CN107165160A - 电钻与旋挖接力钻施工灌注桩施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电钻与旋挖接力钻施工灌注桩施工工法，包括施工准备阶段和施工操作工序两个阶段；所述的施工准备阶段包括：1）、施工技术准备阶段；2）场地准备阶段；3）、泥浆制备及循环阶段；4）、施工机械、原材料准备。利用此工法施工，主要提高了机械的利用率，加快了成孔的速度，缩短成孔时间。软土层采用电钻施工比旋挖桩机经济，速度也比旋挖快，成孔质量较好；弱胶结砾岩层和中等胶结砾岩层采用旋挖桩机施工，克服了较硬岩难以进尺、入岩深度难以判断等问题。根据试桩阶段施工记录，电钻在5‑1弱胶结砾岩层进尺约30cm/小时，5‑2中等胶结砾岩层进尺约10cm/小时，旋挖桩机在5‑1弱胶结砾岩层速度约100cm/小时，5‑2中等胶结砾岩层速度约50cm/小时，速度大大提升。

Description

电钻与旋挖接力钻施工灌注桩施工工法

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，具体为一种适用于上部土层为杂填土、素填土、淤泥质粉质黏土、粉质黏土、粉土、粉砂、粉细砂等各类土质较差土层，下部土层为弱胶结砾岩、中等胶结砾岩等各类较软岩、较硬岩层的地质条件下，入岩深度较大的钻孔灌注桩桩基的电钻与旋挖接力钻施工灌注桩施工工法。

背景技术

随着科学技术的不断进步，尤其是科技发展带动下的道路交通事业的飞速发展和城市化进程的不断加快，高层建筑如雨后春笋般拔地而起，而在建筑中，灌注桩是较为常见的一种施工。

目前灌注桩按其成孔方法不同，主要分为钻孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩、爆扩灌注桩等。其中钻孔灌注桩因成孔的机械不同而通常使用螺旋钻机成孔法、潜水式电动回转钻机（简称电钻）成孔法、冲击钻机成孔法、旋转钻孔法等。

成孔适用于多种土层，也可在强风化基岩中使用，但不宜用于碎石土层和较硬的岩层中，但潜水钻机具有设备简单，施工转移方便；钻孔时不需要提钻排渣，钻孔效率较高；可采用正、反两种循环方式排渣，如果循环泥浆不间断，孔壁不易坍塌等优点。

旋挖钻机在软土层中施工时，由于旋挖桩机钻进速度快，主要靠切土钻进,孔壁护壁同比钻、冲孔桩要差。特别在填土和软土地层，塌孔和缩径容易发生；旋挖桩机钻筒与土体接触面比较大, 在软土中如果钻进进尺大，钻斗提升过程容易产生负压，在增大旋挖桩机体上拔负重的同时对孔壁稳定性有不利影响，容易形成孔壁缩径。但在嵌岩的灌注桩施工中，且岩层较硬时，旋转钻孔法得到较为广泛的应用，经过对钻头的改进，可取得较为完整的岩样，作为判断灌注桩的嵌岩时的岩层性质及嵌岩深度是否符合设计要求的依据。

因此，提供一种将电钻成孔法与旋挖钻机进行结合而运用于施工灌注桩施工的工法，已经是一个值得研究的问题。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供了一种充分利用电钻、旋挖钻机的优点，使二者分别在适用的土层中作业，提高了使用效率，加快了钻进的速率，节省了工期，降低了施工成本，并且能够很好的适用于地质条件复杂、入岩深度较大的桩基础，钻筒取岩完整，入岩深度判定准确，减少了泥浆的使用量，减少了环境污染的电钻与旋挖接力钻施工灌注桩施工工法。

本发明的目的是这样实现的：

电钻与旋挖接力钻施工灌注桩施工工法，包括施工准备阶段和施工操作工序两个阶段；所述的施工准备阶段包括：1）、施工技术准备阶段；2）场地准备阶段；3）、泥浆制备及循环阶段；4）、施工机械、原材料准备；所述的施工操作工序包括：1）测量放样；2）护筒埋设；3）电钻就位、钻孔；4）旋挖钻机接力施工；5）第一次清孔； 6）钢筋笼制作安装；7）下导管；8）第二次清孔； 9）浇筑混凝土。

所述的1）、施工技术准备阶段，包括以下步骤：（1）桩基施工图纸及图纸会审；（2）桩基施工方案及技术交底；（3）建筑场地及邻近建筑物地下管线、地下建筑物及地勘报告；（4）主要施工机械及其配套设施的技术性能资料及验收合格文件；（5）设计或规范要求其他需要提供的资料。

2）场地准备阶段包括：（1）施工前做好场地平整工作，对于场地里不利于机械运行的松软部位，采取加固、换填等措施，确保桩机行走的安全；（2）对于场地里或邻近场地的地下管线、建筑物做好保护和监测；（3）在建筑物旧址或者杂填土地区施工时，应预先进行钻探，并将探明桩位下的石块、构筑物、旧基础等障碍物清理干净或采取其他处理措施；（4）在场地内根据场地的实际情况，合理布置测量控制桩和水准点。控制点应布设在不受施工影响的位置，并设立明显的标志，做好保护措施，定期检查、复核。

3）、泥浆制备及循环阶段，包括（1）泥浆制备阶段和（2）泥浆循环系统阶段；所述的（1）泥浆制备阶段为：在灌注桩施工过程中，根据地质的具体情况，选取合适的泥浆合理控制不同土质中的泥浆指标；泥浆要求：比重在1.15～1.20之间，黏度在18～25s之间，含砂率小于8%，PH值在8～10之间。

