深厚淤泥質(zhì)土層旋挖混凝土灌注樁施工工法

深厚淤泥質(zhì)土層旋挖混凝土灌注樁施工工法工法編號：ZJ1GF-531-2014編制單位：中建一局集團第三建筑有限公司中國建筑一局（集團）有限公司主要執(zhí)筆人：李聞任波郭云峰王志華楊曉明1前言在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，旋挖鉆孔灌注樁在鉆進效率和質(zhì)量上都有明顯優(yōu)勢，應(yīng)用越來越廣泛，但在特殊地質(zhì)條件下，旋挖樁施工還存在一定局限性，目前所遇到的主要難點有：1大型基礎(chǔ)設(shè)施項目中涉及大體量旋挖施工，如何策劃施工組織、采取技術(shù)措施保證施工進度和質(zhì)量。2旋挖樁穿越厚度達(dá)10米的深厚淤泥質(zhì)軟土如何保證成孔和成樁質(zhì)量。3嵌巖鉆進困難，受其工藝特點的限制，旋挖樁在基巖強度5MPa時較容易嵌巖，5-15MPa時則施工困難，而超過20MPa則十分困難,而對于一般巖石來說，其強度往往超過15Mpa。通過工程實踐，我公司成功解決以上問題，總結(jié)出了旋挖鉆孔樁大體量施工、穿越深厚淤泥質(zhì)土、嵌巖鉆進、泥漿制備、反循環(huán)清孔等方面的施工工藝，形成本工法。2工法特點2.0.1大體量工程樁采取旋挖施工工藝成孔速度快，施工效率高，是普通回轉(zhuǎn)鉆進成孔效率的5倍以上，通過對場區(qū)的化整為零、合理規(guī)劃，做到分區(qū)管理，標(biāo)準(zhǔn)化施工，保證施工質(zhì)量。2.0.2針對淤泥質(zhì)土層特性，制備專用泥漿，采用反循環(huán)泥漿置換清孔，保證成渣厚度滿足要求。2.0.3利用長護筒穿越深厚淤泥質(zhì)土層保證旋挖成樁質(zhì)量和施工進度，施工簡便，經(jīng)濟，環(huán)保。2.0.4多鉆頭組合鉆進和分級碎巖，提高鉆齒入巖能力，提高成孔效率，保證工期，同時可以降低鉆齒損耗率，減少設(shè)備損傷，延長鉆具的壽命，降低成本。3工法適用范圍本工法適用于深厚淤泥質(zhì)土層、巖石抗壓強度<30MPa的基巖鉆進等復(fù)雜條件下旋挖樁施工。4工藝原理針對淤泥質(zhì)土體分布廣而深、流塑性大的特點，旋挖施工中采用長護筒施工工藝，利用鋼護筒穿透淤泥質(zhì)土，維持鉆進過程中孔壁穩(wěn)定，避免塌孔、縮徑，保證成孔質(zhì)量；對于基巖強度高、入巖深度大等要求則施優(yōu)選機型，分級分鉆頭入巖，合理組合，以最快效率完成入巖；淤泥質(zhì)土層中旋挖樁沉渣容易過厚則采用反循環(huán)泥漿泵，通過泵管向孔底注入密度大、含砂率小的泥漿，將孔內(nèi)懸浮碎巖、泥渣置換出來，達(dá)到清孔效果。5施工工藝流程及操作要點平面布置5.1工藝流程平面布置放線定位放線定位泥漿制備泥漿制備護筒埋設(shè)護筒埋設(shè)驗線、預(yù)檢驗線、預(yù)檢鉆機就位檢查垂直度、鉆頭尺寸、鉆尖位置鉆機就位檢查垂直度、鉆頭尺寸、鉆尖位置檢查護壁檢查護壁泥漿比重、鉆進速度、孔斜鉆進施工檢查清孔泥漿比重，測量孔徑、孔深、垂直度、成孔時間記錄入巖檢查清孔泥漿比重，測量孔徑、孔深、垂直度、成孔時間記錄入巖施工調(diào)整鉆頭，繼續(xù)鉆進調(diào)整鉆頭，繼續(xù)鉆進終孔驗收，清孔終孔驗收，清孔鋼筋籠制作驗收聲測管（注漿管）鋼筋籠制作驗收聲測管（注漿管）制作鋼筋籠隱蔽驗收鋼筋籠安鋼筋籠隱蔽驗收鋼筋籠安裝下置混凝