钻孔灌注桩导向装置施工工法

'钻孔灌注桩采用钻杆导向装置成孔施工工法一、前言近年来随着大型工业、民用建筑、高层建筑等工程的涌现，钻孔灌注桩以适应性强、承载力大、成本适中、施工简便等特点成为建筑工程经常采用的基础形式。由于影响钻孔灌注桩施工质量因素很多，稍有不慎就会产生质量事故。在对钻孔灌注桩的的质量控制中成孔的质量控制尤为重要。在砂土层中由于钻孔时遇有地层软硬不均匀、土层呈斜状分布，钻头所受阻力不均，使钻杆偏位弯曲，使钻头、钻杆中心线不同轴，从而使钻孔偏斜，造成泥浆护壁效果差、易缩径、塌孔；钢筋笼下放困难或下放后成形质量有缺陷；最终影响成桩质量。鉴于以上情况，施工中针对钻孔灌注桩发生的桩孔偏斜情况设计了一套导向装置（双腰带钻头）的施工方法。二、工法特点钻孔灌注桩导向装置（双腰带钻头）施工，其与其普通钻孔灌注桩钻头相比有以下特点：1、进尺速度加快，成孔质量可靠在钻孔灌注桩钻孔过程中，采用钻杆导向装置（双腰带钻头），从根本上解决了在砂土土层、软硬不均匀砂土层中因钻头方向偏离而导致桩身不垂直的质量隐患。特别是复杂砂土地层中效果尤为明显。由于双腰带钻头的扶正导向作用在保证成孔垂直度的同时加快了进尺速度。2、利于泥浆护壁，确保钢筋笼就位质量在钻孔过程中由于双腰带钻头比普通锥形钻头体积大，使其在旋转过程中与孔壁的接触面积大大增加。从而加强了泥浆护壁的效果。同时对钢筋笼下放的顺利完成起到了决定性作用，使钢筋笼下放后的成形质量得到了保证。3、根据不同土层调节进尺速度对于冲海积平原类型的土层往往设计选择的持力层中带有圆砾或圆砾层。因此采用双腰带钻头施工时对于粉砂土、含粘性粉砂土、淤泥质粘土层时进尺速度可适当加快，对于进入圆砾层时（考虑到双腰带钻头阻力较大）应放慢进尺速度。三、适用范围9 本法适用于砂土层、砂土软硬不均匀土层等地区的钻孔灌注桩的施工。四、工艺原理钻杆导向装置（双腰带钻头）施工主要原理是在常规钻孔灌注桩钻头施工工艺的基础上，设置导向装置（双腰带钻头），使钻杆有较大面积与孔壁面接触，从而在钻孔过程中使钻杆保持垂直度，解决了常规钻头在砂土层及软硬不均匀土层中钻孔偏斜桩身不垂直而造成的质量隐患。为钻孔灌注桩的成桩质量奠定了基础。如下图所示：五、施工工艺流程及操作要点钻孔灌注桩施工工艺流程：定位放样→就位对中→成孔→清孔1→下钢筋笼→下导管→清孔2→灌混凝土钻孔灌注桩施工操作要点:1、施工部署根据工程设计图纸及现场实际情况编制好施工专项方案，各方签字盖章后，并经监理、建设单位确认后方可实施。在正式开钻前必须做好定位、埋设护筒、对中、整平等工作，特别是在砂土层施工中泥浆池应增设一个沉淀池，否则会影响泥浆护壁的效果。双腰带钻头采用成品钻头，然后把普通钻杆进行了改造。钻头轴杆尺寸比钻杆尺寸加大一档，钢腰带、钢腰带连接件与轴杆全部采用焊接连接。钻头轴杆与螺纹套筒连接处应焊上钢板加劲肋进行加强。9 双腰带钻头与主钻杆连接后正式开钻。在钻进过程中根据不同土层调整进尺速度，在终孔取得岩样后，进行一次清孔（时间控制在30—60分钟左右），第一次测沉渣厚度。下钢筋笼及导管后进行二次清孔（时间控制在30分钟左右，不易过长），再次测沉渣厚度，这些工作应符合设计要求及施工规范规定，最后灌注混凝土。2、双腰带钻头的设计双腰带钻头轴杆长约为1.3—1.5M，直径为120MM；上下腰带净距为700—800MM，钢板宽为120MM，厚为10MM；上下腰带的连接钢板宽为100MM，厚为10MM，共有三条。与钻头轴杆连接的螺纹套筒直径为100MM，连接处采用钢板加肋。双腰带钻头的所有连接全部采用电弧焊焊接，对电弧焊的焊接要求较高，不但要求焊条与钢材相匹配、焊缝饱满均匀，而且对焊接的环境也要求在恒温环境中进行焊接、冷却，否则易产生脆裂。