旋挖钻孔(湿式)灌注桩施工
2018-11-8 9:56:00 点击：
在旋挖桩施工技术成熟的今天，根据多个工地旋挖桩现场施工管理，提出了施工中的关于质量和成本的几个问题，及其保证工程质量，降低工程成本措施。
【关键词】化学泥浆 聚合物泥浆
旋挖钻机因其施工速度快、成孔质量高、环境污染小、操作灵活方便、安全性能高及适用性强等诸多优势,已成为工程界钻孔灌注桩施工的主要成孔设备。旋挖钻孔灌注桩目前广泛应用于铁路、公路桥梁、市政建设、高层建筑等地基基础工程。旋挖钻机二战以前在美国问世，二战之后在欧洲得到发展，80年代初我国开始从日本、美国引进其核心技术并进行消化吸收。其主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用。旋挖钻孔灌注桩主要分为干式旋挖工法和静态泥浆护壁的湿式 旋挖工法。现我根据多年的现场施工管理经验浅略的谈一下静态泥浆护壁的湿式旋挖工法施工中存在和应该注意的问题。
一、旋挖桩施工工艺
施工工艺：桩基定位→埋设钢护筒→泥浆制作→钻机就位→钻进取土→清渣→钢筋笼制安→导管安装插入→水下混凝土灌注→拔出护筒。
1、桩基定位。根据施工给定的坐标点将轴线坐标控制点引到不受施工影响的固定位置，同时用全站仪或经纬仪测定轴线细部位置，按桩基施工平面尺寸确定各桩桩心及原始地面标高，并埋设钢筋（长度25cm-30cm）,并撒石灰标识线；同时通知甲方现场人员、监理人员、相关工程技术人员进行桩位，原始地面标高的复核。
2、埋设钢护筒。护筒埋设应按原桩位中心位置标注“十”字型定位，在不影响护筒埋设的情况下，将控制定位点引出。护筒要埋正，埋设长度根据现场土质情况确定，并尽量深埋、牢埋，周边填土药分层夯实。护筒上沿应高出地面（约10cm），护筒口中心要尽量与桩基放线中心重合，偏差�5cm，并在此复核桩基的坐标及原始地面标高。
3、泥浆制作。根据施工场地具体情况设置泥浆池，采用自然造浆法根据施工土质具体情况制作泥浆。准备泥浆泵运输泥浆，泥浆输送管道不能有裂缝，防止泥浆泄露污染施工场地。同时采用导流管道将旋挖机提出桩孔的泥浆导入泥浆池，重复利用泥浆，防止泥浆在施工现场四处流淌。
4、钻机就位。移动钻机使钻头对准桩位，确定桩位偏差小于1.5cm,并调整钻杆垂直度，确保成孔的 垂直度。
5、钻进取土。旋挖机手根据具体土层土质情况，确定钻机钻进速度，保证成孔质量，防止施工中各种事故发生。
6、清渣。在钻孔达到设计要求（桩长、镶岩深度、刚性角等），钻机停止施工，通知相关人员进行桩孔验收并准备进行钢筋笼安装就位，在验收合格后，钢筋笼安装就为之前进行桩孔清理，待桩孔清理完成后马上安装钢筋笼，并接着浇注混凝土。
7、钢筋笼制安。钢筋笼的长度与配筋规格应按设计图纸设计要求进行加工，钢筋焊接、绑扎符合施工规范要求。用吊车安放钢筋笼时应对准孔位，按设计深度进行安装，及时固定位置，并采取措施保证钢筋的保护层厚度。
8、导管安装插入。导管使用前要进行试连接，确保导管无漏水、漏气、变形现象，以免在混凝土浇注过程中出现导管进水、漏浆事故发生，影响混凝土浇注质量。导管连接长度不得稍大于钻孔深度，确保混凝土初灌时，导管底口距离孔底小于0.5m。导管连接应在钢筋安装之后马上进行，避免桩孔孔壁泥土脱落，增加桩孔沉渣量，影响桩身质量。
