旋挖鉆施工工法.doc

旋挖鉆施工工法1、前言 我國在公路橋梁上采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)始于20世紀(jì)50年代末期，最初采用人工轉(zhuǎn)動鉆頭鉆孔，隨著施工工藝的改進和各種鉆孔設(shè)備的出現(xiàn)，逐漸出現(xiàn)了正反循環(huán)鉆、沖擊鉆、沖抓鉆、潛水鉆、螺旋鉆、旋挖鉆、人工挖孔等多種成孔工藝，成孔樁徑可達3米以上，樁長可達到100米以上。近年來，旋挖鉆成孔施工工藝以其低噪音、低振動、鉆進速度快、施工現(xiàn)場內(nèi)移動就位方便、施工占地面積小等諸多優(yōu)點得到了廣泛推廣，尤其在市政工程和施工工期較緊、橋梁分布較分散的高速公路上應(yīng)用較多。2、工法特點旋挖鉆與常規(guī)回旋鉆機在使用功能或施工方法上相比較具有以下特點。 2.1成孔工藝不同旋挖鉆機用筒式鉆頭成孔，利用鉆桿和鉆斗的旋轉(zhuǎn)將斗齒切削下來的土直接裝進筒式容器內(nèi)，然后由鉆桿提出。通過鉆斗的旋轉(zhuǎn)、削土、提升和出土，多次反復(fù)成孔。常規(guī)回旋鉆機一般用魚尾鉆錐、三翼或四翼鉆錐等將土切削，通過循環(huán)泥漿帶出孔口。 2.2就位方式不同旋挖鉆機通常采用履帶式行走體系，移動方便，就位僅需幾分鐘，鉆機整體置于履帶上進行鉆孔作業(yè)。常規(guī)回旋鉆機通過吊車或人工簡易方法就位，對原地面要求高，輔助工作時間長。 2.3施工需求能源不同旋挖鉆機由自帶的柴油發(fā)動機輸出動力來完成鉆機的行走移動和鉆進成孔工作。常規(guī)回旋鉆機需要依靠施工現(xiàn)場提供大功率電源來完成鉆孔工作。 2.4鉆進工效不同旋挖鉆機鉆桿為液壓伸縮式，與鉆頭相連，可快速下鉆和提鉆，使鉆進速度快，效益高。常規(guī)回旋鉆機的鉆桿之間通過栓接或銷接，每鉆進到一定深度，就必須人工加一節(jié)鉆桿，速度慢、效益低。 2.5自身穩(wěn)定性的可調(diào)程度不同旋挖鉆機自身穩(wěn)定性通過底盤伸縮式履帶調(diào)整，機體垂直度，鉆桿垂直度，成孔垂直度通過電子監(jiān)測元件控制，操作手可直接讀取，操作起來簡易方便。常規(guī)回旋鉆機自身穩(wěn)定性和垂直度依靠墊在鉆機下面的方木和楔塊通過人工來調(diào)整，成孔垂直度只有在成孔后可測設(shè)。 2.6使用的泥漿不同旋挖鉆機使用的泥漿由膨潤土、燒堿、纖維素根據(jù)不同地質(zhì)按一定比例組成化學(xué)泥漿，泥皮薄，護壁作用好，并可重復(fù)利用，環(huán)境污染小。常規(guī)回旋鉆機使用泥漿的造漿材料一般為樁體自身土質(zhì)，遇到砂性土加些粘土或膨潤土即可。3、適用范圍 旋挖鉆適用于填土層、粘土層、粉土層、淤泥層、砂土層、短螺旋不易鉆進的含有部分卵石或碎石的地層以及強度不高的風(fēng)化巖層。成孔孔徑一般在13m，最大成孔孔深可達100m。對于地質(zhì)情況較好不易坍孔的土層除了可以采用泥漿護壁濕鉆外還可以選擇干鉆以降低工程成本。4、工藝原理 旋挖鉆成孔施工法，又稱鉆斗施工法。成孔原理是在一個可閉合開啟的鉆斗的底部及側(cè)邊，鑲焊切削刀鋸，在液壓伸縮鉆桿旋轉(zhuǎn)驅(qū)動下，旋轉(zhuǎn)切削挖掘土層，同時使切削挖掘下來的土渣進入鉆斗內(nèi)，鉆頭裝滿后提出孔外卸土，如此循環(huán)形成樁孔。 