根据不同的桩径，双腰带钻头的尺寸及钢板厚度可适当调整，因为在相同的地层中的不同桩径及不同的地层中相同的桩径，在钻孔过程中钻头所受到的阻力是不一样的，为此在确保焊接质量的前提下，可根据实际情况对双腰带钻头进行调整（当桩径较大时可适当增加钢板厚度）。3、钻孔灌注桩双腰带钻头的施工(1)、测量放样(2)、埋设护筒（钢护筒采用5MM厚钢板制成），确保在护筒埋设稍有偏差时，保证钻头能正确就位，并顺利提钻。在水位低的土层护筒长度为1.2M，水位较高的土层护筒长度为2M。原则上保证护筒进入原状土50CM，并高出地面30CM左右，以确保不小于1M的水头压力。(3)、钻杆对中转盘整平后，在钻机平面相互垂直的两个方向采用经纬仪测量主钻杆的垂直度，确保垂直后安装双腰带钻头。安装钻头前应仔细检查钻头的尺寸直径，安装后检查钻头与钻杆连接是否牢固，钻头、连接件及钻杆是否有裂缝等隐患存在。(4)、在砂土地层中，严禁使用清水开孔，应配制好比重为1.3—1.4泥浆进入泥浆池及孔内。同时每台桩基应设置2个泥浆池，孔内循环的泥浆先进入沉淀池沉淀后再流入第二个泥浆池。(5)、在钻孔过程中，随时检查钻机平台的水平度，发现倾斜，及时调整。进尺速度可根据不同土层、桩径调整。当土质塑性较好、桩径较小，钻进过程中阻力较小时，应适当加快进尺速度。在土质塑性较差、圆砾层、软硬土层交接、桩径较大，钻进过程中阻力较大时应放慢进尺速度。9 应特别注意在入岩（进入圆砾层）后必须放慢进尺速度（做到轻压慢钻），使孔底不全部承受钻具重力，以减小双腰带钻头与圆砾层的阻力。当发生卡钻时不能强行钻进，应当先上提钻头后，再进行钻进，否则易造成钻杆断裂、掉钻等质量事故。(6)、钻孔作业分班连续进行，不中断。在钻孔中因故停钻时，一是确保有规定水位及相应比重的泥浆，防止塌孔；二是将双腰带钻头上提2M左右，以防钻渣沉淀而埋住钻头，造成质量事故。(7)、由于双腰带钻头比普通钻头体积大、重量大，在升降钻具时，应保证操作平稳，钻头提升时，防止发生碰撞护筒、孔壁及钩挂护筒底的现象发生。(8)、当钻孔达到设计深度，应及时停机。对孔径、孔深进行检查，自测合格后，报监理复测，同意后开始进行一次清孔。1000MM(9)、达到设计深度后，开始清孔，测沉渣厚度，符合要求后下放钢筋笼。(10)、下钢筋笼。钢筋笼现场分节制作，长度根据实际孔深的桩长确定，保证接头按50%错开，同一根钢筋两个接头错开1000MM以上；钢筋笼制作好后报监理验收合格后方可使用；钢筋笼连接采用单面搭接焊，长度为10d，持证上岗，保证焊缝饱满，长度满足规范要求；吊放钢筋笼，应两边对称吊放，确保骨架垂直缓慢下放，控制好钢筋笼顶标高，用两根吊筋固定在正确的标高位置上，保证钢筋笼骨架不下沉上浮（主要指钢筋笼不是全笼的桩）。(11)、放导管。根据孔深配制好相应的导管节数，保证安装时一次到位；下放导管时，位置应正确，卡口旋紧；导管底与孔底保证有30—50CM左右的空隙（根据不同的桩径控制），防止导管进入沉渣中使混凝土无法涌出管外；另避免离孔底太高，使第一斗灌注混凝土无法埋住导管口或导管埋深太少，泥浆重新涌入导管内形成夹泥，影响成桩质量。(12)、二次清孔。放好导管后进行二次清孔，测沉渣厚度，符合设计要求报监理同意后开始灌注混凝土。(13)、灌注砼。混凝土坍落度宜控制在18CM—22CM；初灌量应保证使导管埋入砼中1M以上；根据桩径控制拔管速度，埋管深度不宜过小或过大，控制在4—6M之间。六、材料与设备序号设备名称设备型号单位数量用途1钻机GPS—10台1钻孔、成孔2电焊机BX1台1焊接钢筋笼9 3双腰带钻头与桩径相匹配个1钻孔、成孔4泥浆泵7.5KW台1循环泥浆5潜水泵3KW台1抽水七、质量控制钻孔灌注桩钢筋笼、成孔质量应符合设计要求。其质量检验标准应符合表1、表2规定。