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1、静态泥浆护壁、旋挖式钻孔灌注桩施工工法二 00 二年十一月目录1、工艺原理2、工艺特点 3、适用范围4、施工机具设备5、材料6、工艺流程及施工要点7、施工质量控制要点8、施工劳动力组织9、应注意的安全事项及具体措施10、质量要求11、社会经济效益12、工程实例静态泥浆护壁、旋挖式钻孔灌注桩施工工法钢筋混凝土灌注桩是常用的一种深基础形式。当天然地基上浅基础沉降量过大或基础稳定性不能满足建筑物的要求时，常采用桩基础。随着我国现代化建设事业的迅猛发展，大型基础设施和高层建筑越来越多，荷载越来越大，钢筋混凝土灌注桩就成为最广泛的基础形式。钢筋混凝土灌注桩种类较多，从成孔形式上，有人工成孔和机械成孔之分
2、。在机械成孔中，有长螺旋钻孔，短螺旋钻孔，正反循环回转钻成孔，回转斗钻孔，大锅锥钻孔，冲击式成孔等等工艺。人工成孔、长螺旋钻孔工艺只局限于地下水位以上，且孔深不宜太深的灌注桩中使用；正、反循环成孔，是采用水介质取土成孔的一种工艺，该工艺需要大量的泥浆和水，且必须有足够的泥浆排放场地，很不适合场地狭窄的环境施工，同时大量的泥浆排放容易对周围造成严重的污染；在成孔过程中，泥皮的沉淀厚度不易控制，可造成桩侧摩阻力的降低，有可能极大地影响单桩承载力。大锅锥等成孔工艺，虽然减少了大量泥浆的使用和排放，但施工方法原始，机械化程度低，需要花费大量的人力和时间。静态泥浆护壁、旋挖式钻孔工艺是在吸收各种成孔工艺
3、优势的基础上发展起来的一种新型的灌注桩成孔工艺。该工艺由于采用非水介质取土成孔，钻孔出土由钻具直接带出，不依靠泥浆输送，大大减少了泥浆的使用，因而成孔泥皮薄、孔径规矩，桩承载力稳定。同时，钻机的安装比较简单，钻头拆卸方便，机械化程度高，成孔速度快。该工艺污染小、噪音低、振动小，非常适于在市区施工，是灌注桩成孔工艺的发展方向。该工艺经过太原、北京、西安、忻州等地的工程实践，已日趋完善和规范，综合效益良好。该工法关键技术在山西省建设厅组织的 2002 年科技成果鉴定会上顺利通过，达到国内领先水平。1 工艺原理静态泥浆护壁、旋挖式钻孔工艺是在螺旋钻孔、回转斗钻孔、大锅锥钻孔工艺的基础上，综合吸收各种
4、成孔工艺优势发展起来的一种新型成孔工艺。由于采用静态泥浆护壁，它使旋挖式钻孔工艺从单纯在地下水位以上土层中使用，发展到地下水位以下土层中使用。旋挖式成孔工艺是：非水介质取土成孔，钻孔出土由钻头直接带出，不依靠泥浆输送。旋挖式钻孔机械的动力头由于机型的不同分别采用内燃机、电动机或液压马达，当动力头为液压马达时，其动力来自悬挂主机发动机。旋挖式钻机的钻杆，既有多节连接式钻杆，也有伸缩式钻杆。当采用多节连接式钻杆时，钻具和钻杆的连接为穿入式，钻具可沿着钻杆滚动和爬行，提高了机械化程度，这种连接方式，钻具的拆卸和更换都非常方便。故钻具的形式可根据土层和钻进的需要随时更换。静态泥浆护壁、旋挖式成孔钻机是
5、水介质取土钻机的换代产品。2 工艺特点2.1 由于采取了非水介质取土，只需要少量泥浆护壁和清孔，大大减少了泥浆的需求和排放，减少了环境污染，降低了施工成本。2.2 伸缩式钻杆的使用，避免了钻杆的频繁装配，减轻了劳动强度，加快了工程进度。2.3 钻孔出土的随出随运，给场地运输带来很大方便，可节省运输费 50%，同时节省了工程用水费及电费。2.4 钻机的安装比较简单，在施工场地移动比较快捷方便。2.5 由于钻头的拆卸方便，可以根据土层的变化和钻进的需要随时更换钻头，加快了钻进速度，扩大了工艺的适用范围。2.6 噪音低、振动小、污染小，非常适于在繁华市区施工。3 适用范围静态泥浆护壁、旋挖式成孔工艺
