全液压可视可控扩底钻孔灌注桩施工

一、施工概述:

本工程AM扩底钻孔灌注桩采用日本进口大型AM可视可控扩底旋挖机进行施工，该机既可以进行原始土挖掘钻机成孔，也可以在等径桩成孔达到设计后进行扩底成孔作业施工，利用人工造浆护壁工艺，钢筋笼均为现场制作。

钻孔灌注桩施工要求严格遵照国家标准《建筑桩基技术规范JGJ94-94》、《建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202-2002》、《钢筋焊接及验收规程JGJ18-2003》、《钢筋机械连接通用技术规程》《钢筋焊接接头试验方法标准JGJ/T27-2001》、《混凝土强度检验评定标准GBJ107-87》、《混凝土质量控制标准GB501-92》等进行。 二、施工流程： ㈠施工流程：

施工现场准备 钢筋笼制作 AM旋挖钻机定位 埋设钢护筒 等径桩成孔 等径桩成孔至设计深度 稳定液配制 稳定液储藏池 边钻边注入稳定测量孔深 扩底成孔开始 扩底成孔结束，测量孔深 利用扩孔钻头第一次清孔 钢筋笼验收 安装钢筋笼 安装导管 检测沉渣 如沉渣超标进行二次清孔 稳定液循环 稳定液处理回收 不合格 灌注混凝土 混凝土灌注完毕 拔除钢护筒 回填桩孔

废 弃 ㈡施工工序示意图

AM工法:全液压可视可控旋挖扩底灌注桩施工顺序12345671011121314 钻机就位→先钻比桩径略大孔来埋设钢护筒→埋设护筒→等径桩开始成孔，边钻进边注入稳定液→等径直桩钻到设计孔深→等径直桩完成后更换扩底铲斗并将设计扩大数据输入电脑施工管理装置内进行扩孔施工→通过扩底铲斗切削至设计要求，停止切削挖掘→测量深度→按放钢筋笼→利用特殊清渣泵清除沉渣→安放导管→灌注混凝土→砼灌注结束，拔出导管→拔出钢护筒 三、施工方法： ㈠放桩位线：

1、根据甲方提供的桩位中心，做好保护及复核，并请监理单位进行现场复核、签证。

2、桩位中心点处用红漆做出三角标志。

3、桩位放好后及时处理保护，打好十字控制桩并做好保护措施。 ㈡埋设护筒：

1、钻机就位：根据桩位十字线，使钻机的定位器中心与桩位中心对齐，控制护筒中心位置；就位后钻机驱动钢护筒360度旋转沉入钢护筒至地面以下7.5m，护筒埋设后移除HPE液压垂直插入机。

2、护筒采用20mm钢板制作，上部做1～2溢浆孔，埋置深度可根据地表土质特征进行选定，对于无钢管柱的护筒埋置深度不小于3m，以达到稳定孔口土体的目的，考虑到本工程埋设钢管柱后需拆除钢管柱送柱的工具柱，工具柱长度最长达6m左右，因此有钢管柱的AM扩底钻孔灌注桩钢护筒的长度不少于8m，护筒直径比桩直径大200mm。

3、埋设护筒顶应比原始地面高出200mm以上，以达到控制地面渣土及浆液流入孔内的目的。

4、埋设护筒后，根据十字引桩复核护筒中心，其中心线与桩位中心线不得大于20mm，且护筒与周围垂直，护筒周围应采用黏土夯实。 ㈢钻机就位：

1、钻机就位时，为保证AM扩底旋挖钻机的稳定性，改善施工作业场地的地质条件，在钻机履带下垫6m×2.2m×两块0.03m厚钢板，增加钻机履带与地面的接触面积，防止施工中土体不均匀沉降而造成钻机不稳。

