CN107130592A - 一种长螺旋钻和冲击钻双机复合成孔灌注桩施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长螺旋钻和冲击钻双机复合成孔灌注桩施工工法，包括下列步骤：(一)施工准备；(二)长螺旋钻初次成孔；(三)冲击钻机二次扩孔入岩；(四)由内至外一旋多冲双机交合施工技术；(五)放钢筋笼及浇筑混凝土。本工法在保证了成孔质量的条件下，该施工技术大大提高了成孔效率和入岩深度，大大提高了施工效率；旋、冲复合施工，噪音和振动持续时间短，无断桩、虚桩、缩颈、塌孔及重复施工现象；几台设备同时施工，加快地基处理速度，用户提前使用，社会和环保效益明显。

Description

一种长螺旋钻和冲击钻双机复合成孔灌注桩施工工法

技术领域

本发明涉及一种长螺旋钻和冲击钻双机复合成孔灌注桩施工工法，属于建筑施工技术领域。

背景技术

钻孔灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔、冲孔、钢管挤土或者人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩基础。钻孔灌注桩以其施工工艺成熟、承载力高、使用限制条件少等特点，被广泛的应用于地质条件较差的工程项目。

但是从灌注桩的传统施工工艺来看，单一机械成孔工艺要么成孔效率低，要么入岩深度浅。所以，单一成桩机械在软弱地基地区施工一般都存在着一定程度的缺陷，特别是对于承载力要求高、入岩深度大的桩基础来说。因此集成新式灌注桩成孔施工技术十分必要，并且此类技术的研发将大大加快灌注桩成孔技术的集成利用。

长螺旋钻+冲击钻双机复合成孔技术，是以长螺旋钻机和冲击钻机为灌注桩成孔机械，首先发挥长螺旋钻机施工速度快的优势进行一次钻孔至坚硬土层，将桩孔内大部分土钻出；再发挥冲击钻机泥浆护壁好、入岩能力强的特点进行二次扩孔、并深入岩层，同时由泥浆护壁保证成孔质量。既解决了螺旋钻机钻孔直径小、入岩深度浅、浇筑混凝土易堵管等一系列问题，又解决了钻孔过程中孔壁坍塌、成孔速度慢的问题。

如何保证二次虚桩孔中心定位的准确性、防止成孔塌孔以及如何保证由于机械移动和冲击钻机冲孔震动导致已浇筑混凝土的桩损是保证成桩质量的关键，也是桩基础能否达到设计要求的关键；同时，如何在保证施工质量的前提下尽可能的提高施工效率，实现两种施工机械的完美配合，这对施工技术和施工组织提出了较高的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种长螺旋钻和冲击钻双机复合成孔灌注桩施工工法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明公开的长螺旋钻和冲击钻双机复合成孔灌注桩施工工法，包括下列步骤：

(一)施工准备

(1)人员配备：管理人员职责分明，工人一专多能，特殊工程必须持证上岗。

(2)根据地质条件和施工图对入岩深度的要求，同时考虑机械效率测算旋、冲组合比。经测算，本项目一旋四冲组合最优，共计2台长螺旋钻机，8台冲击钻机。

(3)人员配备见表1：

表1施工人员配置表

(4)技术准备

1)图纸会审

由技术负责人负责,并组织专业工程师及技术人员对图纸进行详细会审,确保能够完全清楚设计者的设计意图，对其中的新技术、新工艺以及有疑义的地方要汇总向设计部门请教，确保万无一失。

2)测量准备

按测量资料要求，对全桩位统测控制点进行复测，并把复测结果提交监理工程师；对有争议的控制点，施工项目部及时向监理工程师提交书面报告，确定最终解决方案；对有争议的水准点，项目部向监理工程师提交一份列有勘误标高修正表，由监理工程师确定正确标高。开工前，工程技术科做好技术交底书，并对施工队、施工班组进行详细的技术交底的工作。

(二)长螺旋钻初次成孔

初次成孔包括测量放样、布置统测控制点；全桩位统测、桩中心定位；长螺旋钻机初次钻孔至岩面。

(1)测量放样、布置统测控制点

1)对施工场地及控制点进行实地踏勘，结合总平面布置图，创建全桩位统测平面控制网。要求达到考虑通视条件、稳固状况、机械行驶等各种因素，在现场每30-50m建立一个控制点，建立互相相关的三角控制网。放样时每点至少有两个控制点作后视，便于投测时进行校验。

2)高程控制测量，对业主提供的水准点标高认真复核，在确认所有原有永久水准点标高正确无误，并报业主和监理工程师认可后方可使用。

根据上述永久性水准点，在沿线每隔50m左右，引测一个临时水准点，每个水准点要经过二个以上永久性水准点的校核确认后方可使用。

为了防止施工期间因受外界影响使桩位发生变化，应适时对上述桩位进行复核，使用时应利用两个以上的桩位进行校核。根据引入施工现场的水准点标高，进行桩基施工时利用水准点和水准仪控制桩的标高。

