反循環(huán)鉆孔樁施工工法

1、武漢城市圈環(huán)線高速公路仙桃段第一合同段反循環(huán)鉆孔樁施工工法武漢城市圈環(huán)線高速公路仙桃段第一合同段中交一公局湖北仙洪項(xiàng)目經(jīng)理部2013 年 4 月反循環(huán)鉆孔灌注樁施工工法1 工藝原理反循環(huán)：泥漿由泥漿池流入鉆孔內(nèi)，同鉆渣混合。在真空泵抽 吸力作用下，混合物進(jìn)入鉆頭的進(jìn)渣口，經(jīng)過鉆桿內(nèi)腔，泥石泵和 出漿控制閥排泄到沉淀池中凈化，再供使用。由于鉆桿內(nèi)徑較井孔 直徑小得多，故鉆桿內(nèi)泥水上升比正循環(huán)快 45倍，在橋梁鉆孔樁 成孔中處于主導(dǎo)地位。2 工藝特點(diǎn)可利用地質(zhì)部門常規(guī)地質(zhì)鉆機(jī)，可用于各種地質(zhì)條件，各種大 小孔徑(300mm2000mm)和深度(40m100m )，護(hù)壁效果好，成孔質(zhì)量可靠；施工無噪

2、音，無震動，無擠壓；機(jī)具設(shè)備簡單，操 作方便，費(fèi)用較低，成孔速度快，效率高，但用水量用水量大，泥 漿排放量大，污染環(huán)境，擴(kuò)孔率較難控制。3適用范圍適用于地下水位較高的軟、硬土層，如淤泥、黏性土、砂土、 軟質(zhì)巖等土層應(yīng)用。4施工機(jī)具設(shè)備4.1 機(jī)械設(shè)備性能參數(shù)HG-200 型(8 寸)鉆孔直徑<3m鉆孔深度150m柴油發(fā)電機(jī)（功率）100KW主軸動力22KW泥漿泵動力37KW主軸轉(zhuǎn)速8轉(zhuǎn)/分通孔直徑2500mm主軸扭距42000N.m泥漿泵抽量420m3/h提升能力3000公斤（單繩）鋼絲繩規(guī)格巾16 X6 X37鋼絲繩容量50m鉆桿雙頭絲扣羅紋連接巾220 X2m鉆塔高度6m整機(jī)輪廓（長

3、X寬X高）8m X2.5m X2.7m主機(jī)重量17.5T4.2 測量儀器的配備421 測量儀器（1）J2經(jīng)緯儀 （2） SD3水準(zhǔn)儀 （3） 50m鋼卷尺422 泥漿測試儀器（1）波美儀（2）粘度儀（3）浮筒切力儀（4） PH試紙（5） 含砂率儀 （6） 100ml量筒 （7）濾紙4.3 施工所需機(jī)械（1）8寸反循環(huán)鉆機(jī)機(jī)一臺；(2) 砼攪拌和灌注設(shè)備；(3) 鋼筋骨架加工機(jī)械；(4) 造漿和清孔排水設(shè)備；(5) 鋼筋籠吊放機(jī)；( 6)土方清理機(jī)械。5 材料5.1 砂宜選用含泥量不大于 35% 的中粗砂。30mm ,的粘粒含量大5.2 粗骨料可選用卵石或碎石，最大粒徑應(yīng)不大于 并不大于鋼筋間最

4、小間距的 1/3 。5.3 泥漿制作材料( 1)膨潤土(2) 粘土，塑性指數(shù)Ip大于17,小于0.005mm于 50% 。5.4 泥漿的性能指標(biāo)( 1 )比重 r 為 1.15 1.2(2) 粘度 T 為大于 18s(3) 靜切力 B 為 25 (mg/cm 2)( 4)含砂率 n 為 2%( 5)酸堿度 PH 為 7 9( 6 )膠體率 >98%(7)失水量B小于30%5.5 粘土的用量計算公式 q Vri /匕（t）ri b式中：q 每立方米泥漿所需的粘土重量（噸）；V每立方米泥漿應(yīng)需的粘土體積（立方米）；ri粘土的容重（噸/立方米）；r2 要求的泥漿容重（噸/立方米）； B水的容重

