旋挖桩施工技术交底

桥西商住楼旋挖桩 施工技术交底 桥西商住楼工程项目监理部 2009年 1月 20日 目 录 第一部分 序 第二部分 工程概况 第三部分 工艺流程及施工过程控制要点 一、旋挖桩机构造和技术参数 二、旋挖桩 施工工艺流程 三、旋挖桩施工质量控制要点 四、常见问题预防和处理技术措施 五、旋挖桩机成孔特点 六、旋挖桩机的局限性 七、旋挖桩的检测 八、旋挖桩的验收 第四部分 小结 珠 江 监 理 珠 江 监 理 第二部分 工程概况 1、基坑支护结构方案 桥西商住楼工程为一栋地上 30层，地下 2层的高层建筑。基坑开挖深 度约 8.3m，基坑采用支护桩（旋挖桩） +撑的支护形式，基坑外侧采用双 排搅拌桩搭接构成止水幕墙。旋挖桩桩径为 1000mm，桩间距为 150mm， 桩身采用 C25混凝土，要求穿过软土层进入强风化不少于 2m。 2、工程地质条件 本工程场地主要有如下土层 ：（ 1）杂填土；（ 2）淤泥土质；（ 3） 淤泥质粉细沙；（ 4）强风化泥质粉砂岩；（ 5）中风化泥质粉砂岩；（ 6 ）微风化泥质粉砂质。场地内地下水主要赋存于淤泥质粉细砂中，该层 厚度较大，且分布连续，具有中等性透水层，为本场地内的强透水层。 场地临近珠江，其地下水承压水头高度与珠江水相近，因此场地范围的 第四系地层中的地下水与珠江水有较好的水力联系，其主要补给源为珠 江水，场地内的地下水位变化受潮汐的影响，地下水位波动较大。 3、旋挖桩施工平面分布示意图 备注：基坑周边圆 圈为旋挖桩 4、旋挖桩施工情况 本工程旋挖桩共 170根，预计工期为 24d，平均每天完成 8根。前期施 工每天完成 8 10根，但由于后来机械故障和春节假期的影响，导致平均 每天施工完成数量 4 5根。虽然工期有所滞后，但总体上施工进度仍比 较传统冲孔桩和钻孔桩要快。 SD20旋挖机施工情况 SD20旋挖机将渣土挖出录像 (请点击图像） 摄于桥西工程 133#桩位 第三部分 工艺流程及施工过程控制要点 一、旋挖机构造及技术参数 桥西商住楼工程旋挖桩采用我国较为常用的金泰 SD系列多功能钻机 , 现以本工程所采用的 SD20旋挖机进行介绍。 钻杆：具有摩阻式和自锁式伸缩式钻杆供选择 钻头：可配套短螺旋钻头、普通钻头、捞沙钻头等 底盘：采用特制的专用可扩展底盘，机动性强，提高整机的稳定性 动力配置：采用 Cummins系列涡轮增压中冷发动机 电控部分：采用派芬自动控制公司自动及手动调平系统 液压系统：整机采用全液压传动系统，实现全功率负载适时控制 结构部分：采用段式可折叠桅杆，可降低运输状态高度 旋挖机结构主要由底盘、钻杆、钻具、动力头、电控系统这五大部分 组成，下面简单介绍这几部分结构特点。 1）旋挖钻机的底盘 底盘可分为专用底盘、履带液压挖掘机底盘、 履带起重机底盘、步履式底盘。履带专用底盘结构紧凑、运输方便、外 形美观、造价高。履带起重机底盘工作装置采用附着型式，主臂分为可 伸缩箱型结构和框架结构，可兼作旋挖钻机和履带式起重机，节约设备 投资。步履式底盘一般为三支点液压步履式行走支架、稳定性好、但移 动运输不够方便、造价低，目前国内少数厂家采用。 2）钻杆、钻具 钻杆是一个关键部件，分为内摩阻式外加压伸缩钻杆 和自动内锁互扣式外加压伸缩钻杆。内摩阻式钻杆在软土层钻进效率高 ，锁扣式钻杆提高了动力头施于钻杆并传到钻具的下压力，适于钻进硬 岩层，对操作的要求也较高。为了提高作业效率，一台钻机大多配备两 套钻杆。