2、在钻机履带下垫100～150mm厚木垫块塞住履带，防止施工中钻机移动。 3、利用钻机水平装置，调整钻机水平度，保证钻机钻杆的垂直。

4、桩位就位后拉引桩十字线，将钻杆中心与桩位十字线中心对齐，偏差不大于20mm。

5、钻机就位后，根据钻机自身的垂直仪调整钻杆的垂直度后，再用经纬仪复测钻杆垂直度，保证垂直度小于1/300桩长。

6、钻机在完成定位、水平度和垂直度调整后，由驾驶员在操作室内对本机的水平度、垂直度、中心位置进行锁定，使桩机达到最佳状态，从而有效地保证成孔质量。

㈣钻机等径部成孔：

1、护筒埋设完毕后，用泥浆泵向孔内注入稳定液，桩顶上部采用Φ1800mm桶式取土钻，桩顶下部采用Φ1600mm桶式取土钻，钻机由随机柴油机驱动液压马达来转动钻杆，以钻杆、钻斗自重并利用液压加压旋转筒式钻头作为钻进压力进行原始土挖掘，当钻斗内装满土后，将钻斗提升，旋转钻机打开钻头斗门卸土到翻斗车上或卸土区内，关闭门将钻头旋转至钻进位置，并将机体旋转体的上部锁定住，再下降钻头，反复循环钻至设计深度，边钻进边加注稳定液。

2、钻进中根据不同的地质条件合理调整钻进速度，一般控制在10m/h，松散地层控制在3m/h，严格控制稳定液的质量，及时向孔内注入稳定液使孔内水位高出地下水位2m以上。

3、钻进中根据不同的地质条件，使用不同的钻具：

⑴在淤泥层、粉质土、粉砂层、砂层用密封性能比较好的双底板钻斗，以利于清除钻渣。

⑵在粘土层，用钻进效果较好的单底板漏空钻斗，保证快速钻进。 ⑶在杂填土层，用合金螺旋钻斗，以利于达到障碍物清除的目的。

4、钻孔过程中，用两台经纬仪双向随时检测钻机钻杆的垂直度，当钻孔有倾斜时，可往复进行扫孔修正，直至垂直度符合要求。

5、在成孔过程中或成孔后孔壁坍塌，轻度塌孔及时加大稳定液密度和提高水位；严重塌孔，用回填粘土的方法，待一定时间后采用低速钻进。

6、钻孔时经常检查稳定液的性能，当各项指标超过上下限时，应及时调整。 7、发生漏浆可适当加稠稳定液或倒入澎润土、粘土，慢速钻动；护筒周围及底部接缝用土回填密实，适当控制孔内水头高度，不要使压力过大。

8、等径部成孔达到设计要求后，旋挖钻机更换AM工法魔力铲斗进行扩底成孔作业。

㈤扩底成孔作业：

AM工法旋挖钻机更换AM工法扩底魔力铲斗进行扩底成孔作业，本工程在扩底施工时，通过影像监视系统，在自动管理中心的指挥下，回转扩底铲斗在进行旋转中，铲斗的刀排镶嵌钛合金，被平均分成二份或四份进行岩土的切削挖掘，实施水平扩底，期间产生的岩土砂砾被铲斗所容纳，收回铲斗运到地面。扩底成孔结束后，测量孔深并组织监理单位进行确认。

㈥成孔人造稳定液管理：

1、AM旋挖扩底钻孔灌注桩护壁采用人造稳定液，稳定液比重控制在1.2以内并有以下性能：

⑴由膨润土、水、CMC为主要材料，可使其碎屑的沉降缓慢，清孔容易。 ⑵使孔壁表面在钻孔开始、钻孔完成、钢筋笼下放到混凝土灌注完成时能够保持长时间稳定。

⑶具有与混凝土相混合的特性，利用亲液胶体性质，能够被混凝土代替而排出。 ⑷人造稳定液灌入孔中，在成孔过程中渗入土层中，能够增加地基的强度，防止地下水流入孔内。

⑸由于AM扩底旋挖钻机是原始土挖掘钻进，然后灌入稳定液，属静态泥浆，通过浇注混凝土将孔内的稳定液排出，经过稳定液净化装置，使稳定液可重复使用。 2、稳定液的配制流程：

