旋挖钻机成孔灌注桩施工工艺标准

FHEC-QH-4-2007

1. 适用范围

1.1  旋挖钻机成孔是通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度。

1.2  旋挖钻机适用于素填土层、亚粘土层、亚砂土层、亚粘土夹粉细砂层，强风化泥质粉砂岩层，弱风化泥质粉砂岩层等。旋挖钻机对各种不同地质的硬粘土、软亚粘土适应性强，钻进效率突出，60米左右的桩6～7小时即可成孔，1天可成孔2～3个，是冲击钻、循环钻工作效率6倍之多。此外，在对于夹有卵石的砂砾地质土层，最大粒径不超过25mm，也可以选用旋挖钻机成孔，但应控制进尺速度，提高泥浆比重。

1.3  旋挖钻机不适用于弱风化岩层或存在大块块石的地质层，由于旋挖钻机自重大，在软土地区、水网地区应谨慎使用。 旋挖钻机也不适用于嵌岩桩。

2. 编制主要应用标准和规范

2.1  中华人民共和国行业标准《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000

2.2  中华人民共和国行业标准《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004

2.3  中华人民共和国行业标准《公路工程施工安全技术规程》JTJ 076-95

3. 施工准备

3.1  技术准备

3.1.1  熟悉和分析施工现场的地质、水文资料，编制钻孔灌注桩单项施工组织设计，向班组施工人员进行技术、操作、安全、环保交底, 确保施工过程的工程质量和人身安全。

3.1.2  熟悉施工现场环境,摸清邻近区域内的地下管线（管道、电缆）、地下构筑物、危险建筑、精密仪器车间等的分布情况。

3.1.3  砼配合比设计及试验：按砼设计强度要求，分别做水下砼配合比及普通砼配合比的试验室配合比、施工配合比，满足钻孔桩灌注砼的要求。

3.2  机具准备

3.2.1  钻孔设备:旋挖钻机、钢护筒等。

3.2.2  配套设备:挖掘机、装载机、吊车、潜水泵、钻渣运输车等。

3.2.3  安全设备:防破电线、防水照明灯、安全帽等。

3.2.4  混凝土灌注设备:砼拌和站（机）、发电机、砼运输车、导管、下料斗等。

3.2.5  钢筋加工、安装设备:钢筋笼成套加工设备、电焊机、吊车等。

3.3  材料准备

3.3.1  原材料：水泥、石子、砂、钢筋等由试验人员按规定进行检验，确保其原材料质量符合相应标准。

3.4  作业条件

3.4.1  开钻前场地应完成三通一平。清除坡面危石、浮土，铲除松软土层并夯实；根据孔的大小挖好相应体积的泥浆池；准备装载机及时清理钻渣，出渣道路畅通，孔口四周排水系统完善；做好孔口的围护；临时电力线路、安全设施准备就绪。挂牌示出钻孔的桩号。

3.4.2  施工作业人员要求

操作工人：应由工长或现场技术人员对操作钻孔的工人进行培训,做到熟练掌握造浆、钻孔、灌注等技术，要有应对安全紧急救援措施。操作人员要保持稳定。

3.4.3  设置排水沟、集水坑，及时将桩孔范围的积水排走，确保场内无积水。必要时应降低地下水位。

4. 施工操作工艺

4.1  工艺流程

测量放线及定桩位→配制泥浆→开挖地面表层土埋设钢护筒→检查桩中心轴线→钻机就位及钻进→成孔检查→清孔→吊放钢筋笼→安装砼导管→灌筑水下砼→桩成品检测、验收

4.2  操作方法

4.2.1  测量放样及定桩位

依据设计资料，复核桩位轴线控制网和高程基准点。确定桩位中心，以中心为圆心，以大于桩身半径在四周设立十字护桩，做好标记并固定好。经驻地监理工程师核查、批准后开钻。

4.2.2  配制泥浆

对粘结性好的岩土层，可采用干式或清水钻进工艺，无需泥浆护壁。而对于松散易坍塌地层，或有地下水分布，孔壁不稳定，必须采用静态泥浆护壁钻进工艺，向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁。