钻具有多种，目前有长螺旋和大直 径短螺旋钻头、回转钻斗、 捞砂斗、筒形钻斗、扩底钻头、岩心钻头等 3）动力头 动力头有液压驱动、电机驱动、发动机驱动。无论何种 都 具备低速钻进、反转高速甩土功能。目前大都采用液压驱动，有双变 量液压马达、双速减速机驱动或低速大扭矩液压马达驱动。动力头的钻 进速度一般都具有多挡， 适合在多种工况下作业。电机驱动一般采用特 制的恒功率双速电机，力矩大、过载能力强。 4）电子控制技术 90年代国外旋挖钻机的控制技术逐步实现智能化， 目前国外旋挖 钻机普遍具备发动机和泵的电子控制系统，能指导主泵最佳 输出，使液压负载与发动机转速相匹配，从而利用发动机的最大功率。发 动机转速可在负荷较小或无负荷 时实现自动控制，自动降低发动机转速， 减少油耗、降低噪音和废气的排放量。桅杆垂直度自动调平系统能对桅杆 进行实时监控，可实现手动和自动切换，在一定范 围内自动调整角度，保 证施工中桩孔的垂直度要求，提高施工质量；还具备回转倒土控制、钻孔 深度测量及显示、车身工作状态动画显示及虚拟仪表显示、故障检测、报 警及信息显示、整机启动前预先自动检测功能。 SD20旋挖机 螺旋钻头 普通捞泥钻头 与取土筒 当遇到较难钻入时 采用旋转钻头钻入 一般采用旋转挖斗 直接把渣土挖出 普通宝鹅齿 钻头开盖状态 子弹头齿 旋挖钻机常用 钻头 6001200mm， 钻杆两节通过内套连接， 采用液压钻进系统，通过 旋挖斗直接将碴土挖出并 运至孔外，可钻深 40米， 不必像普通钻机在成孔过 程中频繁装卸钻杆。 桩机自动化控制程度高，能通过仪表显示调整底座平整， 钻杆垂直，能显示钻深和钻速。德国产的 BJ 系列旋挖钻机还有 对桩位自动找中功能，这些对控制成孔质量非常有利。 型号 SD10 SD12 SD20 SD20E SD22 SD28 钻塔有效高度 (mm) 19100 20100 21500 19800 21500 22870 加减压油缸行程 (mm) 4000 4000 5700 5700 5700 5700 加压力 (kn) 100 160 200 160 220 250 起拔力 (kn) 150 160 200 200 220 250 主卷扬机单绳拉力 (kn) 140 140 200 180 220 250 副卷扬机单绳拉力 (kn) 50 50 75 75 75 75 钻孔直径 (带套管 ) (mm) 800 1000 1500 1500 1500 2000 钻孔直径 (不带套管 )(mm) 1000 1200 2000 2000 2000 2500 动力头型号 KDK120 KDK120 KDK200 KDK200 KDK250 KDK280 回转扭矩 (kn.m) 100 120 200 200 250 286 回转速度 (r/min) 10-35 8-30 8-30 8-30 5-25 6-30 柴油机功率 (kw) 125 125 194 187 194 263 液压系统流量 (L/min) 2 230 2 230 2 260 2 230 2 260 2 380 液压系统压力 (bar) 320 320 320 320 320 330 可伸缩下底盘 _ JT45 JT70 CAT325D/ TC320VH JT70 JT80 履带板宽度 (mm) 600 600 800 800 800 800 底盘长度 (mm) 4660 5090 5680 4925 5680 5680 底盘宽度（缩进） (mm) _ 3200 3200 3200 3200 3300 底盘宽度（伸出） (mm) _ 4100 4300 4300 4300 4400 主机重量 (t) 42 45 60 53 65 73 SD系列旋挖机详细技术参数如下表： 二、旋挖机施工工艺流程 旋挖钻机成孔首先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。