长螺旋钻孔压灌砼成桩施工工法

'长螺旋钻孔压灌砼成桩施工工法(ZJ1GF－051－97) 十一届三中全会以后，我国经济得到了蓬勃的发展，给建筑业的发展带来了良好的机遇。机械制造业的不断进步，为建筑施工技术的拓展提供了雄厚的物质保障，大批施工新技术不断被推广应用。长螺旋钻孔压灌砼成桩施工新技术，就是在我国长螺旋钻机不断改型换代的基础上，利用现代钻机所能提供的良好机械性能，将一般长螺旋钻机只能进行干作业拓展到进行湿作业的施工新技术。长螺旋钻孔压灌砼成桩法在北京地区应用后，解决了桩基成桩施工中的部分难题，取得了较高的经济效益和社会效益。 1　特点1.0.1　适应性强、应用广泛本工艺由于采用的是长螺旋钻机成孔，钻至设计标高后不提钻杆，然后从钻杆底部通过中空钻杆以一定压力压灌砼，所以不易产生断桩、缩颈、坍孔等质量缺陷。另外该工艺不受地下水位的限制，在桩间距较小的情况下，施工可连续进行，无需间隔跳打，施工工效高。1.0.2　单桩承载力高由于长螺旋钻孔压灌砼成桩法压灌出的砼有一定的压力，对桩侧土体有一定的挤压作用，同时无需进行泥浆护壁，所以较非挤土灌注桩及泥浆护壁灌注桩的桩侧摩阻力有较大提高。孔底虚土是影响桩基承载力的主要因素，长螺旋钻孔压灌砼成桩法孔底不残留沉渣虚土，所以可充分提高桩端的承载能力。1.0.3　施工现场文明进行有地下水的桩基施工时，常规工艺采用泥浆护壁成孔较多。该工艺在施工中存在着泥浆池的布置与排污等影响施工现场管理方面的难题。长螺旋钻孔压灌砼成桩法在施工中不需泥浆护壁，不用排污，所以非常有利于施工现场的文明管理。1.0.4　综合效益好长螺旋钻孔压灌砼成桩法在施工中不需进行降水、泥浆制备和排污工作等，施工操作过程较为简便，工效高，比传统工艺(泥浆护壁)高5～8倍，综合经济效益较好，从北京地区进行施工的桩基工程综合评定来看，可节约投资10％～20％，随着我国桩基施工机械的进一步开发、完善，长螺旋钻孔压灌砼桩施工范围可进一步拓展，将取得更高的经济效益。 2　适用范围2.0.1　地质范围：不受地下水位的限制，可施工于杂填土、素填土、粘土、粉土、砂土、卵石层等(粒径<150mm、卵石含量30～40％)。2.0.2　桩基范围：桩径400～800，深度在25m以内的基础桩、护坡桩。3　工艺原理长螺旋钻孔压灌砼成桩法是利用长螺旋钻机钻孔至设计深度后，先暂时不提升长螺旋钻杆，将砼输送软管与钻杆顶相连通后，再与砼输送泵(一般采用地泵)接通。现场搅拌砼时，搅拌机出料口对准地泵进料口。采用商品砼时，砼罐车对准地泵料口，由地泵将细石砼以一定压力通过泵管、长螺旋钻杆、钻头进行压灌。通过计量控制钻杆的提升，随着钻杆的提升，砼由桩底向上进行压灌，直至不塌孔的位置停止压灌，清除桩周围的泥土后，提出钻杆，将钢筋笼置于桩孔内，然后用人工或振动器将钢筋笼压至设计标高，利用导管二次压灌至桩顶设计标高以上50cm即可成桩。 4　工艺流程及操作要点 4.1　工艺流程4.1.1　工艺流程如图4.1.1所示。                                     图4.1.1　工艺流程框图4.2　操作要点4.2.1　钻孔施工4.2.1.1　长螺旋钻孔压灌砼成桩法钻机的操作与长螺旋干作业成孔钻机操作基本相同，只是应严格控制钻进、提升速度，同时应注意长螺旋钻孔压灌砼成桩法施工的操作特点。 4.2.1.2　钻机进场后，应根据桩长来安装钻塔及钻杆，钻机定位后，四支腿应支垫平稳，保持钻塔的垂直。钻杆的连接应牢固，施工2～3根桩后，应对钻杆连接处进行紧固。4.2.1.3　钻机定位后，进行预检，钻尖与桩点偏移不得大于1cm。