超长钻(冲）孔灌注桩施工工法 工法编号：RJGF(闽)-S1-2009

1超长钻（冲）孔灌注桩施工工法原名：超长钻孔灌注桩施工工法工法编号：RJGF(闽)—S1—2009完成单位：福建地矿建设集团公司主要完成人：叶裕彬、陈耀、李粤南、侯聚来、余昭荣1前言超长钻（冲）孔灌注桩（以下简称超长桩）是以钻（冲）方法成孔、下钢筋笼、灌注水下混凝土等工艺施工的基础桩，其形似细长杆件，桩孔深度60m以上，桩径不小于800mm。超长桩施工，既要保证成孔安全，又要保证桩孔形态（垂直度、孔径、弯曲度等）、砼灌注等成桩质量，以一般深度的钻（冲）孔灌注桩施工工艺难以满足上述要求。《超长钻孔灌注桩施工工法》（RJGF（闽）-01-99）自1999年作为福建省省级工法进行推广应用以来，我司将工法作为规范性文件在所承揽的福州湾边大桥及连接线公路工程A3合同段基础工程、上海捷城国际广场桩基工程等多工程领域的灌注桩工程项目中贯彻执行，不仅在桩孔深度、桩径、工程规模等取得了新的突破，而且解决了一些超高层、大型、重型建（构）筑物基础桩所要求的荷载大、桩孔深、桩距密等钻（冲）孔灌注桩施工难题。2000年《超长钻孔灌注桩施工工法》获福建省人民政府颁发的福建省科技进步三等奖。根据工法管理要求，我司组织开展本次修订。在修订过程中，进一步总结了我司近年来在超长钻（冲）孔灌注桩施工中继续开展技术攻关的成果，包括吸收、应用新技术、新工艺、新材料、新设备等方面取得的一些成果。本次修订增加了冲孔灌注桩、气举反循环二次清孔等内容，扩大了工法的适用范围。2工法特点2.0.1采用常规设备，通过控制泥浆性能和合理选择钻进技术参数，提高成孔速度，有效地防止孔壁坍塌、缩径，保持孔壁稳定，控制桩孔形态，实现超长桩施工。2.0.2成孔过程中，始终采取有效的防斜技术措施，桩孔垂直度好，确保钢筋笼的顺利安装和邻桩的正常施工。2.0.3采取终孔后一次清孔，灌注砼前采用大泵量正循环、泵吸反循环、气举反循环等快速二次清孔工艺，并逐步调节泥浆性能的技术措施，显著提高了清孔效果，保证了孔底沉渣2满足规范和设计要求。同时，也保证了灌注砼前的桩孔孔壁稳定和水下砼的顺利灌注。2.0.4在保证砼质量的前提下，改进水下砼灌注工艺，保证桩身砼强度、砼与桩周土之间的饱满度和桩身的完好性。3适用范围本工法适用于高层、超高层建筑和大型、重型建（构）筑物的深基础、超深基础。4工艺原理4.0.1正循环回转或冲击钻进成孔。4.0.2泥浆护壁，必要时用化学处理剂改善泥浆性能。4.0.3钢筋笼分段制作成型，孔口焊接或机械连接，地面控制笼顶安装标高。4.0.4终孔后进行第一次清孔，砼灌注前利用导管进行第二次清孔、换浆。4.0.5导管反顶法灌注水下砼。5施工工艺流程及操作要求点5.1施工工艺流程超长钻（冲）孔灌注桩工艺流程见图5.1.1。3图5.1.1超长钻(冲)孔灌注桩工艺流程框图放样定位铺设轨道或基台木埋设护筒并检验桩位中心、测护筒标高钻机定位、调正、对中钻进成孔成孔完毕，一次清孔验孔（测孔深、孔径、垂直度、初测沉渣）吊安钢筋笼下导管二次循环清孔替浆、复测沉渣和泥浆性能砼灌注灌注完毕钻机移位单桩施工资料汇总单桩质量评估泥浆泵安装泥浆制备、泵送泥浆调整泥浆性能废浆排放钢筋笼制作调整泥浆性能废浆排放砼供应试块制作钻进记录导管拼装、密封性检查砼灌注记录45.2施工操作要点5.2.1现场准备1场地准备1)场地应基本平整，硬化坚实，不积水。在城市施工，宜铺设10cm厚的道渣，地面浇筑砼进行硬化处理。2)按计划开动钻机台数，分区设置泥浆池和主循环槽，实行“一机一槽一池”。桩位与主循环槽之间用移动式铁皮槽相连，主循环槽和循环池用砖砌制，素砼打底。主循环槽断面为700mm×400mm，坡度比1000：20～30，泥浆池容积应不小于桩孔容积的1/3。3)根据施工进度、排浆运输条件及场地条件，设若干个储浆池，储浆池的设置应保证施工正常开展。2测量放线定位根据业主提供的测量基准点，使用全站仪或经纬仪配50m～100m钢卷尺引测桩位轴线，复核后进行桩位放样。