旋挖钻机遇易塌砂卵石地层成孔成桩的简易方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 112144514 A(43)申请公布日 2020.12.29

(21)申请号 2020110638.X(22)申请日 2020.09.30

(71)申请人 北京建材地质工程有限公司

地址 100102 北京市朝阳区望京西路甲50-1号卷石天地大厦A座4层 申请人 北京赛瑞斯国际工程咨询有限公司　

北京城建科技促进会(72)发明人 何世鸣　刘玉成　李江　郭党生　

周与诚　张宝河　郁和坤　陈辉　黄鑫峰　贾城　梁成华　司呈庆　王海宁　洪伟　岳忠杰　刘志刚　郭跃龙　陈鹏　(74)专利代理机构 北京一格知识产权代理事务

所(普通合伙) 11316

代理人 滑春生　赵永伟

权利要求书1页 说明书8页 附图1页

(51)Int.Cl.

E02D 5/38(2006.01)E02D 5/66(2006.01)E02D 15/04(2006.01)C09K 8/14(2006.01)C09K 17/08(2006.01)C09K 103/00(2006.01)

CN 112144514 A()发明名称

旋挖钻机遇易塌砂卵石地层成孔成桩的简易方法(57)摘要

一种旋挖钻机遇易塌砂卵石地层成孔成桩的简易方法，包括以下步骤：（1）埋设孔口护筒；（2）钻孔：在所述的护筒内钻孔；（3）在桩孔内继续钻进单次钻孔的深度；（4）在桩孔内形成护壁层：将调拌好混合泥料倒入单次钻孔的桩孔内，用旋挖钻机斗旋转将混合泥料挤压进入孔壁的砂卵石间隙形成护壁层；（5）重复步骤（3）‑（4），直至完成整个桩孔，提出钻具；（6）将钢筋笼吊入桩孔，灌注混凝土，凝固后起拔孔口护筒。有益效果是：在地下水位相对较低的砂卵石层中，钻孔中回填混合泥料的工法，形成密实的泥皮支护体系，省去了泥浆池的设置，减少了排浆液，同时桩身砼也不用水下导管灌注工艺，极大的缩短灌注砼时间，也明显提高了砼的质量。

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权　利　要　求　书

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1.一种旋挖钻机遇易塌砂卵石地层成孔成桩的简易方法，其特征在于，包括以下步骤：埋设孔口护筒：在桩位埋设孔口护筒；钻孔：在所述的护筒内钻孔，以孔壁不塌为原则确定单次钻孔深度；所述的孔口护筒的长度等于或接近于单次钻孔深度；

在桩孔内继续钻进单次钻孔的深度；在桩孔内形成护壁层：将调拌好的混合泥料倒入单次钻孔的桩孔内，用旋挖钻机斗旋转将混合泥料挤压进入孔壁的砂卵石间隙，将砂卵石粘结在一起，在孔壁内形成一个有黏度的泥料混合护壁层，起到护壁作用；

重复步骤（3）-（4），直至完成整个桩孔，提出钻具；将钢筋笼吊入桩孔，并居中固定；将串筒徐徐下入桩孔内，距离孔底1m；灌注混凝土，凝固后起拔孔口护筒。

2.根据权利要求1所述的旋挖钻机遇易塌砂卵石地层成孔成桩的简易方法，其特征在于，所述的混合泥料由黏土和膨润土以重量比例10：1混合而成，如果黏土本身含水率高，就不用洒水，可以直接调配拌合，如果黏土含水率低，就洒水调拌使含水率达到20~30%，比最优含水率略高，手攥湿乎乎的感觉；同时也达到降尘的目的。

