长螺旋钻孔灌注桩施工工艺

长螺旋钻孔灌注桩施工工艺

1、现场情况：

本工程已于xx年按原设计，完成预应力管桩施工；

因规划方案调整，现有地基无法满足承载力要求，需按设计要求对相应楼座地基进行处理。

2、 设计要求

2.1本工程采用刚性桩进行复合地基处理后的筏板基础；刚性桩采用素混凝土桩（可称为CFG桩），桩径为400mm，采用长螺旋钻机、管内泵压砼灌注成桩，桩身砼强度等级为C30。要求刚性桩处理后的复合地基承载力特征值fspk≥300kPa。单桩承载力特征值Ra暂定为280kN，桩间土的承载力特征值fsk≥140kPa（即为②土层）。

2.2长螺旋钻孔压灌桩以 ⑤ 土层为桩端持力层，要求进入持力层约为4.0-5.0m，预估刚性桩的有效桩长约为11m（且要求有效桩长≥11米），桩顶标高具体应结合基础图、底板图等确定。单桩承载力特征值Ra暂定为280kN（实际单桩承载力Ra以静载试验为准）。

2.3刚性桩为素混凝土桩，不配筋。CFG桩间距为1500，三角形布置

2.4刚性桩桩顶与基础之间设置300mm厚的褥垫层（褥垫层材料宜采用中砂、粗砂、级配良好的砂石或碎石等，最大砂石粒径不宜大于30mm），且每边超出基础外边缘

300mm的宽度；褥垫层铺设宜采用静力压实法，压实系数λc控制为0.97。

2.5刚性桩施工时的桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于0.6m，便于吹桩；清土和吹桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。

2.6刚性桩复合地基竣工验收前应按相关规定对基桩的完整性和承载力及复合地基承载力特征值进行检测。

2.7 CFG桩端位于第⑤层(第⑤土层为液化层，液化等级轻微，桩侧阻不考虑液化折减)

3、施工工艺流程及技术标准

3.1工艺原理

3.1.1 复合地基是在天然地基中设置一定比例的增强体，并由原土和增强体共同承担由基础传来的建筑物荷载。CFG桩是由水泥、粉煤灰、碎石、砂加水拌和形成的桩，CFG桩和桩间土、褥垫层一起形成CFG桩复合地基。

3.1.2 长螺旋钻孔压灌CFG桩采用长螺旋钻机钻进成孔，并由混凝土输送泵通过中空钻杆泵送混合料，同步提钻而成桩。

3.1.3 褥垫层技术是CFG桩复合地基的一项关键技术。褥垫层能保证桩、土共同承担荷载，通过调整褥垫层的厚度还能调整桩、土垂直荷载和水平荷载分担比；褥垫层还有减少基础底面的应力集中的作用。

3.1.4 该工艺可发挥桩身全长的摩擦阻力的作用，并具有很好的端承作用，通过褥垫

层的作用能充分发挥桩间土的承载能力，从而使地基承载力得以大幅度提高。

3.2工艺流程

长螺旋钻孔灌压桩施工工艺流程图

3.3施工工艺流程

3.3.1 钻机就位

1）钻机就位必须平稳，液压支腿要落在可靠处。

2）调整钻机立柱的垂直度，确保垂直度≤1%；钻头与桩点偏移不得大于20mm。

3.3.2 钻进成孔

1）开始钻进前应使出料口密封，在钻进过程中不致张开，且在开始压灌混合料时能通过压力打开；钻头刚接触地面时应慢速下钻。

2）在钻进过程中，应根据地层变化和动力头工作电流显示的结果，及时对钻压、转速和钻进速度进行合理调整，正常钻进电流值一般为100A左右，不能超过140A的额定电流；如遇土层抱钻杆或电流过大时，应迅速刹住主卷扬进行空钻，待电流值降到额定范围或叶片上的土块甩出电流正常后方可继续钻进。

3）钻进过程中应防止钻进速度太快造成蹩钻，可采用间歇式钻进方法，即：钻进→空钻→钻进，以利于被切割的岩土及时排出地面。钻进过程中不宜反转或提升钻杆。如遇卡钻、钻机摇晃、偏斜或发出异常声响时，应立即停钻，查明原因，并采取相应措施后方可继续作业。

4）钻进地下水位以下的砂类土时，应有防止钻杆内进水的有效措施；对饱和粘性土层可采取慢速高扭矩方式钻孔；在硬土层中钻孔，可适当向孔中加水；对稳定性较差的土层，不应长时间空转虚钻，否则机械强力扰动会造成窜孔或孔壁坍塌。

