旋挖桩施工工艺及质量保证措施 一、施工工艺 1、工艺原理 ： 旋挖钻机将整体自重置于可自动行走的履带式底盘上，以自带柴油发动机输出动力来提供施工现场所需要的大功率电源，利用筒式钻斗底部的斗齿，在液压油缸的加压下钻进，切削土体，并压入容器内，然后由钻杆提出筒式钻头，至孔口后快速回转倒土。护壁泥浆采用优质膨润土、烧碱、纤维素等根据地质情况按一定比例配置而成，并随着旋挖钻进用泥浆泵持续注入孔内，起到静压护壁作用，以保证水头压力，如此反复循环完成成孔作业。成孔达到设计深度和质量要求后，安装钢筋笼和导管，灌注水下混凝土。工艺框图如图所示： 2 由流程图可知，旋挖钻孔灌注桩的特别之处在于制备泥浆和补充泥 3 浆，在钻孔过程中，要制备符合性能指标的泥浆，同时要 及时补充泥浆，以确保孔内水头压力，防止塌孔。 2、施工操作要点 （1）桩位的测量放样 采用全站仪坐标法来进行桩的中心位置放样，放样后四周设护桩并复测，误差控制在5mm以内。桩位用直径10mm、长度35-40cm钢筋打入地面30cm（四周填以水泥砂浆或混凝土来保护）作为桩的中心点，然后在桩位周围做上标记，既便于寻找又可防止机械移位时破坏桩点。 （2）埋设护筒 护筒的作用为固定桩位，引导钻头方向，隔离地面水流入孔内，保证孔内水位高出地下水位或施工水位，增加水头高度，保护孔壁不坍塌，确保成孔质量。 a、护筒的要求 护筒选用整体式钢制护筒，壁厚5—8mm，高度3m，内径180cm。为了增加护筒的刚度，防止周转使用中的变形，在护筒的上口和中部的外侧各焊一道加劲肋。由于整个钻孔桩处于黄河高漫滩区，地下水位较高，故在施工前先用水平仪测出原地面标高、地下水位的高度，在埋设护筒时，护筒的顶端均高出地下水位2.0m以上，以增加孔内水头压力。 b、护筒的埋设 在埋设护筒前，首先对场地进行平整，垫高、清除杂物。施工中，护 4 筒的埋设采用旋挖钻机静压法来完成。首先正确就位钻机，使其机体垂直度、钻杆垂直度和桩位钢筋条三线合一，然后在钻杆顶部带好筒式钻头，在钻头的端部临时连接一扩孔器，使成孔直径可达 165cm，深度略小于护筒的埋深，然后用吊车吊起护筒并正确就位，用旋挖钻杆将其垂直压入土体中，从钻头连接扩孔杆至钻进挖深到安放好护筒仅需15分钟。护筒埋设后再将桩位中心通过四个控制护桩引回，使护筒中心与桩位中心重合，并在护筒上用红油漆标识护桩方向线位置。经确认护筒平面位置的偏差不大于50mm，倾斜度的偏差不大于1%，则将其四周用粘土填实，准备下一道工序的施工。 （3）钻孔 a、钻机就位 旋挖钻机底盘为伸缩式自动整平装置，并在操作室内有仪表准确显示电子读数，当钻头对准桩位中心十字线时，各项数据即可锁定，勿需再作调整。钻机就位后钻头中心和桩中心应对正准确，误差控制在2cm内。 b、调制泥浆:根据地层情况，科学合理的选用泥浆，可以采用钻孔桩的废弃泥浆，也可以采用粘土配置，如果地层复杂可以配置化学浆液。 c、泥浆循环系统的布置 根据现场实际情况，在每六排墩身中间场地设置一个造浆池和泥浆净化、循环系统，具体布置如下图所示： d、钻进 当钻机就位准确，泥浆制备合格后即开始钻进，钻进时每回次进尺控 5 制在60cm左右，刚开始要放慢旋挖速度，并注意放斗要稳,提斗要慢，特别是在孔口5～8m段旋挖过程中要注意通过控制盘来监控垂直度,如有偏差及时进行纠正，而且必须保证每挖一斗的同时及时向孔内注浆，使孔内水头保持一定高度，以增加压力，保证护壁的质量。同时，做好整个过程中的钻进记录，随时根据不同地质情况调整泥浆指标和旋挖速度。在钻孔过程中，根据不同的地质情况，主要用了以下四种钻头：挖土钻头、挖砂钻头、筒钻、螺旋钻头。其成孔性能如下： ①、挖土钻头：是最常用的钻头，在钻头底部有两扇仅可向斗内方向打开的合叶门。当钻进时，斗齿切削孔底土，经合叶门将土压入斗中，当回次进尺完成提升钻头时，斗内的土在自重作用下将两扇门关紧，防止土掉入孔内。出孔口后，通过钻杆上压盘挤压钻头上弹簧螺杆，使合叶门打开到出斗中土。 ②、挖砂钻头：用于钻进砂性土地层，也可用于孔底清渣。