旋挖桩施工详解精讲

➢双层底板旋挖钻斗
双层底板旋挖钻斗统称捞渣钻斗，适合钻进砂土层及 胶结性差的卵砾石地层。
截齿底
斗齿底
➢ 筒式环状钻头
• 用于较硬的基岩地层、大的漂石层及硬质永冻土 层；
• 当旋挖钻斗或螺旋钻头钻进比较困难时采用筒式 钻头配合螺旋钻头及捞渣钻斗钻捞结合钻进；
• 根据用途分为取芯环状筒式钻头和不取芯环状筒 式钻头两类；
旋挖钻具成孔的一种工法。
■ 湿作业旋挖成孔 采用旋挖钻具、稳定液护壁的一
种成孔工法。
■ 全护筒作业旋挖成孔 使用套管跟进对易坍塌、
易缩径地层进行护壁，采用旋挖钻具成孔的一种工法。 可分为护筒下到位后钻孔和护筒跟进钻孔。
■ 造壁钻孔 通过预注浆工艺将钻孔位置的松散地层用
水泥浆液胶结形成稳定的地层，然后采用旋挖钻具直接 取土成孔的一种工法。
因目前桩底扩底工艺尚不成熟（未配备施工可视可控影 像管理装置），桩端承载力未能充分发挥作用，桩设计 尺寸需增大。
控制难点及重点
对项目地勘资料的及时性、准确性、完整性要求特高； 施工准备要求高； 旋挖成桩速度快，对项目原材料及半成品供应要求高； 对项目施工组织协调能力要求高； 对项目质量技术管理能力、预判能力要求高； 对钻机操作人员技能要求高； 桩端沉渣厚度检测可视技术尚待进一步提高； 施工质量过程管理、旁站监督、收方签证的及时性显得
尤为重要。
（三）旋挖钻机适用土层范围
砂土
人工填土
粉土
淤泥质粘土、 粘土
粉质粘土
中密~密实碎石土、 卵石、孤石
全、强风化岩层
泥岩（泥质、钙质胶结）
砂岩层
石灰岩、灰岩层
凝灰岩层
花岗岩层
六、旋挖设备组成、选型及成孔工艺类型
（一）旋挖钻机组成
■旋挖钻机组成 由液压履带式伸缩底盘、主机、自行起 落可折叠桅杆、伸缩式钻杆、钻具、及滑轮架、 油缸、动力头等部件组成。
• 根据所钻地层不同分为可用于风化基岩及永冻层 钻进的截齿式环状钻头及用于较硬基岩钻进的牙 轮环状筒式钻头；
• 常用钻头直径有Φ400mm～Φ3000mm。
筒式钻头
（二）旋挖设备成孔工艺类型
成孔工艺类型
干孔钻进 造壁钻孔 全护筒钻进 静浆护壁钻进
七、旋挖成桩施工工艺及质量控制重难点
（一）施工准备
➢施工图纸
• 有效的桩基工程施工图； • 签认的图纸会审记录； • 现场基桩平面布置图。
➢场地与环境条件有关资料
• 施工现场和邻近区域内的地下管线(管道、电缆)、地下 构筑物、危险建筑物、道路、高压架空线的分布等调查 资料；
• 邻近建筑的基础形式、埋置深度、使用现状以及防震、 防噪声的要求；
• 场地的气候及季节降雨情况； • 稳定液排放、弃土条件。
图纸会审及地勘资料的深化
➢ 读图时应先查看施工设计文件是否签章齐全并是否盖有 外审合格章；
➢ 读图时应结合图纸外审意见；
➢ 读图时要结合现行设计规范；
➢ 读图时应知晓本工程桩基设计等级和桩端持力层情况； 当设计等级为甲级的非嵌岩桩和非深厚坚硬持力层的桩 基；设计等级为乙级的体型复杂、荷载分布显著不均匀 或桩端平面以下存在软弱土层的建筑桩基等应注意提醒 设计考虑桩基不均匀沉降问题，并应共同明确桩基不均 匀沉降观测点的布置问题。
D-桩孔直径（m）。
■钻孔偏斜 旋挖施工过程中，施工桩实际轴线与设计桩
孔轴线的偏离称钻孔弯曲，俗称孔斜。
■塌孔 孔壁土与原生土脱离掉入孔内的现象称为塌孔。
■卡钻 在旋挖钻进过程中，钻具被孔壁卡住，使提钻或
旋转无法正常进行的现象。
■稳定液 主要用于保持孔壁稳定的液体。
■护筒 主要用于固定桩位、保护孔口、保持孔壁稳定的
➢ 对于有地面大面积堆载的建筑物，应远离桩基。
➢ 对于新近填土建筑场地，可采用强夯、灌浆等加固措施 先行处理，尽量消除土的自重固结沉降。
➢ 对于中性点以上的桩身，可对其表面采取涂层、油毡隔 离进行处理，以减少负摩阻力。
➢ 设计交底时建设、设计、监理、施工等单位应共同确定 桩基岩芯取样位置。
➢ 设计交底时参建各方应根据地勘资料及设计要求确定试 成孔桩的位置。
• 对场地的不良地质作用，如滑坡、崩塌、泥石流、岩溶 、土洞、可液化土层和特殊性岩土的分布等应有明确判 断、结论和处置方案；
• 评价成桩可能性，论证桩的施工条件及其对环境的影响
• 有关地基土冻涨性、湿陷性、膨胀性、腐蚀性等评价；
