旋挖钻施工方案-实际操作

为了更好地指导工程的灌注桩工程具体施工，为其提供完善的技术支持，确保达到安全、高速、优质的施工目的，特编制此方案。

编制依据：

中国中铁二院工程集团有限责任公司设计的南宁铁路局调度指挥中心施工图

中国中铁二院地堪岩土工程有限责任公司提供的《岩土工程详细勘察报告》

建筑桩基技术规范（JGJ94-94）

建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）

建筑施工手册（第四版）

2．钻孔灌注桩工程简介

工程名称：南宁铁路局调度指挥中心工程

工程地点：凤岭开发区佛子岭路口。

桩基类型：桩基采用旋挖钻孔灌注桩，桩身砼采用导管输送砼灌注成桩。桩身采用干式成孔法或天然水泥浆护壁，孔底沉渣厚度不应大于50mm。

桩端持力层为中分化泥岩，桩长≥18.5m，桩端全截面进入持力层不小于1.5D。

桩身砼强度为C35，钢筋笼主筋采用Ⅱ级钢，箍筋采用Ⅰ级钢。

钢筋笼砼保护层厚为70mm。

3．工程地质、水文地质情况

3．1工程地质特征

根据中铁二院地堪岩土工程有限责任公司编制的《岩土工程勘察报告》。场区内的岩土层主要为第四系全新统人工弃填土、种植土、淤泥质粉质黏土，第四系更新统冲积粉质粘土，上第三系湖相沉积渐新统里彩组（E31）的泥岩、粉砂岩等，桩基持力层选为中风化泥岩或中分化粉砂岩。

3．2．水文地质情况

基坑开挖过程中出现的地下水主要为孔隙裂隙水及极少量的上层滞水；孔隙裂隙水赋存于全、强、中风化粉砂岩⑤1、⑥1、⑦1中，水量中等，稳定水位埋深3.9～4.8m（相应标高为101.61～102.74 m），稍具承压性，承压水头1～2m。

因基坑不太深，受地下水影响的主要是场地西侧的调度生产用房基坑部分，主要受孔隙裂隙水影响；孔隙裂隙水稳定水位高出基坑底面不多，且坑壁多为中密土状泥岩、粉砂岩，建议采用明沟排水，在基坑内设置排（截）水沟和集水井，用抽水设备将地下水从集水井内排走。

4．施工目标

4．1 质量目标：分项工程验收一次性合格通过，分项、分部工程质量合格。

4．2 安全目标：杜绝伤亡事故。

4．3 文明施工目标：不污染周边环境，不扰民。

5．施工方法

5．1 施工顺序

5．1．1先进行土方开挖工程，待土方开挖至基础底板底标高处后。根据现场实际情况，采用流水施工方式进行桩基施工，拟先由西向东，先深桩后浅桩的顺序开钻，同时对每一根灌注桩先进行统一编号。临时钢筋笼加工区设于调度指挥中心楼房北侧。现场挖出的泥浆土由钻机直接提取集中堆放后，再统一由运输车外运清走。若泥浆排量较大时，在场区东北角处设一沉淀池，施工泥浆污水经沉淀池沉淀净化后排入排市政排污管道。

5．2成孔

5．2．1钻进程序

桩基施工阶段分为A、B、C、D四个区域，先集中施工主楼A区，然后对BC区施工，最后施工D区。

每一区域根据场地、桩距和进度情况，采用单机跳打（隔一打一或隔二打一）、单机双打（一台机在二个机座上轮流对打）等跳坐施工方法钻孔。当相邻桩的中心距小于2.5d或1.5D时，应进行跳坐施工。施工顺序如下图。

钻孔顺序图：

表1   灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差

          施工前准备    →  安装就位 

                                       钢筋笼制作 

渣土外运         旋挖机成孔    

                               ↓

                               清孔   

                               ↓

                            安放钢筋笼   

                               ↓

                             灌注砼  

                               ↓

  成  桩 

5．2．2成孔前准备

资料准备：

（1）开工前应有相关部门提供的该工程的地质勘察报告、水文地质资料、桩基工程施工图及图纸会审资料。

（2）施工现场环境和邻近区域内的地下管线（管道、电缆）、地下构筑物、危险建筑物、精密仪器车间等的调查资料。

    （3）主要施工机械及其配套设备的技术性能资料，所需材料的检验和配合比试验，对所需的材料必需作材料的物理性能试验，并委托有资历的试验室根据所用的原材料作好混凝土的配合比试验。