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。施工工艺流程主要分为以下七点 ： 1） 桩基定位：根据勘测单位提供的水准点及测量控制网引测，在轴 线的延长线上做点，桩施工过程中对现场测量控制点进行校核，并做好有 效保护。 2）埋设护筒：护筒中心线对准测定的桩位中心，严格保护护筒的垂 直度，确保其中心线与桩中心重合；护筒固定正确位置后，用粘土回填夯 实以保证其垂直度。 3）桩机就位：钻机安装就位后，应将钻头中心对准桩位中心，确保 施工中不发生孔位偏移。（旋挖钻机一般都带有定位后的锁定功能，只要 钻机不整体移位，钻杆可以自由旋转，经操作手的操作，就会仍对准原定 桩位中心。） 4）成孔：利用泥浆箱和泥浆池配合使用，采用人工（采用泥浆泵搅 拌造浆，泥浆采用钠基或钙基膨润土制作，掺量按泥浆比重的要求进行换 算或用泥浆比重仪控制即可。）搅浆护壁成孔，泥浆比重应根据具体底层 条件而定，根据试桩及施工经验确定各层地层条件下的钻进参数（泥浆比 重选取范围一般为 1.05 1.10之间）；成孔后对孔径、孔深、沉渣、泥浆 比重等各项指标进行检查。（旋挖钻孔最大的优势就是泥浆可以反复利用 ，第一次造浆后，以后做适当补充即可） 5）安放钢筋笼：利用吊车将钢筋笼垂直吊入孔内，放到设计标高面后 固定好钢筋笼。 6）安装导管：利用吊车将导管放入，导管直径、长度应与孔深配套， 管距孔底 0.3m，初灌量应保证混凝土扩散后，导管埋入深度不小于 1m。 7）浇注混凝土：每注入一定量的混凝土，利用吊车向上拔管，每提 0.3m， 反插一半，保证混凝土的扩散和密实，如此循环，直至顶面。最 小埋入深度不能小于 0.5m，最大埋深可达到 10m以上，这主要是因为旋挖 施工所需要的泥浆比重较小、沉渣较少、砼与泥浆重量差明显。（具体施 工中最大埋管深度达到 11m，砼在灌注时仍翻浆正常。） 桩位测量 埋设护筒 桩机就位 是否到设计位置？ Y 是否满足 规范要求？ 要求 灌注混凝土 N Y N 挖泥浆池 泥浆制备 吊放钢筋笼 桩机移位 安装导管 旋挖桩施工工艺流程图 三、旋挖桩施工质量的控制要点 1、施工质量质量预控 （ 1）桩机性能检查。桩机组装完成后，应督促施工单位对桩机主要性 能进行检查。对于自控系统的准确性，监理应对桩机底座、导杆垂直度等 用经纬仪、水准仪核查，确保自控系统偏差在规范允许范围内。 （ 2）成孔工艺评定。通过试成孔，确定钻机在场地不同土层的钻进速 度，护壁泥浆比重、成孔质量情况作初步分析，为下一步施工提供参考数 据。 （ 3）审查施工组织设计，提倡方案的先进性、可行性、安全合理、质 保措施工得力。监帮组合，积极协调，为工程质量保证提供良好的作业条 件。施工方案优化对施工阶段的质量控制和工效起到了重要作用。 （ 4）督促施工单位按工程要求建立、健全、完善施工现场的质量管理 体系，并检查管理体系的正常运行。 （ 5）对旁站内容、关键部位、控制目标进行策划，落实旁站人员，建 立旁站工作制度。 