3.根据权利要求1所述的旋挖钻机遇易塌砂卵石地层成孔成桩的简易方法，其特征在于，所述的单次钻孔深度为2m；所述的孔口护筒的长度为2m，保证护筒底端坐在原状土层。

4.根据权利要求1所述的旋挖钻机遇易塌砂卵石地层成孔成桩的简易方法，其特征在于，所述孔口护筒的埋设固定方法：孔口护筒固定在桩孔位置后，在其周围用粘土分层回填夯实，以保证其垂直度及防止护筒位移；如果孔口护筒底土层不是粘性土，应挖深或换土，在坑底回填夯实200～300mm厚度的粘土后，再安放孔口护筒，以免护筒底口处渗漏塌方；在该孔口护筒上口外侧应绑扎木方或钢管对称设置吊紧，防止下窜。

5.根据权利要求1所述的旋挖钻机遇易塌砂卵石地层成孔成桩的简易方法，其特征在于，所述的步骤（8）中，混凝土浇筑前必须检查坍落度和易性并记录；混凝土运到灌注点不能产生离析现象；灌注混凝土前孔口要盖严，防止异物落入孔内；混凝土灌注过程中，始终保持串筒位置居中；混凝土灌注至桩顶后必须多灌0.5m，以保证凿去浮浆后桩顶混凝土的强度。

6.根据权利要求5所述的旋挖钻机遇易塌砂卵石地层成孔成桩的简易方法，其特征在于，在灌注桩头部位混凝土时进行振捣；当桩顶标高偏低时，砼灌不到地面，砼初凝后，用土回填钻孔，避免人或设备等掉入孔内。

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旋挖钻机遇易塌砂卵石地层成孔成桩的简易方法

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技术领域

[0001]本发明涉及一种旋挖钻机遇易塌砂卵石地层成孔成桩的简易方法，属于建筑地基基础施工中的成桩，可用于护坡桩、抗压桩、抗拔抗浮桩等的施工。背景技术

[0002]目前国内外遇到易塌砂卵石地层成孔成桩通常选用的工艺方法有：(1)正、反循环钻机施工：施工工艺是通过泥浆循环，来钻进成孔、排渣、护壁，这两种方式排渣砂石粒径较小，该项目钻孔时间长、成桩后清孔时间长，同时深水泵易被泥石堵塞损坏，其时效性差。泥浆池需及时清掏外运排放，造成环境二次污染。遇到卵石层中的卵石直径D≥18cm，卵石含量50-70%，以及卵石D≥20cm、含量70-80%，这种工艺是无法将如此大的粒径通过泥浆排渣排出孔外的，所以该工艺不可行。(2)乌卡斯冲击钻机施工：乌卡斯冲击钻是采用重力作用钻进成孔，钻机施工噪音大，环保降噪音难达标，同时在砂卵石中钻机会频繁抖动，附近地层结构会受到扰动，而且效率很低，不到旋挖钻机的四分之一。考虑这些因素，所以不能选用该工艺方法。(3)人工挖孔施工：因砂卵石层结构松散，若采用人工挖孔可能会坍塌，尤其孔深超过16m时，更被列为危险性较大分项工程，施工安全无法保证，不应采用该冒险的工艺方法。(4)旋挖钻机施工：旋挖钻机是近些年来研发的新设备，具有钻孔速度快、施工噪音低、环境污染小等特点，适合大部分地层施工，钻机采用液压系统，能较好的控制桩身的孔位、垂直度等，可优先采用该施工工艺方法。(5)全护筒跟进旋挖施工：该工艺是全程套筒跟进的旋挖钻施工，是针对大粒径卵石层及复杂地层中护壁难而研发的新工艺，此工艺可有效解决缩颈、塌孔等桩身质量缺陷，但施工要求精度高、配套设备多、施工成本高，暂不考虑选择该种昂贵的工艺方法。

[0003]旋挖钻机施工工艺的比选：在易塌厚砂卵石地层选择合理的旋挖成孔施工工艺，常用的工艺方法包括：（1）无循环泥浆护壁成孔，用无循环稳定浆液保持孔壁稳定的一种成孔施工工艺。（2）套筒护壁成孔，利用套管保持孔壁稳定的一种成孔施工工艺，即上述文中提到的全护筒跟进旋挖施工工艺。（3）干作业成孔，无需采用护壁措施直接用旋挖钻机取土成孔施工工艺。

