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1、长螺旋钻孔灌注桩施工工法中铁二局股份有限公司城通公司1.前言在城市修建地铁，不可避免地要施工钻孔灌注桩作为围护结构或抗拔 桩、承重桩等，传统上使用回旋钻、旋挖钻施工中不可避免产生坍孔、缩 径、沉渣过厚等质量问题，且过程中需要大量泥浆护壁，需要泥浆制作、 循环、弃置场地，在城市修建地铁往往没有场地供上述工序使用。 若在地 铁施工过程中采用长螺旋工法施工钻孔灌注桩，除能缩短施工工期、提高 功效、保证钻孔灌注桩成桩质量外，且能避免因钻孔桩施工对周边环境产 生污染、沉降等不良影响。本工法具有动力足、钻进能力强、功效高、成 桩质量好、环境影响小等优点，可广泛应用于地铁钻孔灌注桩施工领域。2.工法特点2.
2、1 成桩质量好：由于混凝土是从钻杆中心压入孔中，混凝土具有密实、 无断桩、无缩颈等特点，并对桩孔周围土有渗透、挤密作用。2.2 施工环境要求小：由于减少了泥浆制作、循环、弃置等环节，具有 成桩快、施工环境污染小等特点，能满足城市地下施工的高环保要求。适应于粘土、粉土、素填土、软土、流沙层、砂卵石层（粒径范围在010cm ）地层，桩径范围4001000mm，桩长30m，以及施工环境保护要求高的市政工程施工。4.工艺原理利用长螺旋钻机钻孔至设计深度后，在提钻的同时利用混凝土泵通过 钻杆中心通道，以一定压力将混凝土压至桩孔中，同时根据灌注速度反转 提升钻杆，混凝土灌注到设定标高后，再借助钢筋笼自重或
3、专用振动设备 将钢筋笼插入混凝土中至设计标高，形成的钢筋混凝土灌注桩。5.施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程施工准备-测量放线一钻机就位一钻进至设计深度一泵送压灌混凝土成 桩一均匀提钻至桩顶一后插钢筋笼一钻机移位。工艺流程图5.2 操作要点场地平整及测量放线对施工场地进行平整后进行测量放线，测出场地内地面标高，以确定 桩顶埋深，根据设计图纸的结构边线关系，测放转角起始及结束桩位及相 关控制点，并仔细复核，考虑到施工开挖可能破坏测量点，故在放样过程 中必要时制作护桩。钻机就位 钻机就位后，应用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆， 首次钻孔前用全站仪进行桩机垂直度校正，再移机使钻杆
4、垂直对准桩位中 心，垂直度偏差0.3%H，以确保桩身垂直度容许偏差在允许范围内。钻进成孔 钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动 马达钻进。钻进速度先慢后快，地表以下3m钻进速度不宜大于1m/min , 钻进3m后钻进速度提升至2m/min直至钻进施工完成，这样既能减少钻杆 摇晃，又容易检查钻孔的偏差，以便及时纠正。在成孔过程中，如发现钻 杆摇晃或难钻时，则放慢进尺，以避免造成桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆 钻具损坏。当钻头到达设计桩长预定标高时，在动力头底面停留位置相应 的钻机塔身处作醒目标记，作为施工时控制孔深的依据。当动力头底面达 到标记处桩长即满足设计要求。施工时还需
5、考虑施工工作面的标高差异， 作相应增减。根据不同位置及类型的桩制定桩信息表格，计算出每根桩的类型、深 度及位置等信息，方便施工现场查阅。灌注及拔钻成孔到设计标高后，停止钻进，开始泵送细石混凝土（配合比为：水 泥345kg，掺合料65kg，水190kg，砂760kg，碎石1030kg，碎石粒径为 5-15mm，外加剂10kg ），混凝土泵理论输送量为80m3/h，出口压力为 13MPa。当钻杆心充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料。成桩的提 拔速度按90cm110cm分钟之间进行控制，成桩过程宜连续同步进行，应 避免因后台供料慢而导致停机待料。施工中每根桩的投料量不得少于设计 灌注量，桩顶标高
