正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔灌注樁施工工法

1、正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鉆孔灌注樁施工工法程丙權(quán) 趙翠然 嚴(yán)海波 錢莉一、前言鉆孔灌注樁在我國橋梁樁基施工中是一項應(yīng)用十分廣泛的施工技術(shù)，隨著經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展，在水利工程及房屋建筑工程中得到了大量的推廣和廣泛的應(yīng)用。但由于鉆孔灌注樁的施工工序較多，既要保證成孔安全，又要保證成樁質(zhì)量，必須做好每道工序的工作質(zhì)量及工序間的銜接。二、工法特點本工法施工方便,成本低，施工速度快，成樁質(zhì)量高。（1）對施工平臺承載力要求較低，鉆孔擴孔率低；（2）采用自造泥漿或加少許粘土造漿鉆孔成孔，有效降低施工成本；（3）鉆進(jìn)時根據(jù)地層情況選擇合適的鉆進(jìn)速度，調(diào)整合適的泥漿比重，樁孔質(zhì)量好，孔壁堅實，穩(wěn)定性好，能避免或減少塌孔現(xiàn)

2、象發(fā)生；（4）機械操作簡便，施工工序簡單，勞動強度低，適用具有粘性性質(zhì)的地層，同時適用于礫石直徑不大于20cm的壤土地層。三、適用范圍本工法適用于橋梁樁基、水利工程及房屋建筑工程中的基礎(chǔ)處理工程施工，適用地層為粘性壤土地層及粘土地層。四、工藝原理本工法是采用回轉(zhuǎn)鉆機自造泥漿護壁成孔，孔內(nèi)土體通過鉆頭切割與攪拌形成泥漿，最終通過泥漿泵正循環(huán)排出孔外；鋼筋骨架分節(jié)制作，汽車吊吊裝就位，孔口焊接下放鋼筋籠；直升導(dǎo)管法進(jìn)行水下混凝土澆筑的施工工藝。五、施工工藝流程及操作要點（一）工藝流程施工工藝流程見圖1。（二）操作要點1、成孔施工（1）定位放樣根據(jù)施工圖紙，測量人員采用全站儀測量放點，精確放出各樁的

3、中心位置，同時埋設(shè)樁中心的縱向、橫向定位標(biāo)志及護樁，經(jīng)監(jiān)理工程師確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行施工，施工中經(jīng)常進(jìn)行復(fù)測。（2）護筒埋設(shè)護筒采用壁厚4mm鋼護筒，內(nèi)徑大于鉆頭直徑100150mm，在護筒上端開設(shè)1個出漿口，規(guī)格為40×40cm。護筒高出施工平臺1030cm，底部及周圍用粘土回填，分層夯實校正樁位后用細(xì)線拉出樁中心十字線，并用紅漆標(biāo)記在護筒上，施工時要經(jīng)常測量復(fù)核其準(zhǔn)確性，護筒底標(biāo)高應(yīng)高于地下水位標(biāo)高，護筒埋深根據(jù)地下水位、樁徑和鉆頭長度確定，一般約1.5m。（3）鉆機就位對鉆機下部墊層進(jìn)行夯實后，再搭設(shè)施工平臺，水平尺找平，鉆機就位后必須平整、穩(wěn)固。每班由工段長或班長檢查（測）不少

4、于3次，發(fā)現(xiàn)不符合要求的立即糾正。樁位放樣護筒埋設(shè)鉆機就位鉆 進(jìn)終孔檢查一次清孔鋼筋籠入孔下導(dǎo)管、二次清孔灌注水下砼挖除護筒平整場地供 水挖泥漿池造 漿排漿池排漿制作鋼筋籠設(shè)隔漿設(shè)施檢測導(dǎo)管拼 接測砼面高、拆導(dǎo)管砼運輸砼拌制試塊制作試塊檢驗鉆機移位樁頭鑿除樁身質(zhì)量檢測圖1 鉆孔灌注樁施工工藝流程圖（4）泥漿制作鉆孔用泥漿主要采用自造漿，開鉆時可在孔內(nèi)加入適量的粘土并采用低速、慢進(jìn)造漿，然后正常鉆進(jìn)。在鉆進(jìn)過程中嚴(yán)格控制泥漿參數(shù)（見表1），保護孔壁不坍塌、縮徑及保證樁的灌注質(zhì)量。沖洗液循環(huán)系統(tǒng)由泥漿池、沉淀池排水槽組成，應(yīng)滿足鉆進(jìn)過程中沉渣、清渣、排漿的要求，并經(jīng)常進(jìn)行清理，保持泥漿性能,每班檢

