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 鉆孔灌注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 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(guò)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(mén)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（40m100

2、m），護(hù)壁效果好，成孔質(zhì)量可靠；施工無(wú)噪音，無(wú)震動(dòng)，無(wú)擠壓；機(jī)具設(shè)備簡(jiǎn)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(dòng)力22KW泥漿泵動(dòng)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16637鋼絲繩容量50m鉆桿雙頭絲扣羅紋連接2202m鉆塔高度6m

3、整機(jī)輪廓（長(zhǎng)寬高）8m2.5m2.7m主機(jī)重量17.5T4.2 測(cè)量?jī)x器的配備 4.2.1 測(cè)量?jī)x器 （1）J2經(jīng)緯儀 （2）SD3水準(zhǔn)儀 （3）50m鋼卷尺 4.2.2 泥漿測(cè)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(tái)；（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。5.2 粗骨料可選用卵石或碎石，最大粒徑應(yīng)不大于30mm，并不大于鋼筋間最小間距的1/3。

4、 5.3 泥漿制作材料（1）膨潤(rùn)土（2）粘土，塑性指數(shù)Ip大于17，小于0.005mm的粘粒含量大于50%。5.4 泥漿的性能指標(biāo)（1）比重r為1.151.2（2）粘度T 為大于18s（3）靜切力為25（mg/cm2）（4）含砂率n 為2%（5）酸堿度PH 為79（6）膠體率 98% （7）失水量 小于30%5.5 粘土的用量計(jì)算公式 式中：每立方米泥漿所需的粘土重量（噸）；每立方米泥漿應(yīng)需的粘土體積（立方米）；粘土的容重（噸/立方米）；要求的泥漿容重（噸/立方米）； 水的容重 =1噸/立方米； 5.6 測(cè)量項(xiàng)目及要求（1）全班工作日開(kāi)始時(shí)，測(cè)定一次護(hù)筒頂面全套指標(biāo)，以后鉆進(jìn)過(guò)程中，每隔2小時(shí)

5、測(cè)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(guò)程中，每天測(cè)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(chǎng)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(bào)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(jì)或施工方案。6.2.2 施工場(chǎng)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(chǎng)實(shí)際情況確定，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

6、好予以清除，當(dāng)清除后的場(chǎng)地標(biāo)高距地下水位面高度太小時(shí)，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(chǎng)地平整工作，對(duì)于不利于施工機(jī)械運(yùn)行的松軟場(chǎng)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(duì)于和施工場(chǎng)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(cè)量網(wǎng)的設(shè)置在施工場(chǎng)地設(shè)置井字形測(cè)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(cè)量控制點(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(shí)為了施工場(chǎng)地的干燥，需進(jìn)行泥漿制備及循環(huán)

7、系統(tǒng)的合理規(guī)劃。施工場(chǎng)地設(shè)置儲(chǔ)漿池一個(gè)，容積不小于6m3，沉淀池兩個(gè)，容積不小于10m3，兩個(gè)輪換使用，一個(gè)進(jìn)漿沉淀，一個(gè)關(guān)閘清理，沉淀池進(jìn)出口設(shè)閘門(mén)，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(dòng)計(jì)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(chǎng)標(biāo)牌公布。（3）按每根樁需要的灌注時(shí)間確定的砼的初凝時(shí)間，并按初凝時(shí)間性的控制標(biāo)準(zhǔn)確定緩凝劑的填加量。6.2.6 電源準(zhǔn)備（1）總用電量按下列公式計(jì)算：式中：1.1系數(shù)1.1照明用電系數(shù)電動(dòng)機(jī)額定功率（kw）電焊機(jī)額定用量（kVA）電動(dòng)機(jī)要求系數(shù)，取0.6電焊機(jī)要求系數(shù),取0.6功率因

8、素，取0.75（2）需配備臨時(shí)發(fā)電設(shè)備，以備突然停電時(shí)使用，以避免鉆孔和灌注時(shí)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(chǎng)地應(yīng)選擇在運(yùn)輸和就位都比較方便的場(chǎng)所，設(shè)置在鋼筋加工場(chǎng)內(nèi)。（2）鋼筋進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)按鋼筋的不同型號(hào)、不同直徑、不同長(zhǎng)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(tái)上進(jìn)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(dòng)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(zhǎng)度在9m左右，對(duì)于長(zhǎng)樁采取一些輔助

9、措施后，也可定為12m；（5）主筋對(duì)接可采用對(duì)焊、搭接焊、幫條焊、機(jī)械連接，主筋對(duì)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(gè)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(jì)圖紙?jiān)O(shè)置定位筋，同一斷面上定位器4處，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(shí)，護(hù)筒長(zhǎng)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1

10、00mm，護(hù)筒長(zhǎng)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(gè)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(shí)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)筒用8mm厚鋼板制成，內(nèi)徑比設(shè)計(jì)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(mǎn)足孔內(nèi)泥漿面的高度要求，在旱地或筑島時(shí)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(shí)采用下埋式，埋置護(hù)筒要求準(zhǔn)確、穩(wěn)固，護(hù)筒周

11、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(guò)四個(gè)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(shí)護(hù)樁方向線位置。護(hù)筒的埋設(shè)深度：旱地施工時(shí)，黏性土應(yīng)不小于1m，砂類(lèi)土應(yīng)不小于2m。當(dāng)表層土松軟，宜將護(hù)筒埋置到較堅(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(dòng)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(tái)25T吊車(chē)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(pán)、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