表1钢筋笼质量检验标准序号检查项目允许偏差（MM）1主筋间距±102钢筋笼长度±1003钢筋材质检验按设计要求4箍筋间距或螺旋筋螺距±205钢筋笼直径±10表2成孔允许偏差及检测方法序号检查项目允许偏差（MM）检测方法1桩径－50，+50用井径仪或超声波检测2垂直度＜1%测套管或钻杆或超声波检测3孔深+300只深不浅，用重锤测或测钻杆及套管长度，嵌岩桩应确保进入设计要求的嵌岩深度4桩位1—3根桩、单排桩基垂直于中心线方向和群桩基础边桩D≤1000D/6且不大于100基坑开挖前量护筒，基坑开挖后量桩中心D＞1000100+0.01HD≤1000D/4且不大于1509 条形桩基沿中心线方向和群桩基础的中间桩D＞1000150+0.01H支护桩D/12且不大于1001、建立健全质量保证体系必须建立健全质量保证体系，并制订相应的措施，确保质量保证体系的良好运行。项目部的主要管理人员应识广精干，以责授权，尽职尽责。尤其是质检人员，应有一定的专业知识和实际操作技能，熟悉钻孔灌注桩的质量控制重点。根据钻孔灌注桩机台的具体数量情况，对项目部人员进行明确分工，责任到人，各负其责。同时制订必要的操作规程和质量检查制度，认真执行“三检制”，用制度约束施工人员的行为。通过建立组织、制订制度、编制计划、明确责任等程序和措施，开展全面质量管理，确保质量保证体系的良性运行。2、严格按照施工方案施工施工前项目经理部应根据工程的具体情况、施工机械和劳动力计划，编写详细的施工方案，方案应有针对性、可操作性，做到切实可行。施工中，将施工方案当作一个指导性文件，严格按照施工方案的要求去做，及时解决施工过程中出现的各种问题，根据现场的实际情况及时调整施工方案。通过调整，选择合理有效的施工方案，建立以项目总工程师为首、专职质检人员为主、以质检员和施工员为骨干的质量管理队伍，实行逐级检查逐级签字制度，将工程质量问题消除在萌芽状态，确保工程的安全质量。3、严格控制施工工序每道施工工序质量是形成施工质量的必要因素，为达到“预防为主”的目的，将工程质量从事后检查转向事前控制，必须加强施工工序的质量控制。严格遵守工艺流程，控制工序活动条件的质量，检查工序活动的效果，合理设置质量控制点，及时掌握质量动态，使工序质量始终处于良性的受控状态。4、抓好施工现场的管理有了项目经理，应组建强有力的项目经理部，最终目标就是抓好施工项目的现场管理。施工过程中，搞好各工序之间的控制，进行质量控制，完善现场检查和验收程序，自觉接受监理、建设单位和质量监督机构的监督和检查，确保工程建设质量。5、把握关键环节，控制工程质量钻孔灌注桩的成孔质量控制是关键，要把握好钻孔垂直度、泥浆护壁、清孔9 等关键环节，进而控制工程项目的质量。工程开工前，针对工程项目的具体特点，对施工人员进行专业技术交底、培训，建立岗位责任制和激励机制，提高工作人员的积极性。6、严把工程验收关在施工过程中，要严格按照事先制定的灌注桩验收程序进行工程质量自检，自检不合格的工程不报请监理验收，自行返工处理，直至工程质量合格为止。及时进行报验，未经监理认可，不得进入下道工序施工。严格按照验收规程进行自检，及时进行资料的整理，严把验收关，为工程竣工验收提供条件。八、安全措施1、搞好施工现场安全生产和文明施工工作。加强安全生产教育，对新工人、临时上岗人员进行安全教育。2、钻机就位后，应对钻机及配套设备进行全面检查。如卷扬机、钢丝绳、滑车、钻头、泥浆泵、水泵及电气设备等是否完好正常。润滑部位加油后检查合格后方可开钻。3、钻机作业中，应由本机或机管负责人指定的操作人员操作，其他人不得任意登机，操作员在班时不得擅自离岗。4、每次拆换钻杆或钻头时，需迅速快捷，并保证联接牢靠。严防工具、铁器及螺帽等掉入孔内，必要时孔口应加护盖。