土導(dǎo)管下置混凝土導(dǎo)管空氣壓縮機連接檢查隔水栓質(zhì)量空氣壓縮機連接檢查隔水栓質(zhì)量檢查導(dǎo)管安裝質(zhì)量、沉渣厚度、終孔隱檢二次清孔檢查導(dǎo)管安裝質(zhì)量、沉渣厚度、終孔隱檢二次清孔水下混凝土灌注檢查混凝土質(zhì)量取樣水下混凝土灌注檢查混凝土質(zhì)量取樣留置混凝土試塊留置混凝土試塊記錄混凝土澆注時間，檢查樁頂標(biāo)高拔護筒拔護筒初凝前0.5h左右初凝前0.5h左右拔出護筒混凝土混凝土養(yǎng)護5.2操作要點5.2.1平面布置1根據(jù)工程樁分布結(jié)合旋挖樁機的有效施工作業(yè)區(qū)域，便于工程樁施工時車輛行進、物料運輸，將場區(qū)化整為零，分區(qū)管理；合理設(shè)置場內(nèi)道路，施工時優(yōu)先施工場內(nèi)道路位置工程樁，完成后將空孔回填，路面采取毛石、磚渣硬化處理。2對所有工程樁進行分類編號，以防漏樁,結(jié)合各區(qū)工程樁數(shù)量、類別，以及工期節(jié)點要求安排機械、規(guī)劃動線。3每臺旋挖以3~4個承臺為施工橫向區(qū)域為宜，因地質(zhì)條件的特殊性，為保證施工時不影響已完成工程樁，造成串孔、塌孔等現(xiàn)象，應(yīng)采取隔承臺跳打方式，同時旋挖機底盤下墊鋼板，防止鉆孔過程中因機械自身的震動影響成孔質(zhì)量。5.2.2放線定位測量人員根據(jù)基線控制點和高程點、樁位平面圖及現(xiàn)場基準(zhǔn)水準(zhǔn)點，使用全站儀測定樁位，撒白灰做“十字”控制線，并插入木樁或短鋼筋做好明顯標(biāo)記，樁位放線應(yīng)確保準(zhǔn)確無誤，定位精度為10mm。5.2.3泥漿制備1結(jié)合深厚淤泥質(zhì)土層埋深厚、含水率高、可塑性強的特殊地質(zhì)條件，泥漿制備應(yīng)選用膨潤土加火堿，淤泥土層特別厚的區(qū)域泥漿制備還須加入纖維素，須保證泥漿相對密度不小于1.1，適當(dāng)提高泥漿濃度，但在澆筑混凝土前孔內(nèi)泥漿濃度不得大于1.25g/cm3，含砂率不得大于8%，黏度不大于28s。2根據(jù)施工平面布置各區(qū)域設(shè)置泥漿池和沉淀池各1個，容積不小于同時成孔容積2倍，泥漿池放置于承臺與承臺空隙間，不影響工程樁施工。3為保證泥漿質(zhì)量現(xiàn)場要配置泥漿攪拌機，提前制作好泥漿池進行泥漿發(fā)酵，發(fā)酵時間應(yīng)不小于24h。4為保證現(xiàn)場泥漿質(zhì)量，需要在成孔前、一次清孔、二次清孔、澆筑混凝土前現(xiàn)場實測泥漿比重等性能，并形成資料。表5.2.3泥漿性能指標(biāo)及測試方法：順序項目性能指標(biāo)測試方法及儀器1比重1.1～1.25g/cm3泥漿比重稱2粘度19～28秒500cc／700cc漏斗法3含砂量＜8％泥漿含砂量計5泥漿制備的技術(shù)及操作要求：1)在測定泥漿材料性能的基礎(chǔ)上,及時試配泥漿的最佳配合比。2)認(rèn)真做好泥漿測試工作。新制備的泥漿進行第一次測試，使用前進行一次測試，鉆孔過程中測試一次，鉆孔結(jié)束后在泥漿面下1米及孔底以上0.5米3)施工期間護筒內(nèi)的泥漿面應(yīng)高出地下水位1.0m以上。4)在清孔過程中，應(yīng)不斷置換泥漿，直至灌注水下混凝土。5)澆注混凝土前，泥漿性能符合表5.2.3要求。