6、宜高于设计标高 50cm。后插钢筋笼将地面上加工好的钢筋笼，采用汽车吊一次起吊，在钢筋笼中插入2T 离心式振动器连接壁厚16mm、外径159mm、长度比钢筋笼总长长2m的 厚壁钢管的振动杆，启动振动器，振动杆连同整幅钢筋笼一次连续的插入 混凝土素桩内，插入速度控制在 6m/min 左右，在插入过程中严格检查控制 钢筋笼的垂直度，钢筋笼全部插入到位后，检查孔口钢筋笼顶部标高，满 足要求后进行下一步工作。钻机移位当上一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩的施工，一般采取 跳桩施工。施工时由于长螺旋桩的出土较多，经常将临近的桩位覆盖，有 时还会因钻机支撑时支撑脚压在桩位旁使原标定的桩位发生移动。因
7、此， 下一根桩施工时，还应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核 校准，保证桩位准确。5.3 劳动力组织（见表 5.3）。表 5.3 劳动力组织情况表序号类别人数负责内容1钻工作业班长2班组生产进度、质量、安全2钻工6灌注桩施工3螺旋桩施工班长4班组生产进度、质量、安全4混凝土工6混凝土施工5电焊工9钢筋笼制作、安装6普工6场地保洁7电工1电器设备维修6.材料与设备本工法除浇筑砼需采用细石混凝土外其它无需特别说明的材料，采用的机具设备见表 6。序号设备名称型号单位数量用途1长螺旋钻机CFG-32台1钻进及 灌注2混凝土泵HBT80台1泵送砼3挖机PC60台1清理土 方4全站仪徕卡1202
8、台1放线5水准仪DSZ3台1抄标高6吊车QY 25A台1钢筋笼 下放表 6.1 机械设备表vn rWJ序号设备名称型号单位数量用途6电焊机/台4钢筋笼 制作表 6.2 钻机性能参数表机械名称电机功 率（kw）回转速度（r/min）回转扭 矩（N.m）钻进 下压 力（N）钻进速度 （m/min）灌注砼提 钻速度（m/min）长螺旋 钻机 CFG-323081340028001-20.9-1.17.质量控制7.1 工程质量控制标准表 7.1.1 成桩允许偏差序号内容允许偏差或允许值检杳方法1钢筋笼主 筋间距10mm用钢尺量2钢筋长度50mm用钢尺量3桩位支护桩延基坑侧壁方向100mm，垂直基坑侧
9、壁方向150mm ；工程桩满足GB50202表5.1.4 中干成孔灌注桩要求用钢尺和 全站仪量测4孔深0，+300mm测钻杆5钢筋笼箍 筋间距20mm用钢尺量6钢筋笼直 径10mm用钢尺量7钢筋笼安 装深度100mm用钢尺量8桩径0，+50mm用钢尺量9垂直度不大于0.3%H用全站仪 /钻机水平尺10桩顶标高+30mm , -20mm用水准仪 测量11保护层厚 度20mm用钢尺量12混凝土坍 落度180 220mm用坍落度 仪量测13混凝土充 盈系数1.0 1.3检杳每根 桩的实灌 量7.2质量保证措施7.2.1防止导管堵塞的措施由于混凝土配比或塌落度不符合要求、导管过于弯折或者前后台配合不够
10、紧密。控制措施：（1）保证骨料的粒径、混凝土的配比和塌落度符合要求。（2）灌注管路避免过大变径和弯折，每次拆卸导管都必须清洗干净（3）加强施工管理，保证前后台配合紧密，及时发现和解决问题。7.2.2 防止偏桩的措施一般有桩平移偏差和垂直度超标偏差两种。多由于场地原因，桩机对 位不仔细使钻孔对钻杆跑偏等原因造成。控制措施：（1）施工前清除地下障碍，平整压实场地以防钻机偏斜；（2）放桩位时认真仔细，严格控制误差。（3）桩机的水平度和垂直度在开钻前和钻进过程中注意检查复核。7.2.3 防止产生断桩、夹层的措施 由于提钻太快泵送砼跟不上提钻速度或者是相邻桩太近串孔造成。控制措施：(1) 保持砼灌注的连