（2）泥浆循环系统：由于钻孔护壁、清孔的需要，施工现场需要制备泥浆，保证施工场地的干燥和泥浆的循环利用；现场应进行泥浆池、循环系统的合理规划。并根据现场的实际情况，设置泥浆池的容积、距离，满足施工需要。（3）泥浆的管理：①制定完善的操作工艺，严格按操作工艺办事；

②合理选用泥浆配比；③完善设备，防止泥浆流失和污染；④不得任意加水，应在施工和试验人员的指导下对泥浆比重进行调整；⑤指标测定：钻进过程中应根据施工情况不定时地测量进浆口和排浆口泥浆的粘度、含砂率和PH值；⑥当泥浆指标接近规定限值时必须及时处理；⑦原始记录齐全，准确清晰。

4）施工机械、原材料准备：（1）电钻、旋挖桩机、空压机和导管施工机械设备应提前进场准备；（2）钢筋、水泥、注浆管和检测管原材料提前进场并检验合格。

所述的1）测量放样：护筒埋设前应根据控制桩进行桩位放样，桩位放样偏差必须满足设计和规范的要求；2）护筒埋设：埋设护筒前，先在桩孔周围设四个龙门桩，以便校正桩位，龙门桩用18mm粗的钢筋打入土中，并用砼或者水泥砂浆加固，施工过程中不得随意破坏；埋置护筒时，护筒口应高出地面约200mm，并使泥浆溢出口对准泥浆沟槽；护筒四周应用黄粘土、膨润土（不允许用杂填土）填实捣固，以防止钻进过程中护筒松动、填土层坍塌，导致护筒松动，歪斜或下沉；护筒埋置完后，测量出护筒口高程，作为桩孔开孔标高，并根据设计图纸计算出设计孔深、吊筋长度，并向钻机操作人员、钢筋笼制作人员下发开孔单；3）电钻就位、钻孔：钻机就位前需进行各项检查工作，包括场地布置与钻机座落处的平整与加固、轨道的稳定、主要机具的检查与安装、配套设备的就位及水电的供应；钻机工作和行走地面要平整坚实，钻具对位准确；将钻头提高距离事先成孔的孔底200～300mm，真空泵加足清水（不得使用脏水），关闭控制阀使管路封闭，打开真空管路使气水畅通，然后启动真空泵产生负压，待泥浆泵充满水时关闭真空泵，立即启动泥浆泵；当泥浆泵出口真空压力达到0.2Mpa以上时，打开出水控制阀，把管路中的泥水混合物排到沉淀室，形成反循环，启动钻机慢速开始钻进；开钻时先在孔内灌注泥浆，不进尺，只空载转动，使泥浆充分进入孔壁；开孔时钻机轻压慢转，随着深度增加而适当增加压力和速度，在土质松散层时采用比较浓的泥浆护壁，且放慢钻进速度和转速，轻钻慢进以防止塌孔；待导向部位或钻头全部进入地层后，方可加速钻进；4）旋挖钻机接力施工：当电钻钻进速度明显慢下来或进入弱风化层以后，将钻机移开，由旋挖桩机接力施工至设计标高；先使用双底双开泥岩钻斗旋转、破碎弱胶结岩、土被旋转装入钻头内，由钻机提升装置和伸缩式钻杆，提出孔外卸土，这样循环反复，直到进入中等胶结砾岩等较硬岩时，旋挖钻机有明显抖动及钻齿吱吱作响，更换成截齿取芯钻斗，继续作业，此时，钻头进尺速度较慢，通过开口钻斗的旋转及钻进，钻斗内逐渐形成被切割的、整块完成的岩芯，通过岩芯的判断出入岩的岩层及深度，直至满足设计要求；5）第一次清孔：达到设计标高应立即进行清孔，以免沉渣增多而增加清孔工作量和清孔难度。第一次清孔采用泥浆循环清孔；清孔后的泥浆性能相对密度1.03～1.15，粘度17～20s，含砂率小于4%；孔底沉渣厚度不大于50mm；

6）钢筋笼制作安装：在大批量钢筋笼加工之前，要制作出钢筋笼样板，经各方检验人员验收认可后，方可大量制作12m标准钢筋笼；单孔配笼在每个孔终孔后，质检员根据实际终孔深度和设计图纸进行配置，交付钢筋笼制作班组临时加工制作；主筋连接可采用搭接焊、对焊、帮条焊；主筋连接在同一截面的接头数不得多于主筋总数的50%。相邻接头的间距不小于主筋直径的35倍，且不小于500mm，接头应满足设计和规范的要求；钢筋笼起吊安装时须保证不变形；钢筋笼吊起后，检查骨架是否竖直；注浆管和声测管安装在钢筋笼上，随钢筋笼一起下放到桩孔；7）下导管：钢筋笼、安装完毕应立即安装导管；导管安装前，检查导管连接处的密封性，破损的密封圈必须及时更换，检查导管有无裂缝，丝扣是否损坏，有隐患者及时修复或更换，导管孔口对接必须拧紧，孔口操作时要严防跑管，导管配长要合理，导管下端至孔底的距离应控制在0.30～0.50m范围内；8）第二次清孔：二清采用气举反循环清孔工艺，导管下放深度以距孔底0.5m为宜，风管下放深度一般以气浆混合器至泥浆面距离与沉渣面之比的0.5m～0.65m来确定；此次清孔应使孔底500mm内泥浆比控制在1.15～1.25，含砂率小于4%，粘度不大于28s，孔底沉渣≤50mm，验收后在30min内应开始浇砼，若超过30min，应复测孔底沉渣厚度。若沉渣厚度超过允许厚度时，则需利用导管清除孔底沉渣至合格，方可灌注混凝土； 9）浇筑混凝土：灌注水下砼时，混凝土先装满储料斗，由吊车吊至料斗上方。砼由储料斗放至料斗、导管；第一次浇注时，把储料斗和料斗中灌满混凝土并在其他工作都完全准备好以后即可剪球进行灌注；

