1、坚硬地质密集钻孔直径坚硬地质密集钻孔直径2.4m2.4m大口径大口径灌注桩旋挖钻施工工法灌注桩旋挖钻施工工法太子广场总承包工程太子广场总承包工程2022-3-301、工法形成背景2、工法特点及适用范围3、工艺原理及流程4、操作要点5、材料与设备6、社会效益与经济效益目录目录2022-3-301、工法形成背景、工法形成背景随着我国建筑业近年来的飞速发展，为满足上部建筑物的要求，大口径钻孔灌注桩由于其自身特有的优越性而得以广泛应用，大口径灌注桩基础通常的施工方法是采用人工挖孔桩法或冲击钻法，人工挖孔法需要基坑土石方工程施工到基底后，才能进行开挖，晾槽时间长，人工进行开挖施工速度慢，不能组织进行流水
2、施工，冲击钻法适用于中小直径和土质、砂质或砂石质地层中，对于在100Mpa硬度的微风化岩石地质条件下，2000mm2400mm大口径桩基础，采用旋挖法进行施工，不仅可以与基坑支护桩进行流水作业，同时也比采用人工挖孔或冲击钻成孔节约时间，并提高了工程质量。2022-3-30根据多个工程的经验总结，北京建工集团有限责任公司结合深圳市太子广场总承包工程基础桩施工特点进行了深入研究，总结并形成了坚硬地质密集钻孔直径2.4m大口径灌注桩旋挖钻施工工法，填补了国内对于在100Mpa硬度的微风化岩石地质条件下大口径桩基础施工的难题，取得了显著地经济效益和社会效益，对类似工程具有借鉴和推广价值。2022-3-
3、302、工法特点及适用范围、工法特点及适用范围特点：特点：（1） 针对坚硬微风化基底岩层，大口径桩基础采用旋挖法成孔施工进度快，采用护筒后成孔垂直度有保证，泥浆护壁、水下浇筑砼技术成熟，能够保证桩的施工质量。（2）本工法采用的旋挖法不同于冲击钻法，没有震动，对周边重要建筑、构筑物影响小。（3）能够与基坑支护桩（地下连续墙）或止水帷幕同时作业，互不影响，缩短了工期。适用范围：适用范围：（1）适用于100Mpa坚硬微风化岩层中的建筑物桩基础和对周边建（构）筑物保护要求高的桩基础施工。（2）适用于桩位密集、桩身净间距不小于1m条件下的桩基础施工。2022-3-303、工艺原理及流程、工艺原理及流程工
4、艺原理：工艺原理：（1）在钻杆自重（含钻头重）和固定于钻杆上的油缸液压压力的作用下，在基底地层中，利用钻杆和钻斗的旋转，通过动力头旋转切削土体使土屑装满钻头后提升钻斗出土，并实现桅杆垂直度的自动调节和钻孔深度的计量，采用泥浆置换护壁，反复循环而成孔。（2）对于在坚硬基底岩层中的大口径桩，通过大功率旋挖机，采用不同的钻斗，不断进行扩孔，最终完成要求的桩径。旋挖钻机行走机动、灵活，终孔后能快速的移位或至下一桩位施工。钢筋笼加工制作、吊放，后压浆工艺同其它桩基施工。工艺流程：工艺流程：2022-3-304、操作要点、操作要点（1 1）场地平整）场地平整旋挖钻机钻孔作业平台要求基本水平，作业平台地表必
5、须保证坚实、平整，最大倾斜坡度为5，小于该角度范围内的斜坡都可以借助桅杆的自动调制系统来纠正，保证钻孔垂直，钻机侧向须留有排渣场地。为保证钻机作业要求，施工现场在清除建筑垃圾或地下障碍物后，普遍回填8001000mm渣石，采用机械碾压夯实后，再在表面回填250mm厚级配砂石，以保证旋挖桩机作业要求。2022-3-30（2 2）施工机械选择）施工机械选择工程地质条件为微风化岩层，其硬度达100Mpa，岩层埋深浅，钻孔入岩工程量较大，桩身直径达到2.0m2.4m，桩位密集，空桩较长，需要在基坑顶面施工。并且桩体距离地下重要构筑物近（如：地铁隧道等）。为满足上述施工要求，桩机选择要求钻机最大输出扭矩