2、施工过程的质量控制要点 根据 建筑地基基础工程施工质量验 要求，对桩基础施工工艺流程 和灌注桩易出现的质量通病，在施工过程应设立以下质量监控点： 桩位测量：施工前应复核基础轴网，建立控制桩，妥善保护；对每根 桩定位，可插端头有油漆标志的短钢筋；在每根桩护筒埋设前，还要再次复 测，利用轴网上的两根控制桩作基点，矢量前方交汇法复核桩位，防止施工 期间挠动造成桩位偏差。 护筒埋设：用十字交叉检查护筒中心应与桩中心重合，护筒周边土要 填实，保护护筒稳定。 桩机就位调整：某些型号的旋挖钻机具有自动调整显示，但监理人员 应定期对自控系统复核。 成孔：在钻孔过程中，应始终保持孔内泥浆液面位于地下水位以上 2m 左右。检查自控仪表显示，防止钻头偏移出现孔斜，取出的碴土应及时清运 出工作面。 入岩：在钻至入岩时，根据最后一挖斗取出的石渣与标准岩样比较， 确定入岩界面。如岩层坚硬可换螺旋钻头，钻至不少于设计要求的深度（具 体深度可现场根据岩层标高而定）。 终孔检查：利用测绳、孔规（或孔径仪）检查孔深、孔径、垂直度 等。 清孔：按照试成孔经验，可在钢筋笼吊起后开始清孔，有利于减少 沉碴厚度。清孔后应立即测量孔深，与导管安装后的孔深比较，确定沉碴厚 度。 混凝土水下浇灌：砼浇灌过程是成桩的关键阶段，也是质量问题易 发阶段，隐蔽性较强，事后难以补救。因此监理全过程旁站监督，发现问题 要及时解决，不留质量隐患。旁站时应注意以下几点重要环节： 检查每罐车砼配合比，坍落度应符合要求。 首灌正常后应连续浇灌砼。在浇灌过程中，应经常用测锤探测混凝 土的上升高度并适时提升，逐级拆卸导管，保持导管的合理埋深（ 2 6m) 桩顶的灌注标高和桩头砼质量控制。规范要求桩顶灌注标高至少比 设计高出 0.5m。具体超灌高度因设计桩长，浮浆厚度而定，本工程桩头超灌 高度约为 0.6m，由于内外压力差较小，拔管速度过快易造成桩头砼不密实， 裹入泥砂等质量缺陷，因此在浇灌砼最后阶段应降低拔管速度并往复插拔。 附表 1：桥西旋挖钻孔灌注桩质量标准及控制措施一览表 项目 质量项目 质量标准 保证措施 检查方法 标准依据 材料 检验 钢筋 抗拉、抗弯符合要求 质保书、试验单 查验质保书、原材试验 规范、设计 钢筋 笼制 作 主筋间距 10mm 实测实量 现场钢尺抽验 规范 箍筋间距 20mm 实测实量 现场钢尺抽验 规范 钢筋笼直径 10mm 实测实量 现场钢尺抽验 规范 钢筋笼长度 50mm 实测实量 现场钢尺抽验 规范 混凝 土搅 拌 砼强度 C25 试验检测 砼试块检验 规范、设计 配合比 砼配合比通知单 商品混凝土公司 现场计量 规范、设计 坍落度 180220mm 试验 坍落度试验 规范、设计 砼试块 强度达 C25 试验检测 每桩一组 规范、设计 搅拌时间 大于 60秒 计量 不定时计时检查 规范 材料偏差 水泥： 2%；粗细骨料： 3%；水： 2% 计量 不定时称量检查 规范 桩位 偏差 测放桩位 20mm 质检员测、监理检 经纬仪、钢尺 规范、设计 桩机就位 20mm 质检员验、监理检 钢尺 方案规定 成桩偏差 单桩、边桩 ： d/6且 100mm 实测实量 监理复验 测量仪器 规范 中间桩： d/4且 150mm 附表 2：桥西旋挖钻孔灌注桩质量标准及控制措施一览表 项目 质量项目 质量要求 保证措施 检查方法 标准依据 钻 孔 垂直度 1% 质检员验、监理检 吊锤 规范 桩径 -50mm 质检员验、监理抽检 钢尺 规范 孔深 设计要求 实测实量、监理检 测绳、钢尺 规范 冲洗液含砂量 8 现场检查 实测 方案 孔底沉碴（端承 摩擦桩） 100mm 清孔实测，质检员验、 监理检 测绳、钢尺 规范 钢筋 笼 