长套筒泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩施工工法

长套筒泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩施工工法适用范围

《长套筒泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩施工工法》适用于地下水位以下的黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及风化岩层，特别适用于易塌孔的深厚砂层，以及对垂直度、桩位、桩径的偏差和工期有较高要求的两墙合一基坑支护的排桩施工。

长套筒泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩施工工法工艺原理

《长套筒泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩施工工法》的工艺原理叙述如下：长套筒泥浆护壁旋挖钻孔工艺是在旋挖钻（回转）斗钻孔的基础上，综合吸取长套筒护壁与泥浆护壁工艺的特点发展起来的一种新型成孔工艺。施工时采用旋挖钻机钻孔，在成孔过程中采用钢套筒跟进护壁至上半部桩长或需要的土层，其余部分桩长采用静态泥浆护壁成孔，套筒的埋设深度通常为桩长的1/3~2/3。

长套筒泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩施工工法施工工艺

• 工艺流程

《长套筒泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩施工工法》的工艺流程见下图。

• 操作要点

《长套筒泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩施工工法》的操作要点如下：

施工准备

1.施工作业面距地下水位应大于1.5米以上。

2.施工前应做好场地平整工作，对施工场地进行硬化，雨期施工应做好排水措施。

3.在建筑物旧址或杂填土区域施工时，应预先清除桩位处的地下障碍物。

4.合理布置施工便道和施工顺序，满足各种施工设备的进出场及施工要求。

测量放线

场地整平后，布设测量控制网并进行各桩位的定位测量。为了确保各桩位定位的准确以及便于施工，宜将桩位统一引测到场地内混凝土硬化路面上并用红漆标志，施工时根据红漆标志还原桩位。

旋挖钻机就位

旋挖钻机行驶到待施工的桩位，将钻机的钻杆中心与桩位中心对准，并依照驾驶室仪表盘的垂直度显示，调整三脚架油缸，保证导杆垂直度。

上部桩孔套筒压入跟进成孔施工

1.将套筒对准桩位缓慢下放就位后，由测量员使用水平靠尺在套筒外壁上进行双向垂直度复核，并应调整套筒的垂直度偏差在允许的范围内方可开钻成孔。

2.先用旋挖钻机的套筒驱动器驱动第一节套筒（每节套筒长约6米）压入土中1.5~2.5米，然后用钻斗一边钻进取土，一边继续下压套筒。

3.当前一节套筒按要求压入土中后，露出地面以上1.2~2.0米时，开始连接下一节套筒。重复以上步骤，直到全部套筒压入到预定的标高成孔。

4.最后一节套筒顶面宜高出地下水位2.0米左右，并应高出施工地面0.3~0.5米。

下部桩孔泥浆护壁成孔施工

1.泥浆制备应根据施工机械、工艺及穿越土层情况进行配合比设计，应选用高塑性黏土或膨润土，并可根据土层土质情况需要掺入纤维素CMC或重晶石粉。

2.为了便于泥浆制备材料的充分溶解，现场宜选用转速大于200转/分钟的泥浆搅拌机。材料的投放顺序为：先注入规定数量的水，边搅拌边投放高塑性黏土或膨润土，高塑性黏土或膨润土大致溶解后，均匀地投入纤维素CMC，最后投入重晶石粉，并在搅拌过程中随时检验泥浆的黏度和相对密度。