稳定液搅拌器 配制、补充新液 稳定液储存箱 稳定液净化 稳定液排放沟 稳定液回收储备箱 稳定液储存池 泵送到桩位 3、稳定液的配制:

稳定液配合比 稳定液回收 水：膨润土：CMC（纤维素）=100∶10∶0.2 烧碱根据调配后的稳定液酸碱性掺入，一般PH值控制在7～9之间。 配制稳定液的主要技术指标 稳定液性能 下限 粘度（s） 比重(g/cm) 含砂率 PH 4、稳定液储存：

18 1.1 7 上限 28 1.2 4% 9 允许范围 处理办法 添加膨润土、CMC、补充新液、水 添加膨润土、粘土 脱砂 添加烧碱、水 稳定液储存可采用稳定液储存箱，如采用稳定液储存箱，每个稳定液储存箱有效体积45m3，根据桩直径及单根桩的深度计算。因此一台旋挖机必须配备4个稳定液储存箱，同时考虑备用稳定液，因此每台钻机需配备5个稳定液储存箱。 5、灌注排放的稳定液回收使用：

由于成孔采用进口旋挖钻机，护壁采取对四周土体挤压成孔，边取土边注入稳定液，通过钻头的离心力使稳定液中的高分子材料凝聚在孔壁，形成一层富有韧性的胶合薄膜，从而达到护壁效果，提高施工效率。施工中使用过的稳定液通过混凝土浇灌，利用泵将使用过的稳定液抽回稳定液储存箱，再经过综合旋流振动筛，进行净化脱砂处理继续循环使用。本工艺与常规的正反循环钻孔灌注桩不同，常规的钻孔灌注桩排放的泥浆与泥土的比例为4∶1，本施工工艺成孔过程只排出原始土，人工造浆，无泥浆排出，这样解决了大批泥浆排放运输的问题，保证了施工现场整洁，减少城市环境污染。

钻孔过程中所排放的原始土暂时堆放在施工的临时堆置区，待达到一定的数量后组织专业的渣土清运车辆，运至渣土弃置地，确保现场整洁及施工道路的顺畅。

㈦利用扩底钻头进行一次清孔:

清孔时将扩底魔力铲斗（桶式，带档板）放至孔底，通过铲斗旋转钻进渣土达到清孔目的。 ㈧钢筋笼制作及安装: 1、钢筋笼的制作：

⑴钢筋材料采用HRB335、HRB235热扎钢筋。

⑵钢筋笼整作，主筋与主筋制作采用对焊和机械接头，严格按照设计及施工

规范要求施工，对焊或机械接头施工先进行试焊送验，合格后方可使用。 ⑶钻孔灌注桩主筋净保护层为70mm，箍筋与主筋均采用电焊连接，钢筋主筋上每隔4m设置一道混凝土滚轮垫块，沿钢筋笼四周均布置4块。 ⑷定位筋用环型模制作，焊接牢固。

⑸钢筋笼制作时。将主筋调直，除锈，下料准确。

⑹钢筋笼焊接用502焊条，焊距宽度不少于0.8d，厚度不少于0.3d。 ⑺钢筋焊接过程中及时清除焊渣，钢筋笼螺旋筋与主筋全部采用点焊，焊接必须牢固。

⑻钢筋笼制作允许偏差符合《建筑地基基础工程施工质量验收规范》的相关规定。 ⑼制作成型的钢筋笼，要分组堆放在平整的场地上，不得变形。 ⑽超声波管的制作必须焊接牢固、密封，不得漏浆。 2、钢筋笼的安装：

⑴钢筋笼的安装,必须符合设计和施工规范要求,要严格执行《混凝土结构及工程施工规范》。

⑵在吊放钢筋笼时整体吊装,要严防碰撞，不得变形。考虑钢筋笼自重较大，起重高度高，吊车选择200t履带吊，在吊放钢筋笼时,采用150吨作为副勾双勾抬吊，共分4个吊点,以200t履带吊主钩为主吊，主吊点位置距上端在1.2m处,副钩吊3个点,该3点采用滑轮组。 ㈨安装导管、二次清孔： 1、安装导管：

