旋挖桩施工(旋挖钻孔灌注桩施工工艺)

Posted 2023-05-28

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旋挖桩施工(旋挖钻孔灌注桩施工工艺)

1、施工工艺流程

旋挖灌注桩的施工工艺流程为：基坑土方完成后整平→放线、定桩位→桩机钻孔→终孔质量检查（对桩孔直径、深度、扩底尺寸、持力层进行全面检查验收）→清孔→制作/吊放钢筋笼→二次清孔→浇灌桩身混凝土。

旋挖钻孔灌注桩施工工艺流程图如下：

旋挖钻孔灌注桩施工工艺流程图

2、施工工艺操作

⑴桩位放样：旋挖桩施工前，先对建设单位提供的测量控制点进行复核，然后再校准场内的布控点；对控制点场内布控点复核无误后报监理单位确认，方可进行桩基点位放样；桩基点位放样完成后要自行复测，无误后报监理工程师及建设单位复核确认；确定好桩位控制中心后，以中心为圆心，以桩身半径为半径画圆，撒上石灰线作为桩孔钻进定位线。桩位应定位准确，按图纸要求核对桩径。

⑵埋设护筒

钢护筒采用开口钢护筒，用不小于4mm厚钢板卷制，护筒内径应大于钻头直径100mm，顶部宜开设1~2个溢浆孔；为增加刚度防止护筒变形，在护筒上、中、下部各焊一道箍筋加强。

①护筒采用人工挖坑埋设法，基坑内径比桩径大30cm，确保基底密实无扰动，然后回填不透水粘土50cm并分层夯实(每层厚度不大于30cm),采用装载机或小型吊车吊放钢护筒就位。

②埋设护筒时通过定位的控制桩放样，把钻孔中心的位置标注于孔底。再把护筒吊放进孔内，找出护筒的圆心位置，用十字线挂在护筒顶部或底部，然后移动钢护筒，使护筒中心与钻孔中心位置重合，护筒中心与桩中心的偏差不得大于50mm。同时用水平尺或垂球检查，使护筒竖直。此后即在护筒周围对称地、均匀地回填最佳含水量的粘土，要分层夯实，达到最佳密实度，以保证其垂直度及防止泥浆流失及位移、掉落。

③根据设计要求和场地的水文地质情况；护筒的埋设深度在粘性土中不宜小于1.0m，沙土中不宜小于1.5m，孔口以高于周围地面0.3~0.5m、高出施工水位1.0~2.0m为准。

④埋设完毕后的护筒倾斜度不得大于1%，平面位置的偏差不得大于5cm。

⑤护筒埋好后，需再一次进行桩位中心测量，如有误差进行调整，并在护筒旁边做一标高点，以随时检查孔底标高。

⑥对场地干燥的稳定土层可视情况不埋设孔口钢护筒。

⑶钻孔施工

①根据地质勘察资料显示，本工程可按干作业成孔试桩，如遇地下水丰富时可采用泥浆护壁或全护筒施工，桩机进场后应对旋挖前的各项准备工作进行检查，包括机械设备的检查维修及调试。

②安装桩机时，钻头应根据桩的设计直径及土层情况选用；桩机就位后底座平稳，在旋挖及旋转卸土时桩身不能有移位及钻陷；在旋挖过程中钻头提升时，钻杆轴线、钻头中心与护筒的中心必须始终保持在同一铅垂线上，以确保桩孔的垂直度。

③在钻进过程中应随时注意土层变化，对不同土层采用不同的旋挖速度，使其达到最佳进尺；并对钻进过程和土层变化情况作好记录，并与地质剖面图核对，如与设计图及地质剖面图不符，应及时通知设计单位及监理工程师。在成孔过程中必须认真贯彻执行岗位责任制，不得碰撞孔壁及钢护筒，并随时测定桩的倾斜率，始终将其控制在1%以内；钻进过程中应随时观察孔壁稳定情况，对采用泥浆护壁成孔桩应随时抽检泥浆指标，使泥浆满足护壁要求。

