1、471全全护护筒筒原原状状取取土土压压灌灌混混凝凝土土桩桩施施工工工工法法1 1前前言言1.0.1 随着经济的发展与人们居住环境要求的提高，大量高层、超高层建筑以及地下工程不断涌现，地下工程建设项目的数量和规模迅速增大，社会各界对钻孔灌注桩的技术要求越来越高。目前，在淤泥软土及风化岩层地区广泛使用的泥浆护壁钻孔灌注水下混凝土桩技术施工效率极低、耗水耗电严重、混凝土桩体常出现沉渣过厚、断桩、夹泥等严重质量缺陷，以及其难以满足绿色施工和节能减排的要求。全护筒原状取土压灌混凝土桩即针对此而开发的一种新型钢筋混凝土灌注桩技术。2 2工工法法特特1.0.2 全护筒原状取土压灌混凝土桩技术继承了长螺旋钻孔2、灌注桩的优点，并克服了长螺旋钻孔灌注桩无法保证在软土地质中成桩质量的缺陷，适用性更广。XX有限公司承建的温州市城市中央绿轴 F-09、F-30/F-31 地块建设项目围护桩采用了全护筒原状取土压灌混凝土桩技术，效果良好，具有一定的推广价值。点点2.0.1 无泥浆排放，置换土原状取出，不产生污染，施工现场干净文明；2.0.2 无缩径、塌孔，桩底无沉渣，不需要清孔；2.0.3 不护壁，桩侧无泥皮，桩体与土体直接且紧密接触，桩侧摩阻力较高；2.0.4 压力灌注混凝土并施加振捣，桩体混凝土密实，提高了混凝土强度；2.0.5 全护筒保证土体不坍塌，利用护筒定位使得桩垂直度、钢筋笼定位等精确度大幅提高；23、.0.6 机械自动化程度高，减少工人的劳动强度，与传统回转式泥浆护壁钻孔灌注桩相比，成桩速度提高 68 倍。3 3适适用用范范围围本工法适用于粘性土层（粉质粘土及淤泥质土）、粉土、砂性土和高地下水位、高承压水地层。一般桩径 800mm 以内，桩长 40m 以内，适合排桩支护体系。对于基坑周边环境较复杂、环境保护要求较高的地下结构施工以及对工程成本、工期等有严格要求的工程，本工法能很好的适用。4 4工工艺艺原原理理全护筒原状取土压灌混凝土桩专用施工机械设备在传统干作业成孔灌注桩设备技术基础上进行改良，由机座、机架、原状取土钻机三大部分组成，机座和机架与普通的沉管灌注桩机相似。原状取土钻机包括双动4、力钻机、与桩径匹配的护筒、连接钻机和护筒的夹持器、内置混凝土输送管的螺旋钻杆、连接钻杆和混凝土输送泵的输送管，如图 4-1 所示。472图 4-1 钻机机械示意图成孔采用护筒内置螺旋叶片的双动力钻机下钻切割土体形成桩径；通过钻杆中空管道由底向上将流态混凝土由孔底连续高压泵注至孔口，形成素混凝土桩，同时利用螺旋叶片的垂直输送作用，将桩孔中的土体原状取出；清除桩顶余土和浮浆后，将整根钢筋笼振动插入素混凝土桩体中，并对孔内混凝土进行振捣，形成桩侧无泥皮的钢筋混凝土灌注桩。5 5施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点5.1 工艺流程工艺流程本工法施工工艺流程如图 5.1-1 所示。护筒钻杆（内置5、混凝土输送管）机架护筒夹持器混凝土输送管道机座473图 5.1-1 全护筒原状取土压灌混凝土桩施工工艺流程图5.2 主要工序操作要点主要工序操作要点5.2.1 施工准备1）钻机设备体型较大，需要进场组装，钻机进场前应布置好钻机组装场地，组装人员进场后做好安全教育和交底。2）施工前应进行施工图会审、设计技术交底，编制施工组织设计及审核确认，组织施工人员进行技术交底。