長螺旋鉆孔灌注樁施工工法

1、長螺旋鉆孔灌注樁施工工法中鐵二局股份有限公司城通公司1. 前言在城市修建地鐵，不可避免地要施工鉆孔灌注樁作為圍護結(jié)構(gòu)或抗拔樁、承重樁 等，傳統(tǒng)上使用回旋鉆、旋挖鉆施工中不可避免產(chǎn)生坍孔、縮徑、沉渣過厚等質(zhì)量問 題，且過程中需要大量泥漿護壁，需要泥漿制作、循環(huán)、棄置場地，在城市修建地鐵往 往沒有場地供上述工序使用。 若在地鐵施工過程中采用長螺旋工法施工鉆孔灌注樁，除 能縮短施工工期、提高功效、保證鉆孔灌注樁成樁質(zhì)量外，且能避免因鉆孔樁施工對周 邊環(huán)境產(chǎn)生污染、沉降等不良影響。本工法具有動力足、鉆進能力強、功效高、成樁質(zhì) 量好、環(huán)境影響小等優(yōu)點，可廣泛應用于地鐵鉆孔灌注樁施工領(lǐng)域。2. 工法特點2

2、.1 成樁質(zhì)量好：由于混凝土是從鉆桿中心壓入孔中，混凝土具有密實、無斷樁、無 縮頸等特點，并對樁孔周圍土有滲透、擠密作用。2.2 施工環(huán)境要求?。河捎跍p少了泥漿制作、循環(huán)、棄置等環(huán)節(jié)，具有成樁快、施工 環(huán)境污染小等特點，能滿足城市地下施工的高環(huán)保要求。3. 適用范圍適應于粘土、粉土、素填土、軟土、流沙層、砂卵石層（粒徑范圍在010cm ）地層，樁徑范圍4001000mm，樁長30m，以及施工環(huán)境保護要求高的市政工程施工。4. 工藝原理利用長螺旋鉆機鉆孔至設計深度后，在提鉆的同時利用混凝土泵通過鉆桿中心通 道，以一定壓力將混凝土壓至樁孔中，同時根據(jù)灌注速度反轉(zhuǎn)提升鉆桿，混凝土灌注到設定標高后，再

3、借助鋼筋籠自重或?qū)Ｓ谜駝釉O備將鋼筋籠插入混凝土中至設計標高，形 成的鋼筋混凝土灌注樁。5施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程施工準備一測量放線一鉆機就位一鉆進至設計深度一泵送壓灌混凝土成樁一均勻提鉆 至樁頂一后插鋼筋籠一鉆機移位工藝流程圖5.2操作要點場地平整及測量放線對施工場地進行平整后進行測量放線，測出場地內(nèi)地面標高，以確定樁頂埋深，根 據(jù)設計圖紙的結(jié)構(gòu)邊線關(guān)系，測放轉(zhuǎn)角起始及結(jié)束樁位及相關(guān)控制點，并仔細復核，考 慮到施工開挖可能破壞測量點，故在放樣過程中必要時制作護樁。鉆機就位 鉆機就位后，應用鉆機塔身的前后和左右的垂直標桿檢查塔身導桿，首次鉆孔前用 全站儀進行樁機垂直度校正，再移機

4、使鉆桿垂直對準樁位中心，垂直度偏差w0.3%H，以確保樁身垂直度容許偏差在允許范圍內(nèi)。鉆進成孔 鉆孔開始時，關(guān)閉鉆頭閥門，向下移動鉆桿至鉆頭觸及地面時，啟動馬達鉆進。鉆 進速度先慢后快，地表以下 3m 鉆進速度不宜大于 1m/min ，鉆進 3m 后鉆進速度提升至 2m/min 直至鉆進施工完成，這樣既能減少鉆桿搖晃，又容易檢查鉆孔的偏差，以便及時 糾正。在成孔過程中，如發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆時，則放慢進尺，以避免造成樁孔偏斜、 位移，甚至使鉆桿、鉆具損壞。當鉆頭到達設計樁長預定標高時，在動力頭底面停留位 置相應的鉆機塔身處作醒目標記，作為施工時控制孔深的依據(jù)。當動力頭底面達到標記 處樁長即滿足設