④泥浆池设置及泥浆制备（湿作业条件下参照）

根据本工程的地质勘察资料，本工程地下水较少，基本可实现干作业成孔；如遇具备地下水较多的区域，可按如下要求配备护壁泥浆；

A、泥浆池设置

施工现场设置一处泥浆池，泥浆池分隔为沉淀池及循环池，沉淀池及循环池之间设连通及循环通道，在钻孔过程中及时对沉淀池进行清理，以满足泥浆循环要求。

B、制备泥浆

Ⅰ.泥浆具有防止孔壁坍塌、抑制地下水、悬浮钻渣等作用，调制出各项性能指标良好的泥浆非常重要，也是保证孔壁稳定的重要因素。

Ⅱ.钻孔泥浆由水、粘土(或膨润土)和添加剂组成,也可以增加锯木、增粘剂等提高泥浆黏度。根据钻孔方法和穿越土层的地质情况，调制泥浆比重；通常采用塑性指数大于25，粒径小于0.074mm，粘土颗粒含量大于50%的粘土。

Ⅲ.泥浆在泥浆池中通过泥浆搅拌机调和后，贮存在泥浆池内，施工时用泥浆泵输入钻孔内；泥浆制备能力应大于钻孔时的泥浆需求量。

⑷清孔

当成孔达到设计标高，经监理工程师检测合格后，停止钻进；采用泥浆护壁成孔的应将钻头提离孔底200-500mm，采用泥浆泵从泥浆池中泵入新制泥浆，同时再从孔内用泵将泥浆泵出。通过这种循环，达到清孔的目的；对于端承型桩，孔底沉渣厚度不应大于50mm；对摩擦型桩，不应大于100mm；对抗拔、抗水平力桩，不应大于200mm。

待孔底砼碴厚度满足规范要求或设计要求后，采用检孔器检查有无缩孔情况，以及成孔倾斜情况，各项指标经工程师检查合格后，移走桩基，准备下放钢筋笼。

⑸成孔质量检查

旋挖钻孔灌注桩成孔质量允许偏差

编号	项目	允许偏差
1	孔的中心位置	不大于100mm
2	孔径	±50mm
3	垂直度	不超过1%
4	孔深	不小于设计规定
5	孔内沉淀土厚度	不大于50mm
6	清孔后泥浆指标	相对密度小于1.25，黏度不大于28S，含砂率不大于8%

成孔后在下钢筋笼之前，应先放探笼。若探笼能顺利放下并提起，则可继续下一道工序；若探笼不能顺利放下，立即查找原因，处理好后，再放探笼，若顺利则可进行下一道工序施工。

⑹钢筋笼的制作及吊装

①钢筋笼的制作：钢筋笼成型采用箍筋成型，焊接时，主筋与加强箍筋全部焊接，主筋内缘保持光滑，钢筋接头不侵入主筋内净空；钢筋笼下端垫齐，用加强箍筋封住，钢筋笼主筋采用连续闪光对焊，其焊机的容量为100KV·A。焊接后外观检查要符合以下要求：

A、接头处不得有横向裂纹；

B、与电机接触处的钢筋表面不得有明显烧伤；

C、接头处的弯折角不得大于3。；

D、接头处的轴线偏移不得大于2mm。

钢筋笼制作允许偏差

项次	项目	允许偏差
1	主筋间距	±10mm
2	箍筋间距或螺旋筋螺距	±20mm
3	钢筋笼直径	±10mm
4	钢筋笼长度	±100mm

②钢筋笼的吊装：为防止钢筋笼在运输和吊装过程中发生变形而影响工程质量，采用四点吊装法；绑扎成型后的钢筋笼采用25t汽车起重机吊装入孔，钢筋笼必须按设计图纸和桩孔深度的要求进行制作，并经验收合格方可进行吊装入孔，吊装时应使钢筋笼中心对准桩孔中心，尽量避免与孔壁刮擦；需要一节以上钢筋笼的，各段钢筋笼之间的主筋在孔口焊接完成，达到焊接强度后继续下放，直至放至孔底且复查深度与孔深一致。

③钢筋笼孔口焊接严格按照下列规定执行：

A、下节笼上端露出操作平台高度1.0m左右；

B、上、下节笼主筋焊接部位表面污垢严格清除干净；

C、上、下节笼各主筋位置校正对正，且上、下笼保持垂直状态方可施焊；

D、焊接时两边对称施焊，采用单面搭接焊，其焊接长度不得小于10d；

E、每节笼子焊接完毕后，要求补足焊接部位的箍筋；

F、钢筋笼上端设置吊环，钢筋笼主筋外侧设置控制保护层厚度的部件，钢筋笼全部入孔后在最后一节钢筋笼顶与钢筋笼主筋焊连四根Φ8圆钢筋，以便控制钢筋笼下落深度，并将其固定在孔口的两个方钢横担上。