(2)全桩位统测、桩中心定位

1)根据测量放样时布置控制点，选择相邻的两个点作为桩中心定位的控制点；

2)利用红外线全站仪测出每个桩中心到相邻控制点的角度并记录；

3)利用红外线测距仪测出每个桩位到两个相邻控制点的距离并记录；

4)用钢钎和灰堆进行实桩中心定位；

5)复核测量结果，作为冲击钻二次扩孔虚桩孔定位的依据，

(3)长螺旋钻机初次钻孔至岩面

首先做好场地的平整及压实，使主机左右支板处于同一水平面上，动力头施工方向应和支板方向平行，开钻前调整好机身前后左右的水平，钻机利用自行走移动系统就位，钻头与桩位的对位误差要小于2mm。

根据先钻后冲复合成孔技术，长螺旋钻机就位后在机架或钻杆上设置标尺，以便控制和记录孔深。下放钻杆，使钻头对准桩位点，调整钻杆垂直度，然后启动钻机钻孔，达到岩性土层后空转清土，将浮土全部清除，为冲击钻机二次扩孔做好准备，

(三)冲击钻机二次扩孔入岩

冲击钻机二次扩孔入岩内容包括长螺旋退钻、冲击钻就位，双机交序移动；红外线二次虚桩孔定位及护筒埋设；冲击钻扩孔入岩；钻孔检查及清孔成孔。

(1)长螺旋退钻、冲击钻机就位

长螺旋成孔速度快，冲击钻机成孔速度相对较慢，为了实现长螺旋钻机与冲击钻机的高效配合，整个桩基础工程打桩顺序按由内至外布置。长螺旋钻机初次钻孔至岩面后空转退钻，灌入预先制备好的泥浆，使孔内静水压力大于地下水位，然后移动到下一个桩位；冲击钻机及时就位进行二次扩孔，确保长螺旋钻成孔后能及时跟进冲击钻二次扩孔入岩；冲击钻机完成第二孔再移动到下一个桩位，第二台冲击钻机就位，依次重复施工，两种机械由内至外交序移动，防止塌孔、断桩、重复施工等现象。

(2)红外线二次虚桩孔定位及护筒埋设

二次入岩扩孔定位的精度直接影响到灌注桩的位置能否达到设计精度要求，螺旋钻机初次成孔后，桩中心位置的泥土已经被旋出，这给冲击钻机二次入岩扩孔定位带来了不小的施工困难。利用红外线空间定位技术对虚桩孔进行二次定位，保证不会产生钻机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响，并且采取有效的监控措施对钻机倾斜、桩倾斜和桩偏心进行监控。其具体的施工工艺如下：

1)根据事先统一测出的每个桩位到两相邻控制点的距离与角度，待冲击钻机初步就位后，使用两台红外线全站仪二次定位虚桩孔中心位置，两条视线交汇的点即为虚桩孔的中心点；

2)根据全桩位统测的数据，将两台红外线测距仪分别放置在两相邻的控制点；由于沿海地区风力较大，铅垂地位易受风力影响，所以通过红外线测量仪显示的读数调整冲击钻护筒的位置，实现护筒准确定位；

3)在护筒上拉十字线，两线相交点即为虚桩孔的中心位置；

4)通过调整冲击钻的位置使得冲击钻中心与虚桩孔中心重合，实现虚桩孔的精准定位，

护筒采用5mm钢板卷制护筒制作，规格直径比设计径大100mm，高度1.2～1.5m。孔口护筒采用人工挖埋。即先以桩位中心点为圆心，人工开挖一个比护筒直径大100～200mm圆坑，人工开挖后，将护筒中心对准桩位中心安放圆坑内，护筒外周边采用粘土回填并夯实。护筒埋置时，护筒顶高出地面20～30cm，以防施工时孔内泥浆外溢产生污染。护筒外侧及高出原地面30cm的部分，用粘土填筑并夯实。并使护筒平面位置中心与桩设计中心一致，中心偏差不得大于5cm，倾斜角度偏差不大于1％。

(3)冲击钻机扩孔入岩

将冲击钻机就位、立好钻架，对准二次定位好的钻孔中心。钻机稳定地就位于钻孔的一侧，钻机底支撑垫木不得压在孔口钢护筒上。钻机安装就位后，底部和顶端应平稳，保证在钻进过程中，钻机不会产生位移或沉陷。选择适宜地层的配套钻锥和钻孔事故处理的配套机具，接通水电供应，备好造泥浆粘土和排渣沟。调整钻机，使钻机起吊滑轮缘，钻锥中心和桩孔中心三者在同一垂线上，稳定好钻机。

经过长螺旋钻初次成孔后，桩孔内大部分的泥土已经钻出，大大降低了冲击钻机的扩孔阻力，但在二次扩孔过程中仍然要控制扩孔速度，时时监控，保证扩孔过程中不发生钻机倾斜、桩倾斜和桩偏心等现象。开钻扩孔时应慢速冲进，保护好护筒刃脚处的孔壁，钻进深度5～10m后，可适当加快扩孔速度。同时，要监控冲入深度，待到达岩面时要重新调整冲击频率及速率，

(4)钻孔检查、清孔成孔

1)钻孔完成后用检孔器检测孔径和倾斜度。成孔孔径不得小于设计直径，倾斜度不大于1％(检孔器用Φ22钢筋笼制成，外径与设计直径相等，长度为4-6米)，用长度符合规定的检孔器上下两次检查桩径是否合格，合格后进行清孔。