[0004]试验桩的成孔施工：在施工现场究竟选用哪种工艺进行钻孔作业，同时因造价成本、工期的因素暂不考虑选用全护筒跟进的施工工艺，为确保达到设计的桩孔径、深度、垂直度等要求，在现场进行试验桩的施工，该工程采用的中国南车公司制造的TR200D旋挖钻机，设备最大扭矩200KN.m，发动机功率187KW，钻径最大1800mm，钻深最大60m。干作业成孔试桩，在工地现场先进行旋挖干作业试验桩3根，施工时出现钻杆抖动大，卡钻、磨齿等现象，在挖至3~5m提钻排筒内渣土时，孔内出现塌孔及缩径现象，无法满足设计要求，停机提钻回填桩孔，该项单一的干作业成孔试桩不成功。无循环泥浆护壁成孔试桩，在工地现场试桩附近开挖一泥浆池，池底、池壁做好防水层处理，调配泥浆液为膨润土：火碱=2000:25（质量比），泥浆比重控制在1.1～1.15，胶体率不低于95%；含砂率不大于4%。旋挖开钻施工后，泥浆注入孔内，尚未达到孔口有稳定液时，泥浆已在砂石层内渗透外流造成流失严重，故无

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法采用该工艺做法。

[0005]以上各种工艺方法看来无法满足施工要求，应该可以发明出能实施也更经济更有效率的方法。

发明内容

[0006]本发明提供一种旋挖钻机遇易塌砂卵石地层成孔成桩的简易方法，以解决现有技术存在的上述问题。

[0007]为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：1、一种旋挖钻机遇易塌砂卵石地层成孔成桩的简易方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）埋设孔口护筒：在桩位埋设孔口护筒；（2）钻孔：在所述的护筒内钻孔，以孔壁不塌为原则确定单次钻孔深度；所述的孔口护筒的长度等于或接近于单次钻孔深度；

（3）在桩孔内继续钻进单次钻孔的深度；（4）在桩孔内形成护壁层：将调拌好的混合泥料倒入单次钻孔的桩孔内，用旋挖钻机斗旋转将混合泥料挤压进入孔壁的砂卵石间隙，将砂卵石粘结在一起，在孔壁内形成一个有黏度的泥料混合护壁层，起到护壁作用；

（5）重复步骤（3）-（4），直至完成整个桩孔，提出钻具；（6）将钢筋笼吊入桩孔，并居中固定；（7）将串筒徐徐下入桩孔内，距离孔底1m；（8）灌注混凝土，凝固后起拔孔口护筒。

[0008]所述的混合泥料由黏土和膨润土以重量比例10：1混合而成，如果黏土本身含水率高，就不用洒水，可以直接调配拌合，如果黏土含水率低，就洒水调拌使含水率达到20~30%，比最优含水率略高，手攥湿乎乎的感觉；同时也达到降尘的目的。[0009]所述的单次钻孔深度为2m；所述的孔口护筒的长度为2m，保证护筒底端坐在原状土层。

[0010]所述孔口护筒的埋设固定方法：孔口护筒固定在桩孔位置后，在其周围用粘土分层回填夯实，以保证其垂直度及防止护筒位移；如果孔口护筒底土层不是粘性土，应挖深或换土，在坑底回填夯实200～300mm厚度的粘土后，再安放孔口护筒，以免护筒底口处渗漏塌方；在该孔口护筒上口外侧应绑扎木方或钢管对称设置吊紧，防止下窜。[0011]所述的步骤（8）中，混凝土浇筑前必须检查坍落度和易性并记录；混凝土运到灌注点不能产生离析现象；灌注混凝土前孔口要盖严，防止异物落入孔内；混凝土灌注过程中，始终保持串筒位置居中；混凝土灌注至桩顶后必须多灌0.5m，以保证凿去浮浆后桩顶混凝土的强度。

