旋挖钻孔灌注桩施工工艺

（1）场地准备

施工现场内有部分场地平整且浇筑混凝土垫层，未硬化部位采用砖渣或石渣回填铺实（铺填厚度根据现场实际情况而定），保证大型机械设备能正常施工作业。

（2）旋挖机进场

旋挖机重量大约120T，将旋挖机拆分运至施工现场后，于场地内进行组装调试。

（3）施工工艺流程

施工工艺流程图

（4）施工前项目经理部应组织有关人员参加设计交底，熟悉工程图和地质资料。

（5）测量放线

现场施工测量放线，放出结构轴线和桩孔位，进行核对，避免错漏。桩直径大场地小，工序复杂，因此必须多做引出测点，以便可供多次复测使用。

根据施工附图及测量控制网资料，按“从整体到局部的原则”进行桩基的位置放样。钻机施工前需要放出准确的桩位线，依据设计图纸的桩位进行测量放线，使用全站仪定桩位，在桩位点打木桩或钢筋桩，埋深300，桩上定出桩位中心，并用“十字栓桩法”做好标识，并加以保护。会同有关人员对轴线、桩位进行测量复核，并做出复核记录，经复核确认桩位的轴线正确无误方可埋设护筒。

灌注桩定位示意图

本工程孔口护筒采用钢板制作、内孔径比桩孔大200mm，采用厚20mm钢板制作。护筒高度为5~15m，长护筒采用振动锤配合安装，护筒上端高出施工地面0.3m。此后即在钢护筒周围对称地、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。以保证其垂直度并防止泥浆流失及位移、掉落。如果护筒底土层不是粘性土，应挖深或换土，在孔底回填夯实300～500mm厚度的粘土后，再安放护筒，以免护筒底口处渗漏塌方，为防止地表水顺筒壁外侧渗入，护筒外面与原土之间也要用粘土分层填满、夯实，夯填时要防止钢护筒偏斜。对于较长的护筒可辅以锤击、压重振动、筒内除土等方法沉入。护筒上口应绑扎木方对称吊紧，防止下窜。

护筒埋设示意图

（1）钻机就位前，要事先检查钻机的性能状态是否良好，配套设备是否齐全，保证钻机工作正常。

（2）旋挖钻机通过自身履带爬行至需钻桩位，由机械自身电脑控制进行钻机桅杆与机身水平和垂直调整。

（3）冲孔机底座用钢管支垫，冲孔机摆放就位后对机具及机座稳固性等进行全面检查，用水平尺检查钻机摆放是否水平，倾斜率小于1%，吊线检查冲孔机摆放是否正确。

（4）钻机就位后，钻头中心与桩位中心应对正准确，误差控制在2cm以内。

在工程桩施工阶段时，可选择场地的适当位置，挖一组泥浆池、泥浆沉淀池进行造浆及泥浆循环使用（见下图）。储浆池尺寸分别为：20m×4m×2.5m，具体平面位置见施工总平面图。从沉淀池到桩孔位挖设导浆沟，导浆沟内挖设沉淀槽，以利于泥浆的沉淀使用。在泥浆循环使用过程中，要不断地打捞泥浆池内的沉渣，使泥浆的比重、粘度等各项指标均保持在良好的状态。弃渣随土方外运至指定弃土点，每天产生的废浆要用2台全封闭泥浆运输车，晚间外运至指定的弃浆点弃用。

工程桩施工泥浆正循环示意图工程桩施工泥浆正循环示意图

泥浆的配制相对比较简单，由自身设备配合造浆机完成，材料的选定，施工中选取水化性能较好，造浆率高，成浆快，含砂量少的膨润土或黏土为宜，水：膨润土：纯碱＝100：20：1，施工过程中做好泥浆过滤处理，保证泥浆的稠度和比重，开孔时泥浆比重应控制在1.2～1.3，在容易塌孔的土层中成孔时，泥浆比重应加大至1.3～1.5；当成孔至粘土层时应注入清水，以原土造浆护壁，泥浆比重应控制在1.15～1.2。泥浆的其它控制指标为粘度18～28s；含砂率不大于8％；胶体率不小于95％。施工中应经常测定泥浆的比重、粘度、含砂率和胶体率。为了使泥浆有较好的技术性能，必要时可在泥浆中投入适量的添加剂。泥浆性能指标及测定方法表见下表：