2)验孔合格后，采用掏渣法清空，要求用手摸泥浆中无2mm～3mm大的颗粒为止，掏渣后，用一根水管插入孔底注入高压水，使水流将泥浆冲稀，泥浆相对密度降低后向孔口溢水，现场试验人员用标准比重仪实测，当孔内泥浆指标达到1.03～1.1，孔底回淤厚度≤300mm，即可停止清孔。

(四)由内至外一旋多冲双机交合施工技术

为充分发挥两种机械的配合工效，根据地质勘察报告及螺旋钻机和冲击钻机施工效率计 算得双机旋冲比为1:4。具体方案为长螺旋施工在前、冲击钻施工在后，由内向外一旋四冲配合施工，长螺旋钻机初次钻孔至岩面后，按预先设计好的路径向外移动至下一个桩位，冲击钻机及时就位进行二次扩孔入岩，

(五)放钢筋笼及浇筑混凝土

(1)钢筋笼的制作及入孔

1)将事先加工好的钢筋笼运至现场；

2)起吊钢筋笼时，严格控制钢筋笼的变形，在钢筋笼的里边用铅丝绑扎足够长度的杆，吊钩处用钢扁担勾挂钢筋笼。钢筋笼整体入孔的时间不得超过2小时；

3)安放钢筋笼要牢固，以防在混凝土浇筑过程中钢筋笼落入井中或被浮起，同时还要防止钢筋笼插入孔壁。

(2)拼下导管

1)下导管前要对导管进行闭水试验，保证导管拼接牢固，保证不能漏水，导管不能接触到钢筋笼，以防导管在提升过程中挂坏钢筋笼或将钢筋笼提起；

2)混凝土导管采用旋转式嵌口导管；

3)拼下导管之前应先将导管进行组合，放在平整地面上对接拧紧，检查顶丝的松紧度，并在导管外侧用红漆注明长度，然后在导管两端用钢板焊封，并在一端焊两根Φ10mm的钢管，一根连接在空压机上，一根连结在气压表上，用空压机压气，检查导管的密封度，用千斤顶检查导管的抗拉力；

4)导管底口至孔底标高控制在0.25～0.4米之间；

5)工程技术人员要自始至终坚守在现场，严格检查顶丝和导管的下放节数。

(3)灌注水下混凝土

1)混凝土采用拌合站集中拌合，混凝土灌车运输，灌车将混凝土直接运送到漏斗中，漏斗中混凝土数量以保证首盘封底控制；

2)灌注混凝土前实验室应做好混凝土配合比实验。灌筑过程中要坚守在施工现场，及时做好试件取样工作；

3)灌注混凝土前应检查沉淀层厚度，沉淀层厚度控制300㎜以内，超过规定用空压机吹浮；

4)混凝土采用导管法，灌注混凝土有一人统一指挥下令剪球，关注速度要循序渐进。导管底部以适当的深度埋在灌入的混凝土拌合物内。灌注首批混凝土时，导管下口至孔底的距离一般为25～40mm，第一次灌注的混凝土应将导管埋入的深度不得小于1m。在灌注桩过程中，应经常用百米绳探测孔内混凝土面位置，及时调整导管埋深，导管深度控制在2m～6m之间，拆除导管时，控制在每次只拆除一节(2～2.5m)。

5)为防止钢筋骨架上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时，降低混凝土的灌注速度。当混凝土上升到钢筋骨架底口4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢复正常灌注速度。

长螺旋钻和冲击钻双机复合成孔施工工法，其关键施工技术工艺原理如下：

(1)混凝土灌注桩的精准定位是满足桩位设计要求的关键，如何实现灌注桩二次精准定位是保证桩基础不发生桩倾斜、偏移和桩偏心等现象的关键。采用全桩位统测+红外线二次定位技术，采用全桩位统一测量、集中设置控制点，测出每个桩位到相邻控制点的距离与角度；待长螺旋初次成孔退钻后，利用红外线测距仪和全站仪对冲击钻护筒进行定位，最后利用埋设好的护筒及十字定位法定出虚桩孔的位置，该方法能有效的减少桩基础施工偏差，实现虚桩孔精准定位，大大提高施工质量。

(2)高承载、入岩深的混凝土灌注桩施工速度慢，其施工效率主要取决于成孔的速度，采用一旋多冲双机交合施工技术，首先发挥长螺旋施工速度快的优势，一次钻孔至岩层，将桩孔内大部分土钻出；再发挥冲击钻机入岩能力强的特点深入岩层，并采用泥浆护壁，既克服了单一螺旋钻机成孔孔径小、入岩难的技术，又克服了冲击钻机施工速度慢等难题，同时双机结合使用，大大缩短了冲击钻扩孔入岩的时间，在保证了成孔质量的条件下，既大大提高成孔效率又达到了减震减噪的目的。