5）钻进过程中发现窜孔时应合理提高钻头钻进速度或采取隔桩、隔排跳打的方法。

6）钻至设计深度后，应空钻30～60s，待电流稳定后停钻，并向后台发出泵送混合料信号，作好泵送准备。

7）钻孔产生的土方及时清理外运，以免占用施工场地，影响后续施工。

3.3.4 搅拌混合料

1）根据桩身混合料的设计强度等级，通过试验确定混合料配合比，粉煤灰掺量宜为60～80kg/m3，坍落度宜为160～200mm。

2）混合料的和易性、析水性和坍落度要满足施工质量要求，按要求制作混合料试块，并编号、记录、养护和送检。

3.3.5 压灌混合料

1）混凝土泵应根据桩径选型，安放位置应与钻机的施工顺序相配合；泵管布置应尽量减少弯道，尽可能保持水平，长距离泵送时泵管下面应垫实，泵与钻机距离不宜超过60m。泵管和高强柔性管必须用卡环连接牢靠，保持管道畅通，卡环更换后必须清洗干净并做好防锈处理。混合料输送管道要定期清洗，防止管内有混合料的结硬块造成堵塞。

2）混合料的泵送应连续进行，当钻机移位时，混凝土泵料斗内的混合料应连续搅拌，泵送混合料时，料斗内混合料的高度不得低于400mm，以防吸进空气造成堵塞。

3）灌压首次混合料时应停顿10～20s加压，再缓慢提升钻杆。提钻速度应根据土层情况确定，且应与混凝土泵送量相匹配，保证管内有一定高度的混合料；泵送混合料过程中，混凝土泵工作压力值为3.0～4.0MPa。

4）当气温高于30℃时，宜在输送泵管上覆盖隔热材料如麻袋、草袋，每隔一段时间洒水湿润，以防管内混合料失水离析，造成堵塞泵管。

5）泵送混合料过程中，遇到输送管道堵塞时必须立即停止泵送，并进行泵送的逆操作，直到采取措施清除堵塞后方可继续泵送；若钻头、钻杆堵塞时，必须立即停止泵送，进行泵送的逆操作，并将钻杆拔出地面，清除堵塞后重新对准原桩位钻至设计深度，再重新泵送混合料。

6）若非连续施工，应分别用水和砂浆湿润和润滑料斗、分配阀及输送管道，保证管道畅通，以防泵送混合料时发生堵塞现象。遇到设备出现故障不能正常施工时，为避免泵送混合料因长时间停滞造成堵管，必须每隔15～20min按以下程序进行一次：泵送→泵送的逆操作→泵送→泵送的逆操作。

7）压灌桩的充盈系数应不小于1.2，桩身混合料超灌高度不宜小于600mm。钻机前台指挥员必须时刻指挥和监控钻杆的提升速度，与输送泵操作工相互注意对方传递的信号，确定泵送、停泵、提钻和停止提钻的时机，保证混合料泵送量和钻杆提升速度同步，并控制桩顶标高和超灌量。

8）若因土层原因发生窜孔，当提钻压灌混合料至窜孔土层时，应停止提钻，连续泵送混合料直到窜孔桩混合料顶面上升至原位。

3.3.6 基槽开挖及桩头处理

1）长螺旋压灌砼桩施工完毕，待桩体达到一定强度（7d后），方可进行桩间土开挖。

2）对桩间土开挖，由于开挖面积大，采用机械和人工联合开挖，并尽量采用小型机械，不可对设计桩顶标高以下的桩体产生损害。避免扰动原状土，留置200mm厚度人工开挖。

3）桩头处理：基槽开挖后，设计桩顶标高以上部分桩头需要截除。采用截桩器截桩；不可用重锤等直接敲击桩头，也不可采用推倒桩头等容易造成对桩体产生破坏的方法处理桩头。

3.3.7 铺设褥垫层

1）褥垫层是由粗砂、中砂、级配砂石或碎石等粒状材料组成的散体垫层。碎石粒径宜为8～30mm，但不宜选用卵石。

2）褥垫层压实后厚度H为300mm，施工时先按虚铺厚度（h=H/λ）虚铺，再采用静力压实法均匀压实至设计厚度，压实系数λ控制为0.97。对较干的砂石材料，虚铺后可适当洒水再行碾压或夯实。