整体结构与挖土钻头基本一样，只是在底部为双层，双层底可以相对旋转一个角度，实现进土口的打开与关闭。钻进时进土口为打开状态；进尺结 6 束，钻头反向旋转一个角度，进土口关闭，钻头成完全密封状态，将土取出。这主要是基于砂性土无粘结力而设计。 ③、筒钻：整体结构与挖土钻头基本一样，只是底部没有封口。主要用于施工孔内的两层胶结岩层，该岩层整体性好，强度大，利用桶钻的剪压作用，破坏岩层的整体性，从而达到进尺的目的。与螺旋钻配合使用效果更佳。 ④、螺旋钻头：依靠螺旋叶片之间的空间收集从孔底切削的土体，主要用于钻进胶结层，由小及大，循序渐进，达到破坏胶结层的整体性，从而达到进尺的目的。与桶钻配合使用效果更佳。另外，对于粘性土，特别适宜干法钻进。 弃渣外运与钻进同步进行，每从孔内出几桶钻渣，就用装载机及时的外运至弃渣场，以减少现场施工干扰，减少弃渣对桩孔的压力，确保施工现场的文明和质量安全。 e、清孔、检孔、成孔验收 清孔：根据钻孔桩桩底的设计标高和护筒顶标高，计算出钻孔深度，用测绳检测孔深，到位后进行清孔。清孔采用挖斗反复捞取沉渣，直到其厚度符合规范和设计要求，然后注入纯度较高的化学泥浆，置换出孔内的钻孔泥浆，保证清孔后的各项指标符合现场实际地质情况的需要。 检孔：主要检查孔径、孔的垂直度和孔深。用笼式检孔器检测。检孔器用ф22的钢筋加工制作，其外径等于设计桩径（150cm），长度为6m。检测时，将检孔器吊起，把测绳的零点系于检孔器的顶端，使 7 检孔器的中心、孔的中心与起吊钢丝绳的中心处于同一铅垂线上，慢慢放入孔内，通过测绳的刻度加上检孔器6米的长度判断其下放位置。如上下畅通无阻直到孔底，表明钻孔桩成孔质量合格，如中途遇阻则表明在遇阻部位有缩径或孔倾斜现象，则需重新下钻头处理。 成孔验收：成孔达到质量标准后，即可进行下一到工序的施工。 （4）钢筋笼的制作和安装 a、钢筋笼、声测管的加工制作:钢筋笼的加工和制作集中在钢筋加工场进行。钢筋的主筋接头采用对焊、单面焊接两种焊接方法。在施工过程中，电焊工必须持证上岗。钢筋笼的制作采用加劲筋成型法，具体方法是：制作时，按设计尺寸做好加劲筋（圆形箍圈），用石笔标出主筋的位置，把主筋摆放在平整的工作平台上，并用石笔标出加劲筋的位置。焊接时，使加劲筋上任一主筋的标记对准主筋中部的加劲筋标记，扶正加劲筋，并用木制直角板尺校正加劲筋和主筋的垂直度， 8 然后点焊。在一根主筋上焊好全部加劲筋后，人工转动钢筋骨架，将其余主筋逐根照上法焊好。然后吊起钢筋笼放于支架上，套上盘条筋，按设计位置布好螺旋筋并绑扎于主筋上，再对整个钢筋笼进行加固焊接。 声测管每根钻孔桩设三根，呈等边三角形布置，绑扎在钢筋笼的内侧，底部用钢板焊接堵死以防漏水。随钢筋笼同时安装，每吊放好一节钢筋笼后，对检测管内充水，看其水位是否下落，以判断检测管的严密性，确保浇注混凝土时不漏浆。 b、钢筋笼的运输和吊装 成型的钢筋笼用专用平板车运至孔口。钢筋笼的吊装用16t（20t）吊车来完成，采用二点起吊的方法。第一吊点设在钢筋笼顶部的加劲箍处，第二吊点设在骨架长度的中部偏下。起吊时，先起第一吊点，使骨架稍提起，再与第二吊点同时起吊。待骨架离开地面一定高度后，第二吊点停止起吊，继续提升第一吊点。随着第一吊点不断上升，慢慢的放松第二吊点，直到骨架同地面垂直，停止起吊。人工配合把钢筋笼扶正后慢慢放入孔内，同时解除第二吊点。钢笼下放时严禁摆动碰撞孔壁。当骨架下到钢筋笼顶部的加劲箍处，用40钢轨穿过加劲箍的下方，将骨架稳定的支撑于孔口临时平台上，再按照上述方法起吊第二节钢筋笼。轴线与第一节对准后，进行钢筋接头连接。以此类推，直到全笼完成。用4根ф20的钢筋与钢筋笼的主筋相焊接并与孔口型钢连接固定后，通过预埋在护筒四周的四个护桩打一道十字线，钢筋笼的4根定位钢筋再打一道十字线，通过二道十字线对钢筋笼进 9 行定位。二道十字线的交叉点如果在同一铅垂线上，则钢筋笼位置居于钻孔桩的中心。二个交叉点在水平面上的投影的最大误差不大于20㎜。定位合格后，通过护筒顶标高，推算钢筋笼入护筒深度并准确安装定位。 （5）导管安装 a、导管的选用和检查 导管采用直径φ258mm、壁厚4mm的无缝钢管，每节2.62m，底节4m，配2节1m，2节1.5m的短管，用以调节导管的长度及漏斗的高度。导管的连接采用丝扣式。并在二法兰盘之间垫有4-5mm厚的橡胶止水垫圈。 在下导管前，首先检查其是否损坏，密封圈、卡口是否完好，内壁是否光滑圆顺，接头是否严密。再进行水密承压和接头抗拉实验，以检查导管的密封性能、接头抗拉能力。具体实验方法如下: ① 平整好场地，每隔一米铺设方木一根并找平。 ② 在方木上安装放置导管，每五根连成一体，上好前、后封盖。 ③ 向拼装好的导管内灌入70﹪的水，然后接好输风管，输入计算好的风压力，经计算为9个大气压（即 895kpa）。 具体计算过程如下： p＝γ1×hc-γ2×ηw γ1—混凝土的重度，取γ1＝24kn/m3 hc—导管内砼最大高度，取hc＝40m（桩长的2/3） γ2—井孔内泥浆的重度，取γ2＝1.08kn/m3 10 hw—井孔内泥浆的深度，取hw＝60m。 p—导管可能受到的最大压力（kpa） 则： p＝24×40-1.08×60＝895.2kpa 化为大气压：p＝895.2×103/1.01×105＝8.9个大气压 ④ 将导管在恒压下前后滚动，并持压15min，观察其接口处是否漏水、周身是否有变形，来验证导管的密封性、承压和抗拉性能。 b、导管长度的计算和吊放 以实际孔底标高和孔口架之间的距离来配置需要导管长度，并欲留30-50cm的悬空高度。拼装时要严格检查导管内壁和法兰盘表面，确保干净无杂物，变形和磨损严重的导管严禁使用，导管的吊放用吊机，要确保其居于孔的中心位置，下放速度要慢，防止卡挂钢筋笼骨架。 (6）混凝土的灌注 a、混凝土的浇注过程 水下混凝土的灌注应该在最短的时间内完成。 导管下好后，根据孔内泥浆指标和沉淀层厚度进行必要的二次清孔，确保混凝土浇注的顺利进行。首批混凝土的灌注要满足如下几点要求： ① 首次封底砼方量需达到规范埋管要求，初灌斗根据这个要求加工。 ② 封底后导管有1.0m以上的埋深，导管内有一部分砼填充。 ③ 储料斗的底部要设置一道隔水栓。 在灌注时，用汽车吊的主勾吊起储料斗，与导管相连接，把隔水栓堵放在其底部，向斗内注满混凝土后，用吊机副勾钢丝绳把隔水栓快速 11 提出，使混凝土在很短的时间内降落到孔底，完成封底工作，之后，应连续、紧凑的进行灌注，严禁中途停工。 在灌注混凝土的过程中，每灌注一盘后，及时用测绳检测混凝土面的上升高度，计算出导管在混凝土中的埋深，一般情况下导管的埋深控制在2-6m，即拆导管前埋深不大于6m，拆导管后埋深不小于2m。每次拔管一根，每根导管的长度为2.62m，要遵循“勤拔少拔”的原则，不能通过增加导管埋深来每次拔两根或两根以上的方法来减少拔管次数。当混凝土灌注到距桩顶设计标高还有4.5m左右的距离时，现场技术人员及时的计算出还需要的混凝土数量，并通知拌和站按需要量拌制以减少浪费。为保证桩顶砼质量，在施工中必须要求比桩顶设计标高超灌100cm以上，同时用“掏筒”探测砼质量，确认合格后方可提出导管，结束混凝土的灌注工作。 b、混凝土首灌量的计算 v≥πd2/4×（h1＋h2）＋πd2/4×h1 v—灌注首批混凝土所需数量（m3） d—桩孔直径（m），取d＝1.5m h1—桩孔底至导管底端间距，取h1＝0.3m h2—导管初次埋置深度(m)，取h2＝1.0m d—导管内径（m），取d＝0.3m h1—桩孔内混凝土达到埋置深度1.0m时，导管内混凝土柱平衡导管外压力所需的高度，按保守点取h1＝30m， 二、质量控制措施 12 1、提高成孔质量、防止塌孔 在松散的杂填土层和流砂层成孔时，加大泥浆比重，增加粘度，以便形成较好的孔壁。 2、严格控制，保证桩孔垂直度 经常安排专人检查维修钻机各部件，测定其垂直度与电子测试仪数据相符。用检孔器对桩孔垂直度进行复检。 3、保证钢筋笼和导管的垂直度，防止导管挂笼。 钢筋笼焊接完成后，起吊一定高度，用3m靠尺检查相接两段笼的平直度。