(3)长螺旋成孔速度快，冲击钻机成孔速度相对较慢，如何保证两种钻机在数量上和施工工艺上合理搭配是提高施工速度的关键。采用由内至外一旋多冲双机交序施工技术，整个桩基础工程打桩顺序由内至外，一台长螺旋钻机初次钻孔至岩面后，按预先设计好的道路向外移动至下一个桩位，多台冲击钻机按序及时就位进行二次扩孔，确保长螺旋钻成孔后能及时跟进冲击钻二次扩孔入岩，扩孔完毕待浇筑完混凝土后，冲击钻机再移动到下一个桩位重复施工，两种机械由内至外交序移动，防止塌孔、断桩、接桩等现象，提高了施工质量和施工速度，充分发挥了双机复合成孔施工速度快、冲击力大的优点，保障了成孔机械的安全，成功地解决了大孔径、入岩深、高承载力桩基础施工难题。

本工法的关键技术，有效的解决了螺旋钻机钻孔直径小、入岩深度浅、浇筑混凝土易堵管，冲击钻成孔慢等一系列难题。

1.一旋多冲双机交合施工技术，克服了单一螺旋钻机成孔孔径小、入岩难的技术，又克服了冲击钻机施工速度慢等难题，技术水平高，旋、冲比需要根据地质条件和基础施工图计算确定，技术含量高。与国内现有单一机械施工相比，快捷的螺旋钻机配合多台冲击钻机，既节约了工程造价又缩短了施工工期；

2.全桩位统测+红外线二次定位技术，在全桩位统一测量、集中设置控制点的基础上，冲 击扩孔前进行红外线二次虚孔定位，属于精细化施工工艺，技术含量较高。与国内现有水准仪和铅垂定位技术相比，能有效的减少桩基础施工偏差，实现虚桩孔精准定位，大大提高了桩孔定位施工质量；

3.由内至外双机交序施工技术，需要根据桩孔平面布置图，细化设计施工桩序，工艺先进。与国内现有施工技术相比，既发挥了双机复合成孔施工速度快、冲击力大的优点，又保证了已成桩不受损坏。

本发明的有益效果：

对于需要采用超长、超大孔径、高承载力桩基础的沿海软土地基来讲，双机械成孔速度比单一冲击钻机成孔速度快2～3倍，并且成孔质量远高于螺旋钻机，大大节省了人工费，缩短了工期，与传统的灌注桩基础施工工艺相比，节约工程造价13.49万元；本工法经济效益显著。

本工法在保证了成孔质量的条件下，该施工技术大大提高了成孔效率和入岩深度，大大提高了施工效率；旋、冲复合施工，噪音和振动持续时间短，无断桩、虚桩、缩颈、塌孔及重复施工现象；几台设备同时施工，加快地基处理速度，用户提前使用，社会和环保效益明显。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的长螺旋钻和冲击钻双机复合成孔灌注桩施工工法，包括下列步骤：

(一)施工准备

(1)人员配备：管理人员职责分明，工人一专多能，特殊工程必须持证上岗。

(2)根据地质条件和施工图对入岩深度的要求，同时考虑机械效率测算旋、冲组合比。经测算，本项目一旋四冲组合最优，共计2台长螺旋钻机，8台冲击钻机。

(3)人员配备见表2：

表2施工人员配置表

(4)技术准备

1)图纸会审

由技术负责人负责,并组织专业工程师及技术人员对图纸进行详细会审,确保能够完全清楚设计者的设计意图，对其中的新技术、新工艺以及有疑义的地方要汇总向设计部门请教，确保万无一失。

2)测量准备

按测量资料要求，对全桩位统测控制点进行复测，并把复测结果提交监理工程师；对有争议的控制点，施工项目部及时向监理工程师提交书面报告，确定最终解决方案；对有争议的水准点，项目部向监理工程师提交一份列有勘误标高修正表，由监理工程师确定正确标高。开工前，工程技术科做好技术交底书，并对施工队、施工班组进行详细的技术交底的工作。

(二)长螺旋钻初次成孔

初次成孔包括测量放样、布置统测控制点；全桩位统测、桩中心定位；长螺旋钻机初次钻孔至岩面。

(1)测量放样、布置统测控制点

1)对施工场地及控制点进行实地踏勘，结合总平面布置图，创建全桩位统测平面控制网。要求达到考虑通视条件、稳固状况、机械行驶等各种因素，在现场每30-50m建立一个控制点，建立互相相关的三角控制网。放样时每点至少有两个控制点作后视，便于投测时进行校验。

2)高程控制测量，对业主提供的水准点标高认真复核，在确认所有原有永久水准点标高正确无误，并报业主和监理工程师认可后方可使用。

根据上述永久性水准点，在沿线每隔50m左右，引测一个临时水准点，每个水准点要经过二个以上永久性水准点的校核确认后方可使用。

为了防止施工期间因受外界影响使桩位发生变化，应适时对上述桩位进行复核，使用时应利用两个以上的桩位进行校核。根据引入施工现场的水准点标高，进行桩基施工时利用水准点和水准仪控制桩的标高。

(2)全桩位统测、桩中心定位

1)根据测量放样时布置控制点，选择相邻的两个点作为桩中心定位的控制点；

2)利用红外线全站仪测出每个桩中心到相邻控制点的角度并记录；

3)利用红外线测距仪测出每个桩位到两个相邻控制点的距离并记录；

4)用钢钎和灰堆进行实桩中心定位；

5)复核测量结果，作为冲击钻二次扩孔虚桩孔定位的依据，

(3)长螺旋钻机初次钻孔至岩面

首先做好场地的平整及压实，使主机左右支板处于同一水平面上，动力头施工方向应和 支板方向平行，开钻前调整好机身前后左右的水平，钻机利用自行走移动系统就位，钻头与桩位的对位误差要小于2mm。