5、測不少于3次。沉淀池中的沉渣應(yīng)及時清理運走，廢漿及時抽漿外排，或暫存廢漿池。表1 泥漿的性能指標(biāo)鉆孔方法地層情況泥 漿 性 能 指 標(biāo)相對密度粘度(Pa·s)含砂率(%)正循環(huán)一般地層1.051.20162284易坍地層1.201.45192884（5）鉆進(jìn)成孔鉆孔灌注樁采用正循環(huán)，三翼單腰帶刮刀鉆頭回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔，原土造漿護壁，正循環(huán)兩次清孔工藝。開孔前檢查鉆頭直徑是否能達(dá)到設(shè)計樁徑要求，校核樁位、孔口標(biāo)高及樁孔編號，經(jīng)檢驗準(zhǔn)確無誤后方可開工。鉆進(jìn)時，開始25m要輕壓慢轉(zhuǎn)，采用低檔低速鉆進(jìn)。鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)為：轉(zhuǎn)速4070r/min，壓力1020kN，泵量10001500L/min。鉆進(jìn)

6、過程中應(yīng)注意以下問題：鉆進(jìn)過程中每鉆進(jìn)3m要檢查一次鉆桿的垂直度和轉(zhuǎn)盤的水平度，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)及時調(diào)整。鉆進(jìn)過程由專人經(jīng)常測定泥漿的技術(shù)參數(shù)，及時調(diào)配泥漿，黏度大、含砂率高的泥漿及時外排，沉淀池廢渣及時挖除。在鉆進(jìn)過程中根據(jù)鉆進(jìn)及返漿帶渣情況，明確記錄地層的地質(zhì)情況，若遇特殊地層則及時采取措施，整個鉆進(jìn)過程中盡可能避免鉆機振動、移位。終孔過程中采取計算鉆具長度、機高、機上余尺的方法計算孔深，鉆孔完畢后用測繩再次測定實際孔深，確認(rèn)達(dá)到設(shè)計深度后方可進(jìn)行下一步施工。鉆孔結(jié)束后，孔位、孔徑、垂直度（傾斜率）可采用自制檢孔器檢驗。檢孔器采用外徑為基樁鋼筋籠直徑加3540mm（但不得大于鉆頭直徑），長度為5倍

7、外徑的自制鋼筋籠。檢驗時先用卷揚機吊繩將檢孔器吊入孔口，利用孔口護筒側(cè)壁或頂面樁位十字線標(biāo)記拉兩根線繩，觀察起吊繩中心十字線交叉中心的距離并作記錄。檢孔器每下落5m觀測數(shù)據(jù)并記錄，依次做全深度檢查。（6）清孔鉆孔達(dá)到設(shè)計深度后，孔深、孔徑等檢查合格后進(jìn)行清孔。清孔時應(yīng)將鉆具提離孔底50cm，大泵量清孔。為保證樁的質(zhì)量，在下入導(dǎo)管后，進(jìn)行二次清孔，保持孔內(nèi)泥漿相對密度1.031.10，含砂率2，粘度1720Pa·s，并確保灌注前的孔底沉渣厚度不大于0.2m。2、成樁施工（1）鋼筋籠制作根據(jù)施工圖紙分段制作，按照鋼筋制作規(guī)范施行。搭接處采用雙面焊接，搭接長度按照施工圖紙執(zhí)行，同一截面焊接

8、根數(shù)不大于1/2，接頭間距不小于35d。螺旋箍筋搭接長度不小于300mm。按設(shè)計要求在骨架外側(cè)設(shè)置控制保護層厚度的鋼筋，骨架頂端兩側(cè)設(shè)置吊環(huán)。（2）鋼筋籠焊接及驗收要求制作好的鋼筋籠經(jīng)過驗收后，要標(biāo)明堆放，并做好防護，鋼筋籠存放時應(yīng)在加強筋內(nèi)部加設(shè)“十”字鋼筋支撐，防止鋼筋籠失圓。以防止受潮生銹及變形。（3）鋼筋籠的安放清孔結(jié)束后，盡快進(jìn)行鋼筋籠的吊裝安設(shè)工作。鋼筋籠安放前要再次對鋼筋籠進(jìn)行檢查核對，確保鋼筋籠符合設(shè)計及規(guī)范要求。采用汽車吊吊裝鋼筋籠；下放鋼筋籠前，根據(jù)護筒標(biāo)高，再次測量孔深，配備相應(yīng)的枕木和壓桿。鋼筋籠安放必須垂直對中，不碰孔壁，吊筋或壓桿的橫擔(dān)不得壓在護筒上及可能引起孔壁坍