泥浆性能指标表

序号

项目

性能指标

检测方法

1

相对密度

开孔时

1.2~1.3

相对密度计

易塌孔处

1.3~1.5

粘土层

1.15~1.2

2

粘度

18~28秒

500cc/700cc漏斗法

3

含砂率

≤8％

含砂率计

4

胶体率

≥95％

静止澄清

成孔施工宜采用跳挖方式，旋挖钻机一般采用筒式钻头，在孔内将钻头下降到预定深度后，旋转钻头并加压，将旋起的土挤入钻筒内，待泥土挤满钻筒后，反转钻头，将钻头底部封闭并提出孔外，自动开启钻头底部开关，倒出弃土。

钻机就位后，泥浆制备合格后，即可开始钻进，钻进时每回进尺深度控制在60cm左右，开始钻进时钻机要轻压慢转，并注意放斗要稳，提斗要慢，特别是开孔时至旋挖至地下5-8m的过程，要注意通过控制盘来监控垂直度，如有偏差及时进行调整。渐渐进入正常施工，保证钻斗对准桩位，预防孔斜和桩位偏差。

成孔前必须检查钻头直径、钻头磨损情况，施工过程对钻头磨损超标的及时更换。成孔中，按试施工确定的参数进行施工，设专职记录员记录成孔过程的各种参数，如加钻杆、钻进深度、地质特征、机械设备损坏、障碍物等情况。记录必须认真、及时、准确、清晰。

旋挖钻机配备电子控制系统显示并调整钻杆的垂直度，同时在钻杆的两个侧面均设有垂直度观测线，在钻进过程中有专人观察两个垂直度线，随时指挥机手调整钻杆垂直度。通过电子控制和人工观察两个方面来保证钻杆的垂直度，从而保证了成孔的垂直度。

钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度：由硬地层钻到软地层时，可适当加快钻进速度；当软地层变为硬地层时，要减速慢进；在易缩径的地层中，应适当增加扫孔次数，防止缩径；对硬塑层采用快转速钻进，以提高钻进效率；砂层则采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和粘度。必须按要求测试进、出口泥浆指标，发现超标及时调整。

旋挖钻进施工时，必须保证每抓一斗的同时及时向孔内注浆，使孔内水头保持一定的高度，以平衡孔内侧压力。

按相应的地质的相关的表记录。旋挖钻机钻进施工时及时填写《钻孔记录表》，主要填写内容为：工作项目，钻进深度，钻进速度，及孔底标高。《钻孔记录表》由专人负责填写，交接班时应有交接记录。

根据旋挖钻机钻孔钻进速度的变化和土层取样认真做好地质情况记录，每处孔桩必须备有土层地质样品盒，在盒内标明各样品在孔桩所处的位置和取样时间。旋挖钻机孔桩地质剖面与设请监理现场确认，由设计单位确定是否进行变更设计。钻孔时要及时清运孔口出渣，避免妨碍钻孔施工、污染环境。钻孔达到预定钻孔深度后，提起钻杆，测量孔深及虚土厚度（虚土厚度等于钻深与孔深的差值）。

成孔达到设计标高后，对孔深、孔径、孔壁、垂直度进行检查，不合格时采取措施处理。

清孔是旋挖钻孔灌注桩施工保证成桩质量的重要一环，通过清孔确保桩孔的质量指标、孔底沉渣厚度、循环液中含钻渣量和孔壁泥垢等符合桩孔质量要求。本工程成孔结束后，分一次清孔和二次清孔，第一次清孔在终孔验收合格后立即进行，第二次清孔在下放钢筋笼和灌注混凝土导管安装后进行。