根据先钻后冲复合成孔技术，长螺旋钻机就位后在机架或钻杆上设置标尺，以便控制和记录孔深。下放钻杆，使钻头对准桩位点，调整钻杆垂直度，然后启动钻机钻孔，达到岩性土层后空转清土，将浮土全部清除，为冲击钻机二次扩孔做好准备，

(三)冲击钻机二次扩孔入岩

冲击钻机二次扩孔入岩内容包括长螺旋退钻、冲击钻就位，双机交序移动；红外线二次虚桩孔定位及护筒埋设；冲击钻扩孔入岩；钻孔检查及清孔成孔。

(1)长螺旋退钻、冲击钻机就位

长螺旋成孔速度快，冲击钻机成孔速度相对较慢，为了实现长螺旋钻机与冲击钻机的高效配合，整个桩基础工程打桩顺序按由内至外布置。长螺旋钻机初次钻孔至岩面后空转退钻，灌入预先制备好的泥浆，使孔内静水压力大于地下水位，然后移动到下一个桩位；冲击钻机及时就位进行二次扩孔，确保长螺旋钻成孔后能及时跟进冲击钻二次扩孔入岩；冲击钻机完成第二孔再移动到下一个桩位，第二台冲击钻机就位，依次重复施工，两种机械由内至外交序移动，防止塌孔、断桩、重复施工等现象。

(2)红外线二次虚桩孔定位及护筒埋设

二次入岩扩孔定位的精度直接影响到灌注桩的位置能否达到设计精度要求，螺旋钻机初次成孔后，桩中心位置的泥土已经被旋出，这给冲击钻机二次入岩扩孔定位带来了不小的施工困难。利用红外线空间定位技术对虚桩孔进行二次定位，保证不会产生钻机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响，并且采取有效的监控措施对钻机倾斜、桩倾斜和桩偏心进行监控。其具体的施工工艺如下：

1)根据事先统一测出的每个桩位到两相邻控制点的距离与角度，待冲击钻机初步就位后，使用两台红外线全站仪二次定位虚桩孔中心位置，两条视线交汇的点即为虚桩孔的中心点；

2)根据全桩位统测的数据，将两台红外线测距仪分别放置在两相邻的控制点；由于沿海地区风力较大，铅垂地位易受风力影响，所以通过红外线测量仪显示的读数调整冲击钻护筒的位置，实现护筒准确定位；

3)在护筒上拉十字线，两线相交点即为虚桩孔的中心位置；

4)通过调整冲击钻的位置使得冲击钻中心与虚桩孔中心重合，实现虚桩孔的精准定位，

护筒采用5mm钢板卷制护筒制作，规格直径比设计径大100mm，高度1.2～1.5m。孔口护筒采用人工挖埋。即先以桩位中心点为圆心，人工开挖一个比护筒直径大100～200mm圆坑，人工开挖后，将护筒中心对准桩位中心安放圆坑内，护筒外周边采用粘土回填并夯实。护筒 埋置时，护筒顶高出地面20～30cm，以防施工时孔内泥浆外溢产生污染。护筒外侧及高出原地面30cm的部分，用粘土填筑并夯实。并使护筒平面位置中心与桩设计中心一致，中心偏差不得大于5cm，倾斜角度偏差不大于1％。

(3)冲击钻机扩孔入岩

将冲击钻机就位、立好钻架，对准二次定位好的钻孔中心。钻机稳定地就位于钻孔的一侧，钻机底支撑垫木不得压在孔口钢护筒上。钻机安装就位后，底部和顶端应平稳，保证在钻进过程中，钻机不会产生位移或沉陷。选择适宜地层的配套钻锥和钻孔事故处理的配套机具，接通水电供应，备好造泥浆粘土和排渣沟。调整钻机，使钻机起吊滑轮缘，钻锥中心和桩孔中心三者在同一垂线上，稳定好钻机。

经过长螺旋钻初次成孔后，桩孔内大部分的泥土已经钻出，大大降低了冲击钻机的扩孔阻力，但在二次扩孔过程中仍然要控制扩孔速度，时时监控，保证扩孔过程中不发生钻机倾斜、桩倾斜和桩偏心等现象。开钻扩孔时应慢速冲进，保护好护筒刃脚处的孔壁，钻进深度5～10m后，可适当加快扩孔速度。同时，要监控冲入深度，待到达岩面时要重新调整冲击频率及速率，

(4)钻孔检查、清孔成孔

1)钻孔完成后用检孔器检测孔径和倾斜度。成孔孔径不得小于设计直径，倾斜度不大于1％(检孔器用Φ22钢筋笼制成，外径与设计直径相等，长度为4-6米)，用长度符合规定的检孔器上下两次检查桩径是否合格，合格后进行清孔。