5．2．3研究工程地质情况

做好全面的施工准备，施工前对工程的地质、水文情况进行研究。对工程地质的可钻性分析: 场区内的岩土层主要为第四系全新统人工弃填土、种植土、淤泥质粉质黏土，第四系更新统冲积粉质粘土，上第三系湖相沉积渐新统里彩组（E31）的泥岩、粉砂岩等。所以，所使用的斗齿选择具有锋快楔入能力V19系列。

    5．2．4施工机械与设备

测量仪器（如全站仪、水准仪）、起重机（3台） 、挖掘机（2台）、旋挖钻机（6台）、电焊机、泥浆泵等机械设备须有出厂合格证。

中小型等机具的要求：

（1）起重机：机体安装坚实平稳，各类离合器、制动器、钢丝绳、防护罩必须安全、可靠有效；操作手应持证上岗；

（2）手持电动工具： 必须单独安装漏电保护器；防护罩安全有效；外壳必须有接地或接零；橡皮线不准破损。

（3）电焊机：  有可靠的防雨措施；有良好的接地或接零保护；一、二次线接线处应有齐全的防护罩；二次线应使用线鼻子；配线不许乱搭、乱拉，焊把绝缘良好；焊工持证上岗。

（4）气瓶：各类气瓶有明显的色标和防震圈，不准在露天曝晒；乙炔气和氧气瓶距离应大于5m；乙炔气瓶在使用时必须装回火防止器；皮管应用夹头紧固；操作人员必须持证上岗。

（5）泥浆泵8台：3千瓦一台，也可选用潜水泵；7.5千瓦一台；12.5千瓦一台。水管与泥浆管根据现场所需购置，管径根据每台泵出水口配置。

5．2．5场地布置

 根据设计要求合理布置施工场地，现场落实四通一平，即路、水、电和通信通；先平整场地、清除杂物、换除软土、夯打密实。然后进行土方开挖，统一开挖至基础底板底标高处，然后再次场地整平后，组织有资格的测量放样人员，将所有桩位放出，钉好十字保护桩，做好测量复核，并记录放样数据备案。合理规划行车路线，使便道与钻孔位置保持一定的距离，以免影响孔壁稳定。钻机底盘坐落在坚实的填土上，防止产生不均匀沉陷； 若遇雨天地面土层较软时，铺垫20mm厚的钢板以满足后钻机就位和泥浆土运输车出入，钻机安置在泥浆土清运的方便的地方。

 5．2．6桩位放样

按“从整体到局部的原则”进行桩基的位置放样，进行钻孔的标高放样时，及时对放样的标高进行复核。采用全站仪准确放样各桩点的位置，使其误差在规范要求内。

5．2．7钻机就位

钻机就位时，检查钻机的性能状态是否良好，保证钻机工作正常。保证桩位附整，把钻机开到桩位旁，螺旋钻头的尖端正对桩位标注点。钻机停位回转中心距孔位在3～4.5m之间。在允许的情况下，变幅油缸尽可能将桅杆缩回，这样可以减小钻机自重和提升下降脉动压力对

孔的影响。检查在回转半径是否有障碍物影响回转。

5．2．8埋设钢护筒

    在准确放样的前提下埋设护筒，护筒采用厚度4mm的钢护筒，直径比桩身直径大200mm；上部宜开设1～2个溢浆孔；钢护筒埋设深度在粘性土中不宜小于1.0m，砂土中不宜小于1.5m，其高度应满足孔内泥浆面高度的要求，一般高出地面或地下水位400～600mm,施工期间泥浆面应高出地下水位1.0m～1.5m；钢护筒平面位置与垂直度应准确，钢护筒周围和护筒底脚应紧密，不透水。埋设钢护筒时应通过定位的控制桩放样，把钻机钻孔的位置标于孔底。再把钢护筒吊放进孔内，找出钢护筒的圆心位置，用十字线在钢护筒顶部或底部，然后移动钢护筒，使钢护筒中心与钻机钻孔中心位置偏差不大于50mm。同时用水平尺或垂球检查，使钢护筒垂直。此后即在钢护筒周围对称地、均匀地回填最佳含水量的粘土，要分层夯实，达到最佳密实度。以保证其垂直度及防止泥浆流失及位移、掉落，如果护筒底土层不是粘性土，应挖深或换土，在孔底回填夯实300-500mm厚度的粘土后，再安放护筒，以免护筒底口处渗漏塌方，夯填时要防止钢护筒偏斜。护筒上口应绑扎木方对称吊紧，防止下窜。在易缩径的淤泥质粘土和易垮孔的松散杂填土地层和沙层以及严重透水地层必须使用长护筒或全护筒护壁。