配制泥浆前要根据钻孔的体积确定所需泥浆的数量，泥浆量必须大于钻孔的容积。配制泥浆选取水化性能较好，造浆率高，成浆快，含砂量少的膨润土或粘土为宜。

钻孔过程中要经常测定泥浆技术指标，根据工程钻进需要，随时调整泥浆比重，保持各项指标符合要求，不因泥浆过浓影响进度，过稀导致塌孔等。

其技术指标如下表：

4.2.3  埋设钢护筒

埋设护筒的方法和要求，应符合JTJ041-2000（以下简称《规范》）的规定。如果钻孔是在陆地上进行的，则一般采用挖坑法。

钢护筒埋设工作是旋挖钻机施工的开端，埋设前，先准确测量放样，保证钢护筒顶面位置偏差不大于50mm，埋设中保证钢护筒斜度不大于1％。

埋设钢护筒时应通过十字护桩放样，把钻机钻孔的位置标于孔底。再把钢护筒吊放进孔内，找出钢护筒的圆心位置，用十字线在钢护筒顶部或底部，然后移动钢护筒，使钢护筒中心与钻机钻孔中心位置重合。同时用水平尺或垂球检查，使钢护筒坚直。此后即在钢护筒周围和底脚对称地、均匀地回填最佳含水量的粘土，要分层夯实，达到最佳密实度。以保证其垂直度及防止泥浆流失及位移、掉落，如果护筒底土层不是粘性土，应挖深或换土，在孔底回填夯实300~500mm厚度的粘土后，再安放护筒，以免护筒底口处渗漏塌方，夯填时要防止钢护筒偏斜。护筒上口应绑扎木方对称吊紧，防止下窜。

钢护筒的制作及埋设的原则：

    长度4m以内的钢护筒，采用厚4～6mm的钢板制作，长度大于4m的钢护筒，采用厚6-8mm钢板制作；钢护筒埋置较深时，采用多节钢护筒连接使用，连接形式采用焊接，焊接时保证接头圆顺，同时满足刚度、强度及防漏的要求；钢护筒的内径应大于钻头直径，一般比桩径大200 mm～400 mm，具体尺寸按设计要求选用；钢护筒埋设深度应满足设计及有关规范要求。若桩孔在河流中，应将钢护筒埋置至较坚硬密实的土层中深0.5m以上；钢护筒顶高出施工水位或地下水位1.5～2.0m，并高出施工地面0.3m。

4.2.4  钻机就位及钻进

1  钻机钻进一般采用泥浆护壁钻进，当土质条件好时，孔深小于15m时也可以直接钻进。

2  护筒埋设完成后，钻机开始就位，开钻前利用护桩拉十字线使钻头对准桩位中心。钻进时应先慢后快，确认地下是否有空洞等不利地层，并作好泥浆护壁工作，泥浆比重控制在1.05-1.10之间，含砂率不大于2%，使其能在始终保持井壁完整的前提下，具备很好的排渣能力。钻进过程中生成的泥浆，导入泥浆沉淀池自然下降，然后用泥浆车将其运至指定地点以防对环境造成污染。钻进过程中随时注意孔内水压差，以防产生流沙。经常测定泥浆相对密度，根据工程钻进地质情况，随时调整泥浆比重，保持各项指标符合要求，不因泥浆过浓影响进度，过稀导致塌孔等。钻进时及时填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班的注意事项。因故停钻时，孔口应护盖，严禁钻头留在孔内，以防埋钻。同时保持孔内有规定的水头和要求的泥浆浓度、粘度，以防坍孔。

3  钻机操作要领和注意事项

1）钻机就位后，必须对钻机的钻杆进行竖直度检测和调整，调整好后应将钻杆的调整系统锁住，防止钻杆在钻进过程中发生变化。

2）由于旋挖钻机将孔内土壤直接挖出，钻进速度较快，为及时调整泥浆比重，在钻进过程中，应有专人对地质状况进行检查，调整加入膨润土及外加剂的数量。

3）在钻进过程中，要根据地质情况调整钻机的钻进速度。在粘土层内，钻机的进尺可快些，在砂土层中，钻机的进尺要控制，以防坍孔。

4）在钻进过程中，必须控制好钻杆的提升速度，因为若钻杆提升过快，其一：钻头的下方就容易出现负压区，若在地下水位较高时，就容易使地下水渗入钻孔内，使护壁受到影响而造成坍孔；其二：钻头上部的泥浆通过切齿之间的空隙快速流动以补充因钻头上提而出现的空挡，会严重冲刷泥浆护壁，从而出现坍孔的隐患。钻头的下降速度也不可太快，尤其是在刚入钻孔时，否则会造成泥浆四溅。