2)验孔合格后，采用掏渣法清空，要求用手摸泥浆中无2mm～3mm大的颗粒为止，掏渣后，用一根水管插入孔底注入高压水，使水流将泥浆冲稀，泥浆相对密度降低后向孔口溢水，现场试验人员用标准比重仪实测，当孔内泥浆指标达到1.03～1.1，孔底回淤厚度≤300mm，即可停止清孔。

(四)由内至外一旋多冲双机交合施工技术

为充分发挥两种机械的配合工效，根据地质勘察报告及螺旋钻机和冲击钻机施工效率计算得双机旋冲比为1:4。具体方案为长螺旋施工在前、冲击钻施工在后，由内向外一旋四冲配合施工，长螺旋钻机初次钻孔至岩面后，按预先设计好的路径向外移动至下一个桩位，冲击钻机及时就位进行二次扩孔入岩，

(五)放钢筋笼及浇筑混凝土

(1)钢筋笼的制作及入孔

1)将事先加工好的钢筋笼运至现场；

2)起吊钢筋笼时，严格控制钢筋笼的变形，在钢筋笼的里边用铅丝绑扎足够长度的杆，吊钩处用钢扁担勾挂钢筋笼。钢筋笼整体入孔的时间不得超过2小时；

3)安放钢筋笼要牢固，以防在混凝土浇筑过程中钢筋笼落入井中或被浮起，同时还要防止钢筋笼插入孔壁。

(2)拼下导管

1)下导管前要对导管进行闭水试验，保证导管拼接牢固，保证不能漏水，导管不能接触到钢筋笼，以防导管在提升过程中挂坏钢筋笼或将钢筋笼提起；

2)混凝土导管采用旋转式嵌口导管；

3)拼下导管之前应先将导管进行组合，放在平整地面上对接拧紧，检查顶丝的松紧度，并在导管外侧用红漆注明长度，然后在导管两端用钢板焊封，并在一端焊两根Φ10mm的钢管，一根连接在空压机上，一根连结在气压表上，用空压机压气，检查导管的密封度，用千斤顶检查导管的抗拉力；

4)导管底口至孔底标高控制在0.25～0.4米之间；

5)工程技术人员要自始至终坚守在现场，严格检查顶丝和导管的下放节数。

(3)灌注水下混凝土

1)混凝土采用拌合站集中拌合，混凝土灌车运输，灌车将混凝土直接运送到漏斗中，漏斗中混凝土数量以保证首盘封底控制；

2)灌注混凝土前实验室应做好混凝土配合比实验。灌筑过程中要坚守在施工现场，及时做好试件取样工作；

3)灌注混凝土前应检查沉淀层厚度，沉淀层厚度控制300㎜以内，超过规定用空压机吹浮；

4)混凝土采用导管法，灌注混凝土有一人统一指挥下令剪球，关注速度要循序渐进。导管底部以适当的深度埋在灌入的混凝土拌合物内。灌注首批混凝土时，导管下口至孔底的距离一般为25～40mm，第一次灌注的混凝土应将导管埋入的深度不得小于1m。在灌注桩过程中，应经常用百米绳探测孔内混凝土面位置，及时调整导管埋深，导管深度控制在2m～6m之间，拆除导管时，控制在每次只拆除一节(2～2.5m)。

5)为防止钢筋骨架上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时，降低混凝土的灌注速度。当混凝土上升到钢筋骨架底口4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢复正常灌注速度。

实施例2工法应用情况及推广应用前景：

(1)本工法应用于青岛钢铁有限公司城市钢厂环保搬迁焦化区储备煤槽项目，该项目位于黄岛区泊里镇董家口产业区内，桩基础总工程量为11580m3，分包工程量57903，合同价670万元。本工程设计使用年限为50年，本工程抗震设防烈度为7度，抗震设防为丙类。工程基础坐落在泥滩上，上部回填石渣，施工难度大、工期紧，桩基荷载大、入岩要求深，需使用大型桩基础。

(2)本工法开发了“一旋多冲双机交合施工技术”、“全桩位统测+红外线二次定位技术”、“由内至外双机交序施工技术”。

实践证明，采用本工法能成功地控制了沿海地区软地基高承载灌注桩施工中的一系列问题，提高了灌注桩的施工质量和效率，比传统的施工技术更高质、更高效、更安全、更环保，大大缩短了工期，节约了总成本。

对于大孔径、入岩深、高承载力桩基础且工期要求比较紧又不适宜打桩的沿海软地基大型桩基础工程，该工法推广应用前景广阔。

Claims (1)

1.长螺旋钻和冲击钻双机复合成孔灌注桩施工工法，其特征在于，包括下列步骤：

(一)施工准备

（1）人员配备：管理人员职责分明，工人一专多能，特殊工程必须持证上岗；

（2）根据地质条件和施工图对入岩深度的要求，同时考虑机械效率测算旋、冲组合比；经测算，本项目一旋四冲组合最优，共计2台长螺旋钻机，8台冲击钻机；

（3）人员配备：

（4）技术准备

1）图纸会审

由技术负责人负责,并组织专业工程师及技术人员对图纸进行详细会审,确保能够完全清楚设计者的设计意图，对其中的新技术、新工艺以及有疑义的地方要汇总向设计部门请教，确保万无一失；