5、3=1噸/立方米；5.6 測量項(xiàng)目及要求（1）全班工作日開始時，測定一次護(hù)筒頂面全套指標(biāo)，以后鉆 進(jìn)過程中，每隔2小時測定一次進(jìn)漿口和出漿口的比重、含砂量、 PH值等指標(biāo)。（2）在停鉆過程中，每天測一次護(hù)筒頂面的全套指標(biāo)。6工藝流程及施工要點(diǎn)6.1 工藝流程6.2 施工準(zhǔn)備6.2.1 技術(shù)準(zhǔn)備：（1）樁基工程施工圖及圖紙繪審紀(jì)要（2）施工場地和鄰近區(qū)域內(nèi)的地下管道、地下構(gòu)筑物等的調(diào)查 資料。（3）水泥、砂石、鋼筋等材料及其制品的質(zhì)檢報告（4）主要施工機(jī)械及其配套設(shè)備的技術(shù)性能資料。（5）樁基施工組織設(shè)計或施工方案。6.2.2 施工場地準(zhǔn)備（ 1）打樁施工面的設(shè)置：打樁施工面應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況確

6、 定，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：a）施工面距地下水位面應(yīng)大于 1.5m以上。b ）地下水位以上的松散雜填土層，因易跑漿、漏漿造成塌 孔，最好予以清除，當(dāng)清除后的場地標(biāo)高距地下水位面高度太小 時，可輔填一定厚度的墊層作打樁施工面，或先行降低水位后再進(jìn) 行打樁施工。（ 2）施工前應(yīng)做好場地平整工作，對于不利于施工機(jī)械運(yùn)行的 松軟場地應(yīng)進(jìn)行堅(jiān)實(shí)處理，施工面最好硬化，雨季施工應(yīng)做好排水 措施。（ 3）對于和施工場地相鄰的施工管線、通訊線路、石油、天然 氣管道等采取相應(yīng)的隔離和保護(hù)措施。6.2.3 施工測量網(wǎng)的設(shè)置在施工場地設(shè)置井字形測量控制樁及水準(zhǔn)點(diǎn)，控制點(diǎn)應(yīng)設(shè)在不 受樁基施工影響處，設(shè)明顯標(biāo)志及保護(hù)架，測量控

7、制點(diǎn)應(yīng)定期復(fù) 核。6.2.4 泥漿制備及循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)置 由于鉆孔護(hù)壁和清孔的需要，需制作一定數(shù)量的泥漿，同時為了施工場地的干燥，需進(jìn)行泥漿制備及循環(huán)系統(tǒng)的合理規(guī)劃。施工場地設(shè)置儲漿池一個，容積不小于 6m 3 ，沉淀池兩個， 容積不小于 10m 3 ，兩個輪換使用，一個進(jìn)漿沉淀，一個關(guān)閘清理， 沉淀池進(jìn)出口設(shè)閘門，沉淀池上口應(yīng)高出造漿池 0.5m 。6.2.5 砼的攪拌及配比（ 1 ）砼的攪拌采用集中攪拌，電子自動計量，目前采用商品混 凝土。（2）每立方米砂、石、水泥外加劑等用量現(xiàn)場標(biāo)牌公布。（ 3）按每根樁需要的灌注時間確定的砼的初凝時間，并按初凝 時間性的控制標(biāo)準(zhǔn)確定緩凝劑的填加量。6.2

