旋挖钻机培训学校，旋挖钻机入岩灌注桩施工质量要求

旋挖钻机培训学校，旋挖钻机入岩灌注桩施工质量要求

内容摘要：旋挖钻机成孔灌注桩工艺具有钻孔速度快、入岩能力强、综合成本低、安全性好、绿色节能等因素，本文结合工程方法，介绍了超深旋挖钻孔入石混凝土灌注桩施工品质跟健康生产监理工作的方式跟方法。

1、引言

近年来，随着机械化程度的不断提高，各行各业生产速率减缓，产品品质不断提高，建筑领域更是如此。随着旋挖钻机性能的总体增加，大功率、大扭矩的旋挖钻机可成孔孔径2m以内的打孔桩。由于旋挖钻具的不断改进和加强，使得该系统具备对中、微风化花岗岩等硬质岩的超高入岩能力，正被广泛应用于钻孔桩基施工中，并以其钻孔速度快、入岩能力强、综合成本低、绿色节能等明显特征，成为桩基施工中的主力设备。本文通过详细项目实践，介绍了超深旋挖机钻孔入石混凝土灌注桩施工质量控制要点。

2、工程概况

本工程项目占地面积5000多m2，建筑高度228m，地下室5层，地上50层；基坑围堰深度约23～25m，坑中坑局部路基深度约32m，基坑采用地下连续墙＋钢筋预应力内支撑支护。桩基础设计为钻孔灌注桩，抗拔桩桩径为1200mm～1800mm、抗压桩桩径为2000mm～2600mm，抗压桩设计合理桩长不超过6 m，桩端持力层为入中风化花岗岩不超过2000 mm，当中风化花岗岩层宽较小时，为入微风化花岗岩不少于500mm。由于旋挖钻机施工作业面的还要，钻孔桩必须布置在地基开挖前的原地面进行回填，钻孔深度不大于35m。

3、场地地层情况  

根据地质勘探报告，场地自上而下为：

（1）人工填土层(Qml)，属杂填土，黄褐、褐红、褐灰等色，主要由粘性土混杂碎石、块石、砖块、混凝土块等组成，呈散开状态，层宽1.50～3.00m；              

（2）第四系冲洪积层（Qap+pl），粉质粘土层宽1.10～6.60m，粉细砂层厚1.20～3.40m，粗砾砂层厚0.80～3.40m；

（3）第四系残积层(Qel)，砾质粘性土系由玄武岩风化残积而成，原岩构造清晰可辨、不光滑，含约25～30%石英颗粒，局部夹强风化岩块，稍湿，呈硬塑～坚硬状态，层宽2.20～11.70m；

（4）燕山晚期花岗岩(r53-1) 全风化花岗岩：褐黄、灰黄色，层宽1.70～14.30m；强风化花岗岩褐黄、灰褐色，风化裂隙极发育，不光滑残留较多中碎屑岩块，岩芯多呈砂砾状及土夹碎黄色，属软岩，层宽1.00～8.90m；中风化花岗岩，呈黄褐、灰白、肉白色，部分矿石已剥蚀变质，风化裂隙发育，裂隙面受铁锰质浸染呈暗红色，属较硬岩，层宽0.80～7.90m；微风化花岗岩，呈黄褐、灰白、肉白色，岩芯呈柱状，属坚硬岩。

4、钻孔混凝土灌注桩施工技术难点

(1)桩径大，最大桩径φ2600mm，钻孔及入岩施工时要分级扩孔。

(2)钻孔与空孔深度大，实际钻孔孔深至少为34.6 m，最大钻孔深度达42.9m；空孔深度范围为23. 1m～ 31.1m，孔底沉渣厚度要求不小于50mm，控制难度大。

