北京地铁五号线工程和平里北街站 钻孔灌注桩施工方案

四、主要施工方法
1.设备选型
根据土层条件及文明施工、环保要求，本工程选用进口履带式旋挖钻机IMT180、R-518、GZ50。见钻机主要参数:
钻 机 参 数 表
机型 扭矩 最大钻深 最大直径 卷杨提升力 发动机功率
IMT180 18TM 60m 1.5m 17.8t 219kw
R-518 16TM 50m 1.5m 15.6t 224kw
GZ50 12TM 50m 1.2m 13.2t 220kw
旋挖钻机采用柴油机为动力、全液压控制、履带行走（移位方便），采用伸缩式钻杆、钻斗回转直接取土、静态泥浆护壁，因此具有噪音低（发动机处为107分贝，距离钻机15米外约为58分贝）、污染小、钻进效率高的优点，完全满足文明施工的要求。而且由于扭矩大，所以对不同地层条件具有广泛的适应性。根据以往的施工经验，旋挖钻机成孔约需1小时，可完全满足工期要求，东北风道及通道采用GZ50型回转钻机。
2.钻孔桩施工
2.1钻孔灌注桩测量定位
地面按设计标高拉槽卸土后进行测量放线，做好桩位的轴线标记和桩位的测量放样，并进行复核报验，作出复核记录，经复核确认桩位的轴线正确无误，开挖探槽探明有无地下管线，确保钻孔位置无地下管线方可埋设护筒，当桩位与待悬吊保护的管线相冲突时,适当调整桩间距。为保证围护结构不侵限，考虑把钻孔桩中心线按设计位置外放17cm。
2.2钻孔灌注桩护筒设置
护筒采用8mm厚的钢板加工卷制，高度1.5～2m，护筒内径比钻头大200mm。护筒按照设计桩位中心线外放10cm埋设，护筒中心对正测定的桩位中心，埋设深度1.2～1.5m，然后复核校正，其定位误差不大于50mm，用粘土分层回填夯实避免护筒位移、掉落，以保证其垂直度并防止泥浆流失。护筒的顶部开设1～2个溢浆口，溢浆口高出地面，使溢流泥浆经泥浆沟排入临时汇浆池，通过泥浆泵回收至沉淀池，减少对场地的污染。
2.3钻机就位
钻机移至孔边，调整钻机位置，使钻机垂直度符合设计要求，同时使钻头底部中心与桩位中心重合。合格后下发开孔通知单方可开钻。