3）桩机就位前应处理高空和地下障碍物，施工场地应平整处理，并对作业区域地基进行处理，要求处理后的地基承载力达到 160KN/m2，若达不到需用路基板加固，确保地基不发生不均匀沉降。4）施工前应进行钻孔、成桩试验，以检查设备、施工工艺、6、设计参数是否符合要求，数量不得少于 2 根。5）第一根桩开钻前，需将混凝土泵的料斗及管线用清水湿润，然后用搅拌好的水泥砂浆进行泵送（润滑管道），并将所有砂浆泵出管道后封住钻口阀门。5.2.2 放线定位1）根据建筑物定位轴线，由专职测量人员按桩位平面图准确地将桩位放样到现场，并采用插木质短棍加白灰点作为桩位标识。2）桩位放样允许误差：20mm。3）桩位放样经自检无误后，填写施工测量放线报验单，经甲方、监理单位共同检验桩位合格签字后，进行下道工序施工。5.2.3 钻机就位1）将基本就位的桩机用线锤吊线对中，调整桩机位置直到钻孔中心与护筒中心大致重合为止；2）为准确控制钻孔深度，在机架上或护筒上画出7、控制的标尺，以便在施工中进行观测、记录；钻机就位钻进成孔压灌混凝土插入钢筋笼清理钻具及混凝土制备钢筋笼制作和吊放线定位施工准备4743）调整机身保持平稳，不发生倾斜、位移，用经纬仪在垂直方向上对护筒垂直度进行校核。5.2.4 钻进成孔1）钻机就位后，以桩位点为中心画一个与护筒等直径的圆，开钻前，护筒与圆定位重合并调好垂直度后，护筒开始钻进，边钻进边用经纬仪校正垂直度（1%）。2）待护筒钻进 2-3m，护筒停止钻进，长螺旋钻杆开始钻进至护筒口下方 500mm，护筒与螺旋钻杆同步钻进至设计标高。3）钻进过程中严格控制钻进速度，刚接触地面时，钻进速度要慢。钻进的速度应根据土层情况确定：杂填土、粘性土8、宜控制在 0.5-1.0m/min，素填土、粘土、粉土、砂土宜控制在 1.0-1.5m/min。4）施工过程中要求边旋转钻杆边采用挖掘机清除孔边渣土，以防止提升钻杆时土块掉入。5）钻进过程中若遇卡钻、钻机摇晃、偏斜或发现有节奏的声响时，应立即停钻，查明原因，采取相应措施后方可继续作业。图 5.2.4-1 护筒和钻杆同步钻进5.2.5 压灌混凝土护筒和钻头达到设计标高后，保持护筒不动，提升钻杆 200mm，开始泵送混凝土，泵送混凝土应注意以下几点：1）混凝土泵送应连续进行，避免因后台上料慢造成的供料不足、停机待料现象；2）泵送混凝土达 1m 高度后再开始提钻，边提钻边泵送混凝土，并控制提钻速率与9、泵送量相匹配，确保钻头始终埋在混凝土面以下不小于 500mm；3）成桩过程中必须保证排气阀正常工作，防止成桩过程中发生堵管；4）泵送过程中要始终保持料斗内混凝土面高度不低于 400mm，以防吸入空气造成堵管。5）混凝土制备要求（1）混凝土初凝时间不宜小于 6 小时，若桩身较长，应根据成桩试验参数适当延长混凝土初凝时间，避免插入钢筋笼时混凝土过早凝固；（2）商品混凝土应有混凝土合格证和配合比单，进场商品混凝土应具有良好的和易性和流动度，坍落度损失应能满足灌注要求；6）混凝土管路要求（1）连接混凝土输送泵与钻杆的钢管、高强柔性管，内径不宜小于 125mm；（2）施工前应检查管路的连接处的密闭性，检10、验方法为：关紧混凝土出口阀门，按正常泵475送混凝土的泵送压力泵送自来水，管路连接处不漏水说明管路连接完好；若有漏点，对漏点处的接头卡作加强处理；（3）在桩架中部挂接一根弧型钢管作过渡接头，两端连接柔性管，以减少管道的移动量。