• 查看勘探点平面布置图，勘探点间距是否符合规范要求 。勘探点间距：端承桩宜为12～24m；摩擦桩宜为20 ～35m；当地层条件复杂，影响成桩或设计有特殊要求 时，勘探点应适当加密； 高回填土、卵石土、岩溶、 岩土界面坡率大于10%等复杂地质条件下的柱下单桩基 础，宜每桩设一勘探点。（ＪＧＪ９４－２００８）第 ３.２.２条
➢ 地基承载力≥600KPa且采用机锁钻杆无法转进的土层。
伸缩钻杆示意图（摩阻式）
机械锁定式钻杆（机锁式）
（四）钻具的选择
钻具的类型 螺旋钻头、旋挖钻斗、筒式环状钻头 等
。
螺旋钻头 ➢岩石螺旋钻头
• 钻头的切削刃具为头部镶焊有钨钴硬质合金的截齿； • 主要用于风化基岩、胶结较好的卵、砾石地层及硬质永
《建筑地基与基础工程施工质量验收规范》GB502022002
《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB502042002
《混凝土质量控制标准》GB50164-2011
《工程测量规范》GB50026-2007
行业标准
《建筑桩基技术规范》 JGJ94-2008 《建筑变形测量规范》JGJ8-2007 《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107-2010 《钢筋焊接及验收规程》JGJ18-2012 《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003
要求一定足够数量的混凝土。混凝土初灌量计算公式： V≥ πh1d2+ πKD2h2 式中 V-混凝土初灌量（m3）； h1-导管内混凝土高度， h1=(h-h2) (m)； h桩孔深度（m）； h2-导管外混凝土面高度（m），取1.3-1.8 m rw-泥浆密度，11-12KN/m3； rc-混凝土密度，23-24KN/m3； d-导管内径（m）； K-混凝土充盈系数，取1.3；
■ 摩擦桩 在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩侧
阻力承受，桩端阻力小到可忽略不计。
端承桩 在承载能力极限状态下，桩顶竖向荷载由桩端
阻力承受，桩侧阻力小到可忽略不计。
小直径桩 d≤250mm
中直径桩 250mm﹤d﹤800mm
大直径桩 d≥800mm
■ 砼初灌量 水下混凝土浇筑时为稀释、冲散桩底沉渣而
地方标准
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》DBJ50 -125-2011 《重庆建筑地基基础设计规范》 DBJ50-047-2006 《工程地质勘察规范》DBJ50-043-2005 《旋挖成孔灌注桩工程技术规程》（征求意见稿）
三、旋挖成桩工程常用术语解释
■ 干作业旋挖成孔 不使用稳定液护壁，直接采用
➢ 读图时查看同一结构单元的桩基，是否选用了压缩性差 异较大的土层作为桩端持力层。
➢ 查看地勘资料，本工程是否有桩身穿越较厚松散回填土、 欠固结土而进入相对较硬土层的情况。如有应注意提醒 设计视项目具体情况分析计算桩侧负摩阻力对基桩的影 响。
➢ 如本工程有临空建筑、坡地建筑及其需填土的建筑场地 ，建设单位应会同参建各方调整施工顺序，不得先挖桩 再填土，并应保证填土的密实性，一般要求压实系数不 低于0.94 。
• 勘探孔的深度
✓ 一般性勘探孔深应达到预计桩长以下3-5d，且不得小 于3m，对大直径桩，不得小于5m；
✓ 控制性勘探孔深应满足下卧层验算要求，对需验算沉降 的桩基，应超过地基变形计算深度；
✓ 钻至预计深度遇软弱层时，应予加深；在预计勘探孔深 度内遇稳定坚实岩土时，可适当减小；
✓ 对嵌岩桩，应钻入预计嵌岩面以下3—5d，并穿过溶洞 、破碎带，到达稳定地层。
（二）旋挖钻机特点
■优点
自动化程度高、移位灵活方便； 低噪音、低振动、扭矩大、成孔速度快，效率高； 采用柴油作为燃料，无需水电，安全性能高； 无泥浆循环，对环境污染小； 誉为“绿色施工工艺” 。
■缺点
因目前旋挖成孔基本采用干成孔方式，无护壁，遇到高 回填土、粉土层、较厚流沙层、砂卵石层、孤漂石等复 杂地质条件时，成孔较难，易造成卡钻、埋钻、钻杆断 裂，缩径、塌孔、夹砂而形成Ⅲ、Ⅳ类桩。
