1、武汉城市圈环线高速公路仙桃段第一合同段 钻孔灌注桩施工工法武汉城市圈环线高速公路仙桃段第一合同段 反循环钻孔桩施工工法武汉城市圈环线高速公路仙桃段第一合同段中交一公局湖北仙洪项目经理部2013年4月反循环钻孔灌注桩施工工法1 工艺原理反循环：泥浆由泥浆池流入钻孔内，同钻渣混合。在真空泵抽吸力作用下，混合物进入钻头的进渣口，经过钻杆内腔，泥石泵和出浆控制阀排泄到沉淀池中净化，再供使用。由于钻杆内径较井孔直径小得多，故钻杆内泥水上升比正循环快45倍，在桥梁钻孔桩成孔中处于主导地位。2 工艺特点可利用地质部门常规地质钻机，可用于各种地质条件，各种大小孔径（300mm2000mm）和深度（40m100
2、m），护壁效果好，成孔质量可靠；施工无噪音，无震动，无挤压；机具设备简单，操作方便，费用较低，成孔速度快，效率高，但用水量用水量大，泥浆排放量大，污染环境，扩孔率较难控制。3 适用范围适用于地下水位较高的软、硬土层，如淤泥、黏性土、砂土、软质岩等土层应用。4 施工机具设备 4.1 机械设备性能参数HG-200型（8寸）钻孔直径3m钻孔深度150m柴油发电机（功率）100KW主轴动力22KW泥浆泵动力37KW主轴转速8转/分通孔直径2500mm主轴扭距42000N.m泥浆泵抽量420m3/h提升能力3000公斤(单绳)钢丝绳规格16637钢丝绳容量50m钻杆双头丝扣罗纹连接2202m钻塔高度6m
3、整机轮廓（长宽高）8m2.5m2.7m主机重量17.5T4.2 测量仪器的配备 4.2.1 测量仪器 （1）J2经纬仪 （2）SD3水准仪 （3）50m钢卷尺 4.2.2 泥浆测试仪器（1）波美仪 （2）粘度仪 （3）浮筒切力仪 （4）PH试纸 （5）含砂率仪 （6）100ml量筒 （7）滤纸4.3 施工所需机械（1）8寸反循环钻机机一台；（2）砼搅拌和灌注设备；（3）钢筋骨架加工机械；（4）造浆和清孔排水设备；（5）钢筋笼吊放机； （6）土方清理机械。5 材料5.1 砂宜选用含泥量不大于35%的中粗砂。5.2 粗骨料可选用卵石或碎石，最大粒径应不大于30mm，并不大于钢筋间最小间距的1/3。
4、 5.3 泥浆制作材料（1）膨润土（2）粘土，塑性指数Ip大于17，小于0.005mm的粘粒含量大于50%。5.4 泥浆的性能指标（1）比重r为1.151.2（2）粘度T 为大于18s（3）静切力为25（mg/cm2）（4）含砂率n 为2%（5）酸碱度PH 为79（6）胶体率 98% （7）失水量 小于30%5.5 粘土的用量计算公式 式中：每立方米泥浆所需的粘土重量（吨）；每立方米泥浆应需的粘土体积（立方米）；粘土的容重（吨/立方米）；要求的泥浆容重（吨/立方米）； 水的容重 =1吨/立方米； 5.6 测量项目及要求（1）全班工作日开始时，测定一次护筒顶面全套指标，以后钻进过程中，每隔2小时
5、测定一次进浆口和出浆口的比重、含砂量、PH值等指标。（2）在停钻过程中，每天测一次护筒顶面的全套指标。6 工艺流程及施工要点6.1 工艺流程 6.2 施工准备6.2.1 技术准备：（1）桩基工程施工图及图纸绘审纪要（2）施工场地和邻近区域内的地下管道、地下构筑物等的调查资料。（3）水泥、砂石、钢筋等材料及其制品的质检报告（4）主要施工机械及其配套设备的技术性能资料。（5）桩基施工组织设计或施工方案。6.2.2 施工场地准备（1）打桩施工面的设置：打桩施工面应根据现场实际情况确定，应注意以下几点：a）施工面距地下水位面应大于1.5m以上。b）地下水位以上的松散杂填土层，因易跑浆、漏浆造成塌孔，最