图 5.2.5-1 混凝土后台图 5.2.5-2 提钻并压灌混凝土5.2.6 钢筋笼制作和吊运1）钢筋笼如图 5.2.6-1 所示加工成锥形桩体，应整体制作，总长度与设计桩长一致；混凝土输送管（柔性管）混凝土输送泵476图 5.2.6-1 锥形桩头钢筋笼加工2）钢筋笼按设计长度整体制作完成，主筋与加强筋点焊牢固，并不得损伤主筋，采用 E43和 E50 型焊条进行焊接；3）11、钢筋笼加工完成后应经监理检查验收合格后方可使用。4）钢筋笼加工完成后，放置于吊运槽中，2 个工人配合吊车或挖机将振动杆插入钢筋笼内，并将振动锤上方的 4 根钢丝绳与钢筋笼上的吊点加强箍绑扎牢靠，如图 5.2.6-2 所示；5）钢筋笼的起吊应采用四点起吊，并应保证平直起吊；6）笼子调离地面后，利用重心偏移原理，通过起吊钢丝绳，使钢筋笼在在吊运槽上滑动，实现平直起吊转化为垂直起吊，以便于入孔,如图 5.2.6-3 所示。图 5.2.6-2 钢筋笼穿入振动杆吊运槽振动杆桩长控制线477图 5.2.6-3 吊车起吊振动杆和钢筋笼5.2.7 插入钢筋笼1）灌注完成后松开护筒夹持器，如图 5.2.7-1 12、所示，清理桩头后应立即进行钢筋笼插入作业；2）钢筋笼利用履带吊插入已浇筑混凝土的孔内，插入前应对准孔位，并保证垂直、居中，如图 5.2.7-2 所示；3）钢筋笼应连续下放，不宜停顿，下放时禁止采用直接脱钩的方法；4）在插入钢筋笼时，先依靠钢筋笼和振动杆的自重缓慢插入，当依靠自重不能继续插入时，开启振动装置，使钢筋笼下沉至设计深度，断开振动装置与钢筋笼的连接，缓慢连续振动拔出振动杆。图 5.2.7-1 松开护筒夹持器478图 5.2.7-2 插入钢筋笼5.2.8 护筒拔出1）护筒应在钢筋笼插入完成后拔出；2）重新连接护筒夹持器，边旋转边缓慢拔出。6 6材料与设备材料与设备本工法无需特别说明的材料13、，采用的机具设备见表 6-1。表 6-1 主要机械设备表序号序号名称名称型号型号备注备注1全站仪PTS-05测量放线2经纬仪苏光 J2校准垂直度3反铲挖掘机PC220场地平整等4履带吊FW-50吊送钢筋笼5压灌桩机架YZTZ-160压灌桩机部件6原状取土钻机7振动锤DZ1108振动杆9钢筋切断机QJ40钢筋笼加工10钢筋弯曲机GJ-4011钢筋调直机GJ4-4/1412电焊机KR50013混凝土输送泵HTB60泵送混凝土14混凝土罐车运输混凝土4797 7质量控制质量控制7.1 规范标准规范标准1）建筑工程施工质量验收统一标准（GB50300-2013）2）混凝土结构工程施工质量验收规范（GB14、50204-2015）3）建筑桩基技术规范JGJ94-20087.2 质量控制要点质量控制要点1）桩位和钻孔质量控制要点：护筒的长度、中心位置、垂直度，孔径尺寸，钻孔过程中不允许发生倾斜、位移。2）钢筋笼质量控制要点：钢筋规格、品种、间距、根数，焊条规格品种，焊缝长度、外观和质量。这些必须符合设计要求和规范规定。3）混凝土质量控制要点：原材料的质量检验报告，混凝土配合比、塌落度和试块强度等级等，试块应在施工现场随机取样，发现问题及时改正。7.3 质量检测标准质量检测标准钢筋笼质量检验标准见表 7.3-1。表 7.3-1 钢筋笼质量检验标准（mm）项目项目序号序号检查项目检查项目允许偏差或允许值15、允许偏差或允许值检查方法检查方法主控项目1主筋间距10用钢尺量2钢筋骨架长度100用钢尺量一般项目1钢筋材质检验设计要求抽样送检2箍筋间距20用钢尺量3直径10用钢尺量全护筒原状取土压灌混凝土桩质量检验标准见表 7.3-2。