冻土层； • 结构形式有直螺和锥螺。
旋挖钻斗
➢ 极为重要，主要用于砂土、淤泥、粘土、淤泥质亚粘土 、砂砾层、卵石和风化软基岩地层；
➢ 针对不同的地质条件，底部有单层底板和双层底板，进 土口有单开口和双开口；
➢ 单开口开口大，适合钻进较大砾径的砾石层及大的卵石 层、漂石层等；双开口钻头适合钻进一般砂土层及小直 径砾石层；
（二）旋挖钻机选型
■主要性能参数 最大钻孔直径、钻孔深度、扭矩、钻
杆直径、钻杆配置、加压力、提升力、钻孔倾角等
旋挖钻机钻进过程中80%不需要用加压装置，或需要有很小的 加压力。只有在遇到≥10Mpa 的岩石时，才使用加压装置进行 加压，加压过程应均匀，不应太大。
目前使用的旋挖钻机生产厂家主要有三一重工、中联重 科，旋挖钻机的主要型号如下。
不同钻杆特点 摩擦式钻杆
➢ 地质状况不复杂且容易钻进时； ➢ 地层承载力小于350kpa的土层、砂层、砂砾层、淤泥地质层； ➢ 操作容易，可提高工作效率。
机锁式钻杆
➢ 地质状况较复杂且难以钻进时； ➢ 地层承载力大于400kpa的砾卵石、漂石层、硬质板砂、硬岩层
； ➢ 可适合于所有土层施工。
组合杆
旋挖成孔灌注桩施工工艺
XXXX年XXX月
目录
一、旋挖成桩工程应用现状 二、旋挖成桩工程相关规范、标准及文件 三、旋挖成桩工程常用术语解释 四、旋挖钻进工作原理、特点及适用土层范围 五、旋挖设备组成、选型及成孔工艺类型 六、旋挖成桩施工工艺及质量控制重、难点 七、旋挖成孔常见问题预防和处理
一、旋挖成桩工程应用现状
➢ 针对不同土层分为单层底板旋挖钻斗、双层底板旋挖钻 斗、双层底板单开口全镶截齿、斗齿截齿混镶钻斗、带 辅助卸土机构的钻斗；
➢ 对于卸渣特别困难的地层（如粘泥含量很高的粘土层） 、直径小于1m的钻斗可将筒体设计成半合式或在筒体 内全高焊圆钢与母线成共4根均布；
➢单层底板钻斗
单层底板旋挖钻斗统称为钻斗，适合钻进粘性地层及 胶结性强的地层；
施工队伍组成： 1、专业地基基础施工企业 2、地勘单位专业技术人员 3、施工总承包企业 4、私人承包
二、旋挖成桩工程相关规范、标准及文件
（一）旋挖成桩工程相关规范、标准
国家标准：
《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001
《岩土工程勘察规范》GB50021-2001
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011
➢ 施工图纸会审记录必须经各方签字确认。
➢ 设计交底时对特殊地基条件如新近高回填土、岩溶地区、 喀斯特溶岩地质等应结合企业施工经验、政府相关文件， 提出防治成桩质量通病的合理化建议；（ ★深化设计）
➢ 因旋挖桩成桩成桩速度快，防孔坍塌，建议施工图中设 计要求岩石单轴抗压强度值为天然值。
筒状体，有钢质护筒和混凝土护筒。
五、旋挖钻进工作原理、特点、适用范围
（一）旋挖钻进工作原理 ■旋挖成孔 通过钻斗的旋转、挖土、提升、卸土和泥
浆置换护壁，反复循环而成孔。
■钻进原理 在伸缩式钻杆自重（含钻斗重）和固定于
桅架上的油缸液压压力作用下，利用钻杆和钻斗 的旋转，通过动力头旋转切削土体使土屑装满钻 斗后提升钻斗出土，并实现桅杆垂直度的自动调 节和钻孔深度的计量，经反复循环而成孔。
技Biblioteka Baidu准备
具备资料
➢岩土工程勘察文件（地勘报告内容）
• 应反映场地各层岩土的类型、深度、分布、工程特性及 变化规律；
• 当采用基岩作桩的持力层时，报告应反映基岩的岩性、 构造、岩面变化、风化程度、坚硬程度、完整程度和基 本质量等级，判定有无洞穴、临空面、破碎岩体或软弱 岩层；
• 应查明水文地质条件，地下水位埋深、类型和水位变化 幅度，评价地下水对桩基的影响；
➢技术性能资料
• 主要施工机械及其配套设施的性能资料； • 所需原材料、半成品的检试验和配合比报告； • 测量仪器相关资料，并已检定合格。
➢其他技术资料
• 根据施工图，对工程基桩进行统一编号； • 配备相应的规范、标准、文件及技术资料表格； • 认真分析地勘资料,根据岩层分布情况,按等高线确定成
孔深度，并认真绘出各桩柱状图。