图2 钻孔灌注桩工艺流程图
2.4钻进成孔
根据本工程的地质条件，旋挖钻机选用意大利产R-518及IMT180型旋挖机，回转钻机选用GZ50型钻机。施工时每台钻机配5个护筒，护筒都预先埋设在桩位上。钻机就位时，保持底座平稳，不发生倾斜移位。钻头中心采用桩定位器对准桩位。为保证钻孔的垂直度，在钻进过程中，设置钻机导向装置，利用双向调节标尺或线坠调整钻杆垂直。泥浆池存一部分泥浆后正式钻孔，开孔时做到稳、准、慢，钻进速度根据土层类别，孔径大小，钻孔深度及供浆量确定，钻进中根据钻进速度、进尺情况及时放松电缆线及进浆胶管，使电缆、胶管和钻杆同步下放。施工时设专人清除泥浆沟和沉淀池中的沉碴。灌注桩身混凝土时，用泥浆泵把桩孔内排出的泥浆抽到循环池（泥浆箱）中进行净化处理，与此同时，使用罐车把废浆运走。
2.5护壁泥浆的配制及要求
开孔使用的泥浆用优质膨润土制作，当钻进遇到粘土层时采用原土造浆。施工中经常测定泥浆比重、粘度、含砂率和胶体率，并保持护筒内泥浆顶面始终高出护筒外水位或地下水位1米以上。泥浆主要控制指标如下表所示。
泥浆主要参数指标
地层条件 泥浆比重 泥浆粘度 含砂率 胶体率
粉土、粘土层 1.1左右 16～22s <4% ≮90%
粉细砂层 1.2左右 19～28s <8%
泥浆制备及测试技术要求：
2.5.1及时采集泥浆样品，测定性能指标，对新制备的泥浆进行第一次测试，使用前再进行一次测试，钻孔过程中经常进行检测，保证泥浆质量；
2.5.2 储存泥浆每8小时搅拌一次，每次搅拌泥浆或测试结果作为原始记录；
2.5.3 新鲜泥浆制作好后搁置24小时，经各项指标测试合格方可正式使用，回收泥浆经过振动筛处理，性能指标达到要求后再循环利用；
2.5.4 设置拌浆池、贮浆池、循环池、沉淀池和泥浆泵形成循环系统供浆，泥浆池容积满足钻孔桩施工进度要求；
2.6特殊情况的处理
在钻进过程中，如发现斜孔、弯孔、缩颈、塌孔冒浆等情况立即停止钻进，采取下列措施处理：
2.6.1 当钻孔倾斜时，可反复扫孔修正，如纠正无效，在孔内回填土至偏孔处以上0.5m，再重新钻进；
2.6.2 钻孔过程中如遇坍孔，立即停钻，并回填粘土，待孔壁稳定后再钻；
2.6.3 钻孔过程中如遇到护筒周围冒浆，可用稻草拌泥团堵塞洞口，并在护筒周围压上一层砂包。
2.6.4 钻孔桩如出现断桩，通过监理及设计同意，在问题桩背后补打一跟合格桩。
2.7钻孔灌注桩清孔验收
钻孔过程中要做好详细的钻孔记录，桩孔钻至设计深度后，要会同现场监理工程师进行验孔，符合要求后才进行清孔工作，一般使用正循环方法进行换浆清孔，做法是：开动钻头空钻不进尺，使沉碴处于悬浮状态随旧浆排走。清孔后孔底的沉碴厚度必须符合要求。在灌注水下混凝土前，必须复测孔底沉淀物厚度，符合要求方可灌注水下混凝土，如沉淀物厚度超过规范要求，可在灌注混凝土前对孔底进行高压射水或吹风数分钟，使沉淀物飘浮后，经监理验收合格后立即灌注水下混凝土。
2.8钻孔灌注桩钢筋笼制作及安装
2.8.1钢筋笼按设计图纸加工制作，加劲箍一般设置在主筋外面，主筋不设弯钩，以免妨碍导管抽拔。钢筋笼加工前先调直主筋，焊接时，主筋的搭接应互相错开35d，且不小于500mm区段范围内，要做到同一根主筋上不得有两处驳接接头，同区段内接头数不得超过钢筋总数的50％。钢筋笼在现场制作，钢筋在放置和制作钢筋笼过程中要有足够的混凝土垫块保护层。
2.8.2在桩施工前，技术交底、图纸会审后由技术负责下达加工图纸，焊工按要求及规范焊制。
2.8.3钢筋笼采用地面一次加工成型、平衡滑轮法下置孔内，成型后的钢筋笼应水平堆放在平整干净的地面上，其堆放不宜超过2层，质检员配合监理在现场检测后挂上标识牌。
2.8.4钢筋笼下置前，由项目部值班技术员会同监理工程师进行实地检查验签后，方可吊装入孔。
根据设计，16T吊车满足钢筋笼吊装需要，钢筋外圈设置足够数量的保护层钢筋，以确保钢筋笼居中。钢筋笼吊起后要缓慢落入桩孔内就位。由于钢筋笼离桩底均有一定的距离，待就位到正确位置后，用4根φ22钢吊钩钩住笼顶加强箍，用2根[16a槽钢做横担悬挂在井壁上，借助自重保证钢筋笼标高及垂直度正确，待桩芯混凝土具有一定强度，再去掉挂钩。钢筋笼吊运时应防止扭转、弯曲。安装时应对准孔位，吊直扶稳，缓慢下放，避免碰撞孔壁，就位后立即固定。钢筋笼吊放见图示：

图3 钢筋笼吊放示意图
2.8.5钢筋笼下放孔内时，应保持垂直状态，若中途遇阻不得强行墩放（可以适当转向起下），如果仍无效果，则应起笼扫孔后重新下入。
2.8.6钢筋笼顶达设计标高后，调整钢筋笼使其中心与桩位中心重合，然后用插杠将钢筋笼吊环固定在方木上。必要时钢筋笼主筋亦用细钢筋控制在护筒上。混凝土灌注过程中禁止扰动钢筋笼固定物。
2.9混凝土水下灌注
2.9.1必须使用防漏性能好的双头螺旋导管。使用前对导管连接处严格检查，确保不漏水漏气。下导管过程中要加O型密封圈，防止漏水。O型密封圈必须经常更换，以防漏水漏气，导管下置时丝扣连接处严格检查，必须上紧，防止漏水，导管使用到一定期限，对导管进行水密性试验。
2.9.2导管下入后应测量沉渣厚度，沉渣厚度不符合设计要求时必须进行第二次清孔，待沉渣符合设计要求，经监理工程师确认后， 方可进行砼灌注施工。
2.9.3首斗灌注必须加隔水球，未加隔水球不得灌注。
2.9.4导管离孔底300—500mm，以保证隔水球顺利推出为准。其后正常埋管深度不得小于2.0m，最大埋深不宜超过6米，一次拨管不得超过4米。