表 7.3-2 混凝土灌注桩质量检验标准项项目目序序号号检查项目检查项目允许偏差或允许值允许偏差或允许值检查方法检查方法单位单位数值数值主控项目1桩位mm70开挖前量护筒，开挖后量桩中心2孔深mm+300量护筒的入土深度3桩体质量按建筑基桩检测技术规范按建筑基桩检测技术规范4混凝土强度设计要求试件报告或钻芯取样送检5承载力按建筑基桩检测技术规范按建筑基桩检测技术规范一般1垂16、直度%1检查每根桩的实际灌注量6桩顶标高mm+30，-50水准仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体8 8安全措施安全措施本工法应用过程中除应严格遵守建筑机械使用安全技术规程JGJ33-2012、建筑深基坑工程施工安全技术规范JGJ311-2013 等有关安全生产管理规定外，尚应注意一下事项：1）对参加施工的人员，必须进行技术培训和安全教育，熟悉规范的有关条文和本岗位的安全技术操作规程，主要施工人员应固定。2）上岗前要做好安全检查工作，由班组长负责，责任到人，互相监督，施工人员进入现场应戴好安全帽，操作人员应精力集中，严格按照操作规程施工作业。3）加强对现场机械设备的管理，建立和执行专人专机负责制，并17、定期检查和维修保养。4）施工现场临时用电，实行“三级配电三级保护”，并按规定做好用电管理，对新进场的各种电机和电气设备必须检查，要进行绝缘测试，符合要求方可使用。5）钻机在开阔的场地内进行组装，专人指挥，周边应有明显的标志和围栏，禁止非作业人员进入。6）桩机作业区域内不得有妨碍作业的高压线路、地下管道和埋设电缆，桩机移位由专人进行指挥，非作业人员不得进入作业区。7）材料加工车间内的机械设备安装应坚实稳固，固定式机械应有可靠的基础，并做好疏排水。8）项目部应组建事故应急处置小组，安全部门定期组织重大事故应急模拟演练，同时项目部应配备必须的应急物资及药品。9 9环保措施环保措施本工法应用过程中应依18、据 ISO14000 环境保护体系标准，建立环境管理体系，制定环境方针、环境目标和环境指标，配备相应的资源，遵守法规，预防污染，节能减排，达到施工与环境的和谐。1）施工现场要设置专门的卫生负责人，负责施工现场内的卫生，及时清理场地出口和内部的垃圾，垃圾统一集中处理。2）施工车辆必须从指定大门进出工地，并通过沉淀池清洗、严禁带泥上路，临时道路由专人负责每日清扫。3）电焊用的电焊头不得随意抛弃，必须统一集中收集后处理。4）严格控制作业时间，原则上夜间作业时间不超过 22:00，特殊情况需连续作业，必须先申请后施工，并采取降噪措施。5）禁止大声喧哗，教育全体项目人员防噪扰民意识，采取专人专管的原则，19、对噪声进行监测，及时对噪声超标的有关因素进行调整。6）现场照明使用节能灯，对照明灯具采用定向可拆除灯罩型，防止光污染。1010效益分析效益分析10.1 经济效益分析经济效益分析481全护筒原状取土压灌混凝土桩技术相比于目前普遍使用的泥浆护壁钻孔灌注桩技术具有较明显的经济效益，以直径 800mm、桩长 30 米为例，对两种灌注桩技术进行经济效益分析，详见表 10.1-1。由于施工工期的大幅缩短，本工法较传统工艺节电 60%，节水 100%，省去大量人工。此外，排出的原状土直接可用于土方回填或绿化工程，减少物流运输成本和污染排放，降低工程造价 10%以上。