5、施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程圖5.1 鉆孔灌注樁(旋挖成孔)工藝流程平整場地樁位放樣 鉆機就位開孔制作護筒埋設(shè)護筒并注泥漿及時補充泥漿旋挖鉆進鉆渣及時清運清孔鋼筋籠制作和運輸?shù)跹b鋼筋籠吊裝砼導(dǎo)管二次清孔制備砼試件拌制和運輸混凝土灌注水下砼拔出導(dǎo)管拔出護筒由工藝流程圖可知，當(dāng)鉆孔灌注樁采用旋挖成孔時，由于鉆斗需要多次上下往復(fù)作業(yè)摩擦孔壁，容易發(fā)生坍孔事故，因此在鉆孔過程中，要制備符合性能指標(biāo)的高質(zhì)量泥漿，同時要及時補充泥漿護壁，以確?？變?nèi)水頭壓力，防止坍孔。5.2操作要點5.2.1合理布置施工現(xiàn)場，清理場地內(nèi)影響施工的障礙物，低洼處用粘土回填，達到“三通一平”，挖好泥漿循環(huán)池。5.2.2鉆孔前使用全站儀采用逐樁坐標(biāo)法施放樁位點，放樣后四周設(shè)護樁并復(fù)測，誤差控制在5mm以內(nèi)，待甲方或監(jiān)理驗收合格后方可進行成孔施工。5.2.3設(shè)置護筒：根據(jù)樁位點設(shè)置護筒，護筒的內(nèi)徑應(yīng)大于鉆頭直徑200300mm，護筒位置應(yīng)埋設(shè)正確穩(wěn)定，護筒中心和樁位中心偏差不得大于50mm，傾斜度的偏差不大于1%，護筒與坑壁之間應(yīng)用粘土填實。施工中，護筒的埋設(shè)采用旋挖鉆機靜壓法來完成。首先正確就位鉆機，使其機體垂直度、鉆桿垂直度和樁位鋼筋條三線合一，然后在鉆桿頂部帶好筒式鉆頭，再用吊車吊起護筒并正確就位，用旋挖鉆桿將其垂直壓入土體中。護筒埋設(shè)后再將樁位中心通過四個控制護樁引回，使護筒中心與樁位中心重合，并在護筒上用紅油漆標(biāo)識護樁方向線位置。護筒的埋設(shè)深度：在粘性土中不宜小于1m，在砂土中不宜小于1.5m。護筒應(yīng)高出地面2030cm，隨即注入泥漿，并應(yīng)保證孔內(nèi)泥漿液面高于地下水位1m以上。5.2.4鉆機就位：鉆機就位應(yīng)保持平穩(wěn)，不發(fā)生傾斜、位移，鉆頭對準(zhǔn)孔位開啟電機進行開孔。旋挖鉆機底盤為伸縮式自動整平裝置，并在操作室內(nèi)有儀表準(zhǔn)確顯示電子讀數(shù)，當(dāng)鉆頭對準(zhǔn)樁位中心十字線時，各項數(shù)據(jù)即可鎖定，勿需再作調(diào)整。鉆機就位后鉆頭中心和樁中心應(yīng)對正準(zhǔn)確，誤差控制在2cm內(nèi)。5.2.5旋挖鉆進：當(dāng)鉆機就位準(zhǔn)確，泥漿制備合格后即開始鉆進，鉆進時每回次進尺控制在60cm左右，剛開始要放慢旋挖速度，并注意放斗要穩(wěn)，提斗要慢，特別是在孔口58m段旋挖過程中要注意通過控制盤來監(jiān)控垂直度，如有偏差及時進行糾正，而且必須保證每挖一斗的同時及時向孔內(nèi)注漿，使孔內(nèi)水頭保持一定高度，以增加壓力，保證護壁的質(zhì)量。5.2.6 清孔：鉆進至設(shè)計孔深后，將鉆斗留在原處機械旋轉(zhuǎn)數(shù)圈，將孔底虛土盡量裝入斗內(nèi)，起鉆后仍需對孔底虛土進行清理。一般用沉渣處理鉆斗（帶擋板的鉆斗）來排出沉渣，若沉淀時間較長，則應(yīng)采用水泵進行濁水循環(huán)。5.2.7鋼筋籠制作應(yīng)符合設(shè)計要求，鋼筋籠存放場地應(yīng)平整，鋼筋籠應(yīng)先進行隱蔽工程驗收方能下放，下放時應(yīng)保證鋼筋籠順直，嚴(yán)禁擺動碰撞孔壁，就位后焊制定位鋼筋。5.2.8鋼筋籠下放至設(shè)計深度后，立即安裝混凝土灌注導(dǎo)管，避免導(dǎo)管與鋼筋籠碰撞，遇導(dǎo)管下放困難應(yīng)及時查明原因。導(dǎo)管一般由直徑為200300mm的鋼管制作，內(nèi)壁表面應(yīng)光滑并有足夠的強度和剛度，管段的接頭應(yīng)密封良好和便于裝拆。