6、适用于淤泥、地下水位高的粘性土、粉土、砂土、人工填土及含有卵石、碎石的地层，不适用的地层为含有强承压水的土层。4 施工机具设备4.1 适用的机械设备4.1.1 钻机构造：主机有履带式、步履式和车装底盘式。4.1.2 动力头：（1）结构形式：a) 和主机动力分离式b) 和主机动力合一式（2）动力形式：a) 柴油发动机 b) 电动机 c) 液压马达4.1.3 主要机型（1）短螺旋钻机：代表机型 ZKL1500 型，北京城建工程机械厂制造，主机为履带式起重机，起重量 30t 以上，动力头和主机分离，动力头功率 83kw，最大钻孔直径 1.5m，最大钻深70m，标准钻深 40m，钻杆为 4 节伸缩式，
7、最大扭矩105KN.m，钻速 0195rpm，用回转斗转具。（2）短螺旋钻机：代表类型 RT3/S 型，意大利土力公司制造，主机为履带式起重机，起重量 40t，动力头和主机分离，动力头为柴油机，最大功率 118kw，最大钻孔直径 2.5m，最大钻深 78m，标准型设备最大钻深 42m。最大扩孔器直径 4.85m，最大扭矩 210KN.m，转速 0160rpm，钻杆为 4 节伸缩式，可用回转斗钻具。（3）回转斗钻机：代表类型HR/50/220，意大利迈特公司制造，主机为履带式起重机，动力头为液压马达，主机发动机为柴油发动机，功率 280HP，钻杆为伸缩式。代表机型GXW 1000 型锅锥钻机，张
8、家口探矿机械厂制造，主机为步履式，动力头为电动机，动力头功率 22KW，最大钻孔直径1.5m，最大钻深 44m，钻杆为多节钻杆。（4）大口径桩机：代表机型 DGJ1.5 型，山东黄泰实业集团公司、山东电力设备检修安装总工司制造，主机为步履式，动力头为电动机，动力头功率 55.7590KW，最大钻径 1.5m，最大钻深 50m，扩底直径 2.22.5m，扭矩 87.60KN.m，转速10rpm。（5）大锅锥工程钻机：属比较原始的机动推锥，但由于结构简单、轻便，适合于大机群施工。节能省电，仍不失一种补充机型，动力头为电动机，功率 3.5KW，最大钻孔直径 0.8m，最大钻深 38m。4.1.4 钻
9、具的类型（1）短螺旋钻：为变导程钻头，钻进速度快，正钻钻进，反钻甩土。根据不同土层选用不同形式钻头。尖底钻头：适用于粘性土层，刃器上焊硬质合金刀头后，可钻硬土。平底钻头：适合于松散土层。耙式钻头：适用于含有砖头瓦块的杂填土。（2）回转斗钻：适用于淤泥、地下水位高的粘性土、粉土、砂土、人工填土以及含有部分卵石、碎石的地层，主要靠钻杆和钻斗的旋转及重力钻进，其斗牙可采用不同的切削角度。（3）筒形钻：筒底带活门的锅锥钻斗，适用于流塑状土层的钻进及孔底沉渣的捞取。（4）大卵石锥：适用于卵石层，为提升式钻锥，锥身为铁链网，用于拦储卵石。（5）风化岩锥：用于风化岩层的钻削。（6）辅助锥： a) 螺旋锥：它
10、的功能是将较系密的卵石层搅松，或将卵石挤进孔壁，便于卵石锥钻进。b）扩孔锥：利用伞形的开合原理，沿传力杆对称地布置4 组开合器，每组开合器分上下两段活节，对于不适于钻深孔的地方，为了提高桩的承载力，可用这种锥头扩孔，获得扩大的底面积。4.2 测量仪器的配备4.2.1 测量仪器（1）J 2 经纬仪 （2）SD 3 水准仪 （3）50m 钢卷尺4.2.2 泥浆测试仪器（1）波美仪 （2）粘度仪 （3）浮筒切力仪 （4）PH 试纸 （5）含砂率仪 （6）100ml 量筒 （ 7）滤纸4.3 施工所需机械（1）钻孔机械：根据桩基设计规格、土层条件、周围施工环境、工期要求选择适合的机型 ，并配备好相应的
11、钻头；（2）砼搅拌和灌注设备；（3）钢筋骨架加工机械；（4）造浆和清孔排水设备；（5）钢筋笼吊放机； （6）土方清理机械。5 材料5.1 砂宜选用含泥量不大于 35%的中粗砂。5.2 粗骨料可选用卵石或碎石，最大粒径应不大于30mm，并不大于钢筋间最小间距的 1/3。5.3 泥浆制作材料（1）膨润土（2）粘土，塑性指数 Ip 大于 17，小于 0.005mm 的粘粒含量大于 50%。5.4 泥浆的性能指标（1）比重 r 为 1.11.15（2）粘度 T 为 1025s（3）静切力 为 25（mg/cm 2）（4）含砂率 n 为 6%（5）酸碱度 PH 为 79（6）胶体率 95% （7）失水量