钻机启动前应将钻杆、钻尖内的土块、残留的砼等清理干净。钻尖出料口开启门应开关灵活、密封性好，刚接触地面时，下钻速度要慢。4.2.1.4　钻进速度应根据土层情况来确定杂填土、粘性土、砂卵石层　　　　　0.2～0.5m/min素填土、粘性粉土、粉土、砂层　　　1.0～1.5m/min以上根据施工经验给出，施工前应根据试桩结果进行调整。4.2.1.5　钻机钻进过程中，一般不得反转或提升钻杆，如需提升钻杆或反转应将钻杆提至地面，对钻尖开启门须重新清洗、调试、封口。4.2.1.6　在钻进过程中，如遇到卡钻、钻机摇晃、偏斜或发现有节奏的声响时，应立即停钻，查明原因采取相应措施后，方可继续作业。4.2.1.7　钻出的土方，应随钻随清。钻至设计标高时，应将钻杆定位器打开，以便清除钻杆周围土方。4.2.1.8　钻到桩底设计标高，由质检员终孔验收后，进行压灌砼作业。4.2.2　钢筋笼制作4.2.2.1　钢筋笼制作，应严格按照钢筋加工施工规范进行，各部尺寸应符合设计图纸要求。4.2.2.2　钢筋笼尽可能一次成形，在钢筋笼制作、搬运、堆放过程中应减少钢筋笼的碰撞、弯曲和变形。钢筋笼较长时，应合理确定吊点位置。4.2.2.3　钢筋笼的箍筋与主筋应绑扎牢固，不得有变形和松脱，10m以上的钢筋笼尽量点焊成型。4.2.2.4　钢筋笼砼保护层应满足设计和规范要求。4.2.3　砼搅拌4.2.3.1　长螺旋钻孔压灌砼应根据设计桩基砼的强度等级，由试验室提供配合比，砼坍落度为18～24cm。粗骨料可用卵石或碎石，最大粒径不宜大于2cm；细骨料应选用干净的中、粗砂，砂率控制在40％～50％。搅拌砼用水一般采用干净的饮用水，当采用其他水源时，水质必须符合国家现行标准《砼搅拌用水标准》4.2.3.2　水泥可选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥，标号不低于425＃，水泥进场须有出厂合格证，并对所使用的水泥进行复试，合格后方可使用。4.2.3.3　水泥的存放应采取防潮、防雨雪等措施。骨料应按品种、规格分别堆放，不得混杂。4.2.3.4　砼内宜掺入适量的外加剂，外加剂应符合现行国家标准。外加剂的品种及掺量必须根据砼性能要求、施工及气候条件等因素经试验来确定。4.2.3.5　在砼内掺入混合材料时，混合材料应符合国家现行标准，基掺量应通过试验室确定。4.2.3.6　砼搅拌原材料计量应准确，其偏差在规定范围之内。4.2.3.7　冬期施工应采取有效的冬施方案，压灌砼时，砼的温度不得低于5℃。当夏季施工气温高于30℃时，应根据具体情况，对砼采取缓凝措施。4.2.3.8　施工中同一配合比的试块，每班制作不得少于一组。4.2.4　地泵输送砼 4.2.4.1　砼地泵的安放位置应与钻机的施工顺序相配合，尽量减少弯道，砼泵与钻机的距离一般在60m以内为宜。4.2.4.2　砼泵送以前，应首先开机用水润湿整个管道，然后用水泥浆或水泥砂浆使管壁处于充分润滑状态，方可进行砼泵送。4.2.4.3　泵送开始时，要注意观察砼泵的压力表及各部件工作状态，一般在地泵出口处和泵管与软管相连处容易发生堵塞。如遇堵塞，应将地泵立即反向运行两次，并拆除堵塞部分，清除堵塞的砼后，方可重新进行泵送。4.2.4.4　砼的泵送尽可能连续进行，当钻机移位时，地泵料斗内的砼应连续搅拌，泵送砼时，应保持料斗内砼的高度，不得低于40cm，以防吸进空气造成堵管。4.2.4.5　砼输送泵管尽可能保持水平，长距离泵送时，泵管下面应用垫木垫实。当泵管需向下倾斜时，应避免角度大于4°。4.2.4.6　当气温高于30℃时，要在砼输送泵管上覆盖两层湿草袋，每隔一段时间洒水湿润，以防管内砼失水离析，造成堵塞泵管。