6、好予以清除，当清除后的场地标高距地下水位面高度太小时，可辅填一定厚度的垫层作打桩施工面，或先行降低水位后再进行打桩施工。（2）施工前应做好场地平整工作，对于不利于施工机械运行的松软场地应进行坚实处理，施工面最好硬化，雨季施工应做好排水措施。（3）对于和施工场地相邻的施工管线、通讯线路、石油、天然气管道等采取相应的隔离和保护措施。6.2.3 施工测量网的设置在施工场地设置井字形测量控制桩及水准点，控制点应设在不受桩基施工影响处，设明显标志及保护架，测量控制点应定期复核。6.2.4 泥浆制备及循环系统的设置由于钻孔护壁和清孔的需要，需制作一定数量的泥浆，同时为了施工场地的干燥，需进行泥浆制备及循环
7、系统的合理规划。施工场地设置储浆池一个，容积不小于6m3，沉淀池两个，容积不小于10m3，两个轮换使用，一个进浆沉淀，一个关闸清理，沉淀池进出口设闸门，沉淀池上口应高出造浆池0.5m。6.2.5 砼的搅拌及配比（1）砼的搅拌采用集中搅拌，电子自动计量，目前采用商品混凝土。（2）每立方米砂、石、水泥外加剂等用量现场标牌公布。（3）按每根桩需要的灌注时间确定的砼的初凝时间，并按初凝时间性的控制标准确定缓凝剂的填加量。6.2.6 电源准备（1）总用电量按下列公式计算：式中：1.1系数1.1照明用电系数电动机额定功率（kw）电焊机额定用量（kVA）电动机要求系数，取0.6电焊机要求系数,取0.6功率因
8、素，取0.75（2）需配备临时发电设备，以备突然停电时使用，以避免钻孔和灌注时事故的发生。（3）根据施工总平面的布置，合理设置配电箱。6.2.7 钢筋笼的制作（1）钢筋笼的制作场地应选择在运输和就位都比较方便的场所，设置在钢筋加工场内。（2）钢筋进场后应按钢筋的不同型号、不同直径、不同长度分别进行堆放。（3）钢筋骨架绑扎顺序是：a）主筋调直，在调直平台上进行；b）骨架成形，在骨架成形架上安放架立筋，按等间距将主筋布置好，用电弧焊将主筋与架立筋固定；c）将骨架抬至外箍筋流滚动焊接器上，按规定的间距缠绕箍筋，并用电弧焊将箍筋与主筋固定；（4）钢筋笼分段制作，分段长度在9m左右，对于长桩采取一些辅助
9、措施后，也可定为12m；（5）主筋对接可采用对焊、搭接焊、帮条焊、机械连接，主筋对接在同一截面内的钢筋接头数不得多于主筋总数的50%，相邻两个接头间的距离不小于主筋直径的35倍，且不小于500mm。（6）钢筋笼保护层：为确保桩砼保护层厚度，应在主筋外侧设钢筋定位器，按照设计图纸设置定位筋，同一断面上定位器4处，沿桩四周布置。（7）钢筋笼的堆放：钢筋笼堆放应考虑安装顺序、钢筋笼变形和防止事故等因素，以堆放二层为宜。6.2.8 护筒的制作护筒的规格：短螺钻机因钻头进出孔口的冲击力较大，护筒内径宜比孔径大200mm，当地下水位较浅时，护筒长度4.5m为宜，步履式锥锅钻机、大锅锥钻机护筒内径比孔径大1
10、00mm，护筒长度4.0m。护筒用8mm的钢板制作，在护筒的上、中、下各加一道加劲筋，顶端焊两个吊环，一为起吊用，二为绑扎钢筋笼吊杆，压制钢筋笼的上浮，护筒顶端同时正交刻四道槽，以便挂十字线，以备验护筒、验孔之用。6.3 施工要点6.3.1 护筒的埋设根据桩位点设置护筒，护筒用8mm厚钢板制成，内径比设计直径大20cm。护筒顶面宜高出施工水位或地下水位2m，还应满足孔内泥浆面的高度要求，在旱地或筑岛时还应高出施工地面0.5m。护筒位置应埋设正确稳定，护筒中心和桩位中心偏差不得大于50mm，倾斜度偏差不大于1%，护筒与坑壁之间应填粘土并夯实。循环钻施工时采用下埋式，埋置护筒要求准确、稳固，护筒周
11、围用粘土或石灰土分层夯实。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。护筒的埋设深度：旱地施工时，黏性土应不小于1m，砂类土应不小于2m。当表层土松软，宜将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m。埋设护筒，应在护筒四周回填黏土并分层夯实。可用锤击、加压、振动等方法下沉护筒。6.3.2 钻机就位在埋设好护筒和备足护壁泥浆后，利用一台25T吊车配合人工将钻机就位，立好钻架，拉好缆风绳，并调整好起吊系统后，将钻头徐徐放进护筒内，然后安装转盘、钻杆、水龙头等。 6.3.3 钻进成孔将钻头提高距离孔底2030cm，真空泵加足清水（不得使用