9、塌的范圍內(nèi)，應(yīng)將壓桿、橫擔(dān)支撐在枕木上。鋼筋籠定位采用壓桿與鋼筋籠相連接，根據(jù)護筒標(biāo)高計算出地面標(biāo)高后，把鋼筋籠下放到位，將壓桿固定在孔口橫擔(dān)上，以防止灌注砼時鋼筋籠上浮或下移。（4）安放導(dǎo)管導(dǎo)管采用250mm的鋼管，導(dǎo)管間采用絲扣連接。接導(dǎo)管前先洗凈連接頭，連接必須緊密，嚴(yán)禁滲漏。導(dǎo)管每節(jié)長度一般3m左右，最下端一節(jié)長度不小于4m，并配置1m、0.5m等短管調(diào)節(jié)導(dǎo)管長度。導(dǎo)管下放前在地面試壓檢查其連接的密封性，根據(jù)鉆孔深度，試水壓力一般不小于0.61.0MPa?？變?nèi)居中下入導(dǎo)管，導(dǎo)管下端距離孔底約0.30.5m。（5）混凝土灌注在混凝土灌注前，進(jìn)行二次清孔，并測量孔底沉渣厚度。按照施工配合比

10、拌制砼，并保證供應(yīng)強度，確保在最先澆筑的砼初凝前澆筑完畢。首批灌注混凝土的數(shù)量應(yīng)滿足導(dǎo)管首次埋置深度1.0m和填充導(dǎo)管底部的需要。灌注過程中，導(dǎo)管埋置深度控制在不小于2.0m，防止拔管過多造成斷樁或夾層。灌注時專人負(fù)責(zé)檢查記錄，隨時觀察管內(nèi)混凝土下降及孔口返水情況。及時測量孔內(nèi)混凝土上升高度，提升和分段拆除上部導(dǎo)管，拆除導(dǎo)管需經(jīng)技術(shù)員或施工隊長檢查無誤后方可進(jìn)行。提升導(dǎo)管不得左右移動，保證有次序地拔管和連續(xù)澆筑混凝土直到整樁完畢。首批砼灌注后，樁孔混凝土面高出鋼筋籠底部1m時，降低混凝土的灌注速度。當(dāng)混凝土上升到骨架底口4m以上時，提升導(dǎo)管，使導(dǎo)管底口高于骨架底部2m時，恢復(fù)正常灌注速度。當(dāng)灌

11、注接近樁頂時，應(yīng)及時量測樁頂標(biāo)高，使灌注樁的樁頂標(biāo)高比設(shè)計標(biāo)高高出50100cm，混凝土灌注過程中，用重錘或測桿檢查樁頂標(biāo)高。混凝土面返到超灌長度的標(biāo)高后，拔管時將導(dǎo)管上下緩慢活動，使混凝土面口慢慢彌合，防止拔管過快造成泥漿混入，形成混泥芯，出現(xiàn)樁頭滲水等質(zhì)量缺陷。在灌注過程中或?qū)⒔Y(jié)束時，核對混凝土的灌入數(shù)量，以確定所測混凝土的灌注高度的準(zhǔn)確性。灌注結(jié)束后，整理、沖洗現(xiàn)場，清洗導(dǎo)管及工器具，護筒在灌注完畢后提起。（6）清理樁頭、成樁檢測為確保樁頂質(zhì)量，樁頂砼面標(biāo)高宜高于設(shè)計標(biāo)高50100cm。在砼灌注結(jié)束后，保留1020cm待砼強度達(dá)到設(shè)計強度的70%以上后進(jìn)行鑿除，并報請檢測部門對樁身質(zhì)量

