長套筒泥漿護壁旋挖鉆孔灌注樁施工工法

長套筒泥漿護壁旋挖鉆孔灌注樁施工工法適用范圍

《長套筒泥漿護壁旋挖鉆孔灌注樁施工工法》適用于地下水位以下的黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及風化巖層，特別適用于易塌孔的深厚砂層，以及對垂直度、樁位、樁徑的偏差和工期有較高要求的兩墻合一基坑支護的排樁施工。

長套筒泥漿護壁旋挖鉆孔灌注樁施工工法工藝原理

《長套筒泥漿護壁旋挖鉆孔灌注樁施工工法》的工藝原理敘述如下：長套筒泥漿護壁旋挖鉆孔工藝是在旋挖鉆（回轉）斗鉆孔的基礎上，綜合吸取長套筒護壁與泥漿護壁工藝的特點發(fā)展起來的一種新型成孔工藝。施工時采用旋挖鉆機鉆孔，在成孔過程中采用鋼套筒跟進護壁至上半部樁長或需要的土層，其余部分樁長采用靜態(tài)泥漿護壁成孔，套筒的埋設深度通常為樁長的1/3~2/3。

長套筒泥漿護壁旋挖鉆孔灌注樁施工工法施工工藝

• 工藝流程

《長套筒泥漿護壁旋挖鉆孔灌注樁施工工法》的工藝流程見下圖。

• 操作要點

《長套筒泥漿護壁旋挖鉆孔灌注樁施工工法》的操作要點如下：

施工準備

1.施工作業(yè)面距地下水位應大于1.5米以上。

2.施工前應做好場地平整工作，對施工場地進行硬化，雨期施工應做好排水措施。

3.在建筑物舊址或雜填土區(qū)域施工時，應預先清除樁位處的地下障礙物。

4.合理布置施工便道和施工順序，滿足各種施工設備的進出場及施工要求。

測量放線

場地整平后，布設測量控制網并進行各樁位的定位測量。為了確保各樁位定位的準確以及便于施工，宜將樁位統(tǒng)一引測到場地內混凝土硬化路面上并用紅漆標志，施工時根據紅漆標志還原樁位。

旋挖鉆機就位

旋挖鉆機行駛到待施工的樁位，將鉆機的鉆桿中心與樁位中心對準，并依照駕駛室儀表盤的垂直度顯示，調整三腳架油缸，保證導桿垂直度。

上部樁孔套筒壓入跟進成孔施工

1.將套筒對準樁位緩慢下放就位后，由測量員使用水平靠尺在套筒外壁上進行雙向垂直度復核，并應調整套筒的垂直度偏差在允許的范圍內方可開鉆成孔。

2.先用旋挖鉆機的套筒驅動器驅動第一節(jié)套筒（每節(jié)套筒長約6米）壓入土中1.5~2.5米，然后用鉆斗一邊鉆進取土，一邊繼續(xù)下壓套筒。

3.當前一節(jié)套筒按要求壓入土中后，露出地面以上1.2~2.0米時，開始連接下一節(jié)套筒。重復以上步驟，直到全部套筒壓入到預定的標高成孔。

4.最后一節(jié)套筒頂面宜高出地下水位2.0米左右，并應高出施工地面0.3~0.5米。

下部樁孔泥漿護壁成孔施工

1.泥漿制備應根據施工機械、工藝及穿越土層情況進行配合比設計，應選用高塑性黏土或膨潤土，并可根據土層土質情況需要摻入纖維素CMC或重晶石粉。

2.為了便于泥漿制備材料的充分溶解，現(xiàn)場宜選用轉速大于200轉/分鐘的泥漿攪拌機。材料的投放順序為：先注入規(guī)定數量的水，邊攪拌邊投放高塑性黏土或膨潤土，高塑性黏土或膨潤土大致溶解后，均勻地投入纖維素CMC，最后投入重晶石粉，并在攪拌過程中隨時檢驗泥漿的黏度和相對密度。

3.泥漿在現(xiàn)場泥漿池（箱）中制備完畢后，需膨化24小時以上方可使用。泥漿在使用前應再次進行各項性能指標的檢測，不符合要求的重新制配。

4.將泥漿直接泵入孔內，并應根據旋挖鉆進的速度同步進行泥漿量的補充，保證泥漿面始終高于地下水位1米以上。

終孔檢查及驗收

當鉆孔達到設計終孔標高后，應將鉆斗留在原處繼續(xù)旋轉數圈，清除干凈孔底虛土。施工單位首先應進行自檢，然后會同監(jiān)理單位對成孔質量進行驗收，確定終孔。