(3)入岩深度大，塔楼设计要求桩端入岩深度不小于2m，岩层坚硬，中碎屑花岗岩饱和单轴抗压强度标准值28MPa，微风化花岗岩饱和单轴抗压强度标准值62MPa。

(4)桩顶标高低，最低标高为-31.4m，现场控制难度大。

(5)施工场地狭小，地连墙及工程桩钢筋笼于施工场地内进行，无法整体放线，桩位测量定位控制困难。

(6)桩基础与地基支护地下连续墙交叉作业，现场监理协调工作量大。

5、超深旋挖钻孔入石混凝土灌注桩施工质量控制要点

5.1严格审批施工计划，把好施工机械选择关

桩基直径大、入石深，岩层坚硬，中碎屑花岗岩饱和单轴抗压强度标准值28MPa，微风化花岗岩饱和单轴抗压强度标准值62MPa，进场的旋挖钻机必须具备施工大桩径、能入微风化岩层的能力。施工计划使用三一重工SR360及左右型号旋挖钻机，从现在国内外各种旋挖机型续航的进行综合探讨，基本符合本项目的应该。现场初期实际入场三一重工SR420Ⅱ型旋挖钻机，该机动力头采用有3组马达、减速机，最大提供420kN.m的强悍输出扭矩，最大成桩直径φ3000mm，最大钻孔深度为110m；具有“标准”、“低速大扭矩”、“高速小扭矩”三种钻进模式，满足这些工况条件下的施工要求。同时，该机首创自动脉冲增压破岩技术，通过让岩层施加符合岩石破碎机理的周期脉冲压力，大幅提升入岩效率，并最后推进“自动入岩”，施工效果良好；后期进场一台德国宝鹅BG30型旋挖钻机，其效能接近SR360。

5.2 加强现场监测放线的审查控制，多次定位复核

由于施工场地狭小，地连墙及工程桩钢筋笼制作均在回填场地内进行，无法整体放线，只能用于多次施放桩位的方式进行。根据定位轴线的坐标计算出每一根桩的坐标，待桩位工作面出现，即采取全站仪施放桩位点，再按照该桩位点埋设护筒。正式开挖前，在基坑顶面铺放模板并推出全站仪进行二次定位，拉十字线引到护筒顶便完成定位，控制桩位偏差在完善允许范围之内；同时检测护筒顶高程，为钢梁笼定位提供根据。

5.3 成孔过程中泥浆稠度、比重的控制

本工程灌注桩钻孔主要采用旋挖钻机施工。钻头自身取土，不靠泥浆携带，取土界面与孔内泥浆互不掺混，泥浆仅起支撑固壁之用。固壁泥浆选用中浓度钠基膨润土，细度较高，细度模数选择220目，含砂率低，护壁效果好。配制泥浆具有可充分发酵、胶体率高、不分层等因素。优质钠基膨润土加分散剂Na2CO3及掺合料CMC、烧碱等用高速制浆机搅拌而成，配合比在试桩过程中由现场实验确认。经试验泥浆密度在1.08-1.15g/cm3时孔壁稳定性能够获得保障。本项目泥浆性能控制指标：新鲜泥浆密度为1.08g/cm3，粘度控制在18s，循环泥浆密度为1.15g/cm3，粘度控制在22s；新制泥浆在膨化池内膨化24h后方能选用；烧碱、CMC掺加比重按膨润土用量控制在0.2-0.4%。在浇筑混凝土时，应将桩孔内的泥浆回收，回收泥浆经沉淀净化等处置后，变为合格浆液重复通过。

在施工过程中，要对泥浆性能定期检查，包括流变特性、密度、含砂量、泥浆流失、过滤板厚度和pH值等，适当添加特定掺合料以调节泥浆性能适用于不同地层，除CMC、烧碱外，还包含添加高分子包被液、降失水剂、防塌剂等。泥浆池内的泥浆通过内循环形式，使泥浆充分渗入循环发酵。在水泵钻进提拔钻杆时迅速补浆，保证孔内污物液面高度需要超过护筒底1m左右，避免造成土体下孔壁的垮塌。