3.泥浆在现场泥浆池（箱）中制备完毕后，需膨化24小时以上方可使用。泥浆在使用前应再次进行各项性能指标的检测，不符合要求的重新制配。

4.将泥浆直接泵入孔内，并应根据旋挖钻进的速度同步进行泥浆量的补充，保证泥浆面始终高于地下水位1米以上。

终孔检查及验收

当钻孔达到设计终孔标高后，应将钻斗留在原处继续旋转数圈，清除干净孔底虚土。施工单位首先应进行自检，然后会同监理单位对成孔质量进行验收，确定终孔。

钢筋笼的制作与安装、下放灌注导管及灌注水下混凝土

具体要求与一般水下灌注桩相同。由于旋挖钻机成孔速度快，钢筋笼的制作与安装、下放导管及灌注水下混凝土的施工组织必须与之相匹配才能充分发挥旋挖钻机的工作效率。

钢套筒拔除

1.混凝土灌注导管安置完毕后，钢套筒应进行试拔，目的在于检查套筒起拔是否顺畅，起拔量一般控制在100~200毫米。

2.水下混凝土灌注完毕后，在混凝土初凝前使用起重机起拔钢套筒，在起拔过程中应随时控制起重机吊臂的角度以确保钢套筒垂直起拔。

• 劳动力组织

1、旋挖钻孔

指挥1人，旋挖钻机司机1人，吊车工2人，测量记录2人，泥浆制作及泵工2人。

2、钢筋笼制作安装、灌注水下混凝土以及拔除钢套筒

指挥1人，履带式起重机司机1人，钢筋（电焊）工2~3人，导管安拆及混凝土灌注3人，记录1人。

以上劳动力组织为1个施工班组人员，不含土方清理、电工、修理工等辅助工种。

《长套筒泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩施工工法》所用的材料及设备明细如下：

材料

1、混凝土：使用泵送混凝土，坍落度180~220毫米。

2、泥浆主要制备材料：

（1）高塑性黏土或膨润土。

（2）纤维素CMC:羧甲基纤维素钠盐，增加黏度。

（3）重晶石粉：主要成分为硫酸钡，增加泥浆相对密度。

设备

1、施工机具设备：旋挖钻机、造浆及泵浆设备、钢筋笼加工机械、履带式起重机、泵送混凝土运输及灌注设备、铲车。

2、测量仪器的配备：全站仪、经纬仪、水准仪、井径仪、钢卷尺、水平靠尺、相对密度计、黏度仪、秒表、含砂率仪、沉渣仪或重锤、pH试纸。

《长套筒泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩施工工法》的工法特点是：

1、长套筒泥浆护壁旋挖钻孔工艺由于采取了非水介质取土，不依靠泥浆输送钻渣，大大减少了泥浆的需求和排放，减少了环境污染，降低了施工成本。

2、利用旋挖钻机自身动力加压装置和套筒驱动器可以精确方便地压入套筒，而且动力头能给钻头施加更大的给进压力，钻进能力强，加快了成孔速度。

3、旋挖钻机机动灵活，对桩孔的定位非常准确、方便。通过桅杆垂直度自动调平系统和钢套筒相结合控制桩身的垂直度，保证钻孔偏差小、质量好。

4、安放钢筋笼、灌注水下混凝土及拔除钢套筒等工序由起重机单独完成，可与旋挖钻机成孔工序形成流水施工，大大提高了工效。

旋挖钻孔是21世纪发展最快的一种新型成孔施工方法，具有机动灵活、成孔速度快、施工精度高、环境污染少等优点，主要应用于市政建设、公路桥梁、工业和民用建筑等基础工程施工。在易坍塌、摩阻力大的土层（如砂层）中钻进时，采用长套筒泥浆护壁旋挖钻孔工艺不仅能较一般的全套筒护壁形式节约造价和工期，降低作业难度，而且不影响旋挖钻孔自身固有优势的发挥，是一种经济实用的成孔施工工艺方法。经过福建二建建设集团公司、厦门源昌城建集团有限公司多项工程实践，形成《长套筒泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩施工工法》。

《长套筒泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩施工工法》的质量控制要求如下：

按国家标准

《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB 50202和《建筑桩基技术规范》JGJ 94的有关规定要求进行验收。

长套筒泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩质量标准

1、钢筋笼制作允许偏差应符合下列规定：

1）主筋间距：±10毫米；用钢尺量。

2）箍筋间距：±20毫米；用钢尺量。

3）钢筋笼直径：±10毫米；用钢尺量。

4）钢筋笼长度：±100毫米；用钢尺量。

2、灌注桩施工的允许偏差或允许值应符合下列规定：

1）桩位的放样允许偏差：群桩20毫米，单排桩10毫米；用钢尺量。

2）桩位的允许偏差应符合下表的规定。

3）孔深允许偏差： 300毫米；只深不浅，用重锤测。

4）垂直度允许偏差：<1%；测套筒或钻杆，或用超声波探测。

5）桩径允许偏差：±50毫米（桩径允许偏差的负值指个别断面）；井径仪或超声波检测。

6）泥浆相对密度（黏土或砂性土中）：1.5~1.20；用相对密度计测。

7）泥浆面标高（高于地下水位）：1.0米；目测。

8）沉渣厚度：对端承型桩不应大于50毫米对摩擦型桩不应大于100毫米，对抗拔、抗水平力桩不应大于200毫米；用沉渣仪或重锤测量。

9）钢筋笼安装深度允许偏差：±100毫米；用钢尺量。

10）混凝土充盈系数：>1；检查每根桩的实际灌注量。

11）桩顶标高允许偏差：-50毫米~ 30毫米；水准仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体。

施工质量控制要点

1.为避免干扰邻桩混凝土的凝固，旋挖钻机成孔应采用跳挖方式。

2.在下沉套筒过程中，每下沉1.5米必须复核套筒及钻杆垂直度一次，若有偏差应及时调整。

3.泥浆的制备能力应大于钻孔时的泥浆需求量，每台套钻机的泥浆储备量不少于单桩体积。

4.泥浆护壁钻孔时为防止塌孔、缩颈钻斗的上下提升速度宜均匀，控制在10~20米/分钟，不得过猛或骤然变速。

5.钻机因故停止钻孔时，应设专人值班补浆，防止塌孔事故。

6.钻孔成孔后要及时灌注，以免造成缩径和塌孔。

7.钢筋笼宜为整笼吊装，以尽可能缩短泥浆护壁时间。

8.在确定混凝土最后补灌量时，除超灌高度外还应考虑钢套筒和灌注导管拔除后需填充的混凝土量。

《长套筒泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩施工工法》的效益分析如下：

1、社会效益

采用长套筒泥浆护壁旋挖钻机成孔施工，装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大，解决了高水位砂层中快速施工的难题，该工法机械化程度高，劳动强度低，加快施工进度，节省工期；不必安设泥浆循环系统，泥浆排放少，场地利用率高，且旋挖钻机自带柴油动力，不占用现场配电资源，施工现场文明、环保、节地。