鋼筋籠的制作與安裝、下放灌注導管及灌注水下混凝土

具體要求與一般水下灌注樁相同。由于旋挖鉆機成孔速度快，鋼筋籠的制作與安裝、下放導管及灌注水下混凝土的施工組織必須與之相匹配才能充分發(fā)揮旋挖鉆機的工作效率。

鋼套筒拔除

1.混凝土灌注導管安置完畢后，鋼套筒應進行試拔，目的在于檢查套筒起拔是否順暢，起拔量一般控制在100~200毫米。

2.水下混凝土灌注完畢后，在混凝土初凝前使用起重機起拔鋼套筒，在起拔過程中應隨時控制起重機吊臂的角度以確保鋼套筒垂直起拔。

• 勞動力組織

1、旋挖鉆孔

指揮1人，旋挖鉆機司機1人，吊車工2人，測量記錄2人，泥漿制作及泵工2人。

2、鋼筋籠制作安裝、灌注水下混凝土以及拔除鋼套筒

指揮1人，履帶式起重機司機1人，鋼筋（電焊）工2~3人，導管安拆及混凝土灌注3人，記錄1人。

以上勞動力組織為1個施工班組人員，不含土方清理、電工、修理工等輔助工種。

《長套筒泥漿護壁旋挖鉆孔灌注樁施工工法》所用的材料及設備明細如下：

材料

1、混凝土：使用泵送混凝土，坍落度180~220毫米。

2、泥漿主要制備材料：

（1）高塑性黏土或膨潤土。

（2）纖維素CMC:羧甲基纖維素鈉鹽，增加黏度。

（3）重晶石粉：主要成分為硫酸鋇，增加泥漿相對密度。

設備

1、施工機具設備：旋挖鉆機、造漿及泵漿設備、鋼筋籠加工機械、履帶式起重機、泵送混凝土運輸及灌注設備、鏟車。

2、測量儀器的配備：全站儀、經緯儀、水準儀、井徑儀、鋼卷尺、水平靠尺、相對密度計、黏度儀、秒表、含砂率儀、沉渣儀或重錘、pH試紙。

《長套筒泥漿護壁旋挖鉆孔灌注樁施工工法》的工法特點是：

1、長套筒泥漿護壁旋挖鉆孔工藝由于采取了非水介質取土，不依靠泥漿輸送鉆渣，大大減少了泥漿的需求和排放，減少了環(huán)境污染，降低了施工成本。

2、利用旋挖鉆機自身動力加壓裝置和套筒驅動器可以精確方便地壓入套筒，而且動力頭能給鉆頭施加更大的給進壓力，鉆進能力強，加快了成孔速度。

3、旋挖鉆機機動靈活，對樁孔的定位非常準確、方便。通過桅桿垂直度自動調平系統(tǒng)和鋼套筒相結合控制樁身的垂直度，保證鉆孔偏差小、質量好。

4、安放鋼筋籠、灌注水下混凝土及拔除鋼套筒等工序由起重機單獨完成，可與旋挖鉆機成孔工序形成流水施工，大大提高了工效。

旋挖鉆孔是21世紀發(fā)展最快的一種新型成孔施工方法，具有機動靈活、成孔速度快、施工精度高、環(huán)境污染少等優(yōu)點，主要應用于市政建設、公路橋梁、工業(yè)和民用建筑等基礎工程施工。在易坍塌、摩阻力大的土層（如砂層）中鉆進時，采用長套筒泥漿護壁旋挖鉆孔工藝不僅能較一般的全套筒護壁形式節(jié)約造價和工期，降低作業(yè)難度，而且不影響旋挖鉆孔自身固有優(yōu)勢的發(fā)揮，是一種經濟實用的成孔施工工藝方法。經過福建二建建設集團公司、廈門源昌城建集團有限公司多項工程實踐，形成《長套筒泥漿護壁旋挖鉆孔灌注樁施工工法》。