表 10.1-1 主要经济指标对比（桩径 20、800mm，桩长 30m）技术类型技术类型成桩时间成桩时间（h/根根）取土方式取土方式取土量取土量（m3）用电（度用电（度/m3）用水（吨用水（吨/m3）用油用油（升升/m3）原状取土压灌混凝土桩1.0原状土13.56502.0泥浆护壁钻孔灌注桩6.0泥浆45.22152.06.010.2 社会效益分析社会效益分析全护筒原状取土压灌混凝土桩技术不需要设置泥浆池置换泥浆，节约有限的施工场地；施工过程中几乎没有噪音，挤土少，场容整洁，对周边环境影响小；压灌桩成桩快，大大缩短施工周期，减少了用水、用电量，有利于推进“资源节约型、环境友好型”社会的建设。1111应用实例应用实例11.1 应用实例应用实21、例 11）工程项目名称温州市城市中央绿轴区域 F-09 地块建设项目2）工程概况该项目场地位于温州市城市中心区，地貌单元属浙东南沿海平原，浅部堆积形成了巨厚的淤泥及淤泥质土层，下部堆积形成粘土及粘土层。F-09 地块占地面积为 40714.5，总建筑面积131783.29，地下室一层，建筑面积为 29998.29。基坑围护桩共有 795 根，全部采用了全护筒原状取土压灌混凝土桩，桩径为 600mm、700mm、800mm，C25 水下混凝土灌注，桩长 13.125.1m。3）实施效果该项目安排 1 台压灌桩钻机进行围护桩施工，自 2016 年 2 月 26 日到 2016 年 7 月 3 日全22、部完成，总用时 128 天，施工速度快。施工完成后各项桩基检测合格率 100%，基坑监测结果符合设计要求，成桩质量高。11.2 应用实例应用实例 21）工程项目名称温州市城市中央绿轴区域 F-30/F-31 地块建设项目2）工程概况该项目场地位于温州市城市中心区，占地面积为 53519.32，总建筑面积 179819.12，地下室一层，建筑面积 46023.12。基坑围护桩共有 891 根，全部采用了全护筒原状取土压灌混凝土桩，桩径为 600mm、700mm，C25 水下混凝土灌注，桩长 12.119.1m。3）实施效果该项目先安排 1 台压灌桩钻机进行围护桩施工，施工至 6 月份又增加一台压23、灌桩机，自 2016年 2 月 21 日到 2016 年 6 月 2 日全部完成，总用时 102 天，施工速度快。施工完成后各项桩基检测合格率 100%，基坑监测结果符合设计要求，成桩质量高。11.3 应用实例应用实例 31）工程项目名称482瓯北 2013-1#-2 地块 4(三江立体城)建设项目2）工程概况3）实施效果该项目安排 1 台压灌桩钻机进行围护桩施工，自 2015 年 7 月到 2015 年 11 月全部完成，施工完成后各项桩基检测合格率 100%，基坑监测结果符合设计要求，成桩质量高。11.4 应应用用照照片片该项目场地位于温州市永嘉县三江商务区，业主为XX有限公司。4#地块占地面积为 24351，总建筑面积 119178.86，基坑围护桩共有 527 根，全部采用了全护筒原状取土压灌混凝土桩，桩径为 700mm、800mm，C25 水下混凝土灌注，桩长 15.125.1m。图 11.3-1 路基板铺设图 11.3-2 钢筋笼吊运准备483图 11.3-3 穿入振动杆图 11.3-4 钻孔到位图 11.3-5 混凝土泵送484图 11.3-6 开挖后围护桩成型照片（一）图 11.3-7 开挖后围护桩成型照片（二）