4.2.5　长螺旋钻孔压灌砼成桩施工4.2.5.1　长螺旋钻孔压灌砼成桩施工各工序应连续进行，尽量缩短间隔时间。如间隔时间超过砼初凝时间，地泵内及管道内砼应进行处理。成桩完成后，应及时清除钻杆及软管内残留砼。长时间停置时，应用清水将钻杆、泵管、地泵清洗干净。4.2.5.2　钻至桩底标高后，应立即将钻机上的软管与地泵管相连，并在软管内倒入水泥浆，以起润湿软管和钻杆作用。4.2.5.3　钻杆的提升速度应与砼泵送量相一致，充盈系数不小于1.0。4.2.5.4　压灌砼至不塌孔位置，即可停止压灌(不塌孔位置根据地质勘察报告和试桩进行确定)，将孔周围的土方清理至1m外。4.2.6　钢筋笼吊起过程中应防止弯曲、变形，不应碰孔壁，并将钢筋笼上的泥土清理干净。采用人工或用振动器下压钢筋笼时，应始终保持钢筋笼对准孔中心，钢筋笼压至设计标高后，用导管插入砼内50cm，再进行压灌砼至桩顶设计标高以上50cm，即可成桩。 5　材料5.0.1　该工法砼材料应按下列品种规格选用。5.0.2　水泥宜选用PO425＃水泥。5.0.3　砂宜选用中砂，含泥量小于3％。5.0.4　石子宜选用0.5～2cm碎石、卵石均可。5.0.5　外加剂宜选用粉状外加剂，掺量和种类根据季节变化由试验室确定。5.0.6　粉煤灰经检验合格后，由试验室确定掺量。 6　主要机具设备6.0.1　长螺旋钻孔压灌砼成桩设备的配备应根据工程量和工期要求进行组织，以充分提高机械设备的利用率。6.0.2　钻孔施工机具(按1台长螺旋钻孔机施工考虑)见表6.0.2。 钻孔施工机具　　　　　　　　　表6.0.2　　　　序号机具名称型号单位数量备注1长螺旋钻机JZB90型台1 2钻杆Ф800Ф600Ф500Ф400M若干根据设计桩径、桩长决定 3高压砼管Ф500～Ф400M60耐压力不低于10MPa4配电箱 个1 5装载机0．6m3辆1  6.0.3　砼搅拌及泵送机具见表6.0.3。 砼搅拌及泵送机具　　　　　　　　　　表6.0.3　　　　序号机具名称型号单位数量备注1砼地泵 台1根据本单位实际情况选用2泵管 M若干根据桩基最远点到地泵距离定3搅拌机0．35m3台2 4磅秤 台2 5水箱2m3个1 6配电箱 个2 7手推车 个若干  6.0.4　钢筋笼制作机具见表6.0.4。 钢筋笼制作机具　　　　　　　　　表6.0.4序号机具名称型号单位数量备注1电焊机 台2 2切断机 台1 3对焊机 台1 4弯曲机 台1  7　劳动组织及安全措施7.1　劳动组织7.1.1　管理机构 　　　　　　项目经理1名　　　　　　技术负责人1名　　　　　　质量负责人1名　　　　　　安全负责人1名　　　　　　工　　　长2名 7.1.2　劳动力组织 　　　　　　钻机队12人　　　　　　钢筋加工队20人　　　　　　砼施工队30人　　　　　　综合队10人 7.2　安全措施7.2.1　现场安全纪律 7.2.1.1　认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，严格安全管理，强化劳动纪律。7.2.1.2　进入施工现场必须戴好安全帽，并系好带子。7.2.1.3　特种作业人员须执证上岗。7.2.1.4　严禁在施工现场吸烟，严禁酒后上班。高空作业，须系好安全带。7.2.1.5　工作时须思想集中，坚守岗位，遵守劳动纪律，注意交叉作业安全。7.2.1.6　施工作业须严格按机械操作规程、施工规范进行，不违章作业，不冒险蛮干。7.2.2　施工作业安全7.2.2.1　施工现场临时用电应严格执行《施工现场临时用电安全技术规程》JGJ33—86。