[0012]必要时，在灌注桩头部位混凝土时进行振捣；当桩顶标高偏低时，砼灌不到地面，砼初凝后，用土回填钻孔，避免人或设备等掉入孔内。[0013]采用该方法的有益效果是：在地下水位相对较低的砂卵石层中，钻孔中回填混合泥料的工法，因泥料的塑性、延展性较好，能通过钻头旋转挤压将泥料嵌入桩孔壁的砂卵石缝隙中，形成密实的泥皮支护体系，而这种方法省去了泥浆池的设置，减少了排浆液，同时桩身砼也不用水下导管灌注工艺，极大的缩短灌注砼时间，也明显提高了砼的质量，经济效

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益综合指标明显优于无循环泥浆护壁、全套管跟进成孔，更优于正反循环和冲击钻工法。附图说明

[0014]图1是本发明的工艺流程。

具体实施方式

[0015]参见图1，本发明的基本工艺流程如图1所示，以下结合具体实施例对本发明工艺流程进行细述：

1、测量放线定桩位，首先在平整场地上测量放线定桩位，在桩位两端增加“保护桩”，两端用测量仪器做好定位桩，防止桩位出现偏差时随时复核；定桩位通常是用钢钎或打孔器在地上打一深孔，灌入白石灰粉，在桩位处插上木棍或钢筋棍等明显标志。必要时，将该控制线投射到远处墙壁上，随时复核用。[0016]2、黏土膨润土混合泥料调配，利用现场已购买的膨润土及附近拉来的黏土，按1：10比例进行调配，如果黏土本身含水率高，就不用洒水了，可以直接调配拌合，如果黏土含水率低，就洒水调拌使含水率达到20~30%，比最优含水率略高，手攥湿乎乎的感觉；同时也达到降尘的目的。[0017]3、孔口护筒埋设固定，钻孔前在测定的桩位，准确埋设护筒，护筒长度至少1.0m，最好达到2.0m，保证护筒底端坐在原状土层。准确固定钻孔位置，隔离地面积水，稳定孔口土体和保护孔壁不塌，以利钻孔工作进行。孔口护筒采用钢护筒，护筒内径大于下一级钻头直径200mm，护筒顶标高应高于施工面10-20cm，并确保筒壁与水平面垂直。护筒定位时应先对桩位进行复核，然后以桩位为中心，定出相互垂直的十字控制桩线，并作十字栓点控制，挖护筒孔位，吊放入护筒，护筒周围孔隙填入粘土并夯实，同时用十字线效正护筒中心及桩位中心，使之重合一致，并保证其护筒中心位置与桩中心偏差小于2cm。埋设护筒时，护筒中心轴线对正测定的桩位中心，严格保持护筒的垂直度。护筒固定在正确位置后，用粘土分层回填夯实，以保证其垂直度及防止泥浆流失及护筒位移。如果护筒底土层不是粘性土,应挖深或换土,在坑底回填夯实200～300mm厚度的粘土后,再安放护筒,以免护筒底口处渗漏塌方。护筒上口应绑扎木方或钢管对称吊紧，防止下窜。[0018]4、钻进成孔，经试验一次钻进2m深可不塌，用铲车将调拌好的混合泥料填入孔内，填至护筒下端上一点，用旋挖钻机斗旋转挤压进孔壁，形成一个人造的有黏度的泥料皮，起到护壁效果。再进行下一段2m钻进，再提出钻具，再填入混合泥料，再用旋挖钻机斗旋转挤压进孔壁，形成第二段人造护壁；循环进行，直到孔底，提出钻具。[0019]5、钢筋笼制作，平整钢筋笼加工场地。钢筋进场后保留标牌，按规格分别堆放整齐，防止污染和锈蚀。[0020]根据设计，计算箍筋用料长度、主筋分布段长度，将所需钢筋调直后用切割机成批切好备用。由于切断待焊的主筋、箍筋、绕筋的规格尺寸不尽相同，注意分别摆放，防止错用。桩身钢筋笼竖向钢筋的接头采用机械连接或焊接。焊接长度单边10d，双边长度5d（d为钢筋直径）。焊接接头位置须相互错开，接头率≤50%，错开距离>35d（d为钢筋直径）且不应小于500mm。