9、水下混凝土灌注。
一、常见质量方面问题处理
1、桩基位移及处理方法
由于桩位测量放线误差，夜间挖土，能见度低，机械在施工过程钻头遇地下不同类型的土石层产生的震动以及施工机械自身重量造成桩孔周边土层脱落等原因造成桩机位移。为了保证桩基位置准确，应该改进测量方法，采用全站仪的极坐标方法测量，尽量避免用经纬仪进行测量；尽量避免夜间施工，即使无法毕业也应该加强夜间的照明度；严格控制司机的操作，尽量保持匀速向下进行切土，防止机械震动过于激烈；井口应该尽量使用钢护筒保证周遍土层稳定。
2、塌孔及处理方法
由于旋挖钻孔采用的是泥浆护壁，不存在泥浆循环，护壁较薄，加之泥浆比重不稳定，添加稳定液的塑料管口直接对着土层冲刷，地下水位较高，地下出现流沙、淤泥，土层质地不均匀，钻孔过程中造成了护壁四周散土层的扰动，钢筋笼下放过程，由于吊车吊起钢筋笼不竖直、下放中不稳步，碰撞孔壁，以造成泥皮或孔壁的破坏，从而引起灌注过程，桩孔的坍塌。轻则造成底层沉渣厚度过高，情况严重的可以直接造成废孔，出现断桩、废桩等事故，造成了二次施工，增加施工成本。为了保证施工质量，降低施工成本，我们应该严格控制泥浆（稳定液）的重量配合比，确保计量准确，误差在规定范围内。改正添加稳定液的方法，使其管口直对护筒壁添加。严格控制司机的操作，尽量保持匀速向下进行切土，防止施工过程对土层扰动过大。桩孔完成以后，清孔、下放钢筋笼、砼的灌注等工序中均应规范操作，避免成孔的坍塌。同时应该因地制宜，有效针对不同的地质情况，制定相应的施工工艺，以确保钻进成孔的顺利进行，避免施工事故的发生。
3、旋挖钻孔超径及其控制方法
由于钻具扰动施工地面表层使之趋于液化而失去原有的稳定状态，孔壁部分泥土落入孔内，泥浆质量不合格，泥浆比重、粘度或含砂率达不到技术要求，孔内泥浆面低于地下水位，使泥浆不能有效的护壁，孔内地下水渗入，造成造成地面表层土壤流陷，松散坍塌。以及钻头和钻杆的连接卡方长时间的使用磨损，钻杆的公方磨损变小，而钻头上的母方磨损变大，使连接间隙变大，当旋转钻进时，钻头和钻杆形成一定的角度，使钻头的回转直径大于钻头直径，成孔大于设计成孔直径等原因造成超径。从而造成桩基偏位、承台偏位等质量问题。为保证工程工程质量，防止钻孔超径，在施工过程中严格控制泥浆质量，保持孔内泥浆面的高度，增加对孔壁的压力。当地下水位较高的软流塑和松散地区，首先保证泥浆的质量，使各项指标达到施工要求，使泥浆能充分护壁。为保持孔内泥浆面，在孔口做一围堰与孔内泥浆相连，当提出钻具时，围堰内的泥浆补充到孔内，使孔内泥浆始终高于地下水位，且泥浆面越高，对孔壁的压力越大，孔壁越稳定。控制钻机钻进速度，避免泥包钻头现象。控制进尺深度，在软流塑地层，进尺要小于正常地层的进尺，避免或减少提钻时活塞效应所产生的阻力。保持钻头外表光滑，避免或减少糊钻在软流塑地层，每次提钻时，钻头周围经常附着一些粘性土，要及时清除掉，减少钻头与周围粘性土的粘连，以免造成糊钻。减少钻头和钻杆的连接间隙 要经常检查钻头和钻杆的连接卡方，及时修补钻头磨损，减少连接间隙。