（1）一次清孔

第一次清孔采用正循环清孔，清孔方法为：将钻具提高20～50cm，采用大泵量泵泵入性能指标符合要求的新泥浆，并维持正循环30min以上，直到清除孔底沉渣且使孔壁泥质、泥浆含砂量小于4％为止，泥浆比重小于1.25，粘度不大于28s。用测锤测出长度与钻孔深度值确定，孔底沉渣厚度小于100mm。

（2）二次清孔

第二次清孔方式采用反循环清孔，具体操作方法：第一次清孔后将制作好的钢筋笼按要求放置孔内，同时将导管接至孔底30-50cm处：将带有1m长管子的气管插入导管底部，气管底与导管底最小间距为2m，在气管处接入高压风管（或在导管顶端接入），高压风管另一端连接空压机，而导管口采用密封只留泥渣排出口的方法，使高压气流通过风管在导管底部于泥浆高压混合，并在高压的情况下夹带泥渣流出导管泥渣排出口至沉淀池。沉淀池沉淀泥渣后余泥浆回流孔内，保持孔内压力平衡，不至塌孔，保证终孔混凝土成桩质量，清孔时间视孔底沉渣厚度而定，用平锤、尖锤比较法测定孔底沉渣厚度。

（1）根据设计，计算箍筋用料长度、主筋分布段长度，将所需钢筋调直后用切割机成批切好备用。由于切断待焊的主筋、箍筋、绕筋的规格尺寸不尽相同，注意分别摆放，防止错用。

（2）纵筋连接应采用机械连接，并满足《钢筋机械连接技术规程JGJ107-2010》及《钢筋焊接及验收规范JGJ18—2012》的规定。

（3）将支撑架按2m的间距摆放在同一水平面上对准中心线，然后将配好定长的主筋平直摆放在焊接支撑架上。

（4）将箍筋按设计要求套入主筋并保持与主筋垂直，进行梅花式点焊。

（5）钢筋主筋和箍筋保护层分别为65mm和57mm，应焊接钢筋笼保护层钢筋环或在钢筋笼外侧需设混凝土垫块，以确保钢筋保护层的厚度。

（6）将制作好的钢筋笼稳固放置在平整的地面上，防止变形。

（7）由于旋挖桩有20m左右的空桩，钢筋笼下放后定位较困难，为保证钢筋笼的准确定位，在钢筋笼的上部焊接四根钢筋，超出护筒10cm，采取“十字栓桩法”确定中心点。

（8）钢筋笼制作及安放偏差如下表所示：

钢筋笼制作质量控制标椎

序号

检查项目

规定值或允许偏差值（mm）

检查方法

1

主筋间距（mm）

±10

尺量

2

箍筋间距（mm）

±20

尺量

3

钢筋笼外径（mm）

±10

尺量

4

钢筋笼倾斜度

±0.5%

尺量

5

钢筋笼中心平面位置（mm）

20

尺量

6

钢筋笼高程（mm）

顶面高程为±20，底面高程为±50

尺量

（1）钢筋笼起吊

依据设计图纸本工程最长钢筋笼长约20m，钢筋笼最大起吊荷载2.3t，采用SCC750A履带吊和YTQU55B履带吊，将钢筋笼吊装至孔口，起吊钢筋笼采用扁担起吊法，起吊点在钢筋笼上部箍筋与主筋连接处，且吊点对称。钢筋笼设置2-4个起吊点，以保证钢筋笼在起吊时不变形。采用SCC750A履带式起重机主臂起重，当起重臂长为30m、工作半径7m时，允许起吊能力32.8t，满足要求。

（2）在下放过程中，吊放钢筋笼入孔时应对准孔位，保证垂直、轻放、慢放入孔。入孔后应徐徐下放，不得左右旋转，若遇障碍停止下放，查明原因进行处理，严禁高提猛落和强制下放。

