护壁泥浆(「施工技术」桩基工程→旋挖成孔灌注桩施工)

Posted 2023-05-27

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护壁泥浆(「施工技术」桩基工程→旋挖成孔灌注桩施工)

一、适用范围

旋挖成孔灌注桩宜用于黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及风化岩层。旋挖钻成孔灌注桩应根据不同的地层情况及地下水位埋深，采用干作业成孔和泥浆护壁成孔工艺，本节主要介绍泥浆护壁旋挖钻机成孔。

二、工艺原理

利用钻杆和钻头的旋转及重力使土屑进入钻斗，土屑装满钻斗后，提升钻斗出土，这样通过钻斗的旋转、削土、提升和出土，多次反复而成孔。

三、施工工艺

（1）材料要求

1）混凝土宜采用和易性、泌水性较好的预拌混凝土，强度等级符合设计及相关验收规范要求，初凝时间不少于6h。灌注前坍落度宜为180〜200mm。

2）水泥强度等级不应低于P.O.42.5,质量符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》GB175的规定，并具有出厂合格证明文件和检测报告。

3）砂应选用洁净中砂，含泥量不大于3%,质量符合现行行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ53的规定。

4）石子宜优先选用质地坚硬的粒径不宜大于30mm的豆石或碎石，含泥量不大于2%,质量符合现行行业标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ53的规定。

5）煤灰宜选用I级或II级粉煤灰，细度分别不大于12%和20%,质量检验合格，掺量通过配比试验确定。

6）外加剂宜选用液体速凝剂，质量符合相关标准要求，掺量和种类根据施工季节通过配比试验确定。

7）搅拌用水应符合现行行业标准《混凝土用水标准》JGJ63的规定。

8）钢筋品种、规格、性能符合现行国家产品标准和设计要求，并有出厂合格证明文件及检测报告。主筋及加强筋规格不宜低于HRB335级，箍筋可选用HPB300级钢筋。

（2）施工机具

旋挖钻机由主机、钻杆和钻头三部分组成。主机有履带式、步履式和车装式底盘。

钻头种类很多，常见的几种钻头如图1所示。

图1旋挖钻头（a）锅底式钻头；多刃切削式钻头; （c）锁定式钻头

对于一般土层选用锅底式钻头，对于卵石或者密实的砂砾层则用多刃切削式钻头。对于虽被多刃切削式钻头破碎还进不了钻头中的卵石、孤石等，可采用抓斗抓取上来，为取出大孤石就要用锁定式钻头。

（3）工艺流程（图2）

（4）主要施工方法

1）测量放线。要由专业测量人员根据给定的控制点用“双控法”测量桩位，并用标桩标定准确。

图2：旋挖成孔灌注桩工艺流程图

2）钻机就位。安装旋挖钻机，成孔设备就位后，必须平整、稳固，确保在施工过程中不发生倾斜、移动。使用双向吊锤球校正调整钻杆垂直度，必要时可使用经纬仪校正钻杆垂直度。为准确控制钻孔深度，应及时用测绳量测孔深以校核钻机操作室内所显示成孔深度，同时也便于在施工中进行观测、记录。旋挖钻机施工时，应保证机械稳定、安全作业，必要时可在场地铺设能保证其安全行走和操作的钢板或垫层（路基板）。

3）钻头着地，旋转，开孔。以钻头自重并加液压作为钻进压力。

4）当钻头内装满土、砂后，将其提升上来，开始灌水。

5）旋转钻机，将钻头中的土倾斜到翻斗车上。

6）关闭钻头的活门。将钻头转回钻进地点，并将旋转体的上部固定住。

7）降落钻头。

8）埋设护筒。采用旋挖钻机成孔时，必须设置护筒。护筒埋设应准确、稳定，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm；护筒可用4〜8mm厚钢板制作，其内径应大于钻头直径100mm,上部宜开设1〜2个溢浆孔；护筒的埋设深度：在黏性土中不宜小于1.0m；砂土中不宜小于1.5m。护筒下端外侧应采用黏土填实；其高度尚应满足孔内泥浆面高度的要求；受水位涨落影响或水下施工的钻孔灌注桩，护筒应加高加深，必要时应打入不透水层。在埋设过程中，一般采用十字拴桩法确保护筒中心与桩位中心重合。