导管每根连接完成后，扶正中心，缓慢地下放入孔中，防止撞击孔壁或导管斜插入笼中。 4、加强砼试件制作的合格性，确保混凝土的强度符合要求。 桩身砼的抗压强度应符合设计规定，每根桩做3-4组混凝土试件，并根据28天强度判定其质量。 5、检测手段 ① 桩位偏移用直尺进行测量。 ② 桩的成孔深度用测绳测量。 ③ 桩的垂直度用检孔器测量。 ④ 泥浆比重用比重计测定，泥浆稠度用漏斗粘度计测定，含砂量用含砂计量器测定，沉渣厚度用测绳来相对测定。 ⑤ 桩身完整性和桩基砼质量采用探测器超声波检测。 八、安全控制措施 1、建立健全安全生产保证体系，设立专职安全员，全面落实安全生 13 产制度和规程。 2、强安全生产教育和安全交底工作，进入工地必须戴安全帽、穿工作服、防滑鞋、戴防护手套。 3、钻机钻进时，孔口人员应集中精力，钻具需要立悬或摆放时，必须牢固垫稳，操纵岗位不得离人。 4、在危及人身安全设备旁设立醒目警示标志，严禁人员靠近跨越。 5、非电工不准随意拆卸或修理电器设备，对过路电缆应深埋或架空。 6、搬运钻杆或抬导管、钢筋笼应由专人统一指挥。 7、成孔后的孔口要设盖，成桩后的负孔要及时回填，防止人、物掉入孔中。 14 超深桩孔钻进工艺及技术措施 从目前国内的施工工艺现状分析，超深桩一般是采用反循环工艺，至于采用气举反循环还是泵吸反循环或是其它反循环工艺，可根据地层情况及以往的施工经验计算确定。实践证明，选择了正确的反循环施工工艺后，但需要研究解决的技术问题还有很多，还需制定的技术措施有反循环系统基本参数计算选择、机具选型及配套改进、泥浆的优化配置、钻进参数研究选择与控制、操作技术要求、事故预防与处理、清孔技术、砼灌注压力消减处理等。 （一）、反循环系统基本参数计算与选择 反循环钻进的反循环系统主要是反循环管路及泵组系统，基本参数包括：泥浆在钻杆内的上返速度、钻杆内径、泵组的排量及吸程、钻杆长度等。 1． 泥浆上返速度Va 泥浆在钻杆内的上返速度Va，直接影响排渣效果和反循环系统的压力损失。研究分析可知，浅孔和大直径或超大直径桩孔施工时，Va尽可能选择大值，以有效提高钻进效率，但深孔特别是超深孔施工时，其主要矛盾是要控制反循环压力总损失不能过大，否则会影响泥浆正常循环工作[61]。因此，在深孔施工时选择Va大小原则是：在能有效排除较大颗粒钻渣的前提下，尽可能减小Va的值。实践和研究认为当泥浆的上返速度是钻渣的悬浮速度1.2～1.3倍时即可有效排出钻渣，根据我司多年的施工经验， 15 深孔时Va=1.3～1.4 m/s，施工效果良好。 2．钻杆内径d 通常为了提高排渣能力，有效排出大颗粒钻渣、提高钻进效率、减少压力损失，钻杆内径应尽可能大。但钻杆内径大，又要保证泥浆上返速度Va，则泵量亦要加大，要选择大型号的泵组，这既会增加施工成本，在桩径较小的桩孔施工时，泥浆上流速度大而冲刷孔壁，对孔壁稳定不利。在深孔施工时，为了减小压力损失，宜选择钻杆内径大一些的为好。 3．泵组的排量Q和吸程 根据计算要求泥浆上返速度大于1.3m/s，为了提高深孔钻进效率，宜选择吸程尽可能大的泵组。 4．钻杆长度 在钻进过程中，特别是加接钻杆后反循环系统开始启动时，压力最低点是下图中的T点处，为了使该处的泥浆的压力不小于泥浆汽化压力，反循环钻杆不宜过长。但过短，加接钻杆时间长，不利于提高综合钻进效率。因此，在下图中，当H一定时，应尽量增大H1，即增大钻杆的长度H，尽量压缩H2和H3。 （二）、机具选型及改进配套 1．钻机选型 对高难度建筑钻孔桩工程钻机至少有三点要求： （1）钻机的体积和重量不能太大，要适宜城市桩位密集的场地施工，移动方便，钻机的制造质量好、性质稳定、售后服务能 16 力强并及时。 （2）钻机的扭矩和提升能力要大。因在超深孔段既要钻进坚硬残留体及卵石层，又要钻进中风化基岩，孔底需加压钻进，所以要求钻机的扭矩和提升能力大。经计算，钻机扭矩要求达到120 kN·m，钻机的提升能力500 kN，才比较合适。 （3）钻机的稳定性要好 根据上述三点要求及我司以往工程实例，我司拟采用30—A型钻机或我司生产的JDZ-2.5V型钻机。 