（3）下放钢筋笼时，要求有技术人员在场，使用吊筋以控制钢筋笼的桩顶标高及钢筋笼上浮等问题。钢筋笼安装到位，经检查合格后，要采取措施用支撑架将钢筋笼固定在孔口。

（4）超声波管埋设

《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)规定：当桩径小于或等于1600mm时，可采用低应变法或超声法。

1）埋管材料：宜采用钢(铁)管、钢质波纹管，不宜用镀锌管；管接口宜用螺纹口连接，不宜焊接，以保证管内畅通。

2）埋管直径：管内径宜为40～50mm。

3）管口及管内：声测管管身不得有破损，管内不得有异物；管的内径宜比换能器外径大15mm，加长声测管宜用外加套连接，并保持通直；管的下端应封闭，上端应加塞子，管口应高出桩身混凝土面100mm以上，各管应保持同高；保证管内无异物。

4）埋管要求：声测管应牢靠固定在钢筋笼内侧。对于钢管，每2m间距设一个固定点，直接焊在定位钢筋上。对于桩身无钢筋笼的部位，声测管可用钢筋支架固定。成桩后检测管之间必须保持平行。

5）埋管数量及编组：根据检测规程桩径D≤800mm的桩埋设2管，800mmD≤2000mm的桩埋设3管，D2000mm的桩埋设4管。因此声测管应沿桩截面外侧呈对称形状布置，编组方法参见下图：

声测管编组图

检测参照深圳市标准《深圳市建筑基桩检测规程》(SJG09-2015)中有关声波透射法规定进行。

被检测灌注桩的砼强度应超过设计强度的70%，且不小于15MPa。

（1）混凝土浇筑工艺

1）水下灌注对混凝土的要求

该工程使用C40水下混凝土，要求混凝土坍落度为18-22cm。水下混凝土要求2h内析出的水分不大于混凝土体积的1.5%。要求的混凝土的初凝时间不得低于3h。

2）导管的安装与使用

导管在使用前，要检查导管的密封性，可由压水试验检查,试水压力0.6-1.0MPa，不漏水为合格。导管下入孔内必须居中，其实际长度必须做严格丈量，使导管底口与孔底的距离能保持在0.3-0.5m左右，第一段导管长度不应小于4m。在堆放导管时，须垫平放置，不得搭架摆置。在吊运导管时，不得超过5节连接一次性起吊，导管孔口连接应使用专用孔口支撑板。下放混凝土导管详见下图导管在使用后，应立即冲洗干净，以备再用。

3）首浇（初灌量）

开导管时下料斗内须初存的混凝土量要经计算确定，以保证完全排出导管内泥浆，并使导管出口埋深不小于0.8m的流态混凝土中，防止泥浆卷入混凝土中，加之导管底距坑底距离为0.5m，根据压力平衡原理，计算确定混凝土初灌量为3～9.5m³。

4）在实际操作中，投入球胆，放入锥型塞，当混凝土灌满漏斗，立即拔起塞子，同时继续向漏斗补加混凝土，使混凝土连续浇注。混凝土浇筑前孔口要封盖，防止混凝土落入污染泥浆。

5）灌注混凝土

本灌注工艺，采用自由塞隔水（即充气球胆），充气球胆直径大小能自由通过导管即可。在完成首浇后，灌注混凝土要从漏斗口边侧溜滑入导管内，不可一次放满，以避免产生气囊。拔管时，要准确测量和计算导管埋深后，方可拔管。导管埋深不得大于6m，也不得小于2.0m。混凝土浇筑到桩顶5m以内时，可不再提升导管，直到灌注到设计标高后一次拔出，灌注至桩顶时必须多灌1.5～2m高，以保证凿出桩顶伏浆后混凝土的强度。在最后一次拔管时，要缓慢提拔导管，以避免孔内上部泥浆压入桩中。

（2）主要质量技术保证措施

1）灌注桩的质量标准：灌注桩用的原材料和混凝土强度必须符合设计要求和施工规范的规定；成孔深度必须符合设计要求；实际浇注混凝土量严禁小于计算体积；浇筑后的桩顶标高及浮浆的处理必须符合设计要求和施工规范的规定。