2）测量准备

按测量资料要求，对全桩位统测控制点进行复测，并把复测结果提交监理工程师；对有争议的控制点，施工项目部及时向监理工程师提交书面报告，确定最终解决方案；对有争议的水准点，项目部向监理工程师提交一份列有勘误标高修正表，由监理工程师确定正确标高；开工前，工程技术科做好技术交底书，并对施工队、施工班组进行详细的技术交底的工作；

(二)长螺旋钻初次成孔

初次成孔包括测量放样、布置统测控制点；全桩位统测、桩中心定位；长螺旋钻机初次钻孔至岩面；

（1）测量放样、布置统测控制点

1）对施工场地及控制点进行实地踏勘，结合总平面布置图，创建全桩位统测平面控制网；要求达到考虑通视条件、稳固状况、机械行驶等各种因素，在现场每30-50m建立一个控制点，建立互相相关的三角控制网；放样时每点至少有两个控制点作后视，便于投测时进行校验；

2）高程控制测量，对业主提供的水准点标高认真复核，在确认所有原有永久水准点标高正确无误，并报业主和监理工程师认可后方可使用；

根据上述永久性水准点，在沿线每隔50m左右，引测一个临时水准点，每个水准点要经过二个以上永久性水准点的校核确认后方可使用；

为了防止施工期间因受外界影响使桩位发生变化，应适时对上述桩位进行复核，使用时应利用两个以上的桩位进行校核；根据引入施工现场的水准点标高，进行桩基施工时利用水准点和水准仪控制桩的标高；

（2）全桩位统测、桩中心定位

1）根据测量放样时布置控制点，选择相邻的两个点作为桩中心定位的控制点；

2）利用红外线全站仪测出每个桩中心到相邻控制点的角度并记录；

3）利用红外线测距仪测出每个桩位到两个相邻控制点的距离并记录；

4）用钢钎和灰堆进行实桩中心定位；

5）复核测量结果，作为冲击钻二次扩孔虚桩孔定位的依据，

（3）长螺旋钻机初次钻孔至岩面

首先做好场地的平整及压实，使主机左右支板处于同一水平面上，动力头施工方向应和支板方向平行，开钻前调整好机身前后左右的水平，钻机利用自行走移动系统就位，钻头与桩位的对位误差要小于2mm；

根据先钻后冲复合成孔技术，长螺旋钻机就位后在机架或钻杆上设置标尺，以便控制和记录孔深；下放钻杆，使钻头对准桩位点，调整钻杆垂直度，然后启动钻机钻孔，达到岩性土层后空转清土，将浮土全部清除，为冲击钻机二次扩孔做好准备，

(三)冲击钻机二次扩孔入岩

冲击钻机二次扩孔入岩内容包括长螺旋退钻、冲击钻就位，双机交序移动；红外线二次虚桩孔定位及护筒埋设；冲击钻扩孔入岩；钻孔检查及清孔成孔；

（1）长螺旋退钻、冲击钻机就位

长螺旋成孔速度快，冲击钻机成孔速度相对较慢，为了实现长螺旋钻机与冲击钻机的高效配合，整个桩基础工程打桩顺序按由内至外布置；长螺旋钻机初次钻孔至岩面后空转退钻，灌入预先制备好的泥浆，使孔内静水压力大于地下水位，然后移动到下一个桩位；冲击钻机及时就位进行二次扩孔，确保长螺旋钻成孔后能及时跟进冲击钻二次扩孔入岩；冲击钻机完成第二孔再移动到下一个桩位，第二台冲击钻机就位，依次重复施工，两种机械由内至外交序移动，防止塌孔、断桩、重复施工等现象；

（2）红外线二次虚桩孔定位及护筒埋设

二次入岩扩孔定位的精度直接影响到灌注桩的位置能否达到设计精度要求，螺旋钻机初次成孔后，桩中心位置的泥土已经被旋出，这给冲击钻机二次入岩扩孔定位带来了不小的施工困难；利用红外线空间定位技术对虚桩孔进行二次定位，保证不会产生钻机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响，并且采取有效的监控措施对钻机倾斜、桩倾斜和桩偏心进行监控；其具体的施工工艺如下：

1）根据事先统一测出的每个桩位到两相邻控制点的距离与角度，待冲击钻机初步就位后，使用两台红外线全站仪二次定位虚桩孔中心位置，两条视线交汇的点即为虚桩孔的中心点；

2）根据全桩位统测的数据，将两台红外线测距仪分别放置在两相邻的控制点；由于沿海地区风力较大，铅垂地位易受风力影响，所以通过红外线测量仪显示的读数调整冲击钻护筒的位置，实现护筒准确定位；

3）在护筒上拉十字线，两线相交点即为虚桩孔的中心位置；

4）通过调整冲击钻的位置使得冲击钻中心与虚桩孔中心重合，实现虚桩孔的精准定位，

护筒采用5mm钢板卷制护筒制作，规格直径比设计径大100mm，高度1.2～1.5m；孔口护筒采用人工挖埋；即先以桩位中心点为圆心，人工开挖一个比护筒直径大100～200mm圆坑，人工开挖后，将护筒中心对准桩位中心安放圆坑内，护筒外周边采用粘土回填并夯实；护筒埋置时，护筒顶高出地面20~30cm，以防施工时孔内泥浆外溢产生污染；护筒外侧及高出原地面30cm的部分，用粘土填筑并夯实；并使护筒平面位置中心与桩设计中心一致，中心偏差不得大于5cm，倾斜角度偏差不大于1%；