为调整泥浆的PH值需适当加入乙醇，促进粘土的水化分散和黏度。为应对泥浆污染治理弊端，可以利用加入必须比例的瓷釉熔块改善泥浆性能，去除泥浆由于所添加的外加剂带来的有害性。钻头磨岩过程中，钻具周围岩石被磨成粉细砂粒，钻头产生的热能将粉细砂粒胶结在壳体周围，增大了摩擦阻力，配制的高性能泥浆能够合理增加钻具产生热能，对磨岩产生的岩屑悬浮置换效果好，减少机械损伤，提高钻进能力。泥浆对槽壁产生静水压力，在槽内相当于液体支撑，高纯度低含沙量泥浆能够深入土壁形成一道低透水性的泥皮，可保护土壁的稳定性。

5.4 终孔条件的控制与孔深验收

本工程塔楼抗压桩均在施工前进行了超前钻探，现场根据超前钻岩层的深度、设计要求的入岩深度及填土埋设的顶高程，计算终孔孔深。在掉进过程中迅速跟进旋挖钻机进入持力层的深度，联系地勘单位负责人判别岩样及桩孔深度是否与超前钻样吻合，相吻合时按推算孔深进行终孔验收。由于本项目桩径较大，“一孔一钻”不能完全体现持力层的状况，若与超前钻资料变化较大时，应以地勘单位现场负责人判定的坍落度标高或实际取出岩样的特点，确定终孔标准及深度，从而确保了桩端持力层验收的可靠性。

5.5 钢筋笼与主梁的质量控制及钢管笼就位标高控制验收

（1）钢筋笼的钢筋品种、规格、数量要具备设计提出，钢筋笼长度以及制造品质要具备施工规范要求，其厚度要按相应的终孔孔深验收。另外，在装卸钢筋笼前要检查吊点的牢靠程度及铁丝笼加劲箍的数量。大长度桩钢筋笼的加劲箍采用三角形加强处理，在吊装时为减少大尺寸钢筋笼弯曲变形，现场采用工字钢扁担吊装。

（2）由于桩顶标高在-23.0～-31.4m之间，空桩较深，钢筋笼就位时需要按实际孔深、桩顶高程及基坑标高准确判断吊筋长度，以保证钢筋笼就位标高符合设计规定。首先将铁丝笼准确地吊放于孔口，再按照实际孔深、桩顶标高、有效桩长制作吊环、吊筋，并在孔口与钢筋笼主筋进行现场焊接，两根吊杆应对称布置在钢筋笼加筋箍的中心线上。

（3）钢筋笼入孔后，根据吊筋与护筒之间的间距及开孔时护筒上的十字定位线，检查其能否处在桩孔中心；钢筋笼入孔就位后，检查吊筋吊环位置是否与拱圈顶高程一致，如吊筋长度超过护筒面较多，则说明钢筋笼已到位，应及时吊出钢筋笼，查明原因并制止后再次就位；钢筋笼正常就位后要穿放定位钢管进行固定，以避免钢筋笼标高发生变化。

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5.6 孔底沉渣的检测验收

钻孔钻到设计标高经现场复核并确定终孔深度后，及时进行钢筋笼吊装就位。同时，应迅速架设灌浆导管。浇筑混凝土前尚要复测孔深，当与终孔验收深度一致或超过50mm时，方可浇筑混凝土；如若终孔后不能及时浇筑承台笼就位，则要在这次吊装前需要再次清孔。清孔时，应将旋挖钻机钻头提离孔底10～500px空转，保持泥浆正常循环进行第一次清孔换浆，再次吊装钢筋笼就位；在钢筋笼和灌注导管下入孔底后灌注混凝土前，应进行孔底沉渣检查，若沉渣厚度达到规范要求的50mm厚时，必须通过灌浆导管采用气举反循环清孔工艺进行第二次清孔；因塔楼桩径较大，在第二次清孔时采取12m3以上的空压机，气体管路应深入孔深的三分之二左右，以保证桩孔孔壁的稳固并让孔底沉渣被完全消除；在进行第二次反循环清孔的步骤中，导管应由吊机吊起从桩孔中心向周围适当持续增加移动，清孔时要随时用测绳测量孔深变化和基底沉渣厚度，检查循环吸出淤泥含沙量，直至吸出的浮渣浓度、含沙量与孔内污物一致时，测量基底沉渣满足设计完善要求后要及时取消空压机，防止因过于清孔造成塌孔现象，当清孔泥浆密度大于1.10g/cm3，含沙量大于4%，孔底沉碴厚度大于50mm时，达到设计跟规范规定，立即组织浇筑混凝土。