首批砼方量计算式如下：

V=πd² (H₁+H₂) +πd²H_wγ_w/γ_c

式中:V-灌注首批混凝土所需数量(m³)；

d-桩孔半径(m)；

H₁-桩孔底至导管底端间距,一般取0.3～0.4m；

H₂-灌注首批混凝土后导管埋置深度（m），一般取1.3~1.8m；

d-导管内半径（m）；

H_w-桩孔内水或泥浆的深度（m）

γ_w-桩孔内水或泥浆的重度（kN/m³），式中泥浆比重取1.1,即重度为1.1×10=11，式中10为重力加速度，实际现场量测泥浆比重；

γ_c-混凝土的重度，取24kN/m³；

浇筑料斗容量大于等于V；

第一次灌注后，混凝土应连续灌注，不得间断，控制埋管深度在2.0～6.0米，并随时测探桩孔内混凝土面的位置，及时调整导管埋深；浇筑最后一次混凝土时，控制好最后一次灌注量，并往复提动回插导管，使桩顶部混凝土密实，灌完后拆除导管、拨出护筒；最终砼的顶面要高出桩顶设计标高0.8m以上，以保证桩头混凝土质量，高出的80cm混凝土在桩基强度达到设计强度后方可凿除。

积极有益效果：本发明试桩工程中反复试验、改进，试桩最终试验结果为全部合格，此工艺在后续工程桩得到有效运用，施工效率高、缩短成孔时间，确保质量的同时，也降低了施工成本。因此，结合工程实践，将电转+旋挖接力钻孔灌注桩施工工艺编制成企业工法，为宝冶集团在后期类似的桩基工程施工中提供借鉴和参考意义，为提高宝冶集团在超高层地下空间施工的竞争力贡献力量，具有良好的推广价值；充分利用电钻、旋挖钻机的优点，使二者分别在适用的土层中作业，提高了使用效率，加快了钻进的速率，节省了工期，降低了施工成本；结合了电钻和旋挖钻机的优点，适用于地质条件复杂、入岩深度较大的桩基础；钻筒取岩完整，入岩深度判定准确；减少了泥浆的使用量，减少了环境污染。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明做进一步的说明：

如图1所示，电钻与旋挖接力钻施工灌注桩施工工法，包括施工准备阶段和施工操作工序两个阶段；所述的施工准备阶段包括：1）、施工技术准备阶段；2）场地准备阶段；3）、泥浆制备及循环阶段；4）、施工机械、原材料准备；所述的施工操作工序包括：1）测量放样；2）护筒埋设； 3）电钻就位、钻孔；

4）旋挖钻机接力施工；5）第一次清孔；6）钢筋笼制作安装；7）下导管；

8）第二次清孔； 9）浇筑混凝土。

所述的1）、施工技术准备阶段，包括以下步骤：（1）桩基施工图纸及图纸会审；（2）桩基施工方案及技术交底；（3）建筑场地及邻近建筑物地下管线、地下建筑物及地勘报告；（4）主要施工机械及其配套设施的技术性能资料及验收合格文件；（5）设计或规范要求其他需要提供的资料。

2）场地准备阶段包括：（1）施工前做好场地平整工作，对于场地里不利于机械运行的松软部位，采取加固、换填等措施，确保桩机行走的安全；（2）对于场地里或邻近场地的地下管线、建筑物做好保护和监测；（3）在建筑物旧址或者杂填土地区施工时，应预先进行钻探，并将探明桩位下的石块、构筑物、旧基础等障碍物清理干净或采取其他处理措施；（4）在场地内根据场地的实际情况，合理布置测量控制桩和水准点。控制点应布设在不受施工影响的位置，并设立明显的标志，做好保护措施，定期检查、复核。

3）、泥浆制备及循环阶段，包括（1）泥浆制备阶段和（2）泥浆循环系统阶段；所述的（1）泥浆制备阶段为：在灌注桩施工过程中，为防止塌孔、缩径、稳定孔内水位、便于携带钻渣，采用膨润土制备成泥浆进行护壁。要充分发挥泥浆作用，其指标的选取十分重要。这就要求在实际工作中，根据地质的具体情况，选取合适的泥浆合理控制不同土质中的泥浆指标；泥浆要求：比重在1.15～1.20之间，黏度在18～25s之间，含砂率小于8%，PH值在8～10之间。

（2）泥浆循环系统：由于钻孔护壁、清孔的需要，施工现场需要制备一定量的泥浆，同时为了保证施工场地的干燥和泥浆的循环利用；现场应进行泥浆池、循环系统的合理规划。并根据现场的实际情况，设置泥浆池的容积、距离，满足施工需要。（3）泥浆的管理：①制定完善的操作工艺，严格按操作工艺办事；