5.2.4護筒埋設(shè)1護筒制作鋼護筒由厚度12mm鋼板制成，應(yīng)保證同心圓，內(nèi)徑大于設(shè)計樁徑150mm，護筒中心偏差不大于50mm；查閱地勘報告，編制詳細(xì)的淤泥質(zhì)土層分布圖，根據(jù)淤泥質(zhì)土體分布情況確定護筒長度及加工數(shù)量。2護筒埋設(shè)使用振動錘下置長護筒，采用十字中心吊錘法校正，下置過程中隨時校正，達(dá)到要求后，用粘性土對稱均勻地投入護筒與周圍土間隙中，逐層搗實，以確保護筒埋設(shè)穩(wěn)固。5.2.5鉆機就位旋挖鉆機自行移位，鉆機履帶須座落在堅實的地面，下墊20厚鋼板，保證鉆機施工時不發(fā)生傾斜滑動，鉆機定位應(yīng)準(zhǔn)確，鉆頭中心與護筒中心的允許偏差不得大于50mm，控制鉆機的水平狀態(tài)，以保證鉆桿的垂直度，必要時用經(jīng)緯儀復(fù)測驗收。5.2.6鉆進施工1鉆進過程中，旋挖機鉆桿要保持垂直狀態(tài)，嚴(yán)格控制垂直度在規(guī)范允許范圍之內(nèi)。2旋挖土層鉆孔選用筒式鉆頭，要保證鉆頭適當(dāng)?shù)母叨?，以保證鉆具保徑和導(dǎo)向性良好。3在護筒內(nèi)注滿泥漿后，開始鉆進，鉆進過程中要隨時不斷補充泥漿，使孔內(nèi)護壁泥漿液面始終保持高于地下水位2.0m以上，以防止鋼護筒底部孔壁坍塌。4控制鉆頭在孔內(nèi)的升降速度，盡可能避免急動壓力和抽吸作用對孔壁的影響，造成坍塌。5在鉆進過程中，要根據(jù)地層的變化，及時調(diào)整鉆進參數(shù)，如轉(zhuǎn)速、鉆壓等。及時更換不同形式的鉆頭，以減少孔內(nèi)重復(fù)破碎。鉆頭刃角磨損嚴(yán)重時，應(yīng)及時補焊加強。6鉆至中風(fēng)化巖表層時由質(zhì)量員和監(jiān)理、地勘單位進行孔徑、孔深、垂直度檢測，確認(rèn)巖樣，記錄好入巖標(biāo)高，準(zhǔn)備更換鉆頭進行入巖施工。5.2.7入巖施工1多鉆頭組合鉆進多鉆頭組合鉆進入巖工藝適用于大多數(shù)機型，基巖強度高時，國產(chǎn)機型動力頭最大扭矩250KN.M以上，進口機型200KN.M以上為最佳。方法一先用帶截齒的筒式鉆頭以較低鉆壓和較高轉(zhuǎn)速對巖層做環(huán)狀圍切，類似于巖芯鉆，將巖芯與地層割開，每回次鉆進300mm；然后換螺旋鉆頭以較高鉆壓和較低轉(zhuǎn)速將巖芯崩裂破碎；再換用普通撈砂斗將未被螺旋鉆頭帶上的巖屑取出，清孔。方法二先用螺旋鉆頭以較高鉆壓和較低轉(zhuǎn)速破碎孔底巖石，每回次鉆進300mm左右，形成拋物線狀的孔底；然后換筒式鉆頭以較低鉆壓和較高轉(zhuǎn)速切修孔壁至孔最底端；再換用普通撈砂斗將剩余巖屑取出，清孔。表5.2.7-1組合入巖施工參數(shù)表鉆頭類型鉆壓（KN）轉(zhuǎn)速(r/min)功效（m/h）1截齒筒鉆13~1625~301.52螺旋鉆38~4210~141.9入巖完成時間3.6小時2分級破碎巖石（適用于大直徑工程樁）分級破碎巖石的工藝主要是通過提高壓力載荷來完成巖石的破碎，該方法對機械功率要求較高，動力頭最大扭矩宜280KN.M以上。把大口徑孔分解為從小口徑孔鉆進，然后再擴孔的分級破碎巖石方法。這樣由于孔底面積減小，壓力增大，進而達(dá)到大體積破碎巖石的目的。二級擴孔破碎巖石時孔底的接觸面積同樣很小，同樣增大了破碎巖石的載荷。