（3）冲击钻机扩孔入岩

将冲击钻机就位、立好钻架，对准二次定位好的钻孔中心；钻机稳定地就位于钻孔的一侧，钻机底支撑垫木不得压在孔口钢护筒上；钻机安装就位后，底部和顶端应平稳，保证在钻进过程中，钻机不会产生位移或沉陷；选择适宜地层的配套钻锥和钻孔事故处理的配套机具，接通水电供应，备好造泥浆粘土和排渣沟；调整钻机，使钻机起吊滑轮缘，钻锥中心和桩孔中心三者在同一垂线上，稳定好钻机；

经过长螺旋钻初次成孔后，桩孔内大部分的泥土已经钻出，大大降低了冲击钻机的扩孔阻力，但在二次扩孔过程中仍然要控制扩孔速度，时时监控，保证扩孔过程中不发生钻机倾斜、桩倾斜和桩偏心等现象；开钻扩孔时应慢速冲进，保护好护筒刃脚处的孔壁，钻进深度5~10m后，可适当加快扩孔速度；同时，要监控冲入深度，待到达岩面时要重新调整冲击频率及速率，

（4）钻孔检查、清孔成孔

1）钻孔完成后用检孔器检测孔径和倾斜度；成孔孔径不得小于设计直径，倾斜度不大于1%（检孔器用Φ22钢筋笼制成，外径与设计直径相等，长度为4-6米），用长度符合规定的检孔器上下两次检查桩径是否合格，合格后进行清孔；

2）验孔合格后，采用掏渣法清空，要求用手摸泥浆中无2mm~3mm大的颗粒为止，掏渣后，用一根水管插入孔底注入高压水，使水流将泥浆冲稀，泥浆相对密度降低后向孔口溢水，现场试验人员用标准比重仪实测，当孔内泥浆指标达到1.03~1.1，孔底回淤厚度≤300mm，即可停止清孔；

(四)由内至外一旋多冲双机交合施工技术

为充分发挥两种机械的配合工效，根据地质勘察报告及螺旋钻机和冲击钻机施工效率计算得双机旋冲比为1:4；具体方案为长螺旋施工在前、冲击钻施工在后，由内向外一旋四冲配合施工，长螺旋钻机初次钻孔至岩面后，按预先设计好的路径向外移动至下一个桩位，冲击钻机及时就位进行二次扩孔入岩，

(五)放钢筋笼及浇筑混凝土

（1）钢筋笼的制作及入孔

1）将事先加工好的钢筋笼运至现场；

2）起吊钢筋笼时，严格控制钢筋笼的变形，在钢筋笼的里边用铅丝绑扎足够长度的杆，吊钩处用钢扁担勾挂钢筋笼；钢筋笼整体入孔的时间不得超过2小时；

3）安放钢筋笼要牢固，以防在混凝土浇筑过程中钢筋笼落入井中或被浮起，同时还要防止钢筋笼插入孔壁；

（2）拼下导管

1）下导管前要对导管进行闭水试验，保证导管拼接牢固，保证不能漏水，导管不能接触到钢筋笼，以防导管在提升过程中挂坏钢筋笼或将钢筋笼提起；

2）混凝土导管采用旋转式嵌口导管；

3）拼下导管之前应先将导管进行组合，放在平整地面上对接拧紧，检查顶丝的松紧度，并在导管外侧用红漆注明长度，然后在导管两端用钢板焊封，并在一端焊两根Φ10mm的钢管，一根连接在空压机上，一根连结在气压表上，用空压机压气，检查导管的密封度，用千斤顶检查导管的抗拉力；

4）导管底口至孔底标高控制在0.25~0.4米之间；

5）工程技术人员要自始至终坚守在现场，严格检查顶丝和导管的下放节数；

（3）灌注水下混凝土

1）混凝土采用拌合站集中拌合，混凝土灌车运输，灌车将混凝土直接运送到漏斗中，漏斗中混凝土数量以保证首盘封底控制；

2）灌注混凝土前实验室应做好混凝土配合比实验；灌筑过程中要坚守在施工现场，及时做好试件取样工作；

3）灌注混凝土前应检查沉淀层厚度，沉淀层厚度控制300㎜以内，超过规定用空压机吹浮；

4）混凝土采用导管法，灌注混凝土有一人统一指挥下令剪球，关注速度要循序渐进；导管底部以适当的深度埋在灌入的混凝土拌合物内；灌注首批混凝土时，导管下口至孔底的距离一般为25~40mm，第一次灌注的混凝土应将导管埋入的深度不得小于1m；在灌注桩过程中，应经常用百米绳探测孔内混凝土面位置，及时调整导管埋深，导管深度控制在2m~6m之间，拆除导管时，控制在每次只拆除一节（2~2.5m）；

5）为防止钢筋骨架上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时，降低混凝土的灌注速度；当混凝土上升到钢筋骨架底口4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢复正常灌注速度。