②合理选用泥浆配比；③完善设备，防止泥浆流失和污染；④不得任意加水，应在施工和试验人员的指导下对泥浆比重进行调整；⑤指标测定：钻进过程中应根据施工情况不定时地测量进浆口和排浆口泥浆的粘度、含砂率和PH值；⑥当泥浆指标接近规定限值时必须及时处理；⑦原始记录齐全，准确清晰。

4）施工机械、原材料准备：（1）电钻、旋挖桩机、空压机和导管施工机械设备应提前进场准备；（2）钢筋、水泥、注浆管和检测管原材料提前进场并检验合格。

所述的1）测量放样：护筒埋设前应根据控制桩进行桩位放样，桩位放样偏差必须满足设计和规范的要求；2）护筒埋设：埋设护筒前，先在桩孔周围设四个龙门桩，以便校正桩位，龙门桩用18mm粗的钢筋打入土中，并用砼或者水泥砂浆加固，施工过程中不得随意破坏；埋置护筒时，护筒口应高出地面约200mm，并使泥浆溢出口对准泥浆沟槽；护筒四周应用黄粘土、膨润土（不允许用杂填土）填实捣固，以防止钻进过程中护筒松动、填土层坍塌，导致护筒松动，歪斜或下沉；护筒埋置完后，测量出护筒口高程，作为桩孔开孔标高，并根据设计图纸计算出设计孔深、吊筋长度，并向钻机操作人员、钢筋笼制作人员下发开孔单；3）电钻就位、钻孔：钻机就位前需进行各项检查工作，包括场地布置与钻机座落处的平整与加固、轨道的稳定、主要机具的检查与安装、配套设备的就位及水电的供应；钻机工作和行走地面要平整坚实，钻具对位准确。在钻进过程中，如钻机倾斜率在0.30％以内，钻机靠水平尺测量磨盘的水平度保证钻杆垂直。将钻头提高距离事先成孔的孔底200～300mm，真空泵加足清水（不得使用脏水），关闭控制阀使管路封闭，打开真空管路使气水畅通，然后启动真空泵产生负压，待泥浆泵充满水时关闭真空泵，立即启动泥浆泵；当泥浆泵出口真空压力达到0.2Mpa以上时，打开出水控制阀，把管路中的泥水混合物排到沉淀室，形成反循环，启动钻机慢速开始钻进；开钻时先在孔内灌注泥浆，不进尺，只空载转动，使泥浆充分进入孔壁；开孔时钻机轻压慢转，随着深度增加而适当增加压力和速度，在土质松散层时采用比较浓的泥浆护壁，且放慢钻进速度和转速，轻钻慢进以防止塌孔；待导向部位或钻头全部进入地层后，方可加速钻进；4）旋挖钻机接力施工：当电钻钻进速度明显慢下来或进入弱风化层以后，将钻机移开，由旋挖桩机接力施工至设计标高；先使用双底双开泥岩钻斗旋转、破碎弱胶结岩、土被旋转装入钻头内，由钻机提升装置和伸缩式钻杆，提出孔外卸土，这样循环反复，直到进入中等胶结砾岩等较硬岩时，旋挖钻机有明显抖动及钻齿吱吱作响，更换成截齿取芯钻斗，继续作业，此时，钻头进尺速度较慢，通过开口钻斗的旋转及钻进，钻斗内逐渐形成被切割的、整块完成的岩芯，通过岩芯的判断出入岩的岩层及深度，直至满足设计要求；5）第一次清孔：达到设计标高应立即进行清孔，以免沉渣增多而增加清孔工作量和清孔难度。第一次清孔采用泥浆循环清孔；清孔后的泥浆性能相对密度1.03～1.15，粘度17～20s，含砂率小于4%；孔底沉渣厚度不大于50mm；

6）钢筋笼制作安装：在大批量钢筋笼加工之前，要制作出钢筋笼样板，经各方检验人员验收认可后，方可大量制作12m标准钢筋笼；单孔配笼在每个孔终孔后，质检员根据实际终孔深度和设计图纸进行配置，交付钢筋笼制作班组临时加工制作；主筋连接可采用搭接焊、对焊、帮条焊；主筋连接在同一截面的接头数不得多于主筋总数的50%。相邻接头的间距不小于主筋直径的35倍，且不小于500mm，接头应满足设计和规范的要求；钢筋笼起吊安装时须保证不变形；钢筋笼吊起后，检查骨架是否竖直；如有弯曲变形应加以纠正，骨架进入孔口后，应将其扶正徐徐下放，严禁急速下放或摆动碰撞孔壁。注浆管和声测管安装在钢筋笼上，随钢筋笼一起下放到桩孔；7）下导管：钢筋笼、安装完毕应立即安装导管；导管安装前，检查导管连接处的密封性，破损的密封圈必须及时更换，检查导管有无裂缝，丝扣是否损坏，有隐患者及时修复或更换，导管孔口对接必须拧紧，孔口操作时要严防跑管，导管配长要合理，导管下端至孔底的距离应控制在0.30～0.50m范围内；8）第二次清孔：二清采用气举反循环清孔工艺，导管下放深度以距孔底0.5m为宜，风管下放深度一般以气浆混合器至泥浆面距离与沉渣面之比的0.5m～0.65m来确定；此次清孔应使孔底500mm内泥浆比控制在1.15～1.25，含砂率小于4%，粘度不大于28s，孔底沉渣≤50mm，验收后在30min内应开始浇砼，若超过30min，应复测孔底沉渣厚度。若沉渣厚度超过允许厚度时，则需利用导管清除孔底沉渣至合格，方可灌注混凝土； 9）浇筑混凝土：灌注水下砼时，混凝土先装满储料斗，由吊车吊至料斗上方。砼由储料斗放至料斗、导管；第一次浇注时，把储料斗和料斗中灌满混凝土并在其他工作都完全准备好以后即可剪球进行灌注；