表5.2.7-2分級碎巖施工參數(shù)表鉆頭類型鉆壓（KN）轉(zhuǎn)速(r/min)功效（m/h）1、小孔徑入巖截齒斗鉆35~4015~181.452、二級擴孔螺旋鉆35~4012~152.2入巖完成時間3.4小時5.2.8終孔驗收、清孔鉆至設(shè)計標(biāo)高時用帶有活門的筒形斗鉆清理沉渣，即一次清孔。清孔后提出鉆頭，由質(zhì)量員和工程監(jiān)理進行孔徑、孔深、垂直度檢測，驗收合格后，移走鉆機，蓋好蓋板，進行下道工序施工。入巖時及時組織地勘、監(jiān)理驗孔，留置巖樣，入巖深度達(dá)到設(shè)計要求終孔后，此時利用測繩測定孔深，記錄數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)記錄以護筒頂標(biāo)高讀取相對數(shù)據(jù)即可），利用旋挖樁機清理沉渣對樁孔進行一次撈渣清孔，清孔完成后再次利用測繩測定孔深，記錄數(shù)據(jù)，兩次數(shù)值之差小于50mm，則表明沉渣厚度滿足要求，若大于50mm則應(yīng)繼續(xù)清孔。5.2.9鋼筋籠制安1鋼筋籠制作1）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；2）將骨架抬至外箍筋滾動焊接器上，按規(guī)定的間距纏繞箍筋，并用電弧焊將箍筋與主筋固定。3）鋼筋籠分段制作，分段長度在9m左右，對于長樁也可定為12m，分段制作完畢后將各段整體焊接。4）主筋對接可采用對焊、搭接焊、綁條焊，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，主筋焊接長度對單面搭接焊為主筋直徑的10倍，箍筋的焊接長度為箍筋長度的8～10倍。5）鋼筋籠保護層：為確保樁混凝土保護層厚度，應(yīng)在主筋外側(cè)設(shè)鋼筋定位器，對于旋挖式鉆孔，為避免樁孔側(cè)面受到損壞，定位器應(yīng)使用寬度為50mm左右的鋼板，長度400～500mm，同一斷面上定位器4～6處，沿樁長的間距為2～l0m。6）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，以堆放二層為好，如能合理使用，補強鋼筋牢固綁扎，可以堆放三層。2鋼筋籠吊裝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）分段鋼筋籠在鋼筋后臺拼裝焊接好，運至場地后利用履帶吊整體吊裝，以節(jié)省安裝時間，同時可減少樁孔暴露時間，避免鋼筋籠安裝時間內(nèi)產(chǎn)生質(zhì)量問題。5.2.10下置混凝土導(dǎo)管鋼筋籠吊入固定后，應(yīng)逐步按下導(dǎo)管，導(dǎo)管的壁厚不宜小于3mm，直徑200～300mm，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。下導(dǎo)管過程中要加“o”型密封圈，防止漏水。導(dǎo)管使用前進行導(dǎo)管的水密性試驗，以檢查導(dǎo)管是否有砂眼，法蘭盤是否有變形、密封不嚴(yán)，試水壓力為0.6～1.0MPa，導(dǎo)管安放觸孔底后，上提300～500mm，以保證隔水塞（球）順利推出為準(zhǔn)。5.2.11二次清孔采用反循環(huán)泥漿置換法清孔，導(dǎo)管安裝完畢，利用反循環(huán)泥漿泵向?qū)Ч軆?nèi)注入高密度、低含沙率泥漿，將孔底沉渣隨泥漿置換到孔外。