5、钻孔中发生故障需排除时，严禁作业人员下孔内处理故障，在特殊情况下，必须下到孔内时，应在有护筒或其它防护设施的钻孔中，由潜水人员或具有水下打捞经验的人下到钻孔中处理事故。6、钻孔中使用泥浆，应设置泥浆循环净化系统，注意防止或减少环境污染。7、钻机停钻必须将钻头提出孔外，置于钻架上，严禁将钻头停留孔内过久。8、钻孔过程中，必须有专人按规定指标保持孔内水位高度及泥浆的稠度，严防坍孔。9、起吊钢筋笼时，要根据它的长度和起吊高度设扁担梁。焊接时注意电缆线不得接触水面以防漏电。直吊时有专人指挥。注意起吊范围内的高低压电线及其它空中障碍物。10、灌注水下混凝土，应搭设作业平台、溜槽、导管及提升设备，经全面检查确认安全后方可施工。九、环保措施9 1、成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工工程材料、设备、废水、泥浆、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理,遵守防火及废弃物的规章制度，做好交通环境疏导，充分满足便民要求，认真接受城市交通管理，随时接受相关单位的监督检查。2、将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置，规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。3、将运输车辆采取遮盖措施，防止遗留、扬尘。出场车辆冲洗干净，不得带泥上路。4、做好对设备的维修保养，尽量降低设备工作噪声，同时对现场施工人员进行严格管理，防止施工人员高声喊叫及敲打各类金属器具，严格控制人为噪声。5、对现场施工和生活废水、废泥浆要集中堆放，及时处理，不得污染周围水体及环境卫生，按环境卫生指标达标外，并按当地环保要求的指定地点排放。十、效益分析钻孔灌注桩使用导向装置（双腰带钻头）施工，其与普通钻孔灌注桩钻头施工相比效益明显：1、钻孔灌注桩施工采用双腰带钻头施工，解决了桩孔偏斜的质量问题，从而确保了成孔质量。大大减少了扫孔及重新钻孔的机率，节约了施工的直接成本（如：水电费、人工费等）。2、在保证成孔质量的同时，加快了下放钢筋笼的速度。返工工作量也大大减少，从而加快了施工进度。3、钻孔灌注桩在砂土层施工采用双腰带钻头，起到扶正、导向的作用，在控制桩身垂直度方面起到了很大的作用；同时由于双腰带钻头与普通钻相比钻头与孔壁接触面积大，对泥浆护壁效果更好。在控制混凝土充盈系数方面也得到了保障。不会因孔壁倾斜、塌孔、扫孔后造成充盈系数过大，而浪费大量的砼。根据记录，使用普通钻头在砂土层、砂土软硬不均匀土层等地区的施工中桩的实际充盈系数普遍在1.3—1.4之间。而采用双腰带钻头施工充盈系数在1.1—1.2之间。十一、工程实例1、杭州中水博度假酒店工程位于钱塘江畔中国水博览园内，为一度假型酒店，总占地面积112亩。其中主楼一幢建筑面积为76694M2，地上六层地下一层。本工程四面环河，地下水位较高。此工程采用钻孔灌注桩，直径为φ600、φ700、φ800、φ900、φ1000，桩长约为9 48M左右，工程地质勘察结果显示，该工程场地地层上部为近代钱塘江河几相冲积沉积的粉（砂）土，中部及下部为滨海漫滩沉积的粘性土夹砂层，底部以为钱塘江古河沉积的卵砾石层。钻也灌注桩以5层圆砾为持力层。砼标号为C30，总桩数约为491根。本钻孔灌注桩工程于2009年1月20日正式开工于2009年4月1日结束。实施过程中工程质量良好、确保安全、进度提前、效益明显。2、杭州中水博度假酒店桥梁桩基工程，采用了此工法，桩砼标号为C25，总桩数约为12根。本钻孔灌注桩工程于2009年4月2日正式开工于2009年4月15日结束。实施过程中工程质量良好、确保安全、进度提前、效益明显。9'