首批砼方量计算式如下：

V=πd² (H₁+H₂) +πd²H_wγ_w/γ_c

式中:V-灌注首批混凝土所需数量(m³)；

d-桩孔半径(m)；

H₁-桩孔底至导管底端间距,一般取0.3～0.4m；

H₂-灌注首批混凝土后导管埋置深度（m），一般取1.3~1.8m；

d-导管内半径（m）；

H_w-桩孔内水或泥浆的深度（m）

γ_w-桩孔内水或泥浆的重度（kN/m³），式中泥浆比重取1.1,即重度为1.1×10=11，式中10为重力加速度，实际现场量测泥浆比重；

γ_c-混凝土的重度，取24kN/m³；

浇筑料斗容量大于等于V；

第一次灌注后，混凝土应连续灌注，不得间断，控制埋管深度在2.0～6.0米，并随时测探桩孔内混凝土面的位置，及时调整导管埋深；浇筑最后一次混凝土时，控制好最后一次灌注量，并往复提动回插导管，使桩顶部混凝土密实，灌完后拆除导管、拨出护筒；最终砼的顶面要高出桩顶设计标高0.8m以上，以保证桩头混凝土质量，高出的80cm混凝土在桩基强度达到设计强度后方可凿除。

本发明的工艺原理：电钻+旋挖接力钻孔灌注桩在上部各种土层砂层中采用电钻成孔，潜水动力装置由潜水电机通过减速器将动力传至输出轴，带动钻头切削岩土，工作时动力装置潜入孔底直接驱动钻头回转切削，采用气举反循环方式将钻渣从孔内通过胶管排出孔外，直到电钻碰到弱胶结砾岩层、弱胶结泥质砂岩层时，钻机有明显抖动，电钻动能不足，钻进速度大大减小甚至无法钻进进，电钻移位，更换为旋挖钻机接力作业，先使用双底双开泥岩钻斗旋转、破碎弱胶结岩、土被旋转装入钻头内，由钻机提升装置和伸缩式钻杆，提出孔外卸土，这样循环反复，直到进入中等胶结砾岩等较硬岩时，旋挖钻机有明显抖动及钻齿吱吱作响，更换成截齿取芯钻斗，继续作业，此时，钻头进尺速度较慢，通过开口钻斗的旋转及钻进，钻斗内逐渐形成被切割的、整块完成的岩芯，通过岩芯的判断出入岩的岩层及深度，直至满足设计要求。接着，进入验孔、一次清孔、下钢筋笼、安装导管、二次清孔、灌注砼（提升导管）、成桩、养护、注浆、检测。

实施例1

工程概况：某城市轨道交通7号线一期工程三阳路风塔配套工程一期位于三阳路和中山大道交界处，由一栋塔楼及裙楼组成，地下3层，塔楼地上46层，裙房地上7层，建筑高度为216m。本工程桩基的设计等级为甲级。基础采用钻孔灌注桩（后压浆）基础，设计桩型为Φ800mm和Φ900mm，桩端持力层以（5-2）层中等胶结砾岩或中等胶结砂岩为桩端持力层，入岩深度为≥2m(裙楼区工程桩入岩深度≥0.8m)。