⑴安装钢筋笼完成后，尽快安装导管，并严格控制孔底沉渣。

⑵导管使用前须经过压水试验，试水压力为0.6～1.0Mpa，导管接头用螺纹连接方式并加O型密封圈，各接头必须扭紧严防漏气漏水，用完后要清洗干净，丝扣要上油。

⑶吊放导管位置居中，稳步沉放，防止卡挂钢筋笼，导管距孔底300mm～500mm。 2、气举反循环清孔：

⑴气举反循环清孔适用于第二次清孔；气举反循环清孔的主要设备机具包括空气压缩机、出水管、送气管、混合喷射器（专利号ZL2007 2 0152047.5）等。设备机具规格根据孔深、孔径等合理选择。出水管可利用灌注混凝土导管。

⑵气举反循环清孔优点：

①缩短了清孔时间：与正循环清孔相比，工效提高了5～10倍。

②清孔较彻底：清孔前孔内沉渣厚度普遍较高，底部浆液比重大，清孔后，浆液比重在1.05～1.2之间（根据实际施工要求确定），沉渣厚度降到50mm以下，满足了设计及施工规范高标准的要求。 ⑶气举反循环清孔施工要点：

①出水管下放深度以出水管底距沉淤面300～400mm为宜；送气管下放深度一般以混合喷射器至液面距离与孔深之比0.55～0.66来确定。 ②开始送气时先向孔内供稳定液，停止清孔时先关气后断水。

③送气量由小到大，气压稍大于孔底水头压力。若孔底沉淤较厚，块度较大或沉淀板结，可适当加大气量，摇动出水管，以利排渣。

④随着沉渣的排出，孔底沉淤厚度减少，出水管同步跟进，以保持出水管底口与沉淤面的距离。

⑤清孔中注意保证补浆充足和孔内稳定液液面稳定。

⑥清孔后稳定液比重小于1.15，返稳定液比重小于1.20，含砂率小于4%，粘度18-22秒，孔底沉渣小于20mm。

⑦在满足稳定液比重、粘度、含砂率及沉渣厚度控制指标后，由我公司及监理单位进行验收，合格后进行下道工序。 ㈩混凝土的灌注：

1、清孔结束后必须在30分钟内灌注混凝土，否则必须重新清孔，水下混凝土采用C35，加HE-0型混凝土外加剂，混凝土的初凝时间控制在18小时以上，考虑钢管柱插入需要一定的时间，单桩浇注混凝土的浇注时间应控制在4小时内。 2、混凝土灌注中应使用隔水板及隔水球，在灌注前首先把隔水球放入导管内，再在混凝土料斗内放入隔水板，待料斗放满混凝土后快速打开隔水板，使混凝土顺着隔水球往导管内下落。

3、首次混凝土灌注料，初灌料不应小于计算初灌方量，混凝土必须连续灌入，控制导管埋深在2～5m。

4、要严格检查混凝土的坍落度及和易性，坍落度一般控制在180～200mm。 5、在混凝土灌注中，技术人员要随时检查孔内混凝土上升的数字和灌注混凝土

数量，控制埋管的深度，同时做好钻孔记录。

6、混凝土灌注时，提升导管要慢并平稳提升，严防碰撞钢筋笼。

7、按施工规范要求每根桩派专人做试块三组9块（试模尺寸150mm×150mm×150mm）。

8、为了保证桩头混凝土质量，最后一次混凝土浇灌量控制在设计桩顶标高以上约1.0m。

9、混凝土的充盈系数不得小于1.0且不大于1.2。

10、施工过程中要做到施工质量四检测：自检、专检、抽检和互检。 11、灌入过程中，认真做好灌注原始记录，并及时分析整理。