下护筒的方式：

采用动力头驱动器下护筒： 利用动力头反正转搓动和加压油缸加压使护筒切入土中，以确保护筒埋置夯实性，缩短挖坑埋置时间，提高成孔效率。

5．2．9泥浆制备

旋挖钻机钻孔前在桩间距较大的空地挖好3m*3m*1m砖砌泥浆池，用以制备足够满足施工需要的泥浆。

在钻孔灌注桩的施工过程中,为了防止坍孔,稳定孔内水位及便于挟带钻碴,采用澎润土制备成泥浆进行护壁。泥浆护壁是利用泥浆与地下水之间的压力差来控制水压力,以确保孔壁的稳定。本工程拟用100L的水加8kg的膨润土，对于粘性土层，膨润土可降低到3~4kg。由于本工程地质情况较为复杂，稳定液的性能指标和配合比，须根据实际地层特性、造孔方法、泥浆用途而有所变化（表2）。

表2

5．2．10旋挖钻进成孔工艺 

旋挖成孔首先是通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度。对粘结性好的岩土层，可采用干式或清水钻进工艺，无需泥浆护壁。 而对于松散易坍塌地层，或有地下水分布，孔壁不稳定，必须采用静态泥浆护壁钻进工艺，向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁。 成孔前必须检查钻头保径装置,钻头直径、钻头磨损情况,施工过程对钻头磨损超标的及时更换。 成孔中,按试施工确定的参数进行施工,设专职记录员记录成孔过程的各种参数,如钻进深度、地质特征、机械设备损坏、障碍物等情况。 

记录必须认真、及时、准确、清晰。 旋挖钻机配备电子控制系统显示并调整钻杆的垂直度,通过电子控制和人工观察两个方面来保证钻杆的垂直度,从而保证成孔的垂直度。 钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度:由硬地层钻到软地层时,可适当加快钻进速度;当软地层变为硬地层时,要减速慢进;在易缩径的地层中,应适当增加扫孔次数,防止缩径;对硬塑层采用快转速钻进,以提高钻进效率。

钻进工艺参数 ：

（1）加压力 旋挖钻机工作效率取决动力头扭矩与加压，对于滚刀钻头，原则上加压力越大工作效率越高，但要考虑钻机的加压能力及钻杆的承受能力。 

（2）转速 旋挖钻机钻进硬岩时转速以8—15转/每分钟为宜，不可过快或过慢，过缓则钻进效率太低，或快则造成孔底泥浆涡动过大，冲刷孔壁，同时容易使钻机钻杆摆动过大造成损坏。 

5． 2．11成孔注意事项 

（1）钻头下孔前必须检查滚刀或牙轮使之转动灵活，检查钻头各焊接部位无裂纹。如发现滚刀或牙轮轴承损坏及时更换；刀座及钻头筒有磨损及时补焊，防止发生孔下事故。 

（2）钻头孔底应保证无异物，如有掉落物，提前打捞，否则滚刀或牙轮合金刀头容易崩落，或刀头及牙轮不能完全接触岩面导致钻头失效。 

（3）钻头在初入土层时应轻压慢转，待孔底不平土层扫平后施压钻进以防止孔斜及钻头损坏。 

（4）孔底细小岩粉不能沉淀于钻头筒内孔底形成粥状泥浆，长时间钻进时，应定期更换泥浆或稀释，钻头清洁确保掘进效率。

（5）在透水性强的沙砾层或流砂中，特别是有地下水流动的地层中钻进时，应适当加大泥浆比重和粘度，及时补充泥浆以保证孔内水头高度；必要时回填黏土慢速转动，或在回填土中掺入片石、卵石，捣实后重新钻进，以增强护壁；严防孔壁坍塌。在流塑淤泥质土层中成孔，孔壁不能直立而塌落。塌孔处理采取投入黄土及灰土或在回填土中掺入片石、卵石，捣实后重新钻进，也可先钻至塌孔以下1～2m，用低等级混凝土（C5～C10）填至塌孔以上1m，待混凝土初凝后再钻至设计标高。