4.2.5  成孔检查

成孔检查方法根据孔径的情况来定，当钻孔为干孔时，可用重锤将孔内的虚土夯实，采用直接用测绳及测孔器测；若孔内存在地下水，则采用水下灌注混凝土施工的方法进行钻孔的测孔工作。经质量检查合格的桩孔，及时灌注混凝土。

成孔达到设计标高后，对孔深、孔径、孔壁、垂直度、沉淀厚度等进行检查，不合格时采取措施处理。用测绳测量孔深并记录（钻孔施工人员应严格控制孔深，不得用超钻代替钻渣沉淀）；钻孔完成后应用探孔器检测孔径；用测壁（斜）仪或钻杆垂线法检查倾斜度；用长度符合规定的探孔器上下两次检查孔是否合格，合格后方可清孔。

检测标准：孔深、孔径不小于设计规定；钻孔倾斜度误差不大于1％；沉淀厚度符合设计规定；桩位误差不大于50ｍｍ。

4.2.6  清孔

旋挖钻机成孔由于渣土由钻斗直接从底部取出，一般情况下均能保证孔底泥浆沉淀厚度。若是泥浆比重过大，则可能出现，此时应用钻机再抓一斗，再用钻斗上下搅动，同时抽换孔内浆液，保证泥浆含砂率小于2%。若是下钢筋笼后出现孔底沉淀厚度超标，则可以采用混凝土导管附着水管，用导管搅动孔底，同时注水换浆，以达到清孔的目的。

4.2.7  吊放钢筋笼

钢筋笼应在加工场地按设计要求加工、运输到现场，为防止钢筋笼变形，必须加焊加强筋。在钢筋笼主筋上每隔2m左右设置一圈4个圆形的水泥砂浆垫块，确保桩身砼的钢筋保护层满足设计要求。大直径的钢筋笼宜用吨位适宜的吊车将钢筋笼吊入孔内，要对准孔位、扶稳，缓慢下放，避免碰撞孔壁，必须使钢筋笼中心和钻孔的中心一致。钢筋笼到达设计位置时，应立即固定。当钢筋笼需接长时，先将第一节钢筋笼利用架立筋临时固定在护筒部位，然后吊起第二节钢筋笼，对准位置用焊接或套接，接头数必须按50%错开焊接或套接，如此接长到预定深度，就位过程中要尽量缩短焊接时间，可以使用多台电焊机同时焊接。焊接时保证上下钢筋笼的中心在同一垂直范围内，焊接长度和焊缝的质量必须符合规范要求；焊接完成钢筋笼就位后，其底部标高和顶部中心位置必须符合设计要求。最后将钢筋笼固定，可以采用在钢筋笼最上层的架力筋四周焊定位钢筋的方法，确保在砼浇注全过程不会移动。

4.2.8  安装砼导管

导管采用内径为200～350mm的钢导管。导管使用前必须进行水密承压和接头抗压试验。试验时的水压力不应小于孔内水深1.3倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力p的1.3倍，确保导管在灌注砼的全过程不漏气不漏水，p值可按《规范》6.5.2公式计算。

安装导管时应对导管的节段组合做详细记录，以便于在水下混凝土灌注时参考。

导管安装完毕后，由施工班组负责人、经理部现场施工主管人员和驻地监理工程师进行检查，主要检查钢筋平面位置是否正确，固定是否牢固，孔底沉淀是否超过规范要求。如果孔底沉淀厚度超过规范要求，必须进行第二次清孔。检查符合要求后，经驻地监理工程师认可并签字后，及时灌注砼。

4.2.9  灌注砼

水下砼浇筑必须按JTJ041-2000《公路桥涵施工技术规范》要求进行，具体规定按6.5.2～6.5.5执行。

首批砼灌注时必须满足首批灌注砼的数量，剪球后连续灌注，每次砼灌注完成后，检测砼的上升高度和导管的埋置深度，并及时做好记录。在灌注过程中，导管的埋置深度宜控制在2～6m。在灌注过程中，砼放入导管的速度不能太快，以防止将导管上口全部封严，导管中部和下部气体无法排出，在导管内形成高压气体，阻止砼下落。在灌注砼时不定时加强对坍落度的控制，砼坍落度采用18 cm～22cm为宜，坚决不使用不合格的砼。 