對置換出的泥漿進行觀察，觸摸，若漿液中無明顯顆粒，觸感光滑則表明清孔基本完成，此時再利用測繩測定孔底成渣厚度是否滿足設(shè)計要求，清孔時間不小于40分鐘。待沉渣符合設(shè)計要求，經(jīng)監(jiān)理工程師確認(rèn)后，方可進行砼灌注施工。5.2.12水下混凝土灌注清孔完畢后，首斗灌注必須加隔水塞（球），塞入深度以臨近水為準(zhǔn)，當(dāng)儲料斗內(nèi)的混凝土儲量滿足首次灌注時（約為2方），即保證導(dǎo)管底端能埋入混凝土中0.8～1.2m時，即可剪栓和開啟料倉門。灌注時勤提動，反插導(dǎo)管，沖搗水下砼，助其密實。隨著不斷地灌注，孔內(nèi)混凝土面的上升，隨時提升和拆卸導(dǎo)管，導(dǎo)管底端必須保證埋入管外的混凝土面以下2～3m，最大埋深不宜超過6m?；炷翝仓瓿珊笤诔跄凹皶r拔出長護筒，因采用振動錘拔護筒，上拔過程中對樁身混凝土起到振緊密實作用，樁身混凝超灌量須提高至1.5米左右。灌注過程中，應(yīng)有專人測量導(dǎo)管埋深及管內(nèi)外混凝土面的高差，填寫混凝土灌注記錄。水下混凝土必須連續(xù)灌注施工，每根樁的澆筑時間按初盤混凝土的初凝時間控制，對澆筑過程中的一切故障均應(yīng)記錄備案。5.2.13拔護筒護筒拔出一般控制在混凝土初凝前半小時左右，過早則容易造成樁身缺陷，過遲則難以拔出，具體拔出時間應(yīng)根據(jù)氣候條件及混凝土標(biāo)號予以確定。5.2.14混凝土養(yǎng)護灌注樁混凝土澆筑時應(yīng)留置同條件及標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護試塊各一組，待混凝土強度達(dá)到設(shè)計要求后方可進行下到工序施工。6材料與設(shè)備6.1施工材料表6.1主要材料表序號名稱規(guī)格備注1混凝土C35單樁約為15方2鋼筋HRB300、HRB400單樁用量約為2.5噸3鋼板12厚、20厚護筒制作、道路鋪墊4毛石、磚渣-道路鋪墊5聲測管壁厚1.0，直徑50mm聲波檢測6.2設(shè)備表6.2主要機具設(shè)備表序號名稱型號功能1旋挖鉆機SYR220DR280、BG25C、NR2206嵌巖，鉆進成孔2振動錘鋼護筒埋設(shè)、起拔3筒式鉆頭φ800、φ1200嵌巖，破碎巖石4螺旋鉆頭φ800、φ1200嵌巖，破碎巖石5泥漿泵3PN循環(huán)泥漿、排污6履帶吊16T鋼筋籠安裝、灌注等7電焊機BX-300—500A孔口焊接鋼筋籠及修理8電器設(shè)備配電柜補償器起動及安全保護9導(dǎo)管Φ300水下砼灌注10護筒φ1300、950護壁11照明燈鈉燈3000W夜間照明12路基板鋼板20×2000×4000備用、墊溝13泥漿儀器比重儀/粘度計測量泥漿性能14測量儀器SOKIA510全站儀測量放線，校正樁位15測量儀器S3水準(zhǔn)儀高程測量16試模150×150×150制作砼試塊17潛水泵WQ型排水7質(zhì)量控制7.1遵循的國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)7.2質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求鋼筋籠制作、旋挖鉆孔樁施工有關(guān)的允許偏差和混凝土質(zhì)量控制分別見表7.2-1、表7.2-2、表7.2-3。表7.2-1鋼筋籠制作的允許偏差表序號項目允許偏差（mm）1主筋間距±102箍筋間距±203直徑±104長度±1005主筋保護層±20表7.2-2旋挖鉆孔樁施工的有關(guān)允許偏差表序號項目允許偏差1樁位放樣群樁20mm單排樁10mm2孔深+3003樁徑±50mm4垂直度<1％5孔底沉渣厚度摩擦樁≤150mm端承樁≤50mm6鋼筋籠安裝深度±100mm7樁頂樁高50mm～+30mm8平面位移1～3根、單排樁基垂直于中心線方向和群樁基礎(chǔ)的邊樁(d≤1000mm)d／6且不大于100mm，