2、经济效益

长套筒泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩施工工艺较传统的泥浆循环冲钻孔工艺节省工期一半以上，比全套筒旋挖钻孔灌注桩施工工艺节约造价约1/3。

采用《长套筒泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩施工工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，尚应遵守注意下列事项：

1、为了确保旋挖钻机、重型起重机和商混凝土运输车辆的安全，宜在整个施工区域内设置钢筋混凝土施工便道。

2、定期检查卷扬机、钢索、滑轮及钻头钻杆连接件，磨损超过有关规定的应及时更换。

3、钢套筒拔出后宜平放在坚实的地面上。若因场地空间不足需要竖立放置时，必须将套筒底部置于水平的混凝土路面上，并派专人监护，避免因外力碰撞而导致钢套筒的倾覆。

4、桩身混凝土灌注完毕后遗留的空孔，要立即回填粗骨料或砖渣土，并压实至与地面平，严禁使用遇水软化的回填料。

5、钻机因故停钻或闲置时须将钻具提出孔外并着地停置。

《长套筒泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩施工工法》的应用实例如下：

该工法成功地应用于福州市茶亭街地下交通配套工程、福州市茶亭街地下停车及配套服务用房工程和厦门翔安区建设管理服务中心和防空防灾调度指挥中心等工程，工程质量满足规范和合同要求。现以福州市茶亭街地下交通配套工程为实例。

1、工程概况

福州市茶亭街地下交通配套工程位于福州市八一七中路路中，骑跨群众路，设计为地下二层岛式车站（地铁1号线群众路站），车站两端延伸矩形区间，北段至高桥路口，南段至茶亭公园湖侧，两端设置盾构工作井，采用明挖顺作法施工，基坑支护结构影响深度范围内的土层以砂为主。

2、施工情况

该工程车站主体及两端基坑的围护排桩、抗拔桩、格构柱桩及站台桩，总桩数1086根，桩径1000毫米，桩长20~42米，均采用长套筒静态泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩施工工艺，施工机械为德国宝峨BG25C型旋挖钻机，其中长套筒的埋设深度为12~17米。

3、工程评价

该工程于2009年1月16日开工，并于2009年4月8日竣工。经福州市建筑工程检测中心站和福建省建设工程物探试验检测中心进行抗拔、低应变及钻芯检测，均达到设计要求。

《长套筒泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩施工工法》的环保措施如下：

1、施工现场的主要道路应进行硬化处理，钻斗卸出的弃土应集中堆放、及时清运，并有防止扬尘措施。

2、水泥和膨润土的易飞扬的细颗粒建筑材料应密闭存放或采取覆盖措施。

3、混凝土灌注结束后，应及时清理溢落的拌合料，并派专人清扫施工现场，保持施工现场的整洁卫生。

4、施工现场设置排水沟、沉淀池和废浆池，施工污水经沉淀后方可排入市政污水管网；废浆须由专用密闭式泥浆车抽取运出场外，并在有关环保部门规定的地点集中排放。

5、施工现场存放的油料和化学溶剂等物品需设有专门的库房，地面做防渗漏处理。

2011年9月，中华人民共和国住房和城乡建设部发布《关于公布2009-2010年度国家级工法的通知》建质[2011]154号，《长套筒泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩施工工法》被评定为2009-2010年度国家二级工法。 2100433B

泥浆护壁就是在充满水和膨润土以及 CMC 等其他外加剂的混合液的情况下，对于地下连续墙成槽、钻孔灌注桩钻孔等工程，由于泥浆对槽壁产生的静压力而在槽壁上形成的泥皮，可以有效地防止槽、孔壁坍塌 。

成槽之后，浇灌混凝土把泥浆置换出来，在地下筑成一道混凝土单元墙段。使槽壁稳定的泥浆叫护壁泥浆，由于是使用泥浆护壁进行挖槽，所以才用“泥浆护壁挖槽法”这个术语。

护槽与护孔是不一样的概念，因为槽壁的稳定要比孔壁复杂得多，并且槽壁的拱效应不如圆拱效应。泥浆从槽壁表面向地层内渗透到一定的范围就粘附在土颗粒上，通过这种粘附作用可使槽壁减少坍塌性和透水性。泥浆具有支承开挖，悬浮岩屑，避免淤泥碴层在开挖底部堆积等作用，同时要求泥浆具有泵送容易的特性，具有被水泥清洁置换的能力，对后来的钢筋与混凝土间粘结没有妨碍等等。另外，在泥浆静止状态下挖槽，特别是采用大型抓斗上下提拉的挖槽方式很容易使槽壁坍塌，所以要求泥浆粘度要大于采用泥浆循环挖槽方式时的粘度。根据这些条件，为了保证地基稳定所必须的泥浆粘度（漏斗粘度），相关单位分别发表了各自的经验数值 。