5．2．12扩底

钻进至设计标高后停钻，提钻换下扩底钻头进行扩底。扩底钻头使用前，应做扩张、收拢试验，并按设计桩身扩大头尺寸准确确定有关数据，以确保扩底达到设计要求。

 5．2．13终孔后清孔 

在钻进到设计深度时，应立即清孔,常采用磨盘式捞渣钻头捞渣法，可一次或多次进行捞渣。在清孔后，孔底沉渣不得大于10cm，并将孔口处杂物清理干净，方可进行下步工序。

5．3．钢筋笼制作与吊放

5．3．1 材料

钢筋笼主筋采用Ⅱ级钢，箍筋采用Ⅰ级钢钢筋进场复检合格后方可使用。

5．3．2 制作  

（1）钢筋笼所用钢筋规格、材质、尺寸必须符合设计要求，制作钢筋笼时，制作偏差应符合下表要求。

表3  钢筋笼质量检验标准

5．3．3 钢筋笼的吊放。

（1）将加工验收好的钢筋笼用人力抬到孔旁，用吊车吊入。

（2）钢筋笼下放前，须捆扎好水泥扶正块，扶正块应沿圆周均匀分布，一组3- 4块，隔5米捆扎一组，上头往下量1米捆一组（或采用钢筋耳扶正）。

（3）钢筋笼入孔应吊直扶稳，缓缓下放，在吊放过程中，应逐节验收钢筋笼的连接焊缝质量，要注意钢筋笼能否顺利下放，沉放时不能碰撞孔壁，当吊放受阻时，不能加压强行下放，应停止吊放并寻找原因，如因钢筋笼没有垂直吊放而造成的，应提出后重新垂直吊放，如果是成孔偏斜而造成的，则进行复钻纠偏，并在重新验收孔质量后再吊钢筋笼。

（4）根据设计图确定钢筋笼顶标高，使钢筋笼下放至设计位置，将钢筋笼固定。钢筋笼采用φ8钢筋对称焊接在钢筋笼顶端，形成吊绳，固定在孔口。用钢管向下顶住钢筋笼，避免浇筑混凝土时钢筋笼上浮。

5．4．灌注桩身砼浇注  

采用水下灌注成桩

（1）水下混凝土的砂率为40% -45%，中粗砂，粗骨料最大粒径为<40mm；强度等级42.5普通硅酸盐水泥，水泥用量不少于360kg/m3；坍落度宜为160-220mm；配合比通过试验确定。导管安装使用前应进行水压试验，试水压力取0.6～1.0Mpa,防止导管渗漏发生堵管现象，隔水栓应有良好的隔水性能，并能使隔水栓顺利从导管中排出，保证水下混凝土灌注成功。

（2）采用吊车吊装砼漏斗及导管，将搅好的混凝土用泵送至钻机的大漏斗，同时安装好隔水气球。大漏斗装满后，提拉盖板，让砼迅速下降。如砼不下降时，可轻微的上下提动灌浆管，使砼迅速下降。导管直径250mm，每节长度有0.5m、1m、2m和2.5m,分节长度视工艺要求而定，从下往上编号，先下长的后下短的。接头必须放防水胶垫，连接螺杆必须对好上紧，严防漏水和操作过程中发生折断事故，从而造成断桩。导管与钢筋保持100mm距离。开始浇筑水下混凝土时，管底至孔底的距离为300~500 mm，并使导管一次埋入混凝土面以下0.8m以上，在以后的浇筑中，导管埋深宜为2~6m。当测定灌浆埋管深达3米以上而造成灌注困难时,在确保埋管大于1.2米前提下可将多余埋深的管每节卸掉，依此类推，直到灌注到规定标高为止。在浇筑下一钻孔时，禁止整体吊移漏斗及导管，应分节拆装。

砼导管安装图：

（3）水下砼从第一斗灌注后，中间不得间断，必须连续灌注到规定标高为止。

（4）为确保不被脱管,保证质量，现场技术人员和管理员（包括机、班长等）必须严格掌握砼的灌注量和灌注速度。在灌注前应根据成孔记录和孔深算出孔的灌注砼量，再根据记录反映和土质情况，钻进难易来分析各孔段的超、缩径情况，估算出容积，以指导备料工作。在灌注砼过程中，经常测量孔内砼面高度，以便绘制柱状图来指导灌注，并填写《水下砼灌注记录表》。桩灌完后，再统计实际灌入砼量与图纸计算砼量之比，算出充盈系数及划出孔深—灌注量曲线，借此评价成孔灌注质量，以指导下一条成孔成桩工作。

（5）根据设计要求，灌注混凝土至桩顶时浮浆厚度0.50-1.0m。

（6）每个灌注台班须制作不少于1组的砼试块，试块脱模后置于水中养护，28天后及时送压。

5．5．泥浆及钻碴处置

根据本工程的实际情况，在施工过程中特别是在浇灌砼时的大量泥浆如果不作妥善处置而到处乱流，整个场地将会被污染造成现场凌乱不卫生，同时钻孔排出的大量钻碴在场地内如果进行堆放，将影响钻机的施工。为做到文明施工，钻孔排出的大量钻碴及孔内排出的泥浆集中用钻斗提取后，用车运出至业主指定位置。因孔内污水经循环净化，泥浆含量较小，根据业主指定的排污口前，另设砖砌沉淀池一个，再次净化，以确保避免泥浆、垃圾堵塞主排污口，污水排到排污口处的沉淀池内再次沉淀净化后排入排污管。