轴线定位用木桩加小铁钉作标记，并在硬地面上弹出墨线。桩位定位用钢筋作标记。3轨道或基台木铺设1)回转钻机：轨道下垫枕木，用道钉固定，轨道连接用夹板固定。用卡尺控制轨距，轨距中心线与轴线重合，卡尺中心悬锤对准桩位中心，并投影在两侧轨道上用红漆作标记。轨道应平整、稳固。测量轨道标高。2)冲击钻机：铺设枕木，枕木的间距应与钻机的底座宽度一致，前后排的枕木高差不得大于20mm，以确保钻机平稳周正，防止在钻孔中位移、沉陷。钻机移机就绪，测量机台平面标高。4护筒埋设采用十字交叉法定位、校正护筒。以桩位为中心，以大于桩径20cm为直径，划一圆作边界开挖至硬质土。护筒埋深不小于1.5m，筒口应高出硬地坪10cm～20cm，周边用粘土填实，稳固周正。护筒中心线与桩位中心允许偏差不大于20mm。5钻机就位1)回钻钻机：基台塔腿中心线与轨道上桩位标记对准。基台垫高，使滚轮脱离轨道，基台两端用平整的基台木垫平垫稳，钻机转盘中心与桩位中心偏差不大于20mm。校正连接钻头的主动钻杆在自由悬吊状态下位于转盘中心，保持天车、转盘中心5和桩中心三点成一线。2)冲击钻机：钻机放置在枕木上，利用钻机主、副卷扬拉转底座的滚筒带动钻机前后、左右移动进行准确定位。定位后，将钻机底座垫平垫稳。用主卷扬机吊起钻头，钻头中心在自由悬吊状态下与桩位中心偏差不大于20mm。3)对桩孔中心位置有怀疑时，用测量仪器复核、校正。5.2.2成孔施工超长桩桩位间距小于4D（D为桩径）时，应采取间隔跳打措施，或在邻桩水下砼灌注完毕36小时后再成孔施工。施工场地的工程地质条件较好，对桩孔形态控制有可靠保证措施时，对桩孔施工间距及间隔时间可作调整。成孔过程应以下要求控制：1桩孔深度控制1)按设计桩长或设计要求的控制指标，严格控制钻孔深度。2)回转钻进时，钻机的钻具必须定长，按设计桩深单孔配备定长钻具，根据轨道标高量准机高，计算、标明机上余尺。在更换钻头、钻杆及终孔深度变化时，应重新计算、标明机上余尺。3)冲击钻进时，按机台平面标高计算孔深，并在钻进过程中经常用专用测绳准确量测深度，交接班时应做好移交工作。2钻进技术参数和泥浆性能1)切忌清水开孔。钻进时保持泥浆粘度25s～28s，泥浆比重≥1.30。2)钻进技术参数（见表5.2.2-1、表5.2.2-2）表5.2.2-1回转钻进技术参数表项目桩型摩擦桩端承桩孔深或地层0～30m30m以上土层嵌岩技术参数钻压（kPa）6～206～2020～40泵量（m3/h）60～80108～18080～100108～180转速（r/min）40～804010～20表5.2.2-2冲击钻进技术参数表项目桩型摩擦桩端承桩孔深或地层0～30m30m以上土层嵌岩技术参数钻头重量（t）1.5～3.03.01.5～3.03.0～5.0泵量（m3/h）60～80108～18080～100108～180冲程（m）1～22～31～32～463保持桩孔垂直度回转钻进时，除钻机安装稳固、开孔时主动钻杆轴线位于转盘中心外，钻进时每次加接钻杆单根之前，必须检查主动钻杆轴线是否对中转盘中心。冲击钻进时，在每次提升钻头或进行清孔替浆时，应检查提升钢丝绳在重力悬吊下，是否始终于桩孔中心轴线一致。若发现偏离，应及时调整桩机机台或采取措施纠斜。4终孔控制1)用尺丈量机上余尺或用专用测绳量测，严格控制终孔深度满足设计要求。施工端承桩时，根据设计，观察岩屑，确定持力层面，控制桩孔全断面进入持力层的深度。基岩岩面的确定可参考工程地质勘察报告、渣样情况及钻速进行综合判断。初判进入基岩面时，增加取渣样的次数、频率，并结合确保取出的岩样含量在90%以上，每进尺15cm取样一次，每次岩样必须均匀、无突变。2)进行一次清孔，逐步调整泥浆粘度达22ｓ～25ｓ，泥浆比重达1.30左右；间断性上下缓缓活动钻具、慢速回转孔底钻头或低冲程提放冲击钻头，破碎泥块，排出岩屑，一次清孔结束应初测沉渣。3)终孔下钢筋笼前，必要时可用桩孔检测仪或孔规检测桩径与垂直度。若发现桩孔形态存在问题，应及时处理。