4、钢筋笼变形及处理方法
由于旋挖钻机基本上用与较深的桩基施工，钢筋笼较细长，钢筋笼直接插到孔底岩石上，容易因自身重量大、细长失稳而产生钢筋变形。同时有些工人为节约施工成本和时间，直接采用旋挖钻机的副钢丝绳进行钢筋笼的吊装，使钢筋笼和钻机臂产生碰撞而变形。在施工时可以利用彬木杆和钢丝绳将钢筋笼加固，同时采用高于6米的吊车或施工塔吊垂直吊装钢筋笼，使钢筋笼能够直上、直下安装，尽量避免钢筋笼与桩孔壁碰撞而引起钢筋笼变形。
5、桩顶锚固钢筋保护
由于静态泥浆护壁的湿式旋挖工法施工中采用的是泥浆护壁，挖出的泥土较为稀软，流动性较大，且桩之间的间距较小，很容易将附近已经浇注完毕的桩掩埋。在后期出土及旋挖机换位过程中将桩顶钢筋反复弯折，破坏钢筋的结构，甚至导致钢筋断裂，致使钢筋锚固长度不够，影响工程质量。在施工过程中，为了避免这写现象产生，应采用挖机配合旋挖机施工，及时清理旋挖机挖出的泥土，避免泥土掩埋钢筋。同时预先确定桩基施工先后顺序，尽量做到让旋挖机向后退行换位施工。
6、混凝土浇注质量保证措施
旋挖桩因其深度一般较大，其混凝土浇注一般采用导管法浇注水下混凝土，施工难度远远大于普通混凝土浇注，为保证水下混凝土质量，必须从以下几个方面采取措施：①严格控制混凝土配合比，保证混凝土容重不少于2100kg/m3，保证保证混凝土和易性，降低沪宁图的泌水率，保证混凝土流动性保持能力。②计算导管的混凝土通过能力避免堵管现象发生。③准确计算首批浇注混凝土的数量，保证保证首批混凝土管脚堆高不少于0.5米，并保证导管管埋深不少于0.3米。④在混凝土连续浇注过程中始终保证导管埋深在1米以上，并保证混凝土柱底压力大于导管外水压力。⑤控制混凝土浇注速度，保持混凝土面上升速度。
二、常见施工成本问题控制措施
1、旋挖桩成本增加最大的问题在于旋挖钻桩孔超径问题。钻孔超径直接增加混凝土的用量，土方外运量，泥浆制作等工作量，造成材料浪费，影响进度，影响成桩质量，增加配套工序及费用。在施工过程中应该严格控制超径，才能高质量、高效率、低成本的完成桩基施工。
2、桩顶标高控制。在施工中，往往因旋挖机施工将原始地面破坏，在后期混凝土浇注时，很难把握桩顶高度，造成接桩、截桩增加施工成本。在施工中，待旋挖机钻孔完成后，应及时测量孔口标高，并严格按照规范控制混凝土浮浆厚度，以控制桩的浇注深度，避免接桩、截桩及钢筋、混凝土用量增加等因素造成的成本增加。
3、垮孔引起的成本增加。在施工前，应根据工程地质报告制定详细的施工措施。在施工过程，应该严格按照施工措施进行施工，避免因施工措施不当垮孔而使成本增加。
4、静态泥浆护壁的湿式旋挖工法施工在泥浆制作、运输，钻头提放等过程中很容易造成施工现场泥泞，加之施工机械、人员反复移动，现场很容易产生大量淤泥。在出土过程中，造成出土量增加，施工现场维护难度增加，从而造成施工成本增加。因而在施工过程中，因严格控制泥浆制作、运输过程，防止泥浆泄露，同时在施工桩孔四周合理范围内做好防排水措施，避免旋挖机钻头提放带出的泥浆四处流淌，在现场产生淤泥，将少除土量及淤泥清运、清洗等费用。