12、進(jìn)行檢測。混凝土澆筑孔口設(shè)施示意圖見圖2。圖2 混凝土澆筑孔口設(shè)施示意圖（7）特殊情況處理預(yù)防斷樁、夾泥、縮徑，減少泥皮厚度的措施a、灌注過程中隨時測定混凝土面高度，保證導(dǎo)管埋深在26m范圍內(nèi)。b、防止灌注混凝土的過程中堵塞導(dǎo)管是在灌注漏斗上加篩網(wǎng)（必要時），防止大塊碎石進(jìn)入導(dǎo)管而堵管；導(dǎo)管內(nèi)壁必須光滑順暢，不得有結(jié)塊砼或其它物品粘附在管內(nèi)壁。c、使用好的泥漿，保證泥漿的質(zhì)量，快速成孔，減少清孔至灌注混凝土的時間間隔。灌注前洗孔：泥漿比重、粘度、含砂量、孔底沉渣滿足要求指標(biāo)。d、鉆進(jìn)中產(chǎn)生的泥漿粘度、比重等始終保持設(shè)定的允許范圍內(nèi)，隨時清挖排除廢渣廢液，若有超標(biāo)時應(yīng)及時稀釋，應(yīng)先清洗后稀釋。e

13、、混凝土灌注至距頂部3m時，向孔內(nèi)放水稀釋泥漿或?qū)?dǎo)管在砼的埋深減為1.0m，以減少混凝土排除泥漿的阻力，防止樁頂產(chǎn)生瓶頸現(xiàn)象。f、鋼筋籠下到設(shè)計標(biāo)高及防止上浮下沉措施：防止鋼筋籠的上浮和下沉，除采用剛性大的壓桿外，當(dāng)灌注混凝土返至鋼筋籠底部以上1m左右時，適當(dāng)放慢灌注速度，待混凝土面超過鋼筋籠底部34m，再保持正常灌注速度。處理斷樁措施在灌注過程中，如因故把導(dǎo)管下口提出混凝土面，或停灌，即會產(chǎn)生斷樁，則可采取如下?lián)尵却胧篴、當(dāng)灌注混凝土量少、埋籠淺或未埋籠時，將籠拔出，重新下鉆掃孔，用反循環(huán)鉆機把孔內(nèi)混凝土掃開，吸出孔內(nèi)砂、石及其攜帶的沉淀。孔深滿足要求后重新下籠、下導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔，重新

14、灌注砼。b、在灌注的后期，可將導(dǎo)管拔出并進(jìn)行清洗，然后加裝底蓋閥并將導(dǎo)管及料斗內(nèi)灌滿混凝土后再插入孔內(nèi)混凝土面12m以下，然后剪斷底蓋閥的吊繩并提起導(dǎo)管（約0.5m），使混凝土排出，并繼續(xù)灌注至要求的高度。六、設(shè)備與勞動組織（一）主要設(shè)備見表1。表1 主要設(shè)備器具配置表設(shè)備器具名稱型號單位數(shù)量混凝土拌和站HZ60-1Q1500（樁徑1.5m以下）座1工程鉆機GPF-2000D（樁徑1.8m、2.0m）臺1潛水泵15m3/h65m臺2泥漿泵NL1110-16-57臺2污水泵10m3/h臺2汽車吊25t輛1混凝土罐車8m3輛23鋼筋籠運輸車自制輛1電焊機BX-400臺3鋼筋彎曲機GW40-1臺1鋼

15、筋切斷機GQ50-1臺1鋼筋調(diào)直機GTJ4-4/14臺1（二）勞動組織見表2。表2 勞動組織工種班次人數(shù)/班合計質(zhì)檢人員224管理人員212鋼筋加工人員166鉆孔人員2612（連續(xù)）澆筑人員2612（連續(xù)）拌和站人員2510輔助人員236七、質(zhì)量控制（一）質(zhì)量管理措施1、施工前技術(shù)部門向施工作業(yè)隊進(jìn)行技術(shù)交底，詳細(xì)講解施工工藝、方法及施工中的控制要點，要求施工人員和技術(shù)人員掌握施工方案和技術(shù)規(guī)范。2、開工前各項準(zhǔn)備工作必須完善，施工機具必須檢修處于完好狀態(tài)，必要時準(zhǔn)備施工輔助預(yù)案，比如：施工中停電要配備發(fā)電機，以確保樁基砼澆筑連續(xù)。3、嚴(yán)格實行“三檢制”，未經(jīng)驗收合格不得進(jìn)入下一道工序的施工。