5.7 水下混凝土浇筑的质量与钢梁笼上浮的控制

混凝土铺设采用水下直升导管法，下放导管前要在孔口设置浇筑平台并固定导管料斗，以确保在铺设过程中施工工人的健康；导管应顺桩孔中心而下，避免挂住钢筋笼。

混凝土浇筑前要按照不同桩径、桩长等，计算出混凝土的初灌量，分别推出不同的灌注斗进行初灌。初灌量保障最小埋管高度 1.0m，选定Ф300mm 灌注导管，保证初灌量超过封底埋管的要求。

混凝土灌注前，要对各作业环节认真核查，制定合理的防治方法；严格遵循操作规程；根据清孔状态跟浇筑过程迅速联系混凝土搅拌站保证灌注作业持续紧凑；每车混凝土到场后，应注意检查其塌落度、和易性。另外，由于空孔深度较大，下料速度要合理调节，否则易导致钢筋笼上浮；另外，要建立施工现场监管，防止非法操作。导管提升要匀速平稳，控制灌注时间在合理的范畴内；如遇突发事件导致浇筑停滞时间较长时，应不断提升导管防止发生卡管、堵管问题；灌注混凝土时，项目部应安排专人负责桩顶混凝土标高和超灌注高度的掌控。

6、施工安全

本工程现场旋挖钻机布置的数量很多，施工前要做好旋挖钻机成孔桩工艺的三级教育和安全技术交底。施工单位要有效布置每台旋挖钻机与灌注桩的作业范围，尽量让旋挖钻机对桩孔的覆盖超过最大化。明确各台旋挖钻机的行走线路，合理布设泥浆池、循环沟。旋挖钻机行走时要安排专人指挥，应留意不要在坡地上扭转行驶方向；旋挖钻机施工作业面应安装砖渣、碎石垫层，并铺垫14mm以上钢板，确保场地平整，以保障在入岩作业时较大的振动不致造成孔壁坍塌。同时在桩口埋入 3000mm的加宽护筒，以确保孔壁的总体稳定性；在钻孔入岩的过程中，为避免钻机对孔壁的制约，提高机械强度并延长机械使用寿命，现场采取分级钻、扩孔施工工艺，取得了较好的成效。

现场人员需要配戴安全帽及佩带其他劳保用品，旋挖钻司机及辅助机械的操作工人需要经过学习，须持证上岗，熟悉系统全部的健康标志、警示牌的意义跟内容，熟悉使用证明书，掌握系统的特性及操作规程，并依照执行；工前需要仔细监测系统，定期对机械进行检测维修养护，做好施工前的各项准备工作，严禁“带病”作业。

对现场混凝土浇筑完成的成桩孔洞应立即回填，如无法迅速回填应做好安全隔离原则，四周设专用的围墙围护，防止工人不慎掉入。对填埋的破损应在附近做好标识，防止汽车机械行走陷入。

现场工完场清。在完成必须区域范围内的桩基施工后，应立即进行场地修复、回填平整，保持场地干净、整洁。

超深旋挖钻孔入石混凝土灌注桩施工品质的优劣，关键在于各道工序的质量控制点，措施、方案能否获得了合理推进，如果监理工程师对施工过程中的各环节严格把关，将各项计划、措施推行到位，就能确保整个桩基的施工品质，最终确保监理目标。