④吊放钢筋笼的要求

A、钢筋笼对中，第一节钢筋笼吊放入孔后，用十字线标出钢筋笼中心和桩的中心位置。用垂球检测两者是否竖向重合，如不重合，指挥吊机移动钢筋笼，直到钢筋笼中心与装位中心处于同一铅垂线，然后将钢筋笼固定。

B、钢筋笼采用逐段接长后放入孔内，即先将第一段钢筋笼放入孔中，对中后利用其上部架立筋暂时固定在护筒上部，此时，主筋位置要正确、竖直。然后吊起第二段钢筋笼，对准位置，使上、下段钢筋笼中心与桩位中心处于同一铅垂线上，用搭接焊焊接后放入钻孔中，如此逐段接长后放入到预定位置。

C、吊放钢筋笼时，吊点准确，保证垂直度，然后对准孔位，吊直扶稳，缓缓下沉，避免碰撞孔壁，如遇阻碍，不能强行下放，查明原因并经处理妥善后再继续下笼。

⑤钢筋笼安装后的检验

A、钢筋笼安装平面位置应符合设计要求，其允许偏差20mm。

B、钢筋笼安装深度：顶端高程允许偏差为±20mm，底面高程允许偏差为±50mm。

C、钢筋笼全部安装入孔后，检查安装位置和安装深度，确认符合要求后，将钢筋笼吊筋进行固定，以使钢筋笼定位，避免灌注混凝土时钢筋笼上浮。

⑺安装导管

①导管的选择

如为水下混凝土灌注应采用直升导管法；导管采用螺纹连接导管，导管内径根据桩径、每小时灌注量及钢筋笼中间净宽等因素确定为Φ250mm，壁厚为8mm，导管长度以每节2m为主，每种型号配备一套4m长底管及1m长调节管。导管连接应平直可靠，密封性好，拼接后进行充水以检验导管的密封性，合格后才进行使用。水下砼灌注应配齐两套导管（一套备用）。

②导管试拼及承压试验

导管在运往施工现场之前，应先在施工场地内进行试拼装及水密、承压和接头抗拉等试验，进行水密试验的水压不应小于井孔内水深的压力，进行承压试验时的水压不应小于1.3倍导管壁可能承受的最大内压力Pmax。

Pmax=γchcmax-γwHw

式中：Pmax —导管可能承受的最大内压力（kPa）；

γc—混凝土拌和物的容重(取24kN/m3)；

hcmax—导管内混凝土柱最大高度，可按导管全长或预计的最大高度计；

γw ——井孔内水或泥浆的容重(kN/m3)；

Hw—井孔内水或泥浆的深度(m)；

以最大桩长80m计算，hcmax=80m，Hw =78m，γc=24kN/m3，

γw =1.04ｘ9.8=10.19kN/m3，则Pmax=1125.18kPa，1.3倍Pmax为1462.734kPa

采用1500kPa的压力进行导管承压实验，承压30分钟以上，导管接头处无漏水现象。

③导管就位

导管在施工现场由汽车起重机配合人工拼装送入孔中，送入孔中导管的长度应满足最下一节导管底面距离孔底300～400mm，上端导管应高出导管卡盘1m以上。

⑻第二次清孔

在吊入钢筋笼后，灌注水下混凝土之前，应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度，如超出规范规定，应进行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。待二次清孔各种指标达到规范要求后，应及时灌注水下混凝土，这样可避免因下钢筋笼及下导管搁置时间过久，孔底沉淀厚度超标，造成灌注断桩。

⑼灌注桩身砼

①

常规砼浇筑：钢筋笼吊放完毕并报建设单位和监理单位验收合格后，开始浇筑砼，砼的塌落度控制在180-220mm为宜；可采用溜槽向桩孔内浇筑混凝土，当高度超过3m时应用串筒，串筒末端离孔底高度不宜大于2m；混凝土宜采用插入式振捣器振实。混凝土灌注至桩顶设计标高时应超高500mm，桩孔深度超过12m时或当地下水位较高或渗水量较大，难以抽干时，宜采用混凝土导管浇筑；浇筑混凝土应连续进行，分层振捣密实，一般第一步宜浇筑到扩底部位的顶面，然后浇筑上部混凝土；分层高度以捣固的工具而定，但不大于1.5m。