【关键词】化学泥浆 聚合物泥浆
旋挖钻机因其施工速度快、成孔质量高、环境污染小、操作灵活方便、安全性能高及适用性强等诸多优势,已成为工程界钻孔灌注桩施工的主要成孔设备。旋挖钻孔灌注桩目前广泛应用于铁路、公路桥梁、市政建设、高层建筑等地基基础工程。旋挖钻机二战以前在美国问世，二战之后在欧洲得到发展，80年代初我国开始从日本、美国引进其核心技术并进行消化吸收。其主要适于砂土、粘性土、粉质土等土层施工，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用。旋挖钻孔灌注桩主要分为干式旋挖工法和静态泥浆护壁的湿式 旋挖工法。现我根据多年的现场施工管理经验浅略的谈一下静态泥浆护壁的湿式旋挖工法施工中存在和应该注意的问题。
一、旋挖桩施工工艺
施工工艺：桩基定位→埋设钢护筒→泥浆制作→钻机就位→钻进取土→清渣→钢筋笼制安→导管安装插入→水下混凝土灌注→拔出护筒。
1、桩基定位。根据施工给定的坐标点将轴线坐标控制点引到不受施工影响的固定位置，同时用全站仪或经纬仪测定轴线细部位置，按桩基施工平面尺寸确定各桩桩心及原始地面标高，并埋设钢筋（长度25cm-30cm）,并撒石灰标识线；同时通知甲方现场人员、监理人员、相关工程技术人员进行桩位，原始地面标高的复核。
2、埋设钢护筒。护筒埋设应按原桩位中心位置标注“十”字型定位，在不影响护筒埋设的情况下，将控制定位点引出。护筒要埋正，埋设长度根据现场土质情况确定，并尽量深埋、牢埋，周边填土药分层夯实。护筒上沿应高出地面（约10cm），护筒口中心要尽量与桩基放线中心重合，偏差�5cm，并在此复核桩基的坐标及原始地面标高。
3、泥浆制作。根据施工场地具体情况设置泥浆池，采用自然造浆法根据施工土质具体情况制作泥浆。准备泥浆泵运输泥浆，泥浆输送管道不能有裂缝，防止泥浆泄露污染施工场地。同时采用导流管道将旋挖机提出桩孔的泥浆导入泥浆池，重复利用泥浆，防止泥浆在施工现场四处流淌。
4、钻机就位。移动钻机使钻头对准桩位，确定桩位偏差小于1.5cm,并调整钻杆垂直度，确保成孔的 垂直度。
5、钻进取土。旋挖机手根据具体土层土质情况，确定钻机钻进速度，保证成孔质量，防止施工中各种事故发生。
6、清渣。在钻孔达到设计要求（桩长、镶岩深度、刚性角等），钻机停止施工，通知相关人员进行桩孔验收并准备进行钢筋笼安装就位，在验收合格后，钢筋笼安装就为之前进行桩孔清理，待桩孔清理完成后马上安装钢筋笼，并接着浇注混凝土。
7、钢筋笼制安。钢筋笼的长度与配筋规格应按设计图纸设计要求进行加工，钢筋焊接、绑扎符合施工规范要求。用吊车安放钢筋笼时应对准孔位，按设计深度进行安装，及时固定位置，并采取措施保证钢筋的保护层厚度。
8、导管安装插入。导管使用前要进行试连接，确保导管无漏水、漏气、变形现象，以免在混凝土浇注过程中出现导管进水、漏浆事故发生，影响混凝土浇注质量。导管连接长度不得稍大于钻孔深度，确保混凝土初灌时，导管底口距离孔底小于0.5m。导管连接应在钢筋安装之后马上进行，避免桩孔孔壁泥土脱落，增加桩孔沉渣量，影响桩身质量。
9、水下混凝土灌注。
一、常见质量方面问题处理
1、桩基位移及处理方法