12、脏水），关闭控制阀使管路封闭，打开真空管路使气水畅通，然后启动真空泵产生负压，待泥浆泵充满水时关闭真空泵，立即启动泥浆泵。当泥浆泵出口真空压力达到0.2Mpa以上时，打开出水控制阀，把管路中的泥水混合物排到沉淀室，形成反循环，启动钻机慢速开始钻进，直至成孔。清孔后提出钻头，由质量员和工程监理进行孔径、孔深、垂直度检测，验收合格后，移走钻机，盖好盖板，进行下道工序施工。6.3.4 钻孔出土的清理进过泥浆分离器和沉淀池沉淀的渣土，进过晾晒之后，由运渣车运送到指定地点堆放，等待处理，各项指标检测合格之后，用于路基填筑，做到循环利用，保护环境。6.3.5 钢筋笼的吊放（1）钢筋笼的吊放要对准孔位、扶稳
13、、缓慢，避免碰撞孔位，到位后立即固定。（2）多节钢筋笼吊放时，应将钢筋笼逐步接长后再放入孔内，利用先插入孔内的钢筋笼上部架立筋将笼体固定在护筒上，利用吊装机械将上节钢筋笼临时吊住进行两节钢筋笼的对接，钢筋笼对接后要请质量员和工程监理对连接质量检查验收，合格后再沉入孔内。（3）钢筋笼的标高定位，可采用锁定式吊杆。当灌注桩孔桩深度较大时，尤为必要，使用两根长度略大于施工面至桩顶距离的12的工字钢，在工字钢下端焊若干定位环，间距5cm，在钢筋笼顶端下到孔口时，按照孔口标高至桩顶标高的距离尺寸，确定要使用的定位环顺序，将确定的定位环从主筋外侧首道加劲筋下面插到主筋里侧，再从内侧向环内插入两根同吊杆一样
14、长的插肖，将吊杆锁定，插肖上端与吊杆上端绑扎在一起，起吊吊杆，将钢筋笼徐徐下放到位，然后将吊杆吊环与护筒绑扎在一起，将钢筋笼固定，同时可防止灌注砼时钢筋笼的上浮。6.3.6 导管的安放钢筋笼吊入固定后，应逐步按下导管，导管的壁厚不宜小于3mm，直径30mm，钻孔深度大时，宜选用大直径导管，以确保导管良好的通导性。导管直径的制作偏差不应超过2mm，底管长度不宜小于4m。导管使用前进行拼装打压，以检查导管是否有砂眼，试水压力为1.3P，导管安放触孔底后，上提300400mm。6.3.7 二次清孔当导管安装完毕，灌注混凝土前应再次测量沉渣厚度，当沉渣厚度超标时，应进行二次清孔。二次清孔采用正循环压浆
15、法即可取得很好的效果，将泥浆高压管和导管连接，开启浆泵进行泥浆循环，当孔底沉渣厚度小于规定指标后，再进行一段时间的泥浆循环，以置换泥浆，降低泥浆比重，当空口反上来的泥浆比重小于1.10、含砂率小于2%后可浇注砼。6.3.8 水下砼的灌注清孔完毕后，由导管上部塞入隔水栓，塞入深度以临近水为准，当储料斗内的砼储量满足剪栓后首次灌注时，即保证导管底端能埋入砼中不小于1.0m时，即可剪栓和开启料仓门。随着不断的灌注，孔内砼面的上升，随时提升和拆卸导管，导管底端必须保证埋入管外的砼面以下26m。为了保证砼连续灌注，导管不脱离砼面，且有一定的埋置深度，要求详细计算砼灌注料斗、储料斗及导管的体积，并根据不同
16、的成桩孔径，以此推算每次上拔的高度，避免和禁止导管脱离砼面和砼灌注的中断。第一次砼的灌注量必须满足底端能埋入砼中1.0m的要求。第二次砼的灌注量（即以后各次）必须满足导管底端能埋入26m的要求，任何情况下得少于2m的要求。第一次（以后各次）的提管，保证导管底端至少埋入砼面以下2m以上，不得产生断桩，在任何情况下，导管的埋深不得大于6m。为消除沉渣影响，保证桩顶灌注质量，砼的灌注应比桩顶控制标高高出80100cm.灌注过程中,应有专人测量导管埋深及管内外砼面的高差，填写砼灌注记录。水下砼必须连续灌注施工，每根桩的浇注时间按初盘砼的初凝时间控制，对浇注过程中的一切故障均应记录备案。7 施工质量控制