12、 小于 30%5.5 粘土的用量计算公式 (t) 312rVrq式中： 每立方米泥浆所需的粘土重量（吨）；q每立方米泥浆应需的粘土体积（立方米）；V粘土的容重（吨/ 立方米）；1r要求的泥浆容重（吨/ 立方米）；2; 31rVr水的容重 =1 吨/立方米；3 312rV1)(2r5.6 测量项目及要求（1）全班工作日开始时，测定一次闸门口泥浆下面 0.5m处的全套指标，以后钻进过程中，每隔 2 小时测定一次进浆口和出浆口的比重、含砂量、PH 值等指标。（2）在停钻过程中，每天测一次各闸门出口处 0.5m 处的全套指标。6 工艺流程及施工要点6.1 工艺流程灌注桩施工程序框图施工准备桩 位 放
13、样钻 机 就 位护 筒 埋 设钻 进 成 孔检验沉渣厚度混凝土灌注拔 出 导 管拔 出 护 筒二 次 清 孔钢 筋 笼 吊 放安 装 导 管验孔深、孔径、垂直度钢 材 焊 件 监 理 验 收钢筋笼制作验收原 材 料 检 验砼 配 比 试 验监 理 验 收混 凝 土 搅 拌检测笼顶标高检查灌注量标高泥浆的控制及使用泥浆的制作6.2 施工准备：6.2.1 技术准备：（1）桩基工程施工图及图纸绘审纪要（2）建筑场地和邻近区域内的地下管道、地下构筑物、危房、精密仪器车间等的调查资料。（3）水泥、砂石、钢筋等材料及其制品的质检报告（4）主要施工机械及其配套设备的技术性能资料。（5）桩基施工组织设计或施工
14、方案。6.2.2 施工场地准备（1）打桩施工面的设置：打桩施工面应根据现场实际情况确定，应注意以下几点：a）施工面距地下水位面应大于 1.5m 以上。b）地下水位以上的松散杂填土层，因易跑浆、漏浆造成塌孔，最好予以清除，当清除后的场地标高距地下水位面高度太小时，可辅填一定厚度的垫层作打桩施工面，或先行降低水位后再进行打桩施工。（2）施工前应做好场地平整工作，对于不利于施工机械运行的松软场地应进行坚实处理，施工面最好硬化，雨季施工应做好排水措施。（3）在建筑物旧址或杂填土地区施工时，应预先进行钻探并将探明在桩位处的旧基础、石块、废弃障碍物挖掉或采取其它处理措施。（4）对于和施工场地相邻的施工管线
15、、危房等采取相应的隔离和保护措施。6.2.3 施工测量网的设置在施工场地设置井字形测量控制桩及水准点，控制点应设在不受桩基施工影响处，设明显标志及保护架，测量控制点应定期复核。6.2.4 泥浆制备及循环系统的设置由于钻孔护壁和清孔的需要，需制作一定数量的泥浆，同时为了施工场地的干燥，需进行泥浆制备及循环系统的合理规划。施工场地设置储浆池一个，容积不小于 6m3 ，沉淀池两个，容积不小于 10m3，两个轮换使用，一个进浆沉淀，一个关闸清理，沉淀池进出口设闸门，沉淀池上口应高出造浆池 0.5m。施工场地设置环形泥浆槽，场地中间再设置若干支槽，形成泥浆循环网络和排水网络，浆池和泥浆槽均应用砖砌筑，池
16、壁和池底用水泥砂浆抹面。6.2.5 砼的搅拌及配比（1）砼的搅拌采用集中搅拌，电子自动计量，小型搅拌站系统，同时配备两台 300L 搅拌机，以备搅拌站产生故障时备用。（2）每立方米砂、石、水泥外加剂等用量现场标牌公布。（3）按每根桩需要的灌注时间确定的砼的初凝时间，并按初凝时间性的控制标准确定缓凝剂的填加量。6.2.6 电源准备（1）总用电量按下列公式计算： 1.cos. 21PKP式中：1.1系数1.1照明用电系数电动机额定功率（kw ）1P电焊机额定用量（kVA）2电动机要求系数，取 0.61K电焊机要求系数,取 0.62功率因素，取 0.75cos（2）需配备临时发电设备，以备突然停电时使用，以避免钻孔和灌注时事故的发生。（3）根据施工