2）混凝土配合比选用：混凝土配合比设计必须符合设计要求和水下混凝土的各项技术指标，混凝土配合比设计和有关试验报告由混凝土试验部门提供，符合要求方可采用。

3）旋挖钻孔桩成孔：桩机就位要严格对中，保证桩机垂直下冲；在钻进过程中应随时检查钻头、钻具的磨损、变形和开裂等情况，当出现上述情况时时应及时更换或作维修后才能继续使用，防止意外事故发生；钻孔过程中根据土层类别、孔径大小、冲孔深度及供浆量来确定相应的钻进速度；为了保证成孔的垂直度，还要经常对钻机进行水平测量，以保证钻机处于水平状态下工作；钻入岩层时，要按规定及时取岩样，取出岩样装入尼龙胶袋存放好备查，并详细记录入岩情况，终孔时要会同现场监理及有关人员验孔，符合终孔要求后迅速清孔，尽快灌注水下混凝土。

4）钢筋笼制作安装：制作场地要平整，制作时先将主筋和加劲箍焊接好形成骨架，然后焊接螺旋筋。钢筋笼在运输和起吊过程中，要在钢筋笼上每隔3～4m装上可拆卸的十字形临时加劲架，以防止变形；对在运输、堆放和起吊过程中发生变形的钢筋笼，必须修复后才可使用。

5）水下混凝土灌注导管壁厚为3mm，直径为300mm，直径制作偏差不得超过2mm，采用无缝钢管制作。导管的分节长度为0.3m、0.5m、1.0m、1.5m，3m、4m底管长度为≥4m；

6）导管使用前应进行试拼。

7）驳接导管时，每节导管的驳接口必须加上止水密封橡胶圈，驳接导管时，要拧紧驳接螺帽，保证灌注水下混凝土过程中，导管不出现漏水现象。

8）混凝土灌注前要进行塌落度检验，符合要求方可灌注，试验、质检员跟踪把关，在灌注混凝土时不定时加强对坍落度的控制，混凝土坍落度采用18cm～22cm为宜，在灌注混凝土过程中严格测量灌注混凝土的标高和导管的埋置深度，导管的埋深应保持在2m～4m，要保证混凝土顺利进行。

9）灌注混凝土时，每根桩的留置试块不得少于一组，每50m³混凝土留置一组试块。

10）施工人员必须严格按照设备操作规程进行施工，认真执行安全操作规程和岗位责任制。

施工完毕后，从桩顶至自然地面标高范围空桩采用碎石回填与C15素砼回填相结合的方法处理，以便后期工序顺利进行，具体做法如下：

1）临近11号线前海站地下结构外墙18米范围内桩的空桩部分，下部采用C15素砼回填至前海站地下二层地板标高（-10.5m），此标高以上部分回填碎石。

2）桩径小于2.0米且桩间净距小于或等于一倍桩径（相邻两桩直径不同时按大者计算）的工程桩和立柱的空桩部分，下部采用C15素砼回填至护筒底标高以上2.0米，此标高以上部分回填碎石。

3）其余桩基的空桩部分均回填碎石。

（1）所有进场材料必须按国家有关规定，进行常规材料质量检验，当一旦发现材料质量不符合相关规定，将扩大检验比例，对完全不符合要求的材料必须清退，更换完好材料。

（2）施工单位必须对每一根桩做好一切施工记录，并按规定留混凝土试件，做出试压结果，将资料整理好，提交有关部门检查和验收。工程桩宜先进行桩身完整性检测，后进行单桩承载力检测。当基础埋置较深时，桩身完整性检测宜在基坑开挖至基底标高后进行。

（3）桩完成后应向设计院提供桩位竣工平面图，经复核满足设计要求后方可进行承台等的施工。

（4）桩身混凝土质量检测应根据“深圳市建筑基桩检测规程”SJG09-2015进行检测，并做好混凝土试块，确保桩基质量评定比较符合实际，以确保工程质量。