6、达520kn.m。钻机型号应选择TR550及以上的。2022-3-30（3 3）桩位放线和护筒埋设桩位放线和护筒埋设在桩中心点相互垂直两个方向放设4根护桩，拉好十字线，保证每根护桩距离桩中心点距离相等。旋挖桩护筒用812mm钢板卷制焊接而成，筒径比桩径大300mm，上部开一个溢浆口，埋置深度为23m，护筒顶标高距地面宜300mm左右，保证筒壁与水平面垂直，倾斜率应小于1.5。2022-3-30（4 4）钻筒、钻头的选用钻筒、钻头的选用在粘土、粉砂、全风化岩、强风化岩用双底双开门截齿（俗称子弹头）钻斗，一次成孔。中风化、微风化花岗岩中采用截齿嵌岩钻筒和牙轮钻头，一般先用800mm嵌岩钻筒，然后按
7、400mm一级逐渐扩孔至设计孔径。2022-3-30（5 5）钻孔施工钻孔施工基于岩石破碎机理，在钻进过程中，先采用小直径嵌岩筒钻钻进，旋挖钻进至设计标高对孔内岩芯圆周进行松动，切割出环形自由面，此后换用大口径牙轮筒钻以进一步松动岩面，分级破碎，重复上述步骤至最终成孔。2400mm桩基础施工先由800mm钻筒磕岩钻进，后经直径1200mm钻筒、1600mm钻筒、2000mm钻筒、2400mm钻筒，扩孔4次，最终成孔。2022-3-30（6 6）泥浆配制与清孔）泥浆配制与清孔a .泥浆配制旋挖钻机静浆护壁钻孔工法，为了保持孔壁的稳定性，避免在施工中出现钻孔坍塌和缩颈现象，利用静态泥浆液柱压力来保
8、持孔壁稳定，同时泥浆在旋挖钻岩施工时可以对钻具（齿）进行有效的冷却降温，使钻具在适当温度下运行，保证钻具的耐磨性，因此钻岩科学的配制泥浆，对于桩径大，钻孔深含砂量大的桩孔至关重要，旋挖钻设计泥浆配合比应该按地基土的形状、和工程条件通过试验来定，其主要指标为密度、粘度、PH值含砂量等，一般100L的水加8kg的膨润土，对于黏性土层，膨润土可降低到34kg。控制泥浆的粘度在18s25s，含砂率小于6%,加适量火碱来控制PH值，提升泥浆黏度，并根据地层变化情况调整泥浆比重。b.清孔第一次清孔应在成孔之后，吊装钢筋笼之前用测绳测出沉渣厚度，如果超过设计要求立即进行清孔，第一次清孔采用钻机放慢转速利用用
9、双底双开门截齿钻斗，将悬浮沉渣全部捞出；桩孔沉入钢筋笼之后，再用测绳测出沉渣厚度，超过设计要求可用泵送泥浆正循环清孔或气举反循环清孔，从成孔到砼灌注，时间不得超过4h。2022-3-30（7 7）钢筋笼制作与下放）钢筋笼制作与下放钢筋连接采用剥肋直螺纹连接，接头质量、性能符合级接头的性能要求。钢筋笼制作允许偏差：主筋间距10mm，箍筋间距20mm，直径10mm，长度100mm。 主筋保护层50mm，用钢筋耳控制，允许偏差20mm，要确保钢筋笼居于钻孔中间；沿钢筋笼每隔2m放置一组，每组设置4个，按90均匀安放，既可避免笼体碰撞孔壁，又可保证混凝土保护层均匀及钢筋笼在桩体内的位置正确。 钢筋笼采
10、用一次吊放。钢筋笼起吊及运输过程中用一台履带吊和一台汽车吊六点起吊法起吊，应保证整体、平直起吊。钢筋笼扶直过程中使用两台吊车，笼子吊离地面后，利用重心偏移原理，通过起吊钢丝绳在吊车钩上的滑运并稍加人力控制，实现扶直，起吊转化为垂直起吊，以便入孔。用吊车吊放，入孔时应轻放慢放，入孔不得强行左右旋转，严禁高起猛落、碰撞和强压下放。钢筋笼安装完毕以后，必须立即固定；笼子到位（孔底）时要复核笼顶标高。2022-3-30（8 8）水下混凝土浇筑）水下混凝土浇筑由于钢筋笼相对浇注的混凝土自导管翻出由下而上的压力较大，而桩身较短，钢筋笼非通长配筋，自重太轻，为防止浮力托动钢筋笼上浮，钢筋笼底部加焊米字架，同