17、要点（1）加强原材料试验工作，严格执行各种材料的检验制度，不合格材料严禁进场和使用，水泥、钢材均应有出厂证明和试验资料，砼要做配比试验，严禁套用配合比。（2）钢筋笼成形绑扎点焊引弧不得在主筋上进行。（3）护筒的埋设、泥浆的制备、钻孔的清孔要有专人负责，严禁缩颈、夹层、歪斜等质量通病。（4）钻机因故停止钻孔时，应设专人值班补浆，防止塌孔事故。（5）钻孔成孔后要及时灌注，不得过夜，以免造成缩径和塌孔。（6）测绳要定期用钢尺校验，当更换测绳、搭接测绳或其它不明情况发生时，要随时用钢尺检验。（7）砼灌注时，要防止钢筋笼上浮，必须对钢筋笼采取足够的压制力，同时在砼灌注到钢筋笼位置时，要勤拔导管，使导管埋
18、深保持在26m。减少因砼上升时的磨擦力。（8）砼灌注完毕，开始初凝，即割断钢筋笼挂环，使钢筋骨架不影响砼的收缩，及钢筋与砼的粘结力。（9）灌注导管使用后要及时用水清洗，管壁要经常检查，随时清除砂眼、接口变形等隐患，破损的胶垫和连接螺栓要及时更换。（10）停滞时间较长的砼应进行坍落度检测，不合格的严禁灌入。（11）每个台班做两次塌落度试验，并检测砂石含水量、调整水灰比和塌落度。（12）每浇注50m3混凝土必须有一组试件，小于50 m3的桩，每根桩必须有一组试件。（13）做好测量控制，保护好测量控制点，经常进行复测。（14）认真做好施工记录和各项原始记录管理，做到完工资料齐全，并及时整理归档，成孔
19、记录和灌注记录应做到一桩一表。8 施工劳动组织（1）护筒埋设：工人23人（2）反循环钻机：司机1人，指挥兼记录1人，钻杆安装2人，清渣工2人（3）砼灌注：司机1人，孔口导管安装3人，杂工6人，测量记录1人（4）砼搅拌：司机1人，上料4人，计量1人（5）辅助工：泥浆制作1人，泵工1人，其它工种如电工、修理工、测量工酌情考虑。以上劳动组织为一班施工人员，如两班制则乘以2。9 应注意的安全事项及具体措施（1）贯彻安全第一、预防为主的安全工作方针，加强安全教育，严格执行安全生产制度和操作规程，做好安全交底。（2）建全安全管理组织，各级管理组织设立专职质量安全员和兼职安全员，对安全关键部位进行经常性检查
20、。（3）大直径灌注桩井口设安全盖，防止掉物和塌孔。（4）加强机械维护、检修、保养，机电设备由专人操作。（5）严格用电管理，施工现场的一切电源电路的安装和拆除，必须由持证电工操作，电器必须严格接地、接零和漏电保护器，场地电缆应架空，严禁拖地和埋压土中。（6）作好防雨、防雷和防洪措施，现场工人作业须戴安全帽。（7）严禁酒后操作机械和上岗工作。（8）砼灌注完后的空桩孔位，要及时回填压实。10 质量标准要求10.1 本工法所采用的施工技术规范（1）中华人民共和国行业标准公路桥涵施工技术规范JTJ/T F502011；（2）公路工程质量检验评定标准JTG F80/12004。 10.2 质量标准要求 1
21、0.2.1 钢筋笼制作允许偏差：（1）主筋间距10 mm（2）箍筋间距20mm（3）直径10 mm（4）长度100 mm（5）主筋保护层允许偏差20 mm10.2.2 灌注桩施工的有关容许偏差：（1）垂直度允许偏差1%（2）孔底沉渣厚度（包括泥浆沉淀及虚土），摩擦桩300mm。 10.2.3 砼的要求（1）配合比符合设计，水泥用量不少于360kg/m3；（2）塌落度为1822cm；（3）砼具有良好的和宜性、保水性，初凝时间应控制在4小时以上；（4）严格撑握水灰比；（5）搅拌时间不少于3分钟；（6）材料允许偏差：水泥2%，砂石3%，水2%；（7）每根桩应做一组试块。11 社会经济效益反循环钻施工从钻机、钻杆及钻头的安、拆卸及使用上，它节省了大量的人力，提高了机械化程度，减轻了劳动强度，从而加快了工程进度；节省了水费、电费，降低了施工成本，减少了环境污染；该工艺施工时，还有一最大优势就是噪音低、振动小，适用于各种土层，对周围居民影响不大。 另外该工艺由于其施工速度快，施工质量好，土层适应性广，成桩质量好。