桩基设计参数汇总表如下：

地质情况：从上至下土层为：

1）1-2素填土：堆积年代不等，结构较松散，成份复杂，强度差异性大，建筑性能差。

2）1-3淤泥质粉质粘土：流塑状态，高压缩性，极低承载力。

3）1-3ａ粉质黏土：软～可塑状态，中～高压缩性，低承载力。

4）2粉质黏土、粉土、粉砂：粉土、粉砂呈稍密～中密状态，中压缩性，粉质粘土呈可塑状态，土性不均匀；该混合层具中压缩性，中等偏低承载力。

5）3-1黏土：可塑状态，中偏高压缩性，中等偏低承载力。

6）3-1ａ黏土：可塑状态，中压缩性，中等承载力。

7）3-1ｂ粉质黏土：软塑状态，高压缩性，低承载力。

8）3-2淤泥质粉质粘土：流塑状态，高压缩性，极低承载力。

9）3-3粉质黏土、粉土、粉砂：粉土、粉砂呈稍密~中密状态，中压缩性，粉质粘土呈可塑状态，土性不均匀；该混合层具中压缩性，中等承载力。

10）4-1粉细砂：稍密～中密状态，低压缩性，中等承载力，厚度一般较大，场地普遍分布，工程性能较好。

11）4-2粉细砂：中密～密实状态，低压缩性，较高承载力，厚度一般大，场地普通分布，工程性能较好。

12）4-2a中细砂夹砾卵石：呈中密~密实状态，，在水平及垂直方向上强度有一定差异，厚度分布不均，工程性能好。

13）5-1弱胶结砾岩：泥质弱胶结，岩体破碎，局部风化成土状，随着含砾的变化其强度也有一定差异，遇水易软化崩解，砾石成份主要为石英砂岩、硅质岩及灰岩，呈棱角状及棱角状，钻孔中所见砾石最大直径约7cm。钻进过程中机具跳动感强，进尺较为缓慢，取芯率较低。属软岩，其岩体完整程度属破碎，岩体基本质量等级为V级。该层一般较厚，场区普遍，具低压缩性、较高强度，可为桩基提供一定的侧摩阻。14）5-1a弱胶结泥质砂岩：泥质弱胶结，岩体破碎，遇水易软化崩解。钻进过程中机具较为平稳，进尺相对较快。属极软岩，其岩体完整程度属破碎，岩体基本质量等级为V级。该层厚度不一，分布不均，具低压缩性、较高强度，可为桩基提供一定的侧摩阻。15）5-2中等胶结砾岩：钙质中等胶结，局部泥质胶结，砾石成份主要为石英砂岩、硅质岩及灰岩，呈棱角状及棱角状，钻孔中所见砾石最大直径约6cm；岩芯主要呈短柱状，少量柱状，钻进过程中机具较平稳，进尺较为缓慢。属较软岩，其岩体完整程度属较完整，岩体基本质量等级为Ⅳ级。该层一般较厚，分布较稳定，不可压缩，承载力高，是高层建筑桩基理想持力层。

16）5-2a中等胶结泥质砂岩：泥质中等胶结，局部钙质胶结处强高，钻进过程中机具较为平稳，进尺相对较快。属软岩，其岩体完整程度属较完整，岩体基本质量等级为Ⅳ级。该层厚度不一，分布不均，具低压缩性、高承载力，可为桩基提供一定的侧摩阻。

根据潜水式电动回转钻机及旋挖钻机的优缺点，结合某城市轨道交通7号线三阳路风塔配套综合开发项目的地质特点-------上层主要为淤泥质粉质黏土、粉细砂，下层主要为弱胶结砾岩、中等胶结砾岩，即上层土质较差、下层为较硬岩层的特点，本项目充分结合电钻、旋挖钻机的优点，采取电钻+旋挖接力钻孔这一新的施工工艺，即本发明的技术方案。该工艺先采用电钻反循环开孔作业，遇到弱胶结砾岩层即极软岩后，电钻机械振动较大、无法钻进时，采用旋挖钻机接力作业至进入中等胶结砾岩等较硬岩，通过钻头取的岩芯判断确保钻孔达到设计要求的入岩深度（本项目要求灌注桩入岩2m以上），接着清孔、下钢筋笼、浇筑砼。

本发明中所采用的钻具为公开号为CN205955649的旋挖钻具。

应用时间：本工法在某轨道交通7号线一期工程三阳路风塔配套工程一期应用时间为2016年4月-2016年10月。

应用效果：在确保了施工质量的前提下，电钻+旋挖接力施工工法在本项目的应用，加快了施工进度，降低了工程成本，取得了较好的经济效果，提升了工程质量。与采用单一的钻孔施工方案相比，节约了资金55万，节约了工期69天。

本发明的控制要点：1建立、健全质量保证体系；成孔控制：成孔施工的重点是保证垂直度，防止发生塌孔、缩径、扩孔等病害。着重从就位控制、垂直度控制、钻进控制、泥浆控制和孔深及孔径控制等方面着手控制；清孔是钻孔灌注桩保证成桩质量的重要一环，必须确保桩孔的各项质量指标、孔底沉渣厚度、泥浆指标和孔壁泥垢等均符合桩孔质量要求；钢筋笼加工、安装必须符合图纸和规范的要求。浇筑过程中要注意观察，防止上浮；首灌是水下砼灌注的重点控制项目，必须严格控制首灌的方量，绝对不允许首灌方量不足的情况发生，采取班组长、测量员、质检员三重控制，责任到人。

安全措施：坚持“安全第一，预防为主”的方针，工地设立专职持证安全员，工人进场前，由安全员进行教育，定期开展现场安全活动，进一步明确安全职责和安全检查任务现场建立安全组织机构和安全管理网络，制订完善的安全生产制度、安全检查制度和安全操作规程，各工种、各班组设立兼职安全员执行施工前的安全技术交底，认真做好安全生产日记。工地设置明显的安全警示牌，悬挂安全标语，做好安全施工宣传工作；施工使用的机械机具应定期检查性能状况，特别是受力工具应完整，以防因滑脱、打滑等意外造成伤人、伤己；机电设备必须专人操作，工作时必须遵守操作规程。特种作业人员(电工、焊工、吊车工和指挥工等)，除经企业安全审查，还需按规定参加安全操作考核，取得监察部门核发的《安全操作合格证》，必须持证上岗；护筒开挖遇到地下不明管线，必须请示有关部门，不得擅自处理。在保护措施不齐全的情况下，严禁人员下入孔内打捞钻具等；桩机移动时应派人四面察看，专人保护电缆；夜间施工，确保工地足够的照明和亮度；工地内搭建的临时通道要紧固，施工的坑洞要有安全防护措施，场地内施工的大型沟槽视工作条件要设置安全围拦，保证施工区与外界隔离。

环境保护措施：施工过程中的废弃物、边角料、包装袋等及时收集、清理运至垃圾场处理；进入工地内的搅拌砼车、外运泥浆车均必须有专人指挥，慢速行驶至指定停靠点，所有工地内的车辆在装卸调头及进出场区均有专人看护指挥；泥浆池合理布置，泥浆循环系统要做好，严禁泥浆到处排放。