[0021]在钢筋圈制作台上制作箍筋并按要求焊接。将支撑架按2m的间距摆放在同一水平

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面上对准中心线，然后将配好定长的主筋平直摆放在焊接支撑架上。将箍筋按设计要求套入主筋（也可将主筋套入箍筋内）并保持与主筋垂直，进行点焊或绑扎。箍筋与主筋焊好或绑扎后，将绕筋按规定间距绕于其上，用绑扎丝绑扎并间隔点焊固定。[0022]分段制作的钢筋笼，搬运时应采取适当措施，防止扭转、弯曲。[0023]根据现场实际情况，钢筋笼成型后根据规范要求进行自检、隐检和交接检，内容包括钢筋（外观、品种、型号、规格）、焊缝（长度、宽度、厚度、咬口、表面平整等）、钢筋笼允许偏差（主筋间距、加劲筋间距、钢筋笼直径和长度等），并作好记录。合格后方可吊装。[0024]检验合格后的钢筋笼应按规格编号分层平放在平整的地面上，防止变形。[0025]6、钢筋笼及串筒吊放，起吊钢筋笼采用扁担起吊法，起吊点设在钢筋笼箍筋与主筋连接处，且吊点对称并一次性起吊。[0026]钢筋笼设置合理的起吊点，以保证钢筋笼在起吊时不变形。吊放钢筋笼入孔适应对准孔位，保持垂直，轻放、慢放入孔。若遇阻碍应停止下放，查明原因进行处理，严禁高提猛落和强制下入。现场测护筒顶标高，准确计算吊筋长度，以控制钢筋笼的桩顶标高及钢筋笼上浮等问题。[0027]钢筋笼吊装选用合适吨位的吊车用4-6个起吊点，以保证钢筋笼在起吊时不变形。钢筋笼下放前，应先安装钢筋保护层的垫块，以确保混凝土保护层厚度。钢筋笼安装到位后，用水平仪测量护筒顶高程，确保钢筋笼顶端到达设计标高，随后立即固定。使用φ14或φ16吊筋控制钢筋笼的桩顶标高。

[0028]在钢筋笼吊放到位并居中国定后，方可起吊串筒，并固定，上部组装漏斗。[0029]7、灌注混凝土成桩，混凝土浇筑前必须检查坍落度、和易性并记录。混凝土运到灌注点不能产生离析现象。灌注混凝土前孔口要盖严，防止异物落入孔内。[0030]混凝土灌注过程中，始终保持串筒位置居中，提升串筒时应有专人指挥，灌注至桩顶后必须多灌0.5m，以保证凿去浮浆后桩顶混凝土的强度。必要时桩头部位振捣。[0031]在灌注砼时，每班组应制作不少于1组砼试件。[0032]钢护筒在灌注结束，砼初凝前拔出，起吊护筒时要保持其垂直性。[0033]当桩顶标高偏低时，砼灌不到地面，砼初凝后，用土回填钻孔，避免人或设备等掉入孔内。

[0034]工程实施案例

1、工程概况

1.1基坑支护设计

1.1.1基坑支护设计简述

某科学实验楼项目位于北京北部地区，该场地位于白河一级阶地之上，自然地面标高为58.79—60.26m，该建筑结构底板标高-10.60m，±0.00为61.85m。基坑采用桩锚支护体系，护坡桩Ф800mm，桩长11.4m~12.0m桩间距1.5m，桩身及冠梁混凝土强度为C25，竖向设置2道预应力锚杆。

