33-2012)施工现场临时用电安全技术规范(JGJ46-2005)项目所在地政府建设主管部门的安全相关的管理规章制度8.2 安全管理要点在软弱地层上施工时，为了确保大型设备的安全，在施工前需根据现场实际情况酌情填筑一层50cm,厚砖渣碎石层或采取其他场地硬化措施以提高地基承载力。部分坑洞或淤泥地带需做换填、压实处理。施工现场各类人员必须正确佩戴安全帽和各类安全防护用具。特种作业人员配备专门的防护用品。现场各类机械设备操作人员必须经过专业培训，熟悉机械性能,经专业管理部门考核取得操作证后方可上机操作。吊车在进行起重作业