5、計要求。施工時還需考慮施工工作面的標高差異，作相應增減。根據(jù)不同位置及類型的樁制定樁信息表格，計算出每根樁的類型、深度及位置等信 息，方便施工現(xiàn)場查閱。灌注及拔鉆 成孔到設計標高后，停止鉆進，開始泵送細石混凝土（配合比為：水泥 345kg ，摻合 料65kg，水190kg，砂760kg，碎石1030kg，碎石粒徑為 5-15mm，外加劑10kg ），混 凝土泵理論輸送量為80m3/h，出口壓力為13MPa。當鉆桿心充滿混合料后開始拔管，嚴 禁先提管后泵料。成樁的提拔速度按 90cm110cm /分鐘之間進行控制，成樁過程宜連續(xù) 同步進行，應避免因后臺供料慢而導致停機待料。施工中每根樁的投料量不

6、得少于設計 灌注量，樁頂標高宜高于設計標高 50cm。后插鋼筋籠將地面上加工好的鋼筋籠，采用汽車吊一次起吊，在鋼筋籠中插入2T離心式振動器連接壁厚16mm、外徑159mm、長度比鋼筋籠總長長2m的厚壁鋼管的振動桿，啟動振 動器，振動桿連同整幅鋼筋籠一次連續(xù)的插入混凝土素樁內(nèi)，插入速度控制在6m/min左右，在插入過程中嚴格檢查控制鋼筋籠的垂直度，鋼筋籠全部插入到位后，檢查孔口鋼 筋籠頂部標高，滿足要求后進行下一步工作。鉆機移位當上一根樁施工完畢后，鉆機移位，進行下一根樁的施工，一般米取跳樁施工。施 工時由于長螺旋樁的出土較多，經(jīng)常將臨近的樁位覆蓋，有時還會因鉆機支撐時支撐腳 壓在樁位旁使原標定

7、的樁位發(fā)生移動。因此，下一根樁施工時，還應根據(jù)軸線或周圍樁 的位置對需施工的樁位進行復核校準，保證樁位準確。5.3勞動力組織（見表5.3 ）。表5.3勞動力組織情況表序號類別人數(shù)負責內(nèi)容1鉆工作業(yè)班長2班組生產(chǎn)進度、質(zhì)量、安全2鉆工6灌注樁施工3螺旋樁施工班長4班組生產(chǎn)進度、質(zhì)量、安全4混凝土工6混凝土施工序號類別人數(shù)負責內(nèi)容5電焊工9鋼筋籠制作、安裝6普工6場地保潔7電工1電器設備維修6材料與設備本工法除澆筑砼需采用細石混凝土外其它無需特別說明的材料，采用的機具設備見表6。表6.1機械設備表序號設備名稱型號單位數(shù)量用途1長螺旋鉆機CFG-32臺1鉆進及灌 注2混凝土泵HBT80臺1泵送砼3挖

8、機PC60臺1清理土方4全站儀徠卡1202臺1放線5水準儀DSZ3臺1抄標咼6吊車QY25A臺1鋼筋籠下 放6電焊機/臺4鋼筋籠制 作表6.2鉆機性能參數(shù)表機械名稱電機功率(kw)回轉(zhuǎn)速度(r/min)回轉(zhuǎn)扭矩(N.m)鉆進下壓力(N)鉆進速度(m/min)灌注砼提鉆速度(m/min)長螺旋鉆 機CFG-323081340028001-20.9-1.17. 質(zhì)量控制7.1工程質(zhì)量控制標準表7.1.1成樁允許偏差序號內(nèi)容允許偏差或允許值檢查方法1鋼筋籠主 筋間距Omm用鋼尺量2鋼筋長度50mm用鋼尺量3樁位支護樁延基坑側(cè)壁方向100mm ,垂直基坑側(cè)壁方向150mm ; 工程樁滿足 GB5020

9、2表5.1.4中干成孔灌注樁要求用鋼尺和全 站儀量測4孔深0, +300mm測鉆桿5鋼筋籠箍 筋間距20mm用鋼尺量6鋼筋籠直 徑0mm用鋼尺量7鋼筋籠安 裝深度00mm用鋼尺量8樁徑0, +50mm用鋼尺量9垂直度不大于0.3%H用全站儀/ 鉆機水平尺10樁頂標咼+30mm , -20mm用水準儀測量11保護層厚 度20mm用鋼尺量12混凝土坍 落度180 220mm用坍落度儀 量測13混凝土充 盈系數(shù)1.0 1.3檢杳每根樁 的實灌量7.2質(zhì)量保證措施7.2.1防止導管堵塞的措施由于混凝土配比或塌落度不符合要求、導管過于彎折或者前后臺配合不夠緊密控制措施：（1 ）保證骨料的粒徑、混凝土的配