9）泥浆制备。泥浆护壁旋挖钻机成孔应配备成孔和清孔用泥浆及泥浆池（箱），在容易产生泥浆渗漏的土层中可采取提高泥浆相对密度、掺入锯末、增黏剂提高泥浆黏度等维持孔壁稳定的措施。泥浆制备的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应少于单桩体积。

10）将侧面饺刀安装在钻头内侧，开始钻进。旋挖钻机成孔应采用跳挖方式，钻斗倒出的土距桩孔口的最小距离应大于6m,并应及时清除。应根据钻进速度同步补充泥浆,保持所需的泥浆面高度不变。成孔前和每次提出钻斗时，应检查钻斗和钻杆连接销子、钻斗门连接销子以及钢丝绳的状况，并应清除钻斗上的渣土。

11）清孔。钻孔达到设计深度时，应采用清孔钻头进行清孔，并测定深度。

12）测定孔壁。

13）插入钢筋笼。

14）插入导管。

15）二次清孔。

16）水下灌注混凝土。

四、质量控制

（1）成孔深度控制

成孔的控制深度应符合下列要求：

1）摩擦型桩：摩擦桩应以设计桩长控制成孔深度；端承摩擦桩必须保证设计桩长及桩端进入持力层深度。

2）端承型桩：当采用钻（冲），挖掘成孔时，必须保证桩端进入持力层的设计深度；当采用沉管深度控制以贯入度为主，以设计持力层标高对照为辅。

（2）灌注桩质量控制

1）灌注桩的桩位偏差必须符合表1规定，桩顶标高至少要比设计标高高出0.5m；每灌注50m³混凝土必须有1组试块。对于小于50m³的单柱单桩或每个承台下的桩，至少有1组试块。

灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差表1

序号	成孔方法		桩径允许偏差（mm）	垂直度允许偏差（%）	桩位允许偏差（mm）
					1〜3根、单排桩基垂直于中心线方向和群桩基础的边桩	条形桩基沿中心线方向和群基础的中间桩
1	泥浆护壁	d≤1000mm	±50	＜I	d/6,且不大于100	d/4，且不大于150
	钻孔桩	d>1000mm	±50		100＋0.01H	100＋0.01H
2	沉管成孔	d≤500mm	-20	<1	70	150
	灌注桩	d>500mm			100	150

续表

序号	成孔方法		桩径允许偏差 (mm)	垂直度允许偏差 (%)	桩位允许偏差(mm)
					1〜3根、单排桩基垂直于中心线方向和群桩基础的边桩	条形桩基沿中心线方向和群基础的中间桩
3	干成孔灌注桩		-20	<1	70	150
4	人工挖孔桩	混凝土护壁	+50	<0.5	50	150
		钢套管护壁	+50	<1	100	200

注：1.桩径允许偏差的负值是指个别断面；

2.采用复打、反擂法施工的桩径允许偏差不受上表限制；

3.H为施工现场地面标高与桩顶设计标高的距离，d为设计桩径。

（2）灌注桩的沉渣厚度：对摩擦型桩，不应大于100mm；对端承型桩，不应大于50mmo

（3）桩的静载荷载试验根数应不少于总桩数的1%,且不少于3根，当总桩数少于50根时，不应少于2根。

（4）桩身完整性检测的抽检数量：柱下三桩或三桩以下承台抽检桩数不得少于1根;设计等级为甲级，或地质条件复杂，成桩可靠性较差的灌注桩，抽检数量不应少于总桩数的30%,且不少于20根，其他桩基工程的抽检数量不应少于总桩数的20%,且不少于10根。

（5）对砂子、石子、钢材、水泥等原材料的质量，检验项目、批量和检验方法，应符合国家现行有关标准的规定。

（6）施工中应对成孔、清渣、放置钢筋笼，灌注混凝土等全过程检查；人工挖孔桩尚应复验孔底持力层土(岩)性。嵌岩桩必须有桩端持力层的岩性报造。

（8）施工结束后，应检查混凝土强度，并应做桩体质量及承载力检验。

（9）混凝土灌注桩的质量检验标准见表2、表3和表4

混凝土灌注桩钢筋笼质量检验标准表2

项	序	检查项目	允许偏差或允许值		检査方法
项	序	检查项目	单位	数值	检査方法
主控项目	1	主筋间距	mm	±10	用钢尺量
主控项目	2	长度	mm	±100	用钢尺量
一般项目	1	钢筋材质检验	设计要求		抽样送检
	2	箍筋间距	mm	±20	用钢尺量
	3	直径	mm	±10	用钢尺量