②水下砼浇筑：当地下水丰富或采用泥浆护壁成孔时，可采用垂直导管提升法灌注钻孔桩水下砼，导管内径为φ250mm，接头采用丝扣长勾联结，拆装方便，对导管要求如下：

A、顺直：矢弯≯1‰；

B、水密性：取0.6~1.0Mpa水压作用下不漏水；

C、标记：准确丈量长度，划出刻度标记；

D、接头：灌注砼加冲作用下不断裂。

导管应事先组拼、试验，并经仔细检查合格后，方可插入孔中，做好防护，任何情况下不得掉落物体到管内，防止堵塞导管，影响砼灌注。导管安装就绪、并检查合格后，进行二次清孔，二次清孔完毕，孔底沉渣厚度及孔内泥浆指标达到规范及设计要求，经工程师检查签字后，装上料斗，灌注砼。

灌注砼应配备足够的储备量，确保一次浇筑砼买入砼灌注面不小于0.8m；应始终控制导管埋深在2~6m，并应连续有序进行，中途不得间断，应一气呵成。当灌注快完成时，应控制好砼顶面标高，超灌高度控制在0.8~1.0m左右。

3、工程质量保证措施

⑴提高全体施工人员的质量意识，做好全面质量管理，建立质量保证组织机构，健全质量保证体系，制定详尽完善的内部质量管理制度。

⑵贯彻“严格检查与积极预防相结合”的方针，认真落实，着重实施；严格执行工前试验、工中检查、工后检验的试验工作制度，质检工程师可行使一票否决权，项目经理、项目技术负责人和总质检工程师对质量全权负责。

⑶严把原材料检验关。工程所用全部材料进场必须首先按照《施工规范》及监理工程师的要求进行检验，不合格的材料严禁进入施工现场。

⑷各工序严格按照《规范》及《规程》操作施工，严格执行内部自检及交接手续。自检合格并经驻地监理工程师认可后，方可进行下一道工序的施工，不合格工程，需经返工处理合格后才能进行下道工序

⑸完善施工原始记录，规范工程报验程序及报验资料，做到分项工程结束，资料完整归档。

⑹建立具有可追溯性的工作与岗位作业质量保证制度，对工程质量实行责任制。

4、桩基事故处理和防患

由于桩基地质构造的复杂性和施工期间各种主、客观因素的影响，在桩基钻孔过程中，事故常有发生。只有在施工前期充分了解事故类型，并制订适宜的补救措施，才能在施工中尽量减少损失，保证桩基施工质量。

4.1、偏斜孔

引起原因：

施工中钻机就位时，支撑不好、桩孔地质构造不均匀等因素引起钻机整体或钻头在钻孔过程中发生偏斜，导致出现偏孔。

处理措施：

⑴因钻机倾斜造成的应先移开钻机，检查钻孔壁情况，如果钻孔壁比较稳定，则应加固施工范围内的地基或加大钻机的支撑面积，然后，重新安装钻机恢复施工；钻孔壁随时有坍塌可能的，应将钻孔回填至原地面，待地层静置稳定后重新开始钻孔。

⑵因地质构造不均匀引起的，先分析清楚岩层的走向，尔后采用适当的回填材料（回填材料一般为片石加黏土、纯碱、锯末等组成的混合物）将钻孔回填至计算确定的高程处，静置一段时间后恢复施工。孔中心偏差小于20cm的，静置1～2h后可以继续钻孔。孔中心偏差大于20cm的，应根据情况静置2h甚至更长的时间待地层沉积稳定后恢复钻孔施工。

⑶对场地软弱区域铺路基板，确保桩机稳定。

4.2、护筒脱落

引起原因：

由于护筒四周回填质量不好受地面水流的浸泡等因素引起的护筒失去稳定、脱落。

处理措施：

出现护筒脱落应立即停止钻孔，将钻机移开，采取相应措施处理。由于地面流水引起的可先排除流水，在原地面上填一层黏土使地面干燥、不渗漏，而后，重新安装护筒（作好护筒背后填筑）恢复钻孔施工。