8、.6 電源準(zhǔn)備（ 1）總用電量按下列公式計算：式中： 1.1 系數(shù)1.1一照明用電系數(shù)P1 電動機(jī)額定功率（ kw ）P2 電焊機(jī)額定用量（ kVA ）K1 電動機(jī)要求系數(shù)，取 0.6K 2 電焊機(jī)要求系數(shù) ,取 0.6cos 功率因素，取 0.75（2）需配備臨時發(fā)電設(shè)備，以備突然停電時使用，以避免鉆孔 和灌注時事故的發(fā)生。（3）根據(jù)施工總平面的布置，合理設(shè)置配電箱。6.2.7 鋼筋籠的制作（1）鋼筋籠的制作場地應(yīng)選擇在運(yùn)輸和就位都比較方便的場 所，設(shè)置在鋼筋加工場內(nèi)。（2）鋼筋進(jìn)場后應(yīng)按鋼筋的不同型號、不同直徑、不同長度分 別進(jìn)行堆放。（3）鋼筋骨架綁扎順序是：a）主筋調(diào)直，在調(diào)直平臺上進(jìn)

9、行；b ）骨架成形，在骨架成形架上安放架立筋，按等間距將主筋 布置好，用電弧焊將主筋與架立筋固定；c）將骨架抬至外箍筋流滾動焊接器上，按規(guī)定的間距纏繞箍 筋，并用電弧焊將箍筋與主筋固定；（4 ）鋼筋籠分段制作，分段長度在 9m 左右，對于長樁采取一 些輔助措施后，也可定為 12m ；（5 ）主筋對接可采用對焊、搭接焊、幫條焊、機(jī)械連接，主筋 對接在同一截面內(nèi)的鋼筋接頭數(shù)不得多于主筋總數(shù)的 50% ，相鄰兩 個接頭間的距離不小于主筋直徑的 35 倍，且不小于 500mm 。（6 ）鋼筋籠保護(hù)層：為確保樁砼保護(hù)層厚度，應(yīng)在主筋外側(cè)設(shè) 鋼筋定位器，按照設(shè)計圖紙?jiān)O(shè)置定位筋，同一斷面上定位器 4 處，

10、沿樁四周布置。（7）鋼筋籠的堆放： 鋼筋籠堆放應(yīng)考慮安裝順序、鋼筋籠變形和防止事故等因素， 以堆放二層為宜。6.2.8 護(hù)筒的制作護(hù)筒的規(guī)格：短螺鉆機(jī)因鉆頭進(jìn)出孔口的沖擊力較大，護(hù)筒內(nèi) 徑宜比孔徑大 200mm ，當(dāng)?shù)叵滤惠^淺時，護(hù)筒長度 4.5m 為宜， 步履式錐鍋鉆機(jī)、大鍋錐鉆機(jī)護(hù)筒內(nèi)徑比孔徑大 100mm ，護(hù)筒長 度 4.0m 。護(hù)筒用 8mm 的鋼板制作，在護(hù)筒的上、中、下各加一道加勁 筋，頂端焊兩個吊環(huán)，一為起吊用，二為綁扎鋼筋籠吊桿，壓制鋼 筋籠的上浮，護(hù)筒頂端同時正交刻四道槽，以便掛十字線，以備驗(yàn) 護(hù)筒、驗(yàn)孔之用。6.3 施工要點(diǎn)6.3.1 護(hù)筒的埋設(shè)根據(jù)樁位點(diǎn)設(shè)置護(hù)筒，護(hù)筒

11、用 8mm 厚鋼板制成，內(nèi)徑比設(shè)計 直徑大 20cm 。護(hù)筒頂面宜高出施工水位或地下水位 2m ，還應(yīng)滿足 孔內(nèi)泥漿面的高度要求，在旱地或筑島時還應(yīng)高出施工地面 0.5m 。 護(hù)筒位置應(yīng)埋設(shè)正確穩(wěn)定，護(hù)筒中心和樁位中心偏差不得大于 50mm ，傾斜度偏差不大于 1% ，護(hù)筒與坑壁之間應(yīng)填粘土并夯實(shí)。 循環(huán)鉆施工時采用下埋式，埋置護(hù)筒要求準(zhǔn)確、穩(wěn)固，護(hù)筒周圍用 粘土或石灰土分層夯實(shí)。護(hù)筒埋設(shè)后再將樁位中心通過四個控制護(hù) 樁引回，使護(hù)筒中心與樁位中心重合，并在護(hù)筒上用紅油漆標(biāo)識護(hù) 樁方向線位置。護(hù)筒的埋設(shè)深度：旱地施工時，黏性土應(yīng)不小于 1m ，砂類土應(yīng)不小于 2m 。當(dāng)表層土松軟，宜將護(hù)筒埋置到