11、续性，可以采取加大砼泵量，配备储料罐等措施。(2 )严格控制提速，确保中心钻杆内有0.1 m3以上的混凝土，如灌注 过程中因意外原因造成灌注停滞时间大于混凝土的初凝时间时，应重新成 孔灌桩。7.2.4 防止桩身砼强度不足的措施 压灌桩受泵送混凝土和后插钢筋的技术要求，塌落度一般不小于18-22cm，因此要求和易性好。配比中一般加粉煤灰，这样砼前期强度低， 加上采用细石混凝土，如果不注意对用水量的控制容易造成砼强度低。控制措施：( 1 )合理选择外加剂。尽量用早强型减水剂代替普通泵送剂。(2 )粉煤灰的选用要经过配比试验以确定掺量，粉煤灰至少应选用II 级灰。7.2.5 防止桩身砼收缩的措施 桩
12、身回缩是普遍现象，一般通过外加剂和超灌予以解决，施工中保证充盈系数1。控制措施：(1 )桩顶至少超灌0.5m，并防止孔口土混入。( 2)选择减水效果好的减水剂。 7.2.6防止桩头发生质量问题的措施 多为夹泥、气泡、砼不足、浮浆太厚等，一般是由于操作控制不当造成。控制措施：（1）及时清除或外运桩口出土，防止下笼时混入砼中。（2）保持钻杆顶端气阀开启自如，防止砼中积气造成桩顶砼含气泡。（3）桩顶浮浆多因孔内出水或砼离析造成，应超灌排除浮浆后才终孔 成桩。（4）按规定要求进行振捣，并保证振捣质量。 7.2.7防止钢筋笼下沉的措施 钢筋笼下沉一般随砼收缩而出现，有时由于桩顶钢筋笼固定措施不当 造成。
13、控制措施：（1）避免砼收缩从而防止笼子下沉。（2）笼顶必须用铁丝加支架固定，4 小时后才可以拆除。 7.2.8防止钢筋笼无法沉入的措施 多由于砼配合比不好或桩周土对桩身产生挤密作用。控制措施： （1）改善混凝土配合比，保证粗骨料的级配和粒径满足要求。（2）选择合适的外加剂，并保证砼灌注量达到要求。（3）确保钢筋笼制作质量达标，并在笼身上加焊定位筋。（4）吊放钢筋笼时保证垂直和对位准确。（5）加强地泵及泵管的保养及维护，避免出现堵管现场，确保混凝土 浇筑过程连续。7.2.9防止钢筋笼上浮的措施由于相邻桩间距太近在施工时砼串孔或桩周土壤挤密作用造成前一支 桩钢筋笼上浮。控制措施：（1）在相邻桩间距
14、太近时进行跳打，保证砼不串孔，只要桩初凝后钢 筋笼一般不会再上浮。（2）控制好相邻桩的施工时间间隔。8. 安全措施8.1 起重机械在使用和行走时，有良好的道路；吊机和其它设备组装、 钢筋笼吊装要有专职起重工负责指挥，起吊时必须检查距尾部的回转半径 外 1000mm 内无障碍物，起重机的稳定性，制动器的可靠性、吊点和钢筋 笼的牢固程度确认可靠 应先吊离地面2050cm，检查排除不安全因素后， 方可起吊。8.2 电缆线路应采用“三相五线”接线方式，电气设备和电气线路必须绝 缘良好，场内架设的电力线路其悬挂高度和线间距除按安全规定要求进行 外，将其布置在专用电杆上。8.3施工现场使用的手持照明灯使用36V的安全电压。8.4 不得指派无电工执照人员进行电气设备的安装、维修工作；非专业 电气工作人员，严禁乱动电动设备。专业电工人员必须认真执行有关规程 和规定，坚持按电工执照中批准的工作范围工作，自觉抵制任何方面的违 章作业命令，必要时向安全部门报告；加强电气防火工作，采取必要的电 气防火措施，配备电气专用灭火剂等。9. 环保措施9.1 施工现场的用水、用电设施严格按规范和安全操作规程安装和使 用，临时接用要提出申请，按批复实施，严禁随意乱接水、接电，施工现 场及现场休息室严禁使用