11、时钢筋笼下孔前侧壁临时加焊两根8长探筋，探筋露出地面约100mm，时刻监测钢筋笼上浮情况。混凝土浇筑采用混凝土车直接开上钻孔平台进行灌注。浇筑前，在漏斗底部出口处，接头上口处铺球塞，再在上面用一带吊缆的定型铁板盖住，导管口离孔底3040cm。待集中料斗注满后，快速提升吊缆，开始浇筑，首灌的时候要密切观察防止堵管现象发生。首批砼封底成功后可连续浇筑，浇筑过程随时测量埋管深度，导管的埋置深度宜控制在26m，为了控制导管埋置深度，浇筑过程中安排专人计算和测量，采取方量计算和埋管测量的双控方式，最后一节导管提升时，应缓慢提升来回振动以免桩内夹入泥芯或形成空洞。混凝土浇筑至桩顶以上部分含有水泥浆的废浆不
12、能回收再利用，用泥浆车抽取运走，排放到指定泥浆处理场地处理。2022-3-30（9 9）施工顺序选择及空桩回填施工顺序选择及空桩回填目前，超高层工程大部分基础桩位设计集中，且位于市中心场地狭小，旋挖钻孔施工最耗时间也是最关键工序在于岩石钻孔破除，这就要求多台旋挖钻机施工效益最大化且相互不影响，因此将施工场地合理划分成不同施工区，按照旋挖施工量将直径不同的基础桩划分给不同的旋挖机分别组织施工。核心筒部分桩群最为密集，施工时以核心筒桩群为主，外圈桩群为辅，以2.4米、2.0米大口径桩为主，以小直径桩为辅，兼顾内外，搭配施工，先进行第一、二根核心筒大口径桩旋挖施工，在此同时进行外圈桩群施工，等A核心
13、筒区域施工完成，空桩回填后，再分别换核心筒外围旋挖钻机进行核心筒桩施工，原核心筒区域旋挖钻机挪至外圈进行旋挖施工，如此往复，轮换保养，保持核心筒区域始终有两台旋挖钻机同时作业，同时外圈桩群着重2.2米、2.0米较大口径桩基旋挖施工，合理分配资源，有节奏组织施工。灌注桩砼浇筑施工完成后，剩余空桩长度约1320m，桩位相隔较近，施工时极易发生串孔、塌孔，旋挖钻机在上面经过也容易发生事故，因此必须做好空桩处理。在混凝土浇筑完毕并终凝后，向空桩内回填C15砼，回填同时排除孔内泥浆，对于相邻较远、桩径2.0m的空桩，回填块石、沙等并加入每延米不少于50Kg的P.o42.5水泥浆。回填后孔口在有设备通过时
14、，需要铺设厚度50mm的钢板。5、材料与设备、材料与设备2022-3-30材料种类材料种类类型类型/级别级别备注备注水下混凝土C30C40钢筋8HRB40016HRB40022HRB40032HRB40028HRB400水泥P.o42.5膨润土/沙石/设备名称设备名称规格规格用途用途备注备注旋挖钻机TR550旋挖成孔旋挖钻机TR420旋挖成孔旋挖钻机YTR360旋挖成孔泥浆泵3PNL回灌、补浆、排污、清孔污水泵2PN抽水、处理废浆导管300mm混凝土灌注汽车吊25T钢筋笼吊放、吊装设备装载机ZL500清渣、场地平整挖掘机200/220清渣、场地平整电焊机/钻桶维修、钢筋加工泥浆搅拌机/辅助旋挖