12、較堅(jiān)硬 密實(shí)的土層中至少 0.5m 。埋設(shè)護(hù)筒，應(yīng)在護(hù)筒四周回填黏土并分層 夯實(shí)。可用錘擊、加壓、振動等方法下沉護(hù)筒。6.3.2 鉆機(jī)就位在埋設(shè)好護(hù)筒和備足護(hù)壁泥漿后，利用一臺 25T 吊車配合人工 將鉆機(jī)就位，立好鉆架，拉好纜風(fēng)繩，并調(diào)整好起吊系統(tǒng)后，將鉆 頭徐徐放進(jìn)護(hù)筒內(nèi)，然后安裝轉(zhuǎn)盤、鉆桿、水龍頭等。6.3.3 鉆進(jìn)成孔將鉆頭提高距離孔底2030cm，真空泵加足清水（不得使用臟 水），關(guān)閉控制閥使管路封閉，打開真空管路使氣水暢通，然后啟動 真空泵產(chǎn)生負(fù)壓，待泥漿泵充滿水時關(guān)閉真空泵，立即啟動泥漿 泵。當(dāng)泥漿泵出口真空壓力達(dá)到 0.2Mpa 以上時，打開出水控制 閥，把管路中的泥水混合物排

13、到沉淀室，形成反循環(huán)，啟動鉆機(jī)慢 速開始鉆進(jìn)，直至成孔。清孔后提出鉆頭，由質(zhì)量員和工程監(jiān)理進(jìn)行孔徑、孔深、垂直 度檢測，驗(yàn)收合格后，移走鉆機(jī)，蓋好蓋板，進(jìn)行下道工序施工。6.3.4 鉆孔出土的清理 進(jìn)過泥漿分離器和沉淀池沉淀的渣土，進(jìn)過晾曬之后，由運(yùn)渣車運(yùn)送到指定地點(diǎn)堆放，等待處理，各項(xiàng)指標(biāo)檢測合格之后，用于路 基填筑，做到循環(huán)利用，保護(hù)環(huán)境。6.3.5 鋼筋籠的吊放（ 1）鋼筋籠的吊放要對準(zhǔn)孔位、扶穩(wěn)、緩慢，避免碰撞孔位， 到位后立即固定。（ 2 ）多節(jié)鋼筋籠吊放時，應(yīng)將鋼筋籠逐步接長后再放入孔內(nèi)， 利用先插入孔內(nèi)的鋼筋籠上部架立筋將籠體固定在護(hù)筒上，利用吊 裝機(jī)械將上節(jié)鋼筋籠臨時吊住進(jìn)行兩

14、節(jié)鋼筋籠的對接，鋼筋籠對接 后要請質(zhì)量員和工程監(jiān)理對連接質(zhì)量檢查驗(yàn)收，合格后再沉入孔 內(nèi)。（ 3 ）鋼筋籠的標(biāo)高定位，可采用鎖定式吊桿。 當(dāng)灌注樁孔樁深度較大時，尤為必要，使用兩根長度略大于施 工面至樁頂距離的I 12的工字鋼，在工字鋼下端焊若干定位環(huán)，間 距 5cm ，在鋼筋籠頂端下到孔口時，按照孔口標(biāo)高至樁頂標(biāo)高的距 離尺寸，確定要使用的定位環(huán)順序，將確定的定位環(huán)從主筋外側(cè)首 道加勁筋下面插到主筋里側(cè)，再從內(nèi)側(cè)向環(huán)內(nèi)插入兩根同吊桿一樣 長的插肖，將吊桿鎖定，插肖上端與吊桿上端綁扎在一起，起吊吊 桿，將鋼筋籠徐徐下放到位，然后將吊桿吊環(huán)與護(hù)筒綁扎在一起， 將鋼筋籠固定，同時可防止灌注砼時鋼筋