2．由于目前国内生产的钻机，对超深孔的施工，还存在一定的缺陷，因此需要对机具进行改进配套 （1）全面加固钻机，增加动力功率、提高钻机扭矩，采用滑撬式底座。 （2）科学加工配制钻杆，保证钻杆有足够的强度和刚度。对不同孔深施工阶段配制不同规格的钻杆，增加钻杆连接的可靠性和密封性，保证钻杆能达到“有的放矢”的要求。 （3）改进泵组的技术性能和工作稳定性。 工程实施证明，上述钻机选型和改进配套非常重要，使用效果很好。 3、钻头设计要点 （1）合理安排切削具破岩量, 使不同切削层的破岩量大致相等, 以保证钻头切削具寿命相当； （2）切削具的布置应使切削具在钻头上的位置均衡, 同时还要 17 注意避免发生谐振； （3）相邻切削层上的切削具应有部分重叠的切削量, 避免在相邻两层切削具之间出现岩墙损坏滚刀； （4）边切削具与相邻切削具的重叠量相应加大； 钻头采用反循环排渣, 可及时将岩渣排出, 避免重复破碎。吸渣口的位置设置对于及时排渣有着重要的影响, 钻头的吸渣口位置一般设在一边半径的中心点位置, 当钻头回转时,岩屑进入吸渣口的距离比进入设在中心位置时要短。吸渣口的高度也应合理选取, 当吸渣口位置偏在一边时, 吸渣口高度应尽量加大, 使其靠近孔底岩屑位置。增大靠近孔底的液流速度也可提高排渣效果, 在钻头底部加一些护罩可以减小孔底与钻头体下部之间的距离, 从而增大孔底液流速度,提高排渣效果。 （三）、 技术难度的研究与攻关 该工程由于地层极复杂，仅钻进施工中就出现了一系列技术难题：如深层坚硬残留体和中风化基岩碎岩方法及钻头选择和研制问题；强风化和全风化地层中夹有厚薄不均坚硬残留体后形成软硬互层地层的钻进问题；卵石层的钻进问题；超深孔钻进和扩径问题、垂直度保证问题、护壁和泥浆处理问题、孔底全断面清渣问题、砼灌注的压力消减问题等。 （四）、钻进工艺参数选择及操作技术要点 反循环钻进工艺参数包括钻压、转速和泵组排量，实质上在深孔施工中，钻机的扭矩大小是个相当重要的指标。钻进过程中 18 合理的钻进工艺参数和正确的操作技术，对于实现泵吸法的正常钻进和提高钻进速度是非常重要的。不同的孔深、不同的孔径和不同的地层，其钻进工艺参数和操作技术要点差异很大，特别是钻进过程中实现钻进工艺参数间的有机匹配是相当关健的。由于种种原因，目前国产反循环钻机均没有钻压表和泵组排量表，掌握钻进参数全凭经验，经验不足则难以优化钻进。甚至无法正常钻进。为此，必须首先掌握实际的钻进工艺参数值的大小，再进行参数之间的优化匹配，达到好的钻进效果。 1．钻进工艺参数检测 （1）转速：钻机为转盘式机械传动，钻进时采用什么档位即知道实际转速。 （2）钻压：通过测量钢丝绳的拉力来间接测量钻压和大钩拉力，经计算得出实际孔底的钻压值， （3）扭矩：通过测量钻机的电流表计算钻机的输入功率（功率消耗大小），在电传达的情况下，输入功率扭矩和转速之向有一定的函数关系，如下式： nNM55.9 IUN47.1 式中：M—钻机扭矩（kN·m）； N—钻进输入功率（W） n—钻机转速（r/min） U—电压（V）； I—钻机电流表电流（A）。 19 从上可以得出，在电压稳定的情况下，一定的转速时，电流越大，钻机输出的功率大，钻机的扭矩亦大，表明孔底的阻力大，钻具阻力过大，极易诱发孔内钻进事故，须引起高度的重视。 （4）泵组排量：实际排量可用流量计或现场采用容积法测定。 2．钻进工艺参数优化选择及操作技术要点 根据优化钻进原理，各钻进工艺参数均存在着各自的最优值，但实际上各钻进参数之间又是相互密切联系和互相影响的。在不同的地层和钻进条件下，这些参数间的互相影响的程度也不同，影响钻进速度起主要作用的钻进工艺参数也不同，优化选择钻进工艺参数，就是要抓住起主要作用的工艺参数。优化配置其它参数，以达到综合钻进效率最好的目的。 在超深孔复杂地层钻进时，选择钻机工艺参数和操作钻进时应特别注意和重视以下四点： （1）泵组的排量不宜过小，当小于额定排量80%时，必须立即将钻具提离孔底，以免因钻渣不能及时排出而造成埋钻事。 （2）要密切注意钻机电流值的变化，电流过大，可能是孔底阻力过大，导致扭矩过大，要注意减小钻压，以免发生扭断钻具等孔内事故。 （3）钻进卵石层、强风化基岩时，当泵组的排渣量大于切削量时，增加钻压或转速，或同时增加钻压和转速，均能提高钻进速度。 20 （4）在坚硬残留体或中风化基岩中钻进时，泵组的排渣能力已不是突出矛盾，必须以钻机是否提供足够的功率和钻具强度能否承受为度。 （五）、 事故预防与处理措施 深孔钻进时，预防孔内事故是非常重要的，常见的事故主要有下述几种，需特别引起重视和预防。 （1）预防孔斜。钻机安装要水平，经常检查校正，钻具具有良好的导正性，钻进时以孔底配重加压实现减压钻进法，钻遇残留体时，必须控制钻进速度、加强钻孔垂直度监控，出现孔斜征兆时必须及时纠正。 （2）泵组不能正常启动。解决办法是采取维护好泥浆性能等措施。 （3）垮孔、泥浆漏失和钻孔扩径严重。本工程由于钻孔的长径比特别大、钻孔深、上部基本为砂层和卵石层，钻孔扩径严重。其主要原因是孔壁不稳定而垮孔和钻进时间长，钻杆甩打孔造成孔径扩大。预防办法是用好泥浆，加强钻杆整体刚度，深孔钻进时必须采用我司研制加工的保证钻孔垂直度的专门器具。 （4）钻杆断裂、钻具脱落。主要由于钻进难度大、钻具压力大、孔壁残留体掉入孔底，引起卡钻，钻机扭矩急剧增大，造成钻杆被扭断及疲劳断裂或钻具脱落。主要措施的是对钻杆、钻具进行处理，以增加钻杆钻具的牢固性，使用时经常及时检查钻杆和钻具的磨损和损耗情况，不合格的必须及时更换，同时要严 21 格控制钻进参数，防止卡钻、埋钻等事故的发生。 四、桩孔的质量要求及保证措施 桩孔质量主要包括孔径、孔深、孔底沉渣和垂直度等，其影响因素有地质地层条件、钻进工艺、泥浆性能、清孔方法等。对于超深桩，成孔质量除达到常规（规范）质量标准要求外，对桩的垂直度、清孔和孔内泥浆性能指标应有更高的要求，以确保深长钢筋笼和灌注导管安装到位。 （一）垂直度要求及保证措施 1.垂直度要求 规范要求不大于1%，从施工的角度，即使设计要求不大于1%，我们也要求不大于0.5%，因垂直度过大，很可能造成钢筋笼下放不到位，导致起拔钢筋笼、重新扫孔纠斜，费工费时、增加成本费用。 2.保证垂直度的措施 在钻孔施工过程中进行控制。开钻前，配备专门的钻孔垂直度控制设备器具，校准钻机水平，检查钻杆接头的紧密性和钻杆垂直度；钻进过程中，根据不同地层采用不同钻速和钻压参数，垂直度达不到要求，不得下道工序作业。 （二）清孔和泥浆性能指标要求及保证措施 泥浆在桩孔施工中，起护壁堵漏、保护孔壁稳定、悬浮或携带钻渣作用。其主要性能指标包括含砂率、密度和粘度等。泥浆 22 性能好坏对孔底沉渣厚度、砼灌注质量起决定作用。因此，在钻孔成孔后，必须进行清孔，清除孔底沉渣和孔壁泥皮，调整泥浆性能，确保水下砼灌注畅通。 1．泥浆性能指标 （1）含砂率小于5%，密度1.06~1.12310 kg/m3，粘度18~24s，孔底沉渣厚度小于等于30mm。 （2）应对孔底泥浆进行取样检测，其指标控制在：含砂率小于6%，密度1.10～1.20310 kg/m3，粘度18～24 s。 2．保证措施 （1）采用反循环清孔方法，即在终孔后，停止进尺，上返孔内尚未返出孔内的钻渣。不得采用正循环等其它方法清孔。 （2）清孔时间，由于超深桩孔内泥浆量大，循环线路长，可根据实际情况经过检测确定。 五、钢筋笼制作安放要求及保证措施 对于超深桩，因钢筋笼长、节数多、重量大，要求钢筋笼制作牢固，单节笼垂直度高，吊装设备必须安全可靠，孔内安装连接时间加快，以保证钢筋笼安装质量，缩短成孔至砼灌注时间。 （一） 钢筋笼制作要求及保证措施 1.钢筋笼制作要求 （1）钢筋原材料规格、型号、性能指标应符合设计要求。钢筋笼制作应考虑吊装设备起吊高度，根据桩笼总长计算分段制 23 作。钢筋笼制作应在钢筋圈制作平台上进行，采用十字交叉法，将支承架按2~3m的间距摆放在同一水平面上，各支架应互相平行，圆心应位于同一水平线上。制作时，先将主筋按设计间距焊接在加强筋上，然后按规定的螺距套入螺旋筋，采用绑扎或点焊固定。 （2）钢筋笼直径、主筋间距、箍筋或螺旋筋螺距等必须符合规范要求，主筋与加强筋焊接应牢固可靠，以防钢筋笼吊装时，因焊接不牢导致主筋与加强筋脱落，钢筋笼散架事故发生。 2.保证措施 （1）钢筋笼制作人员应选择具有一定技术素质的熟练工，经培训合格并持证上岗，未持证不得上岗。 （2）制作完成的每节钢筋笼，应对其直径、主筋间距、箍筋或螺旋筋螺距、焊接质量及垂直度进行检查，验收合格后，将每根桩的钢筋笼按上下节连接顺序编号标识，然后摆放在平整的地面上，严禁迭加堆放，并采取防雨、防潮措施，以防钢筋笼锈蚀。 （3）钢筋笼场外运输时，可用平板车直接运输。施工现场采用人工抬运时，抬杠应在笼加强筋处的笼中心偏上位置插入，各抬杠受力要均匀。禁止用钢丝绳直接拖、拉或人工滚动的方式运送钢筋笼，以防止钢筋笼变形弯曲。 （二）钢筋笼安放要求及保证措施 1.安放要求 24 （1）钢筋笼安装前应根据钢筋笼总重量对吊装设备挂钩和钢丝绳的承载能力进行验算，以确保吊放安全，防止挂钩或钢丝绳断落事故发生。钢筋笼吊放时，一般用2个吊点吊放，吊点位置应恰当，并采取措施对吊点予以加强，以保证钢筋笼起吊时不致变形，吊放入孔时，对准钻孔中心缓慢下放至设计标高。 （2）钢筋笼安放位置主要是控制钢筋笼中心与桩孔中心偏差和钢筋笼顶标高偏差。钢筋笼吊放安装时，应按设计要求设置保护层，保护层厚度为50 mm，允许偏差±20 mm，一般沿钻孔竖向每隔2 m左右设一道，每道沿圆周对称地设置4块，以确保钢筋笼中心与钻孔中心重合。当钢筋笼全部入孔，检查并控制笼顶标高，误差不超过30 cm，符合要求后，将主筋点焊于孔口护筒上或用铁丝牢固绑扎于孔口，以便使钢筋笼定位，防止钢筋笼因自重下落或灌注混凝土时往上串动。当桩顶标高离孔口距离较大时，必须在主筋上焊接2~4根吊筋，吊筋上部与护筒口点焊固定。 2.连接方法选择 钻孔桩钢筋笼连接常用的方法有焊接连接、套筒挤压和螺纹套筒连接，超深孔由于钢筋笼长、节数多，如采用常规电弧焊连接，焊接时间长，而桩孔从终孔到混凝土灌注孔内停待时间长，为确保孔壁稳定，防止钻孔缩径、坍塌发生，一般采用螺纹套筒法连接钢筋笼， 25 六、砼灌注质量要求及技术措施 （一）砼灌注质量标准和要求 混凝土强度必须符合设计要求，灌注应连续进行，不得中断，灌注过程中避免断桩或夹泥，灌注混凝土应密实，不得有空洞、空隙避免砼离晰情况发生。 （二）导管的选择及要求 导管是灌注水下混凝土的重要工具，对导管的基本要求是，通过混凝土的能力满足施工需要，连接要直，接头处密封可靠，不漏水、不漏气，有足够强度和刚度。 1.导管的选择配套 2.导管检测试验 对于超深桩，由于孔深、灌注导管长，混凝土灌注时导管受混凝土下落的冲压力大，为避免导管出现爆管压裂脱落，要求导管体具有足够的强度和刚度，接头之间采用双螺纹方扣快速接头连接，连接要牢固可靠。导管安装前，应对规格、拼接构造、垂直度进行检查，并做拼接、过球、水密、承压以及接头抗拉试验。 3.导管安装要求 导管安装时，接头处放置密封圈，确保接头密封不漏水、不漏气。吊放时，导管位置居中，轴线顺直，缓慢沉放，防止卡挂钢筋笼和碰撞孔壁。安装完毕，准确丈量导管总长度，使导管底口与孔底距离保持在0.5 m左右。 26 （三）砼质量要求及保证措施 砼的主要性能指标包括砼的强度，初凝时间，和易性（坍落度）和容重，它是决定灌注质量的关键因素。 1.砼质量要求 （1）强度必须满足设计要求； （2）初凝时间是根据施工熟练程度确定； （3）坍落度要求18~22 cm； （4）容量大于23~24 kg/m3，灌注时不得有砼晰情况。 2.保证措施 （1）采用商品砼，必须按要法求进行配合设计，其原材料水泥标号、强度、安定性、凝结时间等性能指标以及骨料级配、强度等应符合标准要求。 （2）每车砼灌注前应检测其坍落度，应具有良好的流动性和和易性，不符合要求不允许灌注。 （3）砼车必须连续到达。 （4）按规范要求取样做试块进行试验 （四） 砼灌注工艺参数选择确定及保证措施 1.初灌量及导管初埋深要求 开始灌注时，要确保灌入的第一混凝土能达到要求的埋管高度，以保证导管底部的隔水。