5.2.3钢筋笼制作及安装1钢筋进场按规定应有出厂质量证明书或试验报告单，每捆钢筋均应有标牌，进场应按炉罐（批）号及直径分批验收。钢筋应经原材料抽检及焊接或机械连接试验检验合格后，方可使用。2钢筋笼制作场地应平整，场地高差不大于1%。3钢筋笼应在制作台架上按设计图纸加工成型，并设置扶正块。4钢筋笼分段制作后，应在加工场进行试拼装，并做好标记。5钢筋笼在孔口分段接长、安装1)主筋采用直螺纹机械连接时，应由国家或省、部级主管部门认可的检测机构进行型式检验，每批进场钢筋按《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107-2003规定进行接头工艺试验。2)主筋采用焊接时，用多台焊机同时焊接，主筋搭接应沿弧线平行排列，保证垂直度。焊缝长度、宽度、厚度及焊接质量按规范和设计要求。6钢筋笼吊放时，钢丝绳用“一”字钢架撑开，钢筋笼吊点主筋用“十”字钢架撑住，7防止笼径变形。7按设计笼顶标高计算吊筋长度。吊筋吊环固定在钻机基台通孔两侧中心的吊钩上，保证钢筋笼居中和安装标高。5.2.4灌注导管安装1超长桩灌注水下砼，应尽量选用内径较大的Ф250mm～Ф280mm导管。底管长度大于4m，标准节长度为2.5m，另选配0.5m、1.0m短导管。导管连接应平直可靠，密封性好。导管使用前应经试压后方可使用，试水压力可取0.6MPa～1.0MPa。导管的壁厚、连接部位丝扣、内壁光洁应定期检查，并作及时处理。2导管隔水塞。当灌注漏斗容积达不到初灌量要求时，应采用砼隔水塞；当使用预拌砼时，可采用球胆。5.2.5用导管进行二次清孔替浆1清孔替浆时，导管底端应下至孔底，并经常上下轻缓活动导管，促进清孔替浆效果。2根据桩径和桩深，二次清孔可采用正循环、泵吸反循环、气举反循环等方式进行。正循环清孔替浆可选用4PNL单泵、3PNL和4PNL双泵并联、4PNL双泵并联。泵吸反循环清孔替浆可选用砂石泵、射流泵。3气举反循环法二次清孔替浆按以下工艺要点进行：1)清渣前，使泥浆池与孔口形成倒流补给状态。2)将灌浆导管下到离孔底1m，并确认空压机、储气罐和送风管系统安全可靠后，方可启动空压机。检查设备运行正常后，打开储气罐送气阀，关闭放气阀，压缩空气即通过送风管从混合器中喷出。气液混合浆液沿导管内腔上升，经排渣管排至沉淀池，从而形成气举反循环。3)为防止地层压力失去平衡，导致孔内坍塌事故的发生，如果出现孔口泥浆补给量不足、孔口泥浆液面下降、孔壁裸露时，应及时通过泥浆泵向孔内补给足量泥浆，确保孔内泥浆液面高度。4)在清渣过程中送风压力一般控制在0.6MPa～0.7MPa。5)在确认孔口排出的泥浆性能指标满足要求后进行沉渣检测时，应关闭送气阀停止送气。沉渣检测合格后提出导管内的送风管和混合器，转入水下砼灌注工序。5.2.6二次清孔过程中，逐步稀释泥浆，使泥浆粘度达到22s～25s、比重不得大于1.25，保证含砂率不得大于8%。二次清孔替浆时间，视桩径、桩深、原泥浆性能和孔底沉渣等情况而定。85.2.7二次清孔替浆结束以后，孔底沉渣厚度应符合设计或规范要求，并在30min内灌注水下砼到达桩底。5.2.8水下砼灌注1砼配合比现场搅拌砼配合比应由具有相应资质单位经试验配比后确定。预拌砼应提供相应的配合比资料。配合比的砼强度等级按设计的桩身砼强度执行相应的水下砼等级标准。2砼初灌量(图5.2.8)砼初灌量应能保证砼灌入后导管埋入砼面深度不少于0.8m～1.3m，导管内砼柱和管外泥浆压力平衡。计算公式如下：22214141hkDdhV（5.2.8）式中V——混凝土初灌量（m3）h1——管内砼柱与管外泥浆柱压力平衡所需高度（m）；h1＝（h－h2）rw/rc；h——孔深（m）；h2——初灌砼下灌后，导管外砼面高度，取1.3m～1.8m；hh2h1D钻孔导管漏斗储料斗图5.2.8漏斗和储料斗客量计算例图9rw——泥浆密度，取1.15～1.25（t/m3）；rc——砼密度，取2.3～2.4（t/m3）；d——导管内径（m）；D——桩径（m）；K