《長套筒泥漿護壁旋挖鉆孔灌注樁施工工法》的質量控制要求如下：

按國家標準

《建筑地基基礎工程施工質量驗收規(guī)范》GB 50202和《建筑樁基技術規(guī)范》JGJ 94的有關規(guī)定要求進行驗收。

長套筒泥漿護壁旋挖鉆孔灌注樁質量標準

1、鋼筋籠制作允許偏差應符合下列規(guī)定：

1）主筋間距：±10毫米；用鋼尺量。

2）箍筋間距：±20毫米；用鋼尺量。

3）鋼筋籠直徑：±10毫米；用鋼尺量。

4）鋼筋籠長度：±100毫米；用鋼尺量。

2、灌注樁施工的允許偏差或允許值應符合下列規(guī)定：

1）樁位的放樣允許偏差：群樁20毫米，單排樁10毫米；用鋼尺量。

2）樁位的允許偏差應符合下表的規(guī)定。

3）孔深允許偏差： 300毫米；只深不淺，用重錘測。

4）垂直度允許偏差：<1%；測套筒或鉆桿，或用超聲波探測。

5）樁徑允許偏差：±50毫米（樁徑允許偏差的負值指個別斷面）；井徑儀或超聲波檢測。

6）泥漿相對密度（黏土或砂性土中）：1.5~1.20；用相對密度計測。

7）泥漿面標高（高于地下水位）：1.0米；目測。

8）沉渣厚度：對端承型樁不應大于50毫米對摩擦型樁不應大于100毫米，對抗拔、抗水平力樁不應大于200毫米；用沉渣儀或重錘測量。

9）鋼筋籠安裝深度允許偏差：±100毫米；用鋼尺量。

10）混凝土充盈系數：>1；檢查每根樁的實際灌注量。

11）樁頂標高允許偏差：-50毫米~ 30毫米；水準儀，需扣除樁頂浮漿層及劣質樁體。

施工質量控制要點

1.為避免干擾鄰樁混凝土的凝固，旋挖鉆機成孔應采用跳挖方式。

2.在下沉套筒過程中，每下沉1.5米必須復核套筒及鉆桿垂直度一次，若有偏差應及時調整。

3.泥漿的制備能力應大于鉆孔時的泥漿需求量，每臺套鉆機的泥漿儲備量不少于單樁體積。

4.泥漿護壁鉆孔時為防止塌孔、縮頸鉆斗的上下提升速度宜均勻，控制在10~20米/分鐘，不得過猛或驟然變速。

5.鉆機因故停止鉆孔時，應設專人值班補漿，防止塌孔事故。

6.鉆孔成孔后要及時灌注，以免造成縮徑和塌孔。

7.鋼筋籠宜為整籠吊裝，以盡可能縮短泥漿護壁時間。

8.在確定混凝土最后補灌量時，除超灌高度外還應考慮鋼套筒和灌注導管拔除后需填充的混凝土量。

《長套筒泥漿護壁旋挖鉆孔灌注樁施工工法》的效益分析如下：

1、社會效益

采用長套筒泥漿護壁旋挖鉆機成孔施工，裝機功率大、輸出扭矩大、軸向壓力大，解決了高水位砂層中快速施工的難題，該工法機械化程度高，勞動強度低，加快施工進度，節(jié)省工期；不必安設泥漿循環(huán)系統(tǒng)，泥漿排放少，場地利用率高，且旋挖鉆機自帶柴油動力，不占用現(xiàn)場配電資源，施工現(xiàn)場文明、環(huán)保、節(jié)地。

2、經濟效益

長套筒泥漿護壁旋挖鉆孔灌注樁施工工藝較傳統(tǒng)的泥漿循環(huán)沖鉆孔工藝節(jié)省工期一半以上，比全套筒旋挖鉆孔灌注樁施工工藝節(jié)約造價約1/3。

采用《長套筒泥漿護壁旋挖鉆孔灌注樁施工工法》施工時，除應執(zhí)行國家、地方的各項安全施工的規(guī)定外，尚應遵守注意下列事項：

1、為了確保旋挖鉆機、重型起重機和商混凝土運輸車輛的安全，宜在整個施工區(qū)域內設置鋼筋混凝土施工便道。

2、定期檢查卷揚機、鋼索、滑輪及鉆頭鉆桿連接件，磨損超過有關規(guī)定的應及時更換。

3、鋼套筒拔出后宜平放在堅實的地面上。若因場地空間不足需要豎立放置時，必須將套筒底部置于水平的混凝土路面上，并派專人監(jiān)護，避免因外力碰撞而導致鋼套筒的傾覆。