利用此工法施工，主要提高了机械的利用率，加快了成孔的速度，缩短成孔时间。软土层采用电钻施工比旋挖桩机经济，速度也比旋挖快，成孔质量较好；弱胶结砾岩层和中等胶结砾岩层采用旋挖桩机施工，克服了较硬岩难以进尺、入岩深度难以判断等问题。根据试桩阶段施工记录，电钻在5-1弱胶结砾岩层进尺约30cm/小时，5-2中等胶结砾岩层进尺约10cm/小时，旋挖桩机在5-1弱胶结砾岩层速度约100cm/小时，5-2中等胶结砾岩层速度约50cm/小时，速度大大提升。

某城市三阳路风塔配套综合开发项目桩基工程运用了此本工法进行施工，共计548根桩，每根桩可缩短作业时间3小时，节约机械及人工费约1000元；因此，本工程桩基施工有效了缩短工期69天，约占30%，直接节约经济效益55万。

以上实施方式仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等，均应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.电钻与旋挖接力钻施工灌注桩施工工法，包括施工准备阶段和施工操作工序两个阶段；其特征在于：所述的施工准备阶段包括：1）、施工技术准备阶段；2）场地准备阶段；3）、泥浆制备及循环阶段；4）、施工机械、原材料准备；所述的施工操作工序包括：1）测量放样；2）护筒埋设； 3）电钻就位、钻孔；4）旋挖钻机接力施工；5）第一次清孔；6）钢筋笼制作安装；7）下导管；8）第二次清孔； 9）浇筑混凝土。

2.根据权利要求1所述的电钻与旋挖接力钻施工灌注桩施工工法，其特征在于：所述的1）、施工技术准备阶段，包括以下步骤：（1）桩基施工图纸及图纸会审；（2）桩基施工方案及技术交底；（3）建筑场地及邻近建筑物地下管线、地下建筑物及地勘报告；（4）主要施工机械及其配套设施的技术性能资料及验收合格文件；（5）设计或规范要求其他需要提供的资料。

3.根据权利要求1所述的电钻与旋挖接力钻施工灌注桩施工工法，其特征在于：2）场地准备阶段包括：（1）施工前做好场地平整工作，对于场地里不利于机械运行的松软部位，采取加固、换填等措施，确保桩机行走的安全；（2）对于场地里或邻近场地的地下管线、建筑物做好保护和监测；（3）在建筑物旧址或者杂填土地区施工时，应预先进行钻探，并将探明桩位下的石块、构筑物、旧基础等障碍物清理干净或采取其他处理措施；（4）在场地内根据场地的实际情况，合理布置测量控制桩和水准点；控制点应布设在不受施工影响的位置，并设立明显的标志，做好保护措施，定期检查、复核。

4.根据权利要求1所述的电钻与旋挖接力钻施工灌注桩施工工法，其特征在于：3）、泥浆制备及循环阶段，包括（1）泥浆制备阶段和（2）泥浆循环系统阶段；所述的（1）泥浆制备阶段为：在灌注桩施工过程中，根据地质的具体情况，选取合适的泥浆合理控制不同土质中的泥浆指标；泥浆要求：比重在1.15～1.20之间，黏度在18～25s之间，含砂率小于8%，PH值在8～10之间；（2）泥浆循环系统：由于钻孔护壁、清孔的需要，施工现场需要制备泥浆，保证施工场地的干燥和泥浆的循环利用；现场应进行泥浆池、循环系统的合理规划；并根据现场的实际情况，设置泥浆池的容积、距离，满足施工需要；（3）泥浆的管理：①制定完善的操作工艺，严格按操作工艺办事；②合理选用泥浆配比；③完善设备，防止泥浆流失和污染；④不得任意加水，应在施工和试验人员的指导下对泥浆比重进行调整；⑤指标测定：钻进过程中应根据施工情况不定时地测量进浆口和排浆口泥浆的粘度、含砂率和PH值；⑥当泥浆指标接近规定限值时必须及时处理；⑦原始记录齐全，准确清晰。

5.根据权利要求1所述的电钻与旋挖接力钻施工灌注桩施工工法，其特征在于：4）施工机械、原材料准备：（1）电钻、旋挖桩机、空压机和导管施工机械设备应提前进场准备；（2）钢筋、水泥、注浆管和检测管原材料提前进场并检验合格。

6.根据权利要求1所述的电钻与旋挖接力钻施工灌注桩施工工法，其特征在于：所述的1）测量放样：护筒埋设前应根据控制桩进行桩位放样，桩位放样偏差必须满足设计和规范的要求；2）护筒埋设：埋设护筒前，先在桩孔周围设四个龙门桩，以便校正桩位，龙门桩用18mm粗的钢筋打入土中，并用砼或者水泥砂浆加固，施工过程中不得随意破坏；埋置护筒时，护筒口应高出地面约200mm，并使泥浆溢出口对准泥浆沟槽；护筒四周应用黄粘土、膨润土（不允许用杂填土）填实捣固，以防止钻进过程中护筒松动、填土层坍塌，导致护筒松动，歪斜或下沉；护筒埋置完后，测量出护筒口高程，作为桩孔开孔标高，并根据设计图纸计算出设计孔深、吊筋长度，并向钻机操作人员、钢筋笼制作人员下发开孔单。