（9）桩基工程桩位验收应按下列规定进行：

1)当桩顶设计标高与施工场地标高相同时，或桩基施工结束后，有可能对桩位进行检查时，桩基工程的验收应在施工结束后进行。

2)当桩顶设计标高低于施工场地标高时，可对护筒位置作中间验收，待承台或底板开挖到设计标高后，再作最终验收。

混凝土灌注桩质量检验标准表3
项	序	检査项目	允许偏差或允许值		检查方法
项	序	检査项目	单位	数值	检查方法
主控项目	1	桩位	同表4数值		基坑开挖前量护筒，开挖后量桩中心
	2	孔深	mm	+300	只深不浅，用重锤测，或测钻杆、套管长度，嵌岩桩应确保进入设计要求的嵌岩深度
	3	桩体质量检验	按《桩基检测技术规范》。如岩芯取样，大直径嵌岩桩应钻至桩尖下50cm		按基桩检测技术规范
	4	混凝土强度	设计要求		试块报告或钻芯取样送检
	5	承载力	按基桩检测技术规范		按基桩检测技术规范
一般项目	1	垂直度	同表10-98数值		测套管或钻杆，或用超声波探测。干施工时吊垂球
	2	桩径	同表10-98数值		井径仪或超声波检测，干施工时用尺量，人工挖孔桩不包括内衬厚度
	3	泥浆相对密度（黏土或砂性土中）		1.15—1.20	用相对密度计测，清孔后在距孔底 50cm处取样
	4	泥浆面标高（高于地下水位）	m	0.5〜1.0	目测
	5	混凝土坍落度（水下灌注）（干施工）	mm mm	160〜220 70〜100	坍落度仪
	6	钢筋笼安装深度	mm	±100	尺量
	7	混凝土充盈系数	>1		检查每根桩的实际灌注量
	8	桩顶标高	mm	+30 -50	水准仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体
	9	沉渣厚度：端承型桩摩擦型桩	mm mm	≤50 ≤100	用沉渣仪或重锤测量
挤扩支盘桩质量检验标准表4
检査项目			允许偏差或允许值		检查方法
检査项目			单位	数值	检查方法
成孔		桩位			按现行国家标准执行
		泥浆护壁成孔			井径仪或超声波井壁测定仪
		干作业成孔			钢尺或井径仪
		孔深			重锤测量或测钻杆长度
		成孔垂直度			挤扩装置或测斜仪
清孔		虚土厚度（抗压桩）	mm	<100	重锤测量
清孔		虚土厚度（抗拔桩）	mm	<200	重锤测量
成腔		盘径	%	4	用承力盘腔直径检测器检测
成腔		泥浆相对密度		<1.25	用比重计

续表

检査项目		允许偏差或允许值		检査方法
检査项目		单位	数值	检査方法
钢筋笼制作	一	一	一	按现行国家标准执行
混凝土灌注	混擬土坍落度（泥浆护壁〉	mm	160〜220	坍落度仪
	混凝土坍落度（干法）	mm	70〜100	坍落度仪
	混凝土强度		—	符合设计要求
	混凝土充盈系数	一	>1	检查混凝土实际灌注量
	桩顶标高	mm	一50、+30	水准仪测量

（10）桩基工程验收时应提交下列资料：

1）岩土工程勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更单及材料代用通知单等；

2）经审定的施工组织设计、施工方案及执行中的变更单；

3）桩位测量放线图，包括工程桩位线复核签证单；

4）原材料的质量合格和质量鉴定书；

5）半成品如预制桩、钢桩等产品的合格证；

6）施工记录及隐蔽工程验收文件；

7）成桩质量检查报告；

8）单桩承载力检测报告；

9）基坑挖至设计标高的基桩竣工平面图及桩顶标高图；

10）其他必须提供的文件和记录。