安 放 高度偏差 50mm 按设计要求固定 钢尺 方案 保护层允许 偏差 20mm 按设计要求固定 钢尺 方案 灌注 混凝 土 导管直径 250mm 实测实量 钢尺 规范 导管至孔底 300 500mm 实测实量 钢尺 规范 导管砼埋深 26m 严禁导管提出砼 钢尺 规范 砼灌注量 设计砼量 严格计量 搅拌计量 规范 成桩 质量等级 合格 确保合格率 100% 检测 规范、设计 四、常见问题预防和处理技术措施 现将常见问题预防和处理技术措施归纳如下表，贡大家参考。 常遇问题 预防措施与处理方法 孔深未达到设计要求 根据旋挖钻进速度变化和旋挖钻进工作状态确定 孔底沉渣过厚 （ 1）测量实际孔深与钻孔深比较。 （ 2）清孔、下钢筋笼和浇混凝土连续进行 坍孔 （ 1）在松散砂土中钻进不宜太快 （ 2）及时补充泥浆，必要时加大泥浆比重，粘度，或抬高水头高度 （ 3）实施连续作业 （ 4）回填粘性土，反转护壁后，再钻进 孔径不足 （ 1）检查钻头直径（旋挖钻头两个外齿的最大距离） （ 2）在流塑土层造成的缩径，宜采用上下反复扫孔加优质泥浆护壁 钻孔漏浆 （ 1）加大泥浆比重及粘度或倒入粘土反转 （ 2）护筒防护范围内，封闭接缝，稳住水头加长护桶长度。 钢筋笼上浮 （ 1）浇灌混凝土导管不能埋得太深 （ 2）保持合适的泥浆比重，防止流砂涌入托起钢筋笼 桩身砼蜂窝、孔洞、 缩径、夹泥、断桩 （ 1）严格控制混凝土坍落度、和易性 （ 2）连续浇注，每次浇注量不宜太小，成桩时间不宜过长 （ 3）导管埋入砼不得小于 1米，不能漏水，第一节底管应大于等于 4米 （ 4）钢筋笼主筋接头焊平，导管法兰连接处罩以圆锥形铁皮罩，防止 拔管时挂住钢筋笼。 堵管 （ 1）配制和易性好的混凝土 （ 2）上下窜动导管可振捣、疏通 （ 3）保持连续灌注 断桩 （ 1）导管提升过高，应加强测量混凝土面高度 （ 2）堵管时造成的断桩，宜采用合理方法接桩 五、旋挖机成孔特点 通过与传统钻孔桩机的比较，我们可以得出旋挖桩机成孔工艺有明显的 优势之处，其主要优势归纳如下： 成孔速度快，是普通循环钻机的 5倍以上，有效地保证了工程进度。 旋挖钻机钻杆为伸缩式钻杆，提钻速度快。按直径 1m, 孔深 17m左右的基桩 在 1h左右即可完成。旋挖钻机对不同的地质情况适应性强 ,适用广泛。 移位方便，旋挖钻机多为液压履带式伸缩底盘，可将钻机方便地移动 到所要到达的位置，而不像普通循环钻机移位那么繁琐，同时又保证了整机 稳定性及良好的机动性能。 定位速度快且定位准确度高。开孔前通过人工指挥钻头中心对准桩位 ，再由机械手将对应坐标设置为轴心坐标，施工过程中操作手在驾驶室内利 用先进的电子设备就可以精确地实现对位，使钻机达到最佳钻进状态。 钻孔深度、垂直度可自动检测及控制。因钻机自身自动化程度高，钻 孔深度和垂直度可由电子系统控制并在荧屏实时显示。 安全、环保特点突出。整机采用全液压传动，整机调平和行走移位 均借助液压马达或油缸，不仅过载保护性好，运转平稳，安全可靠，操作灵 活轻快，震动小、噪音低，大大减轻了操作者工作强度，而且钻机还设置了 主、副卷扬机的高度限位与动臂幅度限位以及驾驶室内液控开关等安全保护 装置，从而促进了文明施工和安全生产；钻孔过程不用循环泥浆，使用的泥 浆可以循环利用，钻渣可以通过提升旋挖斗时和泥浆分离后运走，减少了污 染，施工现场较为整洁干净。 成孔后沉渣少。旋挖钻机成孔采用静态泥浆护壁，钻渣是通过旋挖斗 提出，故沉渣量很小；而其它钻机钻渣是通过泥浆的循环排出，故两三米沉 渣是常见的。 