初灌混凝土量通过计算确定，混凝土初灌量（V）计算公式： V= 1/4πD2(he+h)+ 1/4πd2h1 27 2.砼灌注中的导管埋深要求 根据施工经验总结，确定导管埋深要求。导管的埋深大小对灌注质量影响很大，埋深过小，往往会使管外混凝土面上的浮浆沉渣夹裹卷入管内形成夹层，埋深过大，则导管底口的起压力减小，管内混凝土不易流出，容易产生堵管。实际施工中，应根据孔内泥浆性能、砼坍落度、初凝时间等影响因素，合理控制导管的埋入深度，以保证混凝土灌注质量。 3.灌注砼面检测及导管埋深控制措施 首批砼灌注正常后，应紧凑地连续不断地灌注，严禁中途停止。灌注过程中要防止砼拌合物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，导致测深不准确。灌注时，应注意观察管内砼下降和孔口返水情况，及时测量孔内砼面高度，正确指挥导管的提升和拆除，保持合理埋深。特别情况下（局部严重超径、缩径、漏失层位、灌注量特别大的桩孔等）应增加探测次数，同时观察孔口返水情况，以正确分析和判定孔内情况，并做好记录。 4.砼灌注过程质量控制措施 灌注水下砼是钻孔灌注桩施工的重要工序，灌注前，必须检测孔底沉渣厚度和泥浆性能指标，符合要求后方可进行砼灌注。其过程质量控制措施如下： （1）开灌前拌制0.1~0.2 m3水泥砂浆，置于导管内隔水塞的上部，作为砼表面保护层。首批砼灌入孔底后，立即测量孔内 28 砼面高度，计算导管的初次埋深。如符合要求即可正常灌注，如发现导管内大量进水后，表明出现灌注事故。 （2）在灌注过程中，避免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。 （3）为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上一定高度，一般情况下超灌高度不小于2.0 m。对桩顶距孔口距离较大的桩，桩顶标高的控制，应通过砼方量计算和砼取样器打捞混凝土粗骨料判定砼灌注高度，以避免少灌或超灌。 5.砼灌注过程中事故预防与处理措施 （1）导管堵塞原因分析及处理措施 导管堵塞多数发生在开始灌注砼的时候，也有少数是在浇灌中途发生的，原因有：①导管变形内壁有砼硬结，影响隔水塞通过。②隔水塞上没有先浇水泥砂浆，而砼的粘聚性又不太好，在提吊料斗中的初存量砼时，漏斗中的砼离折，粗骨料卡入隔水塞或在隔水塞上“架桥”。③砼品质差，含有大块石造成堵塞，砼较平稠，坍落度小于16 cm，也易堵塞导管。④导管漏水，砼受水冲洗后，粗骨料聚集在一起而卡管。 处理措施：在允许的导管埋入深度范围内，略为提升导管，或用提升后猛然下插导管的动作来抖动导管，或配备导管振动器，振动导管使管内的砼下落。如果刚开灌，孔内砼很少，提出导管疏通以后，将孔底抓或吸干净再重新开始灌注。如中途卡管需拨出导管才能处理，则会形成断桩，应按处理断桩的办法及时 29 处理。 （2）断桩、夹泥事故分析及处理措施 泥浆或泥浆与水泥砂浆混合物把灌注的上下两段砼隔开，使砼变质或截面积受损，成为断桩。断桩是严重的质量问题，不作妥善处理，桩不能使用。因此，灌注时要十分注意防止断桩，断桩常见的原因有： ① 成孔质量达不到要求，造成灌注时间长，表面砼流动性差，导管埋深浅，继续灌注的砼冲破表层而上升，将混有泥浆的表层覆盖、包裹，造成断桩或桩身夹泥。 ② 导管提升过猛使混凝土卡管时，采用抖动导管的办法来迫使导管内砼下降，此时如导管没有提离砼面（只是埋深变浅）则可能有泥浆混入，形成桩身夹泥，如导管提离砼面，就成为断桩。 ③ 测深不准，由于把沉积在砼面上的浓泥浆误认为砼，错误地判断砼面高度，使导管提离砼面成为断桩。 ④ 灌注中途，砼卡管或导管严重漏水，需拨出导管才能处理，也将形成断桩 预防及处理措施：灌注前应很好地清孔，灌注时速度要快，应保证在适当的灌注时间内灌注完毕；提升导管不可过猛，若遇堵管应尽量不采用将导管提出的办法解决；要准确测量砼面，保证设备的正常工作，合理安排灌注时间。