6．工期保证措施 

6．1 加强施工人员在思想上对施工工期的高度重视，树立守合同，用户第一，创立信誉的思想，高速优质的完成本工程。

6．2能流水部位实行流水作业，能交叉部位实行交叉作业，确保成孔后立即下钢筋笼灌砼成桩。

6．3 利用施工间隙对各种施工机械进行保养维修，确保机械的完好率，满足施工要求。

6．4 配置足够的周转材料及其它材料，保证各种材料除满足施工需要外还略存储备，以应付一些特殊情况的发生。

6．5 人员配备除满足施工要求外，各工种人员均略有富余，以充分利用工作面。

6．6 实行三班倒工作制度，每班工作8小时。

6．7 技术人员做好技术指导工作，在保证质量的前提下加快进度。

6．8 隐蔽、验收及时跟进。

6．9 加强质量控制，质量验收作到一次性通过，不因质量不合格影响工期。

6．10 实行定额管理：搞劳动竞赛，提高劳动积极性，超奖，完不成罚。

7．质量保证措施

工程质量的好坏不仅造成工期的延误和经济损失，还直接影响到公司的形象和声誉，为此，项目部要求全部施工人员在思想上、组织机构、劳动组织、技术措施等各方面严格把关，针对工程中易出现的各种质量通病，采取预防为主，坚决杜绝各种质量通病的出现。

7．1 本工程设二级质检机构，第一级为现场质检机构，由现场主管质安的项目质检员、工长和施工队质检员组成，负责日常施工的质量检查，是工程施工最主要的质检机构。第二级为公司生产经理、项目总工、工程技术部门等成员组成的检查小组，进行定期或不定期的质量检查。二级质检机构相互配合，共同把关，既对现场进行检查，更要对下次检查前的施工进行质量预控，提出易出问题的部位和解决办法。

7．2 实行三级技术交底制，由项目总工对技术部门进行交底，技术部门对工长进行技术交底，工长对施工班组进行技术交底，要求交底详细有针对性。

7．3在施工过程中严把材料质量关。工程材料必须有出厂合格证明，进场后立即进行抽样送检，禁止不合格的材料进入施工现场。材料质量保证资料齐全。

7．4对桩位的定位控制，由施工队施测的同时，项目部测量员和施工工长进行全数复测检查，确保定位准确。

7．5 选择有经验，声誉好的桩基施工队伍。

7．6 钢筋加工的形状、尺寸必须符合设计要求，钢筋的表面应洁净；无损伤，油渍、漆污和铁锈等应在使用前清除干净。

7．7 焊工持证上岗，确保焊接质量。

7．8 砼浇筑时，安排专人值班，对位移的钢筋及时修正。

7．9 首斗料一定要控制好，要确保砼连续不断的灌入，减管速度要快，灌注达到要求高度后，不能过快拔出导管，要上下抽动几下再拔完管。

8．安全文明施工保证措施

8．1 施工现场必须遵照“谁施工，谁负责”的原则，确定主管人员负责现场的保卫工作，实行现场保卫工作制度。

8．2 现场建立门卫巡逻护场制度。

8．3现场的料场、库房设置要符合治安消防要求，并配备足够消防设施和器材及有关防范设施，消防用水与施工用水分开。

8．4 在施工现场设各种安全标识牌，及有关安全操作规程。

8．5 凡进入施工现场必须戴安全帽，严格遵守施工现场安全规定。

8．6 桩孔灌注完毕，及时回填或加盖板，避免人员不慎落入孔内而出事故。

8．7 由于钻孔灌注桩施工过程中均在夏季露天作业，饮用水、空调室等预备好以防中暑；机械设备作好避雷、漏电保护，作好充足的防雷电和雨季的劳动保护。

8．8 由于出泥量大，现场设置污水沉淀池，避免堵塞主排污管。

8．9 运泥车出工地大门前用水冲洗车身干净，确保不污染环境方可驶出现场。

9． 雨天施工措施

9．1 合理安排，有序组织施工。

9．2现场预先安排好集水点，排水沟，雨量较大时及时排水，不让雨水积量过多，影响施工，大雨天停止灌注砼。

9．3 钻机的电箱作好漏电防护的检查，做好防雷措施。

 9. 4 遇雨天地面土层较软时，铺垫20mm厚的钢板以满足后钻机就位和泥浆土运输车出入。