由于旋挖钻机的特殊成孔工艺，其钻头多次上下往复，使孔壁粗糙、 不易产生缩径。与传统的钻孔桩相比，旋挖桩的承载力显著提高 ,承载桩的 施工质量有所保证。 六、旋挖桩机的局限性 旋挖机优势明显，但也有自身难以克服的缺点，归纳如下： 受施工土层的制约较大 旋挖钻机主要适用于土层、砂层，以及较松散的、粒径较小的卵砾石 层，在粘性土层钻进效果最佳，而在硬岩层、较致密的卵砾石、孤石层施工 比较困难，并容易发生孔内事故和机械事故，体现不出旋挖钻进的优越性。 整机的价格较贵 目前国产旋挖钻机价格约为 400 500万元，进口钻机价格要 600多万元 人民币。对于一般的基础施工企业，一次性投资几百甚至上千万元购置设备 有一定困难。 维修费用高、时间长 旋挖钻机的全负荷正常工作寿命为 6000多个小时，超过这一寿命后，一 些部件就需要更换修理，尤其是液压系统主泵、动力头以及钻杆钻具，而往 往这些关键部件的维修费用较高，时间也较长。桥西支护桩施工中，旋挖机 经常出现故障，耽误施工，原因在于钻杆已超出正常工作寿命，经常需要维 修焊补。 七、旋挖桩的检测 桥西基坑支护工程根据 建筑地基基础检测规范 DBJ15602008的要 求，对用于支护工程的混凝土灌注桩，采用低应变法进行桩身完整性检测； 根据低应变法检测结果判定存在桩身缺陷的，采用钻孔抽芯法补充检测。检 测方法如下： 1、低应变法：检测不少于总桩数的 10%，且不少于 10根。 2、钻孔抽芯法：检测不少于总桩数的 2%，且不少于 3根。 关于旋挖桩的基础桩检测，请参考 建筑地基基础检测规范 DBJ1560 2008里的基桩检测规定。 某工程旋挖桩 静荷载检测 八、旋挖桩的验收 根据 建筑桩技术规范 JGJ 942008的要求，当桩顶设计标高与施工 场地标高相近时，基桩的验收应待基桩施工完毕后进行；当桩顶设计标高低 于施工场地标高时，应待开挖到设计标高后进行验收。 基桩验收应包括下列资料： 1、岩土工程勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更单及材 料代用通知书等； 2、经审定的施工组织设计、施工方案及执行中的变更单； 3、桩位测量放线图，包括工程桩位线复核签证单； 4、原材料的质量合格和质量鉴定书； 5、施工记录及隐蔽工程验收文件； 6、成桩质量检查报告； 7、单桩承载力检测报告； 8、基坑挖至设计标高的基桩竣工平面图及桩顶标高图； 9、其他必须要提供的文件和记录。 旋挖钻机作为一种新型钻孔设备，它具有功率大 ,钻孔速度快 ,自动化 程度高 ,移动灵活方便 ,定位准确 ,节约劳动力 ,生产安全 ,工作方便 ,环保性 能好 ,噪声小 ,工作效率高 ,节约时间 ,降低施工成本等特点。但它也有因自 身原因带来的一些问题，由于其施工工艺环节多，一环不慎，便会有质量 问题发生，这就需要施工和监理人员具有认真的工作态度、很强的责任心 、良好的技术水平和丰富的临场处理能力。尤其在房屋基础建设中，更需 要加强施工管理，搞好成桩质量。 最后，在这里衷心感谢电视台新址工程项目监理部的大力支持！临近 09年新年之际，祝大家新年快乐！ 本技术交底参考文献 1 建筑桩基技术规范 JGJ 94 2008 2 建筑地基基础检测规范 DBJ15602008 3 地基与基础 高等学校推荐教材第三版 4 旋挖钻机在桩基础施工中的应用与分析探矿工程 (岩土钻掘工程 )2007年 02期 5 桥西商住楼基坑支护设计方案 广东省建筑设计研究院 第四部分 小结