由于桩位测量放线误差，夜间挖土，能见度低，机械在施工过程钻头遇地下不同类型的土石层产生的震动以及施工机械自身重量造成桩孔周边土层脱落等原因造成桩机位移。为了保证桩基位置准确，应该改进测量方法，采用全站仪的极坐标方法测量，尽量避免用经纬仪进行测量；尽量避免夜间施工，即使无法毕业也应该加强夜间的照明度；严格控制司机的操作，尽量保持匀速向下进行切土，防止机械震动过于激烈；井口应该尽量使用钢护筒保证周遍土层稳定。
2、塌孔及处理方法
由于旋挖钻孔采用的是泥浆护壁，不存在泥浆循环，护壁较薄，加之泥浆比重不稳定，添加稳定液的塑料管口直接对着土层冲刷，地下水位较高，地下出现流沙、淤泥，土层质地不均匀，钻孔过程中造成了护壁四周散土层的扰动，钢筋笼下放过程，由于吊车吊起钢筋笼不竖直、下放中不稳步，碰撞孔壁，以造成泥皮或孔壁的破坏，从而引起灌注过程，桩孔的坍塌。轻则造成底层沉渣厚度过高，情况严重的可以直接造成废孔，出现断桩、废桩等事故，造成了二次施工，增加施工成本。为了保证施工质量，降低施工成本，我们应该严格控制泥浆（稳定液）的重量配合比，确保计量准确，误差在规定范围内。改正添加稳定液的方法，使其管口直对护筒壁添加。严格控制司机的操作，尽量保持匀速向下进行切土，防止施工过程对土层扰动过大。桩孔完成以后，清孔、下放钢筋笼、砼的灌注等工序中均应规范操作，避免成孔的坍塌。同时应该因地制宜，有效针对不同的地质情况，制定相应的施工工艺，以确保钻进成孔的顺利进行，避免施工事故的发生。
3、旋挖钻孔超径及其控制方法
由于钻具扰动施工地面表层使之趋于液化而失去原有的稳定状态，孔壁部分泥土落入孔内，泥浆质量不合格，泥浆比重、粘度或含砂率达不到技术要求，孔内泥浆面低于地下水位，使泥浆不能有效的护壁，孔内地下水渗入，造成造成地面表层土壤流陷，松散坍塌。以及钻头和钻杆的连接卡方长时间的使用磨损，钻杆的公方磨损变小，而钻头上的母方磨损变大，使连接间隙变大，当旋转钻进时，钻头和钻杆形成一定的角度，使钻头的回转直径大于钻头直径，成孔大于设计成孔直径等原因造成超径。从而造成桩基偏位、承台偏位等质量问题。为保证工程工程质量，防止钻孔超径，在施工过程中严格控制泥浆质量，保持孔内泥浆面的高度，增加对孔壁的压力。当地下水位较高的软流塑和松散地区，首先保证泥浆的质量，使各项指标达到施工要求，使泥浆能充分护壁。为保持孔内泥浆面，在孔口做一围堰与孔内泥浆相连，当提出钻具时，围堰内的泥浆补充到孔内，使孔内泥浆始终高于地下水位，且泥浆面越高，对孔壁的压力越大，孔壁越稳定。控制钻机钻进速度，避免泥包钻头现象。控制进尺深度，在软流塑地层，进尺要小于正常地层的进尺，避免或减少提钻时活塞效应所产生的阻力。保持钻头外表光滑，避免或减少糊钻在软流塑地层，每次提钻时，钻头周围经常附着一些粘性土，要及时清除掉，减少钻头与周围粘性土的粘连，以免造成糊钻。减少钻头和钻杆的连接间隙 要经常检查钻头和钻杆的连接卡方，及时修补钻头磨损，减少连接间隙。
4、钢筋笼变形及处理方法