16、（二）關(guān)鍵工序質(zhì)量控制措施1、樁位及標(biāo)高的控制方法（1）所用的測量儀器、設(shè)備等經(jīng)技術(shù)監(jiān)督部門校核。（2）測量放線工作由專職的測量人員擔(dān)任。（3）護筒中心線應(yīng)與樁中心定位點重合，允許偏差不得大于2cm，護筒傾斜度不得大于2%。（4）鉆機定位要準(zhǔn)確、穩(wěn)固，確保在施工中不發(fā)生傾斜、移動。在鉆進(jìn)過程中，經(jīng)常檢驗鉆機的水平度及垂直度，鉆頭中心應(yīng)對準(zhǔn)樁中心（即十字線中心），其水平偏差不大于2cm。（5）鉆機滑道中心要與轉(zhuǎn)盤、孔位中心重合，其水平位置偏差不得大于2cm，主鉆桿的垂直度不大于0.5%H。（6）用水準(zhǔn)儀將標(biāo)高引到可靠且便于測量和檢查的位置處，以便隨時測量計算孔深及孔底標(biāo)高。2、鋼筋籠的標(biāo)高和保護

17、層的控制措施（1）鋼筋籠的定位用壓桿與鋼筋籠相連接，下籠前用水準(zhǔn)儀測定護筒標(biāo)高。根據(jù)護筒標(biāo)高及地面枕木高度計算所需壓桿長度，把鋼筋籠下放到位，將壓桿固定在孔口，以防止灌注混凝土?xí)r鋼筋籠上浮或下沉。（2）通過扶正器實現(xiàn)鋼筋籠主筋混凝土保護層的均勻性。制籠時沿籠圓周均等的4個點焊接直徑810mm鋼筋及混凝土圓柱體制作的扶正器，間距2m，保護層厚度的允許偏差20mm，主筋凈保護層厚度50mm。為滿足鋼筋籠主筋的保護層厚度，確保施工過程中的泥漿質(zhì)量保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。（3）嚴(yán)格按照施工圖紙制作鋼筋籠，鋼筋的搭、焊接要符合鋼筋制作規(guī)范，所用材料必須有出廠合格證、材料復(fù)驗證，并報請有關(guān)部門驗收。為保證鋼筋

18、籠的成型質(zhì)量，所用主筋必須調(diào)直，加勁箍必須彎圓，鋼筋籠制作時有模具。鋼筋骨架制作及吊放允許偏差見表3。表3 鋼筋骨架制作及吊放允許偏差表項次項目允許偏差（mm）1主筋間距±102箍筋間距或螺旋筋螺距±203鋼筋骨架外徑±104鋼筋骨架長度±505骨架傾斜度±0.5%6骨架保護層厚度±207骨架中心平面位置208骨架頂端高程±209骨架底面高程±503、混凝土澆筑質(zhì)量控制措施（1）嚴(yán)格按照施工配合比拌制混凝土，混凝土坍落度控制在1822cm之間，擴散度宜為3438cm；坍落度小時損失不得大于3cm。 （2）導(dǎo)管使用前

19、需進(jìn)行通球和壓水試驗，確保無漏水、滲水時方能使用，導(dǎo)管接頭連接處須加密封圈并上緊絲扣。（3）按規(guī)范要求現(xiàn)場取樣制作試塊。八、安全措施施工過程中認(rèn)真貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的方針政策，嚴(yán)格控制和防止各類傷亡事故的發(fā)生，具體措施如下：（1）項目經(jīng)理部、施工隊成立安全領(lǐng)導(dǎo)小組，設(shè)專職安全員并制定嚴(yán)格的安全措施，定期分析解決工作中存在的問題，及時發(fā)現(xiàn)和排查不安全隱患。（2）安全教育經(jīng)常化、制度化，開工前進(jìn)行系統(tǒng)安全教育，開工后抓好安全教育的定期安全培訓(xùn)。（3）嚴(yán)格安全監(jiān)督，完善安全檢查制度，定期組織、檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正，真正把事故消滅在萌芽狀態(tài)。（4）所有操作人員必須持證上崗，嚴(yán)格按操作規(guī)程作業(yè)，嚴(yán)禁各種違章指揮和違章作業(yè)行為的發(fā)生。（5）夜