[0035]1.1.2专家论证简述

该工程基坑开挖深度超过5米，按照住建委的《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》要求，于2020年3月27日组织了基坑支护、土方开挖工程安全专项方案专家论证会，针对该工程的地质岩土情况、基坑深度及周边建设情况，详细论证设计方案的安全性及施工中

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应注意密切配合事项。[0036]1.2地层土质概述

根据该项目的岩土工程详细勘察报告（2018年10月），统计岩土土层情况如下：本次岩土工程勘察的勘探深度范围内（最深35.0m）的地层，按成因类型、沉积年代可划分为现代人工堆积层、新近代沉积层及第四纪沉积层三大类，并按其岩性及工程特性进一步划分为6个大层，现分述如下：

现代人工堆积层：拟建场地表层为0.30 ～ 1.20m 厚的人工堆积层。[0037]黏质粉土、砂质粉土填土①层：褐黄色，稍密，稍湿，云母，氧化铁，含大量植物根系，局部含卵石。

[0038]粉细砂填土①1层：褐黄色，稍湿，稍密，长石、石英为主，含少量砖渣、灰渣、圆砾。[0039]卵石填土①2层：杂色，稍湿，松散，表层为少量耕土，D 一般=3-6cm，D 大=12cm，圆状，级配中等，中细砂及粉土充填，局部含少量建筑垃圾。[0040]人工堆积层以下为新近沉积层：

标高58.16～59.74m 以下：卵石②层：杂色，稍密，稍湿，D 一般=4-8cm，D 大=15cm，含量60-70%，亚圆状，级配较好，中细砂为主充填，夹细砂薄层。[0041]细中砂②1 层：灰白色，稍湿，稍密，长石、石英为主，含云母片。[0042]砂质粉土—黏质粉土②2 层：褐黄色，密实，湿，云母、氧化铁。[0043]新近代层以下为第四纪沉积层：

标高53.14～.58m 以下：卵石③层：杂色，中密，稍湿，D 一般=5-8cm，D 大=18cm，含量50-70%，圆状，级配较好，中粗砂为主充填；

中细砂③1 层：灰白色，稍湿，中密，长石、石英为主，含云母片。[0044]标高 47.14～48.43m 以下：

卵石④层：杂色，密实，稍湿，D 一般=5-8cm，D 大=20cm，含量70-80%，圆状，级配较好，中粗砂为主充填。[0045]粉质黏土、重粉质黏土④1 层：褐黄色，很湿，可塑~硬塑，云母、氧化铁。[0046]标高 38.99～40.85m 以下：

卵石⑤层：杂色，密实，湿，D 一般=6-10cm，D 大=20cm，含量70-80%，圆状，级配较好，中粗砂为主充填。[0047]粗砂⑤1 层:灰白色，密实，湿，长石、石英为主，含云母片。[0048]标高 30.79～32.25m 以下：

卵石⑥层：杂色，密实，湿，D 一般=6-12cm，D 大=20cm，含量70-80%，圆状，级配较好，中粗砂为主充填。

[0049]1.3场地水文地质条件

该工程勘察期间，在深度35.00m范围内，未见地下水。近3～5年最高水位标高约38.0米（埋深22.0米左右），而该工程基坑深度最深处为11.80m，坑底最低标高为50.35m，远远高于地下水位。

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2、施工方案的选择

根据地质条件和工程要求，在确保工期、经济造价的情况下，选择合理的施工方案，并对各种方案可实施操作性论证如下：

2.1正反循环钻机施工

正反循环钻机施工桩孔的施工工艺是通过泥浆循环，来钻进成孔、排渣、护壁，这两种方式排渣砂石粒径较小，该项目钻孔时间长、成桩后清孔时间长，同时深水泵易被泥石堵塞损坏，其时效性差。泥浆池需及时清掏外运排放，造成环境二次污染。该项目地层在卵石③层的粒径（标高53.14~.58m、D大=18cm、含量50-70%）、,卵石④层的粒径（标高47.14~48.43m、D大=20cm、含量70-80%），这种工艺是无法将如此大的粒径通过泥浆排渣出孔外的，所以不能选用该工艺方法。