4、樁身混凝土灌注完畢后遺留的空孔，要立即回填粗骨料或磚渣土，并壓實至與地面平，嚴禁使用遇水軟化的回填料。

5、鉆機因故停鉆或閑置時須將鉆具提出孔外并著地停置。

《長套筒泥漿護壁旋挖鉆孔灌注樁施工工法》的應用實例如下：

該工法成功地應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車及配套服務用房工程和廈門翔安區(qū)建設管理服務中心和防空防災調度指揮中心等工程，工程質量滿足規(guī)范和合同要求?，F(xiàn)以福州市茶亭街地下交通配套工程為實例。

1、工程概況

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，騎跨群眾路，設計為地下二層島式車站（地鐵1號線群眾路站），車站兩端延伸矩形區(qū)間，北段至高橋路口，南段至茶亭公園湖側，兩端設置盾構工作井，采用明挖順作法施工，基坑支護結構影響深度范圍內的土層以砂為主。

2、施工情況

該工程車站主體及兩端基坑的圍護排樁、抗拔樁、格構柱樁及站臺樁，總樁數1086根，樁徑1000毫米，樁長20~42米，均采用長套筒靜態(tài)泥漿護壁旋挖鉆孔灌注樁施工工藝，施工機械為德國寶峨BG25C型旋挖鉆機，其中長套筒的埋設深度為12~17米。

3、工程評價

該工程于2009年1月16日開工，并于2009年4月8日竣工。經福州市建筑工程檢測中心站和福建省建設工程物探試驗檢測中心進行抗拔、低應變及鉆芯檢測，均達到設計要求。

《長套筒泥漿護壁旋挖鉆孔灌注樁施工工法》的環(huán)保措施如下：

1、施工現(xiàn)場的主要道路應進行硬化處理，鉆斗卸出的棄土應集中堆放、及時清運，并有防止揚塵措施。

2、水泥和膨潤土的易飛揚的細顆粒建筑材料應密閉存放或采取覆蓋措施。

3、混凝土灌注結束后，應及時清理溢落的拌合料，并派專人清掃施工現(xiàn)場，保持施工現(xiàn)場的整潔衛(wèi)生。

4、施工現(xiàn)場設置排水溝、沉淀池和廢漿池，施工污水經沉淀后方可排入市政污水管網；廢漿須由專用密閉式泥漿車抽取運出場外，并在有關環(huán)保部門規(guī)定的地點集中排放。

5、施工現(xiàn)場存放的油料和化學溶劑等物品需設有專門的庫房，地面做防滲漏處理。

2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布《關于公布2009-2010年度國家級工法的通知》建質[2011]154號，《長套筒泥漿護壁旋挖鉆孔灌注樁施工工法》被評定為2009-2010年度國家二級工法。 2100433B

泥漿護壁就是在充滿水和膨潤土以及 CMC 等其他外加劑的混合液的情況下，對于地下連續(xù)墻成槽、鉆孔灌注樁鉆孔等工程，由于泥漿對槽壁產生的靜壓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，澆灌混凝土把泥漿置換出來，在地下筑成一道混凝土單元墻段。使槽壁穩(wěn)定的泥漿叫護壁泥漿，由于是使用泥漿護壁進行挖槽，所以才用“泥漿護壁挖槽法”這個術語。

護槽與護孔是不一樣的概念，因為槽壁的穩(wěn)定要比孔壁復雜得多，并且槽壁的拱效應不如圓拱效應。泥漿從槽壁表面向地層內滲透到一定的范圍就粘附在土顆粒上，通過這種粘附作用可使槽壁減少坍塌性和透水性。泥漿具有支承開挖，懸浮巖屑，避免淤泥碴層在開挖底部堆積等作用，同時要求泥漿具有泵送容易的特性，具有被水泥清潔置換的能力，對后來的鋼筋與混凝土間粘結沒有妨礙等等。另外，在泥漿靜止狀態(tài)下挖槽，特別是采用大型抓斗上下提拉的挖槽方式很容易使槽壁坍塌，所以要求泥漿粘度要大于采用泥漿循環(huán)挖槽方式時的粘度。根據這些條件，為了保證地基穩(wěn)定所必須的泥漿粘度（漏斗粘度），相關單位分別發(fā)表了各自的經驗數值 。