4.3、缩孔

引起原因：

缩孔是在饱和性粘土、淤泥质黏土，特别是IL＞1.0处于流塑性状态的土层中出现的特有现象，其原因是此类地层含水高、塑性大，钻头经过后钻孔壁回缩，从而导致钻孔的直径小于设计的桩直径。

处理措施：

针对发生缩孔的原因，采取块、卵石土回填，而后用重量较大的冲击钻冲击，挤紧钻孔孔壁的办法处理；或者采用在导正器外侧焊接一定数量的合金叶片进行旋转清理的办法。

4.4、封底失败

引起原因：

由于首批混凝土数量过小、孔底的沉渣厚度大等原因导致首批混凝土灌注入孔后，未实现水下混凝土封底的现象称为封底失败。封底失败后，应立即暂停灌注，及时对孔内已灌注的混凝土进行清理。

处理措施：

⑴地层稳定性较好的，应采取导管内安装高压风管进行二次清孔的方法将已灌注的混凝土清理干净，重新请监理检查，符合规范要求后可以重新开始水下混凝土灌注。

⑵地层稳定性差或高压清孔的方法不能奏效则应及时拆除导管、拔除钢筋笼，将钻机安装到位，将未灌注混凝土部分钻孔回填，待地层沉积稳定后用冲击钻清除已灌注的混凝土，达到孔底设计标高后，请监理单位检查合格后再进行水下混凝土灌注。

4.5、卡管

引起原因：

因混凝土和易性差、混凝土中含有大块度骨料或受潮凝固的水泥块、灌注混凝土冲击力不足等原因导致水下混凝土灌注过程中无法继续进行的现象统称为“卡管”。

处理措施：

⑴由于混凝土质量造成的导管堵塞，可以少量（根据堵管前测量及计算的导管埋深结果在保证导管最小安全埋深确定）提升导管而后快速下落的方法，反复提升、降落导管，在导管上附着振动器振动或用长型钢疏通。

⑵由于混凝土冲击力不足造成的，应及时加长上部导管的长度，而后，以一次性较大量混凝土冲击灌注达到疏通导管的目的。

⑶采取“二次砍球法”进行处理。具体操作方法：将导管插入已灌注混凝土中0.5～0.8m，而后按照水下封底的操作方法实施二次封底。

4.6、断桩

引起原因：

由于混凝土灌注中提升导管失误、混凝土供应中断（下雨、停电、机械故障等）或导管漏水等原因导致导管中已灌注的混凝土与导管的混凝土隔断，无法继续灌注的现象通称为断桩。在灌注过程中认定发生断桩事故后，应立即停止继续灌注，提拔导管和钢筋笼，尽量将损失降低到最小。

处理措施：

断桩一般采取冲击钻清除已灌注部分，再实施原位恢复。

4.7、钢筋笼上浮

引起原因：

由于钢筋笼的加固不可靠或灌注过程中操作因素带来的钻孔桩钢筋笼移位现象统称钢筋笼上浮。发现钢筋笼上浮，应立即暂停灌注，采取以下措施进行处理。

处理措施：

⑴对于钢筋笼上浮在1倍直径以下的可以在采取有效防止上浮的措施后继续灌注。悬吊钢筋焊缝脱落的，应及时补焊；悬吊钢筋弯曲的情况应增加钢管支撑。

⑵钢筋笼上浮比较严重的必须拔出钢筋笼，比照上述断桩处理措施进行处理。

5、成桩质量检验

5.1、测桩

当桩基混凝土达到一定强度后，一般在7天以后就要请有桩基检测资质的部门对桩基的混凝土质量进行检测。检测的方法是用专门的检测仪器通过混凝土质量检测管进行检测。其原理是利用声波在固体中的传播速度来测定混凝土的密实性。

5.2凿除桩基桩头

由于孔底有或多或小的沉渣，这些沉渣通过首批混凝土压力冲至混凝土顶面，从而导致桩头的强度大大强低，在进行立柱施工前须将这部分通过人工凿掉。凿除桩头前必须由测量工程师测定标高，以控制准确的凿到桩基顶设计标高。凿除桩头混凝土必须采用人工手工凿除，不得采用爆破或其它影响桩身质量的方法进行。

凿除桩头留下的部份不能有残余松散层和薄弱混凝土层，桩顶标高以下钢筋不准外露，如有外露，清除后在承台浇筑时补注混凝土，同时嵌入立柱内的桩头及锚固钢筋长度应符合设计图纸要求。

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