7.根据权利要求1所述的电钻与旋挖接力钻施工灌注桩施工工法，其特征在于：3）电钻就位、钻孔：钻机就位前需进行各项检查工作，包括场地布置与钻机座落处的平整与加固、轨道的稳定、主要机具的检查与安装、配套设备的就位及水电的供应；钻机工作和行走地面要平整坚实，钻具对位准确；将钻头提高距离事先成孔的孔底200～300mm，真空泵加足清水（不得使用脏水），关闭控制阀使管路封闭，打开真空管路使气水畅通，然后启动真空泵产生负压，待泥浆泵充满水时关闭真空泵，立即启动泥浆泵；当泥浆泵出口真空压力达到0.2Mpa以上时，打开出水控制阀，把管路中的泥水混合物排到沉淀室，形成反循环，启动钻机慢速开始钻进；开钻时先在孔内灌注泥浆，不进尺，只空载转动，使泥浆充分进入孔壁；开孔时钻机轻压慢转，随着深度增加而适当增加压力和速度，在土质松散层时采用比较浓的泥浆护壁，且放慢钻进速度和转速，轻钻慢进以防止塌孔；待导向部位或钻头全部进入地层后，方可加速钻进；4）旋挖钻机接力施工：当电钻钻进速度明显慢下来或进入弱风化层以后，将钻机移开，由旋挖桩机接力施工至设计标高；先使用双底双开泥岩钻斗旋转、破碎弱胶结岩、土被旋转装入钻头内，由钻机提升装置和伸缩式钻杆，提出孔外卸土，这样循环反复，直到进入中等胶结砾岩等较硬岩时，旋挖钻机有明显抖动及钻齿吱吱作响，更换成截齿取芯钻斗，继续作业，此时，钻头进尺速度较慢，通过开口钻斗的旋转及钻进，钻斗内逐渐形成被切割的、整块完成的岩芯，通过岩芯的判断出入岩的岩层及深度，直至满足设计要求。

8.根据权利要求1所述的电钻与旋挖接力钻施工灌注桩施工工法，其特征在于：5）第一次清孔：达到设计标高应立即进行清孔，以免沉渣增多而增加清孔工作量和清孔难度；第一次清孔采用泥浆循环清孔；清孔后的泥浆性能相对密度1.03～1.15，粘度17～20s，含砂率小于4%；孔底沉渣厚度不大于50mm。

9.根据权利要求1所述的电钻与旋挖接力钻施工灌注桩施工工法，其特征在于：6）钢筋笼制作安装：在大批量钢筋笼加工之前，要制作出钢筋笼样板，经各方检验人员验收认可后，方可大量制作12m标准钢筋笼；单孔配笼在每个孔终孔后，质检员根据实际终孔深度和设计图纸进行配置，交付钢筋笼制作班组临时加工制作；主筋连接可采用搭接焊、对焊、帮条焊；主筋连接在同一截面的接头数不得多于主筋总数的50%；相邻接头的间距不小于主筋直径的35倍，且不小于500mm，接头应满足设计和规范的要求；钢筋笼起吊安装时须保证不变形；钢筋笼吊起后，检查骨架是否竖直；注浆管和声测管安装在钢筋笼上，随钢筋笼一起下放到桩孔；7）下导管：钢筋笼、安装完毕应立即安装导管；导管安装前，检查导管连接处的密封性，破损的密封圈必须及时更换，检查导管有无裂缝，丝扣是否损坏，有隐患者及时修复或更换，导管孔口对接必须拧紧，孔口操作时要严防跑管，导管配长要合理，导管下端至孔底的距离应控制在0.30～0.50m范围内；8）第二次清孔：二清采用气举反循环清孔工艺，导管下放深度以距孔底0.5m为宜，风管下放深度一般以气浆混合器至泥浆面距离与沉渣面之比的0.5m～0.65m来确定；此次清孔应使孔底500mm内泥浆比控制在1.15～1.25，含砂率小于4%，粘度不大于28s，孔底沉渣≤50mm，验收后在30min内应开始浇砼，若超过30min，应复测孔底沉渣厚度；若沉渣厚度超过允许厚度时，则需利用导管清除孔底沉渣至合格，方可灌注混凝土。

10.根据权利要求1所述的电钻与旋挖接力钻施工灌注桩施工工法，其特征在于：9）浇筑混凝土：灌注水下砼时，混凝土先装满储料斗，由吊车吊至料斗上方；砼由储料斗放至料斗、导管；第一次浇注时，把储料斗和料斗中灌满混凝土并在其他工作都完全准备好以后即可剪球进行灌注；

首批砼方量计算式如下：

V=πd² (H₁+H₂) +πd²H_wγ_w/γ_c

式中:V-灌注首批混凝土所需数量(m³)；

d-桩孔半径(m)；

H₁-桩孔底至导管底端间距,一般取0.3～0.4m；

H₂-灌注首批混凝土后导管埋置深度（m），一般取1.3~1.8m；

d-导管内半径（m）；

H_w-桩孔内水或泥浆的深度（m）

γ_w-桩孔内水或泥浆的重度（kN/m³），式中泥浆比重取1.1,即重度为1.1×10=11，式中10为重力加速度，实际现场量测泥浆比重；

γ_c-混凝土的重度，取24kN/m³；

浇筑料斗容量大于等于V；

第一次灌注后，混凝土应连续灌注，不得间断，控制埋管深度在2.0～6.0米，并随时测探桩孔内混凝土面的位置，及时调整导管埋深；浇筑最后一次混凝土时，控制好最后一次灌注量，并往复提动回插导管，使桩顶部混凝土密实，灌完后拆除导管、拨出护筒；最终砼的顶面要高出桩顶设计标高0.8m以上，以保证桩头混凝土质量，高出的80cm混凝土在桩基强度达到设计强度后方可凿除。