4.2.10  桩成品检测、验收

在钻孔桩砼浇筑完成后，复测桩轴线中心和桩顶标高。在砼强度达到设计要求后进行桩身的砼均匀性、承载力的检测。

4.2.21  季节性施工

1  雨季应对现场做好排水工作，确保道路通畅。孔口周围应有挡水措施，防止雨水流入孔内。

2  雨季施工期间，对现场供电线路、设备进行全面检查，预防触电事故的发生。

3  冬季浇筑混凝土时，混凝土拌和物的出机温度不宜低于10℃，入模温度不得低于5℃。桩顶砼要作好防冻保温工作，在大雪天应避免浇灌砼。

4  当气温超过30℃时，混凝土拌合物的出料温度不宜超过35^oC。

5. 质量标准

5.1  施工前应对原材料进行检查，并有合格签证记录。

5.2  施工过程中应对成孔、清渣、钢筋笼、砼浇筑等进行全过程检查，应复检沿桩长范围内的地质土层情况并与设计对照，出入较大时应及时上报。

5.3  钻孔灌注桩质量标准必须符合表列要求。

钻孔灌注桩实测项目允许偏差标准

6. 成品保护

6.1  施工过程中妥善保护好场地的桩孔轴线桩、十字护桩、水准点。

6.2  保护好已成型的钢筋笼子，不松动、不扭曲、不污染；吊放钢筋笼时避免碰撞孔壁，防止孔壁坍塌；浇筑砼时钢筋笼顶部固定牢靠，防止笼子上浮。

6.3  灌注砼前，孔口进行保护，防止杂物落入孔内。

7. 质量记录

7.1  原材料（水泥、砂、石、钢筋、外掺剂）进场复验报告。

7.2  桩位放样及复核记录

7.3  钻孔桩钻进记录，见附表1（或者按照监理工程师要求进行）

7.4  钻孔桩成孔质量检查记录，见附表2（或者按照监理工程师要求进行）

7.5  钻孔桩混凝土灌注记录，见附表3（或者按照监理工程师要求进行）

7.6  隐蔽验收检查记录

7.7  砼强度试验报告

7.8  桩无破损检测报告

7.9  钻孔灌注桩质量评定表，见附表4（或者按照监理工程师要求进行）

8. 安全环保措施

8.1  安全措施

8.1.1  错开桩位间隔钻孔，随时掌握土体情况，钻进和灌注工作紧凑，避免坍孔。

8.1.2  钻孔机械就位后，应对钻机及配套设备进行全面检查。钻机安设必须平稳、牢固。

8.1.3  施工现场使用的各种电缆线要定期检查，接头必须绑扎牢固，确保不透水、不漏电；对经常处于水、泥浆浸泡处应架空搭设。挪动钻机时，不得挤压电缆线及风水管路。

8.1.4  钻机停钻，必须将钻头提出孔外，不得滞留孔内。

8.1.5  对于已埋设护筒未开钻或已成桩护筒尚未拔除的，应加设护筒顶盖或铺设安全网遮罩。

8.1.6  施工现场的电工必须持证上岗操作。

8.2  环保措施

8.2.1  施工现场应制定洒水防尘措施，指定专人负责及时清运泥浆、钻渣土。

8.2.2  对出入县乡及以上级公路的运渣车辆进行情洗，以保证道路清洁。并加盖帆布，防止撒落，如有发生及时派人清扫干净。

8.2.3  运送混凝土及砂、石料设置挡板，做到不丢不撒。

8.2.4  施工中废油、废水、废渣按指定地点排放，以避免污染空气和水源。不任意损坏农田和水利建设及交通设施。

8.2.5 钻孔使用的泥浆，应设置泥浆循环净化系统，并注意防止或减少环境污染。

                      执笔：杨明 廖群峰

                                    审定：周兵

附表1：

钻 孔 桩 钻 进 记 录 表

附表2：

钻 孔 桩 成 孔 质 量 检 查 记 录

                                                                 年   月   日

附表3：

钻 孔 桩 混 凝 土 灌 注 记 录

施工技术负责人：                                 复核：                                   记录：                       年   月   日

附表4：

钻孔灌注桩分项工程质量检验评定表

检验负责人：          检测：           记录：              复核：                年   月   日