4、技术要求和质量标准

4.1技术要求

1）成桩过程应连续进行，尽量避免因待料而中断成桩。

2）搅拌好的混合料通过溜槽注入到泵车储料斗时，需经一定尺寸的过滤栅，避免大粒径或片状石料进入储料斗，造成堵管现象。

3）为防止堵管，应及时清理混合料输送管。应及时检查输送管的接头是否牢靠，密封圈是否破坏，钻头阀门及排气阀门是否堵塞。

4）管内泵压混合料成桩施工的坍落度宜为160～200mm。

4.2 质量标准

1）过程检验

施工过程质量检验主要应检查施工记录、混合料坍落度、桩数、桩位偏差、桩顶标高、褥垫层厚度及其质量和桩体试块抗压强度。

CFG桩施工的允许偏差、检验数量及检验方法

2）施工后质量检测

成桩28d后进行桩身强度、完整性以及单桩或复合地基承载力检测。

（1）桩身强度检测

成桩过程中，抽样做混合料试块，每台机械一个台班做一组（3块）150mm×150mm×150mm的试块，标准养护，测定28d无侧限抗压强度不小于30MPa。

（2）CFG桩身完整性检测

桩身完整性：抽取不少于总桩数10％的桩进行低应变动力检测桩身的完整性。

（3）单桩承载力检验

单桩承载力的检验不少于总桩数的2‰，且每检验批不少于3根；单桩承载力（平板荷载试验）不小于280kN，且桩身压缩量小于10mm。

（4）复合地基承载力检验

检验不少于总桩数的2‰，且每检验批不少于3根桩，复合地基承载力（平板荷载试验）不小于300kN。

4.3施工质量控制要点

1）水泥、粉煤灰、碎石及砂等原材料应符合相关规范及设计要求。

2）施工中应检查桩身混合料的配合比、坍落度和提拔钻杆速度、成孔深度、混合料灌入量等。

3）钻进应先慢后快。在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺。

4）CFG桩成孔至设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料，当钻杆芯内充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料。

5）施工中应保证排气阀正常工作，防止排气阀被水泥浆堵塞。

6）桩机移至下一桩位施工时，应根据轴线或周围桩的位置对需要施工的桩位进行复核，保证桩位准确。

7）系统施工结束后，应对桩顶标高、桩位、桩体质量、地基承载力以及垫层的质量做检查。

5、常见质量问题及防治措施

5.1堵管

长螺旋钻孔钻头两边设计有两个钻门，在施工过程中钻门关闭防止钻屑进入钻杆内造成钻杆堵塞。当泵砼时随着泵压增加两钻门打开，由此将砼灌入孔内。一旦提钻时钻门打不开，直接导致钻孔内无混凝土，后果严重。所以要求每次开钻前后均应检查钻门是否卡死。如果出现塑性高的粘性土层，则采用钻具回转泵砼法，就是在泵砼的同时使钻具在提拉下正向回转，使挤压在钻门的泥松动或脱落，从而在泵压下打开钻门。

5.2卡钻

长螺旋钻机钻进过程中如果钻具下放速度过快，致使钻出的钻屑来不及带出孔外而积压钻杆与孔壁之间，严重时就会造成卡钻事故。如果事故轻微，应立即关掉回转动力电源，将钻具用最低提升速度提起后重新施钻即可；如果事故严重首先应将钻机塔下大梁用机枕木垫好，再用最低提升速度拉钻具。

5.3断桩、缩径和桩身缺陷

出现该问题的主要原因是由于钻杆提升速度太快，而泵砼量与之不匹配，在钻杆提升过程中钻孔内产生负压，使孔壁塌陷造成断桩，而且有时还会影响邻桩。解决此类问题的方法一是合理选择钻杆提升速度，通常为1.8～2.4m/min，保证钻头在砼里埋深始终控制在1m以上，保证带压提钻；二是隔桩跳打，如果邻桩间距小于5d时，则必须隔桩跳打。

5.4桩头不完整

造成这一问题的主要原因是停灰面过低，没预留充足的废桩头，有时提钻速度过快也会导致桩头偏低，解决之道在于平整工场地时保证地面与有效桩顶标高距离不小于0.6m，停灰面不小于有效顶以上0.6m。

6、施工安全及环境保护措施

6.1施工安全措施

6.1.1 特殊工种操作人员必须持证上岗，严格遵守操作规程，不得擅离工作岗位。

6.1.2 施工所用的安全防护用品、用具齐全有效；机械、工具符合安全要求。施工人员按规定着装和使用防护用品、用具。

6.1.3 加强设备的运行维护管理，发现问题及时处理，消除事故隐患，保证安全生产。

6.1.4 施工用电符合规范要求，电缆线路必须按要求埋地或架空敷设，避免机械损伤和介质腐蚀；电器设备必须完好。

6.1.5 高空作业时必须系安全带、穿防滑软底鞋；患有高血压、恐高症、心脏病等高

处不适症者严禁上机架作业。

6.1.6 混凝土泵泵管和高强柔性管必须连接固定牢靠。泵送混合料时应有专人指挥,防止因排气不畅和操作失误造成爆管形成伤害。

6.1.7 在暴风雨、雷雨天气应停止施工；六级以上大风时，应加缆绳保护钻机机架。

6.1.8 受工程影响的建（构）筑物，应采取适当措施加以保护。

6.2环境保护措施

6.2.1 废水、废油应集中收集处理，减小对水体、土壤的污染。

6.2.2 使用机械设备时，要采取适当措施减少噪声、废气等的污染。

6.2.3 对驶出施工现场的车辆应进行冲洗，避免携带泥土。