[0051]2.2乌卡斯冲击钻机施工

乌卡斯冲击钻是采用重力作用钻进成孔，钻机施工噪音大，环保降噪音难达标，同时在砂卵石中钻机会频繁抖动，附近地层结构会受到扰动，考虑这些因素，所以不能选用该工艺方法。

[0052]2.3人工挖孔施工

因砂卵石层结构松散，若采用人工挖孔可能会坍塌，施工安全无法保证，不应采用该工艺方法。

[0053]2.4旋挖钻机施工

旋挖钻机是近些年来研发的新设备，具有钻孔速度快、施工噪音低、环境污染小等特点，适合大部分地层施工，钻机采用液压系统，较好的能控制桩身的孔位、垂直度等质量要求，可优选采用该施工方案。[00]2.5全护筒跟进旋挖施工

该工艺是全程套筒跟进的旋挖钻施工，是针对大粒径卵石层及复杂地层中护壁难而研发的新工艺，此工艺可有效解决缩颈、塌孔等桩身质量缺陷，但施工要求精度高、配套设备多、经济造价高，暂不考虑选择该工艺方法。[0055]3、施工工艺的选择

3.1施工工艺的比选

在厚砂卵石层及护坡桩的工程要求，选择合理的旋挖成孔施工工艺，常用的工艺方法包括：

3.1.1无循环泥浆护壁成孔

用无循环稳定浆液保持孔壁稳定的一种成孔施工工艺。[0056]3.1.2套筒护壁成孔

利用套管保持孔壁稳定的一种成孔施工工艺，既上述文中提到的全护筒跟进旋挖施工工艺。

[0057]3.1.3干作业成孔

无需采用护壁措施直接用旋挖钻机取土成孔施工工艺。[0058]3.2试验桩的成孔施工

在施工现场究竟选用哪种工艺进行钻孔作业，同时因造价成本、工期的因素暂不考虑选用全护筒跟进的施工工艺，为确保达到设计的桩孔径、深度、垂直度等要求，于2020年4月

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24日展开试验桩的施工.

3.2.1钻机设备的主要参数

该工程采用的为中国南车公司制造的TR200D旋挖钻机，设备最大扭矩200KN.m，发动机功率187KW，钻径最大1800mm，钻深最大60m。[0059]3.2.2干作业成孔试桩

在工地现场先进行旋挖干作业试验桩（3根）施工时，出现钻杆抖动较大，卡钻、磨齿现象，在挖至3~5m提钻排筒内渣土时，孔内出现塌孔及缩径现象，无法满足设计要求，停机提钻回填桩孔，该项单一的干作业成孔试桩不成功。[0060]3.2.3无循环泥浆护壁成孔试桩

在工地现场试桩附近开挖一泥浆池，池底、池壁做好防水层处理，调配泥浆液为膨润土：火碱=2000:25（质量比kg），泥浆比重控制在1.1～1.15，胶体率不低于95%；含砂率不大于4%。旋挖开钻施工后，泥浆注入孔内，尚未达到孔口有稳定液时，泥浆已在砂石层内渗透外流造成流失严重，故无法采用该工艺做法。[0061]3.2.4干作业加混合泥料护壁成孔试桩