15、籠的上浮。6.3.6 導(dǎo)管的安放 鋼筋籠吊入固定后，應(yīng)逐步按下導(dǎo)管，導(dǎo)管的壁厚不宜小于3mm ，直徑 30mm ，鉆孔深度大時，宜選用大直徑導(dǎo)管，以確保導(dǎo) 管良好的通導(dǎo)性。導(dǎo)管直徑的制作偏差不應(yīng)超過 2mm ，底管長度不宜小于 4m 導(dǎo)管使用前進(jìn)行拼裝打壓，以檢查導(dǎo)管是否有砂眼，試水壓力為 1 .3P ，導(dǎo)管安放觸孔底后，上提 300 400mm 。6.3.7 二次清孔 當(dāng)導(dǎo)管安裝完畢，灌注混凝土前應(yīng)再次測量沉渣厚度，當(dāng)沉渣厚度超標(biāo)時，應(yīng)進(jìn)行二次清孔。二次清孔采用正循環(huán)壓漿法即可取 得很好的效果，將泥漿高壓管和導(dǎo)管連接，開啟漿泵進(jìn)行泥漿循 環(huán)，當(dāng)孔底沉渣厚度小于規(guī)定指標(biāo)后，再進(jìn)行一段時間的泥漿

16、循 環(huán)，以置換泥漿，降低泥漿比重，當(dāng)空口反上來的泥漿比重小于 1.10 、含砂率小于 2%后可澆注砼。6.3.8 水下砼的灌注 清孔完畢后，由導(dǎo)管上部塞入隔水栓，塞入深度以臨近水為 準(zhǔn)，當(dāng)儲料斗內(nèi)的砼儲量滿足剪栓后首次灌注時，即保證導(dǎo)管底端 能埋入砼中不小于 1.0m 時，即可剪栓和開啟料倉門。隨著不斷的灌 注，孔內(nèi)砼面的上升，隨時提升和拆卸導(dǎo)管，導(dǎo)管底端必須保證埋 入管外的砼面以下 26m 。為了保證砼連續(xù)灌注，導(dǎo)管不脫離砼面，且有一定的埋置深 度，要求詳細(xì)計算砼灌注料斗、儲料斗及導(dǎo)管的體積，并根據(jù)不同 的成樁孔徑，以此推算每次上拔的高度，避免和禁止導(dǎo)管脫離砼面 和砼灌注的中斷。第一次砼的灌

17、注量必須滿足底端能埋入砼中 1.0m 的要求。第二次砼的灌注量 （即以后各次） 必須滿足導(dǎo)管底端能埋入 2 6m 的要求，任何情況下得少于 2m 的要求。第一次（以后各次）的提管，保證導(dǎo)管底端至少埋入砼面以下2m 以上，不得產(chǎn)生斷樁，在任何情況下，導(dǎo)管的埋深不得大于 6m 。為消除沉渣影響，保證樁頂灌注質(zhì)量，砼的灌注應(yīng)比樁頂控制 標(biāo)高高出 80 100cm.灌注過程中 ,應(yīng)有專人測量導(dǎo)管埋深及管內(nèi)外砼面的高差，填寫 砼灌注記錄。水下砼必須連續(xù)灌注施工，每根樁的澆注時間按初盤 砼的初凝時間控制，對澆注過程中的一切故障均應(yīng)記錄備案。7 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)（1）加強(qiáng)原材料試驗(yàn)工作，嚴(yán)格執(zhí)行各種材料的檢