7.2.2.2　现场施工机械设备严格执行《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33—86。7.2.2.3　施工时，泵送砼，提升钻杆，搅拌机放料应有人统一指挥，各部位操作人员不得随意离开岗位。7.2.2.4　施工完的桩应用盖板将桩孔盖好，以防施工人员掉入孔内。7.2.2.5　当泵管发生堵塞时，地泵应回抽2～3次，减小管内压力，然后拆卸开堵塞部位的管接头后进行清理。7.2.2.6　钻机上的泵送软管必须用钢丝绳从头至尾连接起来以减小提升时管子受到的拉力。7.2.2.7　清理地泵和搅拌机内砼时必须切断电源。7.2.2.8　施工中如遇钻杆提升不动时，应先重新调正钻杆位置，低速正反向来回转动的同时缓慢提升钻杆，每次提升高度不得超过2cm，待阻力消除后再连续提升。7.2.2.9　每施工完3～5根桩时应对钻杆的连接螺栓进行紧固，以防螺栓切断。 8　质量标准8.0.1　质量应满足《地基与基础工程施工及验收规范》GBJ202—83及《建筑工程质量检验评定标准》GBJ301—88。8.0.2　应满足设计要求。 9　效益分析(表9.0.0)表9.0.0　分析项目 工程名称砼充盈系数（比设计尺寸）排污费(占工程造价)工效(根/班)承载力(达到设计水平)正反循环压灌正反循环压灌正反循环压灌正反循环压灌花园饭店1.1~1.31~1.051~1.0510%无2~38~1011.3以上第一电厂1.1~1.31~1.0510%无2~38~1211.3以上德奔中心1.1~1.31~1.0510%无4~615~2011.3以上 10　工程实例长螺旋钻孔压灌砼成桩施工技术，在桩基施工中具有适用范围广、施工速度快、工效高、无噪音、无污染、单桩承载力高、综合经济效益好，施工现场文明等优点，目前正在逐步推广应用。从北京地区已完工程分析来看，经济效益和社会效益十分显著。 北京朝阳花园饭店二期工程，基坑深度7m，施工场地1000左右，地下水位在基底以下1.0m，基础设计为无筋素砼桩复合地基，桩基数量147根，工期1个月，在进行桩基施工方案论证时，认为在工期紧、地下水位高、地质条件差、施工作业面狭小等情况下，采用长螺旋钻孔压灌砼成桩法施工方案较其它成桩方案更为可行。采用长螺旋钻孔压灌砼成桩施工方案后，经合理的施工组织，全部工程桩20天完成，经检测全部合格，降低施工成本10％，取得较好的经济效益。北京热电厂改扩建工程是北京市重点工程，在进行扩建工程施工组织设计时，桩基施工问题直接影响着施工进度，改扩建指挥部要求全部桩基1600根须在4个月内完成。设计单位、施工单位针对工期紧、任务重、质量高等要求，经周密论证，决定采用长螺旋钻孔压灌砼成桩法施工，在桩基施工技术人员和工人的共同努力下，创下了单机每班作业产量20根的成绩，为确保热电厂的改扩建工程提前竣工立下了头功，得到了指挥部的充分肯定，取得了十分显著的经济效益。北京德奔汽车技术中心位于亚运村东侧，中国藏学研究中心后面，施工现场狭小，设计桩基离藏学研究中心宿舍楼围墙只有0.5m，地下1.8m见地下水，由于离藏学研究中心宿舍楼近，楼中住着很多藏民及研究人员，所以施工不得产生噪声和环境污染，因此在讨论施工方案时，其他成桩方案都没有被采用，最后认为采用长螺旋钻孔压灌砼成桩方案可解决以上存在着的难题，并可提高桩基承载力。由于采用了长螺旋钻孔压灌砼成桩技术，使得桩基施工6天顺利完成，节约投资约6万元，取得了较好的经济效益，通过检测，单桩承载力大大的满足了设计要求。  编制单位：中建一局(集团)机械化施工公司执笔人：刘锡阳　刘锡波　姚建国　杨雁翔'