(d>1000mm)100+0.01H條形樁基沿中心線方向和群樁基礎(chǔ)的中間樁d≤1000mm)d／4且不大于150mm，(d>1000mm)150+0.01H注：H為施工現(xiàn)場地面標(biāo)高與設(shè)計標(biāo)高的距離，d為設(shè)計樁徑。表7.2-3混凝土質(zhì)量控制表序號項目要求1配合比水泥用量不少于400kg／m32塌落度18～22cm3水灰比<0.64初凝時間3h左右5攪拌時間不少于3min6材料允許偏差水泥2％，砂石3％，水2％7試塊每澆注50m3混凝土必須有一組試塊，小于50m3的樁，每根樁應(yīng)做一組試塊。8安全措施8.0.1對施工現(xiàn)場環(huán)境和鄰近區(qū)域內(nèi)的地下管線（管道、電纜）、地下構(gòu)筑物、危險建筑等情況進行調(diào)查，地下老舊基礎(chǔ)較多應(yīng)進行物探。8.0.2正式施鉆前，應(yīng)查看機械保養(yǎng)維護情況，按使用說明書要求檢查電路、電壓范圍、漏電保護開關(guān)及操作手柄。8.0.3施工時，根據(jù)不同的地質(zhì)條件、基巖巖性選擇不同的鉆頭，在鉆進中或其他操作時，不產(chǎn)生移動和搖晃，鉆具的安裝應(yīng)符合生產(chǎn)廠家的標(biāo)準(zhǔn)。8.0.4多鉆頭組合控制鉆頭速度時，要注意觀察電流表。8.0.5嵌巖鉆進施工過程中，更換鉆頭時，須等鉆桿完全停轉(zhuǎn)后再操作。8.0.6鉆孔作業(yè)中，如遇異常情況，應(yīng)立即將鉆桿全部從孔內(nèi)拔出，否則會因土體回縮的壓力而造成鉆機不能運轉(zhuǎn)或造成鉆桿拔不出來等現(xiàn)象。8.0.7旋挖鉆機高度大，在場區(qū)內(nèi)移動時要注意高空的高壓線或其它高空線路，施工階段應(yīng)要求鉆桿與高空線路保持一定的安全距離。8.0.8加強機械維護、檢修、保養(yǎng)，機電設(shè)備由專人操作。8.0.9操作完畢后，關(guān)閉電源總開關(guān)，將鉆桿及鉆頭全部提升至孔外，并沖洗干凈。9環(huán)保措施9.0.1建立由項目經(jīng)理領(lǐng)導(dǎo)下，生產(chǎn)總經(jīng)理具體管理、各職能部門參與管理的環(huán)境保護保證體系。9.0.2場內(nèi)道路暢通，為減少車輛施工中污染路面，在大門出口處，設(shè)洗車池，安排專人用高壓水槍在此清洗車輛，確保車身、輪胎不帶泥土上路。9.0.3泥漿池和沉淀池做好防護，所有現(xiàn)場產(chǎn)生的棄碴、廢漿應(yīng)即時清出施工現(xiàn)場，嚴(yán)禁將廢漿直接進入下水管道。9.0.4經(jīng)常檢查鉆機等現(xiàn)場設(shè)備各連接部位，保證其運轉(zhuǎn)正常、平穩(wěn)，以免產(chǎn)生噪音?？諌簷C等設(shè)備必須有可靠的消聲防護罩，現(xiàn)場車輛盡量不要使用氣鳴。9