由于旋挖钻机基本上用与较深的桩基施工，钢筋笼较细长，钢筋笼直接插到孔底岩石上，容易因自身重量大、细长失稳而产生钢筋变形。同时有些工人为节约施工成本和时间，直接采用旋挖钻机的副钢丝绳进行钢筋笼的吊装，使钢筋笼和钻机臂产生碰撞而变形。在施工时可以利用彬木杆和钢丝绳将钢筋笼加固，同时采用高于6米的吊车或施工塔吊垂直吊装钢筋笼，使钢筋笼能够直上、直下安装，尽量避免钢筋笼与桩孔壁碰撞而引起钢筋笼变形。
5、桩顶锚固钢筋保护
由于静态泥浆护壁的湿式旋挖工法施工中采用的是泥浆护壁，挖出的泥土较为稀软，流动性较大，且桩之间的间距较小，很容易将附近已经浇注完毕的桩掩埋。在后期出土及旋挖机换位过程中将桩顶钢筋反复弯折，破坏钢筋的结构，甚至导致钢筋断裂，致使钢筋锚固长度不够，影响工程质量。在施工过程中，为了避免这写现象产生，应采用挖机配合旋挖机施工，及时清理旋挖机挖出的泥土，避免泥土掩埋钢筋。同时预先确定桩基施工先后顺序，尽量做到让旋挖机向后退行换位施工。
6、混凝土浇注质量保证措施
旋挖桩因其深度一般较大，其混凝土浇注一般采用导管法浇注水下混凝土，施工难度远远大于普通混凝土浇注，为保证水下混凝土质量，必须从以下几个方面采取措施：①严格控制混凝土配合比，保证混凝土容重不少于2100kg/m3，保证保证混凝土和易性，降低沪宁图的泌水率，保证混凝土流动性保持能力。②计算导管的混凝土通过能力避免堵管现象发生。③准确计算首批浇注混凝土的数量，保证保证首批混凝土管脚堆高不少于0.5米，并保证导管管埋深不少于0.3米。④在混凝土连续浇注过程中始终保证导管埋深在1米以上，并保证混凝土柱底压力大于导管外水压力。⑤控制混凝土浇注速度，保持混凝土面上升速度。
二、常见施工成本问题控制措施
1、旋挖桩成本增加最大的问题在于旋挖钻桩孔超径问题。钻孔超径直接增加混凝土的用量，土方外运量，泥浆制作等工作量，造成材料浪费，影响进度，影响成桩质量，增加配套工序及费用。在施工过程中应该严格控制超径，才能高质量、高效率、低成本的完成桩基施工。
2、桩顶标高控制。在施工中，往往因旋挖机施工将原始地面破坏，在后期混凝土浇注时，很难把握桩顶高度，造成接桩、截桩增加施工成本。在施工中，待旋挖机钻孔完成后，应及时测量孔口标高，并严格按照规范控制混凝土浮浆厚度，以控制桩的浇注深度，避免接桩、截桩及钢筋、混凝土用量增加等因素造成的成本增加。
3、垮孔引起的成本增加。在施工前，应根据工程地质报告制定详细的施工措施。在施工过程，应该严格按照施工措施进行施工，避免因施工措施不当垮孔而使成本增加。
4、静态泥浆护壁的湿式旋挖工法施工在泥浆制作、运输，钻头提放等过程中很容易造成施工现场泥泞，加之施工机械、人员反复移动，现场很容易产生大量淤泥。在出土过程中，造成出土量增加，施工现场维护难度增加，从而造成施工成本增加。因而在施工过程中，因严格控制泥浆制作、运输过程，防止泥浆泄露，同时在施工桩孔四周合理范围内做好防排水措施，避免旋挖机钻头提放带出的泥浆四处流淌，在现场产生淤泥，将少除土量及淤泥清运、清洗等费用。
以上措施方法，在多年施工管理过程中积累，在提高工程质量，提高施工速度，节约施工成本方面效果良好。
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