10、比和塌落度符合要求。（2）灌注管路避免過大變徑和彎折，每次拆卸導管都必須清洗干凈。（3）加強施工管理，保證前后臺配合緊密，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。7.2.2 防止偏樁的措施 一般有樁平移偏差和垂直度超標偏差兩種。多由于場地原因，樁機對位不仔細使鉆 孔對鉆桿跑偏等原因造成?？刂拼胧海?）施工前清除地下障礙，平整壓實場地以防鉆機偏斜；（2）放樁位時認真仔細，嚴格控制誤差。（3）樁機的水平度和垂直度在開鉆前和鉆進過程中注意檢查復核。7.2.3 防止產(chǎn)生斷樁、夾層的措施 由于提鉆太快泵送砼跟不上提鉆速度或者是相鄰樁太近串孔造成?？刂拼胧海?）保持砼灌注的連續(xù)性，可以采取加大砼泵量，配備儲料罐等措施。（

11、2）嚴格控制提速，確保中心鉆桿內(nèi)有 0.1 m 3以上的混凝土，如灌注過程中因意外 原因造成灌注停滯時間大于混凝土的初凝時間時，應重新成孔灌樁。7.2.4 防止樁身砼強度不足的措施 壓灌樁受泵送混凝土和后插鋼筋的技術(shù)要求，塌落度一般不小于18-22cm ，因此要求和易性好。配比中一般加粉煤灰，這樣砼前期強度低，加上采用細石混凝土，如果不 注意對用水量的控制容易造成砼強度低?？刂拼胧海?）合理選擇外加劑。盡量用早強型減水劑代替普通泵送劑。（2）粉煤灰的選用要經(jīng)過配比試驗以確定摻量，粉煤灰至少應選用II 級灰。7.2.5 防止樁身砼收縮的措施樁身回縮是普遍現(xiàn)象，一般通過外加劑和超灌予以解決，施工

12、中保證充盈系數(shù)1?？刂拼胧海?）樁頂至少超灌 0.5m ，并防止孔口土混入。 （2）選擇減水效果好的減水劑。7.2.6 防止樁頭發(fā)生質(zhì)量問題的措施 多為夾泥、氣泡、砼不足、浮漿太厚等，一般是由于操作控制不當造成。 控制措施：（1）及時清除或外運樁口出土，防止下籠時混入砼中。 （2）保持鉆桿頂端氣閥開啟自如，防止砼中積氣造成樁頂砼含氣泡。（3）樁頂浮漿多因孔內(nèi)出水或砼離析造成，應超灌排除浮漿后才終孔成樁。（4）按規(guī)定要求進行振搗，并保證振搗質(zhì)量。7.2.7 防止鋼筋籠下沉的措施 鋼筋籠下沉一般隨砼收縮而出現(xiàn)，有時由于樁頂鋼筋籠固定措施不當造成。 控制措施：（1）避免砼收縮從而防止籠子下沉。 （

13、2）籠頂必須用鐵絲加支架固定， 4 小時后才可以拆除。7.2.8 防止鋼筋籠無法沉入的措施 多由于砼配合比不好或樁周土對樁身產(chǎn)生擠密作用?？刂拼胧?（1）改善混凝土配合比，保證粗骨料的級配和粒徑滿足要求。（2）選擇合適的外加劑，并保證砼灌注量達到要求。（3）確保鋼筋籠制作質(zhì)量達標，并在籠身上加焊定位筋。（4）吊放鋼筋籠時保證垂直和對位準確。（5）加強地泵及泵管的保養(yǎng)及維護，避免出現(xiàn)堵管現(xiàn)場，確?；炷翝仓^程連 續(xù)。7.2.9 防止鋼筋籠上浮的措施 由于相鄰樁間距太近在施工時砼串孔或樁周土壤擠密作用造成前一支樁鋼筋籠上 浮。控制措施：（1）在相鄰樁間距太近時進行跳打，保證砼不串孔，只要樁初凝