针对现场地层中卵石有较大粒径（D大=20cm、含量70-80%），经现场技术、机组人员根据实际情况，将筒钻头侧壁用气焊切割扩大排渣入口，钻机对位校正机身，用低回转速钻入进尺，在每钻入2m后，提钻杆让出孔位，推土机械配合回填黏土与膨润土混合料入桩孔内，其比值为黏土：膨润土=10:1（体积比），含水率控制在20~30%，钻机再重新就位钻进，将混合料挤压至桩孔壁，形成有黏度的泥料皮，起到护壁效果，重复操作该方法，直至钻至设计标高。[0062]在该砂卵石层且地下水位较低的特定土层中，旋挖深度18米、直径Ф800mm的桩所耗时约2小时40分钟，若为黏土层旋挖同深度的桩约为30分钟，若为正反循环钻机施工约为4~5小时。

[0063]成孔后光照孔壁光滑无塌孔、缩径等现象，吊装钢筋笼、下放串筒，在一小时内完成混凝土浇筑。试验2根18米的桩长后，灌注桩长16.5米，灌注砼用量9m2,充盈系数计算（一根桩实际灌注砼方量与按桩外径计算的理论方量之比）：S=V实/V理= V实/π•（R/2）2•H=9/3.14×0.42×16.5=1.09>1.0   （3-1）

充盈系数是判定成桩质量的一个依据，若充盈系数小于1，则说明桩实际灌入砼量小于理论计算量，说明桩身质量存在一定的缺陷，可间接判定为不合格。该工程试桩的充盈系数1.09大于1.0说明桩身长度满足、未出现缩颈等现象，且充盈系数值不过大（一般不大于1.3），说明桩身成形规则、未出现塌孔等现象，满足设计及规范要求。[00]4、可操作性的施工工艺流程

现场试验桩均能满足设计和工程条件要求，确定试桩成功，针对该项目的旋挖钻机工艺流程如前图1所示。

[0065]2020年5月1日正式展开施工，2020年5月19日完成护坡桩14根/18m、47根/13.5m、8根/12.7m、9根/12.3m和26根/14.3m科学试验钢管桩。[0066]5、护坡桩的检测成果

5.1检测方法

采用低应变桩身完整性检测应用反射波法，检测桩数不宜小于总桩数的20%，该方法属于弹性波的应用范畴，当在桩顶施加一瞬时冲击力时，产生的弹性波沿桩身向下传播，在其

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说　明　书

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传播过程中遇到桩底界面或桩间界面（即桩径的变化、桩身介质不均匀、断裂等），产生弹性波的反射，沿桩身向上传播。因此，在桩顶安置检波器，连接记录仪器，就可以记录下弹性波的传播情况及旅行时间。由于弹性波在桩身中的传播与桩身的物理性质密切相关，因此，根据反射波的旅行时间，结合弹性波的动力学特点，可以分析桩身完整性，计算桩身缺陷所在的位置。

[0067]5.2检测成果

检测试验应在冠梁施工前且混凝土强度达到设计强度的50%后进行。2020年6月11日检测机构现场对18根桩进行低应变桩身完整性检测，经测试桩身完整，均为Ⅰ类桩。[0068]6、护坡桩的观感质量

2020年6月13日基坑护坡桩冠梁施工完毕后，待砼强度达到70%时进行土方开挖，现场测量桩间距及桩径尺寸符合设计要求。外露桩身泥皮厚度测量100~150mm之间。[0069]开挖外露出有个别桩身局部出现外胀混凝土如同树榴结痂，针对出现的质量缺陷查找原因分析不足之处。原因一可能为局部桩钻孔未很好的形成泥料护壁层而造成塌孔，原因二可能因成孔后未及时浇筑砼，耽搁时间较长，护壁的泥料皮失水分造成脱落也塌孔。原因三可能因为每次钻进深度过大超过2米，回填泥料未能全部密实填满桩孔内，再次钻进后削切入卵石层内的泥料皮厚度较薄，无法支撑孔壁而形成局部小塌孔现象。[0070]针对桩身外鼓胀砼部位，用小型机械进行剔凿并确保不露筋，桩径尺寸保证在正偏差之内。

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图1

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