18、驗(yàn)制度，不 合格材料嚴(yán)禁進(jìn)場和使用，水泥、鋼材均應(yīng)有出廠證明和試驗(yàn)資 料，砼要做配比試驗(yàn)，嚴(yán)禁套用配合比。（2）鋼筋籠成形綁扎點(diǎn)焊引弧不得在主筋上進(jìn)行。（3）護(hù)筒的埋設(shè)、泥漿的制備、鉆孔的清孔要有專人負(fù)責(zé)，嚴(yán) 禁縮頸、夾層、歪斜等質(zhì)量通病。（4）鉆機(jī)因故停止鉆孔時，應(yīng)設(shè)專人值班補(bǔ)漿，防止塌孔事 故。（5）鉆孔成孔后要及時灌注，不得過夜，以免造成縮徑和塌 孔。（6）測繩要定期用鋼尺校驗(yàn)，當(dāng)更換測繩、搭接測繩或其它不 明情況發(fā)生時，要隨時用鋼尺檢驗(yàn)。（7）砼灌注時，要防止鋼筋籠上浮，必須對鋼筋籠采取足夠的 壓制力，同時在砼灌注到鋼筋籠位置時，要勤拔導(dǎo)管，使導(dǎo)管埋深 保持在 2 6m 。減少因砼上升

19、時的磨擦力。（8）砼灌注完畢，開始初凝，即割斷鋼筋籠掛環(huán)，使鋼筋骨架 不影響砼的收縮，及鋼筋與砼的粘結(jié)力（9）灌注導(dǎo)管使用后要及時用水清洗，管壁要經(jīng)常檢查，隨時清除砂眼、接口變形等隱患，破損的膠墊和連接螺栓要及時更換。（10）停滯時間較長的砼應(yīng)進(jìn)行坍落度檢測，不合格的嚴(yán)禁灌 入。（11）每個臺班做兩次塌落度試驗(yàn)，并檢測砂石含水量、調(diào)整 水灰比和塌落度。（ 12 ）每澆注 50m 3混凝土必須有一組試件，小于 50 m 3 的樁， 每根樁必須有一組試件。（13）做好測量控制，保護(hù)好測量控制點(diǎn)，經(jīng)常進(jìn)行復(fù)測。（14）認(rèn)真做好施工記錄和各項(xiàng)原始記錄管理，做到完工資料齊全，并及時整理歸檔，成孔記錄和灌

20、注記錄應(yīng)做到一樁一表。8 施工勞動組織（1）護(hù)筒埋設(shè)：工人 2 3 人（2）反循環(huán)鉆機(jī)：司機(jī) 1 人，指揮兼記錄 1 人，鉆桿安裝 2 人，清渣工 2 人（3）砼灌注：司機(jī) 1 人，孔口導(dǎo)管安裝 3 人，雜工 6 人，測量記錄 1 人（ 4）砼攪拌：司機(jī) 1 人，上料 4 人，計量 1 人（5）輔助工：泥漿制作 1 人，泵工 1 人，其它工種如電工、修理工、測量工 酌情考慮。以上勞動組織為一班施工人員，如兩班制則乘以 2 。9 應(yīng)注意的安全事項(xiàng)及具體措施（1）貫徹安全第一、預(yù)防為主的安全工作方針，加強(qiáng)安全教 育，嚴(yán)格執(zhí)行安全生產(chǎn)制度和操作規(guī)程，做好安全交底。（2）建全安全管理組織，各級管理組織設(shè)立專職質(zhì)量安全員和 兼職安全員，對安全關(guān)鍵部位進(jìn)行經(jīng)常性檢查。（3）大直徑灌注樁井口設(shè)安全蓋，防止掉物和塌孔。（ 4）加強(qiáng)機(jī)械維護(hù)、檢修、保養(yǎng)，機(jī)電設(shè)備由專人操作。（5）嚴(yán)格用電管理，施工現(xiàn)場的一切電源電路的安裝和拆除， 必須由持證電工操作，電器必須嚴(yán)格接地、接零和漏電保護(hù)器，場 地電纜應(yīng)架空，嚴(yán)禁拖地和埋壓