14、后鋼筋籠一般不會 再上浮。（2）控制好相鄰樁的施工時間間隔。8. 安全措施8.1 起重機械在使用和行走時，有良好的道路；吊機和其它設備組裝、鋼筋籠吊裝要 有專職起重工負責指揮，起吊時必須檢查距尾部的回轉(zhuǎn)半徑外 1000mm 內(nèi)無障礙物，起 重機的穩(wěn)定性，制動器的可靠性、吊點和鋼筋籠的牢固程度確認可靠，應先吊離地面 2050cm，檢查排除不安全因素后，方可起吊。8.2 電纜線路應采用“三相五線”接線方式，電氣設備和電氣線路必須絕緣良好，場內(nèi) 架設的電力線路其懸掛高度和線間距除按安全規(guī)定要求進行外，將其布置在專用電桿上。8.3 施工現(xiàn)場使用的手持照明燈使用 36V 的安全電壓。8.4 不得指派無電

15、工執(zhí)照人員進行電氣設備的安裝、維修工作；非專業(yè)電氣工作人 員，嚴禁亂動電動設備。專業(yè)電工人員必須認真執(zhí)行有關(guān)規(guī)程和規(guī)定，堅持按電工執(zhí)照 中批準的工作范圍工作，自覺抵制任何方面的違章作業(yè)命令，必要時向安全部門報告； 加強電氣防火工作，采取必要的電氣防火措施，配備電氣專用滅火劑等。9. 環(huán)保措施9.1 施工現(xiàn)場的用水、用電設施嚴格按規(guī)范和安全操作規(guī)程安裝和使用，臨時接用要 提出申請，按批復實施，嚴禁隨意亂接水、接電，施工現(xiàn)場及現(xiàn)場休息室嚴禁使用電 爐、碘鎢燈等燒水、取暖。9.2 砼澆注期間，必須設專人負責在攪拌站和施工現(xiàn)場清理攪拌車的砼進料口和砼溜 槽，沒有清理干凈的車輛不能放行。砼運輸車輛所經(jīng)過

16、的道路、轉(zhuǎn)彎處、紅綠燈路口， 廠區(qū)鐵路平交道口必須設專人清理。防止砼罐車砼的滴淌而污染道路。9.3 對職工進行規(guī)范教育，從我做起，養(yǎng)成文明、衛(wèi)生習慣。成立文明施工小分隊， 加強對施工現(xiàn)場和周圍環(huán)境的清掃、檢查，確?，F(xiàn)場和周圍環(huán)境達到文明工地的要求。10. 效益分析10.1 本工法因螺旋鉆桿代替了傳統(tǒng)鉆孔灌注樁施工所需護壁泥漿，因而避免了因泥 漿制備、循環(huán)、棄置外運等環(huán)節(jié)產(chǎn)生的污染，極大的降低了鉆孔灌注樁施工對周邊環(huán)境 的影響，同時因其鉆進速度及混凝土灌注速度較傳統(tǒng)鉆孔灌注樁施工工藝快，極大的節(jié) 約了工期，減少了占用施工場地的時間，社會效益及環(huán)境效益明顯。10.2 本工法與其他鉆孔灌注樁的工法相

17、比，由于場地易于布置、工程進度快、干擾 因素少、有利于文明施工、各種資源能較好地利用，能確保樁身質(zhì)量，避免了因樁身質(zhì) 量不合格而產(chǎn)生施工補強樁的費用，同時因其施工連續(xù)性好，成樁速度快，節(jié)約了大量 工期，形成了較好的經(jīng)濟效益。11. 應用實例昆明軌道交通首期工程土建W標行政中心站東側(cè)附屬結(jié)構(gòu)圍護樁11.1 工程概況該站位于規(guī)劃的駝峰路與彩云南路交叉路口處 ,車站沿南北向布置，附屬結(jié)構(gòu)共設置 有 4 個出入口、 2 個風道。東側(cè)附屬結(jié)構(gòu)鉆孔樁數(shù)量為 3 號出入口及 2 號風道 161 根， 4 號出入口 132根， 1號風道 98根，樁身最大長度為 19.4m 。3 號出入口及 2 號風道鉆孔樁平面布置圖4 號出入口鉆孔樁平面布置圖1 號風道鉆孔樁平面布置圖附屬結(jié)構(gòu)地質(zhì)主要為粘土（ 2-2），屬I類圍巖，穩(wěn)定性差。開挖深度約為1.5m 11.2m 。根據(jù)地質(zhì)資料顯示基坑開挖范圍內(nèi)的土層主要為填土、粉質(zhì)粘土、粘土。鉆孔樁 進入粉質(zhì)粘土、粘土，地基承載力特征取值 fa=130kPa 以上。11.2 施工情況行政中心站東側(cè)附屬結(jié)構(gòu)投入 CFG-32 長螺旋