5.2.9二次清孔：將頭部帶有1m長管子的氣管插入導(dǎo)管內(nèi)，氣管底部與導(dǎo)管底部最小距離2m，壓縮空氣從氣管底部噴出，如能使導(dǎo)管底部在樁孔底部不停的移動，就能全部排出沉渣，對深度不足10m的樁孔，須用空吸泵清渣。灌注混凝土前的孔底沉渣厚度應(yīng)滿足要求。5.2.10灌注水下混凝土：配制的混凝土強度等級必須滿足設(shè)計要求，并應(yīng)具備良好的和易性。開始灌注混凝土?xí)r，為使隔水栓順利排出，導(dǎo)管底部至孔底的距離宜為3050cm，使導(dǎo)管一次埋入混凝土面下1.0m以上，灌注過程中導(dǎo)管埋深宜為26m，嚴(yán)禁將導(dǎo)管提出混凝土面，設(shè)專人測導(dǎo)管埋深及管內(nèi)外混凝土液面高差。混凝土必須連續(xù)灌注，灌注的樁頂標(biāo)高應(yīng)預(yù)加一定的高度，一般應(yīng)比設(shè)計高出50100cm，預(yù)加高度可于基坑開挖后鑿除，鑿除時候應(yīng)防止損壞樁身。處于地面及樁頂以下的鋼護筒，可在砼灌注完畢提起，在提起過程中，要防止提起過快過猛，造成填土雜物或淤泥夾入砼，影響樁身質(zhì)量。灌注完畢后，整理沖洗現(xiàn)場，清除設(shè)備、工器具上的砼積物。 6、材料與設(shè)備旋挖鉆成孔施工作業(yè)的主要配套設(shè)備大致見下表：表6.1 旋挖鉆成孔主要配套設(shè)備序號設(shè)備名稱規(guī)格型號數(shù)量用途1旋挖鉆機Z2001臺鉆孔2挖掘機1m3 1臺清理平整場地、裝棄渣3自卸汽車5T2臺運棄渣4吊車16T1臺下鋼筋籠、吊裝導(dǎo)管、協(xié)助灌注砼5泥漿泵3pnl2臺泥漿循環(huán)護壁、排漿6發(fā)電機75KW1臺備用電源、鋼筋籠焊接7電焊機BX400-13臺焊接鋼筋籠8全站儀尼康1臺樁位放樣9水準(zhǔn)儀DS31臺高程測量7、質(zhì)量控制7.1鋼筋籠質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)7.1.1主控項目1) 主筋間距允許偏差20mm 檢查數(shù)量：全部檢查 檢查方法：用鋼尺量。2) 長度允許偏差10mm 檢查數(shù)量：全部檢查 檢查方法：用鋼尺量。7.1.2一般項目1) 鋼筋材質(zhì)應(yīng)滿足設(shè)計要求 檢查數(shù)量：根據(jù)規(guī)定 檢查方法：根據(jù)規(guī)定。2) 箍筋間距允許偏差-20mm 檢查數(shù)量：全部檢查 檢查方法：用鋼尺量。3) 直徑允許偏差5mm 檢查數(shù)量：全部檢查 檢查方法：用鋼尺量。7.2混凝土灌注樁質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)7.2.1主控項目1) 樁位偏差滿足以下規(guī)定群樁：100 mm；單排樁：50 mm 檢查數(shù)量：全部檢查 檢查方法：全站儀2) 孔深允許偏差：不小于設(shè)計孔深 檢查數(shù)量：全部檢查檢查方法：用重錘測或測鉆桿、導(dǎo)管長度，嵌巖樁應(yīng)確保進入設(shè)計要求的嵌巖深度7.2.2一般項目1) 垂直度允許偏差1 檢查數(shù)量：全部檢查檢查方法：測導(dǎo)管或鉆桿，或用超聲波探測。2) 樁徑允許偏差：不小于設(shè)計樁徑 檢查數(shù)量：全部檢查 檢查方法：井徑儀或超聲波檢測。