12、臟水），關(guān)閉控制閥使管路封閉，打開(kāi)真空管路使氣水暢通，然后啟動(dòng)真空泵產(chǎn)生負(fù)壓，待泥漿泵充滿(mǎn)水時(shí)關(guān)閉真空泵，立即啟動(dòng)泥漿泵。當(dāng)泥漿泵出口真空壓力達(dá)到0.2Mpa以上時(shí)，打開(kāi)出水控制閥，把管路中的泥水混合物排到沉淀室，形成反循環(huán)，啟動(dòng)鉆機(jī)慢速開(kāi)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(cè)，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(guò)泥漿分離器和沉淀池沉淀的渣土，進(jìn)過(guò)晾曬之后，由運(yùn)渣車(chē)運(yùn)送到指定地點(diǎn)堆放，等待處理，各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)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(duì)準(zhǔn)孔位、扶穩(wěn)

13、、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(shí)，應(yīng)將鋼筋籠逐步接長(zhǎng)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(shí)吊住進(jìn)行兩節(jié)鋼筋籠的對(duì)接，鋼筋籠對(duì)接后要請(qǐng)質(zhì)量員和工程監(jiān)理對(duì)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(shí)，尤為必要，使用兩根長(zhǎng)度略大于施工面至樁頂距離的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(shí)，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?gòu)膬?nèi)側(cè)向環(huán)內(nèi)插入兩根同吊桿一樣

14、長(zhǎng)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(shí)可防止灌注砼時(shí)鋼筋籠的上浮。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(shí)，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(guò)2mm，底管長(zhǎng)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300400mm。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(cè)量沉渣厚度，當(dāng)沉渣厚度超標(biāo)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行二次清孔。二次清孔采用正循環(huán)壓漿

15、法即可取得很好的效果，將泥漿高壓管和導(dǎo)管連接，開(kāi)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(shí)間的泥漿循環(huán)，以置換泥漿，降低泥漿比重，當(dāng)空口反上來(lái)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(chǔ)料斗內(nèi)的砼儲(chǔ)量滿(mǎn)足剪栓后首次灌注時(shí)，即保證導(dǎo)管底端能埋入砼中不小于1.0m時(shí)，即可剪栓和開(kāi)啟料倉(cāng)門(mén)。隨著不斷的灌注，孔內(nèi)砼面的上升，隨時(shí)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(jì)算砼灌注料斗、儲(chǔ)料斗及導(dǎo)管的體積，并根據(jù)不同

16、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。第一次砼的灌注量必須滿(mǎn)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(mǎn)足導(dǎo)管底端能埋入26m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80100cm.灌注過(guò)程中,應(yīng)有專(zhuān)人測(cè)量導(dǎo)管埋深及管內(nèi)外砼面的高差，填寫(xiě)砼灌注記錄。水下砼必須連續(xù)灌注施工，每根樁的澆注時(shí)間按初盤(pán)砼的初凝時(shí)間控制，對(duì)澆注過(guò)程中的一切故障均應(yīng)記錄備案。7 施工質(zhì)量控制

17、要點(diǎn)（1）加強(qiáng)原材料試驗(yàn)工作，嚴(yán)格執(zhí)行各種材料的檢驗(yàn)制度，不合格材料嚴(yán)禁進(jìn)場(chǎng)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(zhuān)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(shí)，應(yīng)設(shè)專(zhuān)人值班補(bǔ)漿，防止塌孔事故。（5）鉆孔成孔后要及時(shí)灌注，不得過(guò)夜，以免造成縮徑和塌孔。（6）測(cè)繩要定期用鋼尺校驗(yàn)，當(dāng)更換測(cè)繩、搭接測(cè)繩或其它不明情況發(fā)生時(shí)，要隨時(shí)用鋼尺檢驗(yàn)。（7）砼灌注時(shí)，要防止鋼筋籠上浮，必須對(duì)鋼筋籠采取足夠的壓制力，同時(shí)在砼灌注到鋼筋籠位置時(shí)，要勤拔導(dǎo)管，使導(dǎo)管埋

18、深保持在26m。減少因砼上升時(shí)的磨擦力。（8）砼灌注完畢，開(kāi)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(shí)用水清洗，管壁要經(jīng)常檢查，隨時(shí)清除砂眼、接口變形等隱患，破損的膠墊和連接螺栓要及時(shí)更換。（10）停滯時(shí)間較長(zhǎng)的砼應(yīng)進(jìn)行坍落度檢測(cè)，不合格的嚴(yán)禁灌入。（11）每個(gè)臺(tái)班做兩次塌落度試驗(yàn)，并檢測(cè)砂石含水量、調(diào)整水灰比和塌落度。（12）每澆注50m3混凝土必須有一組試件，小于50 m3的樁，每根樁必須有一組試件。（13）做好測(cè)量控制，保護(hù)好測(cè)量控制點(diǎn)，經(jīng)常進(jìn)行復(fù)測(cè)。（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(shí)整理歸檔，成孔

19、記錄和灌注記錄應(yīng)做到一樁一表。8 施工勞動(dòng)組織（1）護(hù)筒埋設(shè)：工人23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(cè)量記錄1人（4）砼攪拌：司機(jī)1人，上料4人，計(jì)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(cè)量工酌情考慮。以上勞動(dòng)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(jí)管理組織設(shè)立專(zhuān)職質(zhì)量安全員和兼職安全員，對(duì)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(zhuān)人操作。（5）嚴(yán)格用電管理，施工現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)地電纜應(yīng)