15、成孔全站仪/定位放线经纬仪/定位放线钢筋弯曲机/钢筋加工钢筋切割机/钢筋加工6、质量控制与验收、质量控制与验收6.1按照设计规范及要求，该工程旋挖桩按如下标准控制：桩位中心偏差100mm；垂直度偏差1/100；桩径偏差50mm；桩底沉渣厚度50mm。6.2采取以下保证措施：6.2.1材料必须检验合格方可使用，成孔深度、孔径、垂直度、钢筋笼质量必须满足设计及规范要求，每道工序经过三检合格后方可进入下道工序施工。6.2.2加强成孔质量控制，开孔前必须对准孔心，确保上部孔型良好，为下部成孔质量创造条件，实时采用两台经纬仪从互相垂直两个方向监控钻杆垂直度，并及时纠偏。6.2.3当遇见倾斜岩石面层时需要
16、用截齿钻斗缓慢磨平，然后再加压钻进，保证垂直度。6.2.4合理控制二次清孔，缩短清孔与灌注时间间隔，控制合理的施工间距，减小相邻两台钻机的相互影响。6.2.5尽量减小导管埋深，减少导管大幅活动对孔壁带来冲击。6.2.6钢筋笼验收合格后方可下入孔内，吊放过程必须轻提慢放，若下放遇阻立即停止，查明原因，进行处理后在下放，严格检测钢筋笼上浮，尽可能缩短浇筑时间。6.2.7水下混凝土灌注前严格控制坍落度，过大会导致钢筋笼上浮，灌注前使导管下端口与孔底间距能放出隔水栓和混凝土为原则，一般不大于500mm，首批灌入保证导管埋深1米以上，灌注开始后应紧凑连续进行，严禁中途中断作业。7、安全、环保措施、安全、
17、环保措施7.1安全措施7.1.1进入现场必须佩带安全帽，工人不得穿拖鞋、高跟鞋、硬底易滑鞋进入现场。7.1.2泥浆池、沉淀池做好临边防护，并设置夜间照明灯。7.1.3特殊工种持证上岗，严格遵守操作规程，严禁酒后操作、无证上岗作业。7.1.4设备一机一闸，做好漏电保护措施，电工、机务人员对设备、线路进行维护、保养、检查确保安全生产。7.1.5遇到6级以上大风和极端天气时停止作业。7.2环保措施7.2.1桩基施工过程中会产生的泥浆和弃渣，进行沉淀处理后清运至环保部门指定地点弃置。7.2.2办公区及生活区设污水处理系统，产生污水经严格净化处理，含油废水经隔油池处理，符合国家和深圳当地环保标准后在排放
18、。7.2.3现场设置3个活动厕所，共施工人员使用，保证现场卫生。7.2.4周边修建排水沟，场地表面筑适当横坡，周边设置沉沙池、洗车池、自动喷淋设备，确保进出车辆清洁保证场地无积水。7.2.5对施工中的土方开挖、运输、装卸，灰土的装卸、运输等易于产生扬尘的场所，采用洒水等办法降低施工粉尘影响，对泥浆膨润土和松散料予以遮盖并将表面洒水润湿。8、社会效益与经济效益、社会效益与经济效益2022-3-30（1）采用旋挖法施工，可与基坑支撑穿插进行，缩短桩基础施工时间。（2）旋挖法施工桩基础，相对冲击钻法，对周边主要建筑物影响小，质量容易控制。 （3）旋挖法施工灌注桩，由于在基坑开挖前施工，减少了挖到基底
19、后，采用人工挖孔的人工的大量投入和挖出土石方的垂直运输，节约了成本。（4）施工工艺成熟，技术先进，增强企业技术竞争力。旋挖成孔灌注桩的施工方法具有施工质量可靠、成孔速度快、成孔率高、适应性强大大缩短了工期，废浆少、低噪音、污染小保护了环境，克服了机械成孔时孔底沉淤土多，桩侧摩阻力低，泥浆管理差的缺点，极大地提高了施工质量。尽管一次投入费用较大，但成孔费用消耗等经济技术指标比其他方法成孔费用低，是一种理想的施工工艺，同其它工艺相比综合考虑是降低了成本。从目前看该工艺有着相当可观的经济效益和社会效益。9、应用实例、应用实例深圳太子广场2.4m直径灌注桩桩基础，基底均为微风化岩石。严格按照上述施工工法组织施工，共106根，施工工期为65天，并且跨越春节，最后保证如期施工完成，赢得了建设单位和监理单位的高度认可，为后期与建设、监理单位的合作赢得了好的开局。 http:/