3) 化學(xué)泥漿比重1.031.10檢查數(shù)量：全部檢查 檢查方法：用比重計測，清孔后在距孔底50cm處取樣4) 化學(xué)泥漿液面標(biāo)高（高于地下水位0.51.0m）檢查數(shù)量：全部檢查 檢查方法：目測 5) 沉渣厚度：端承樁50mm，摩擦樁300mm，摩擦端承、端承摩擦樁100mm檢查數(shù)量：全部檢查 檢查方法：用沉渣儀或重錘測量6) 混凝土坍落度180220mm 檢查數(shù)量：全部檢查 檢查方法：用坍落度儀7) 鋼筋籠安裝深度允許偏差100mm檢查數(shù)量：全部檢查 檢查方法：用鋼尺量8) 混凝土充盈系數(shù)1檢查數(shù)量：全部檢查 檢查方法：檢查每根樁的實際灌注量7.3確保質(zhì)量的技術(shù)措施7.3.1鋼護筒埋設(shè)：護筒既保護孔口壁防止坍孔，又是鉆孔的導(dǎo)向，因此護筒的垂直度要保證不得大于施工技術(shù)規(guī)范要求。為防止漏漿以維持孔內(nèi)泥漿液面，護筒周圍土要夯實，最好是采用粘土封口。在上層土質(zhì)較差時，可將護筒加長至46m以提高護壁效果。在松散的雜填土層和流砂層成孔時，需加大泥漿比重，增加化學(xué)泥漿的粘度，以提高泥漿的護壁效果。7.3.2對化學(xué)泥漿的要求：要根據(jù)土質(zhì)情況選擇合適的泥漿比重,一般應(yīng)控制泥漿的比重在1. 031. 10 之間，粘度在18s25s ，含砂率小于6 % ，定期測試化學(xué)泥漿的各項技術(shù)指標(biāo)，出現(xiàn)問題及時解決。7.3.3孔底沉渣控制：旋挖鉆斗的切削、提升土屑的機理與常見回轉(zhuǎn)鉆進的正、反循環(huán)成孔的切削、提升形式完全不同。前者是通過鉆斗把孔底原狀土切削成條狀載入鉆斗提升出土，后者是通過鉆頭把孔底原狀土打碎由泥漿循環(huán)帶出土面。前者底部面緩，鉆至設(shè)計標(biāo)高對土的擾動很小，沒有聚淤漏斗，所以要加強化學(xué)泥漿的管理，控制固相含量，提高粘度，防止快速沉淀，還要控制終孔前幾鉆斗的旋挖量。7.3.4復(fù)測孔深及泥漿比重：為保證灌注樁質(zhì)量，澆筑混凝土前，一要檢查孔底泥漿的比重是否小于1.10 ，否則采取換漿處理；二要檢查孔的深度，判斷有否孔壁坍塌現(xiàn)象，若有可用旋鉆機清孔，達到設(shè)計深度后方可安裝導(dǎo)管。7.3.5對導(dǎo)管的要求：導(dǎo)管在使用前必須作水密承壓試驗和接頭抗拉試驗，確保接頭嚴(yán)密，不漏水、不漏漿。導(dǎo)管上料斗的體積，由樁徑、樁長和導(dǎo)管埋入混凝土中的深度來確定，料斗體積應(yīng)大些為好，確保首批澆筑混凝土的埋管深度。 7.3.6對澆筑混凝土的要求：樁基水下混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑，中間不得停頓。由于樁內(nèi)混凝土不能振搗，主要靠混凝土的自重壓密和混凝土的流動成型，必須控制好配合比、澆筑速度以確?；炷恋馁|(zhì)量，隨時檢查混凝土的塌落度。由于混凝土澆筑到頂時殘留泥漿會與混凝土混合，為確保樁頭混凝土質(zhì)量,實際樁頂標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計標(biāo)高高0.5m1.0m ，最后機械破樁頭處理。8、安全措施8.1 建立健全安全生產(chǎn)保證體系，配備專職安全員，全面落實安全生產(chǎn)責(zé)任制度和各項安全操作規(guī)程。8.2 加強施工人員的安全生產(chǎn)教育、培訓(xùn)和安全交底工作，進入工地現(xiàn)場必須戴好安全帽、穿工作服、防滑鞋、戴防護手套。8.3 樁基施工現(xiàn)場所有設(shè)備、設(shè)施、安全裝置、工具配件以及個人勞保用品必須經(jīng)常檢查或維護保養(yǎng)，確保完好和使用安全，嚴(yán)禁機械帶故障或人員帶病作業(yè)。8.4 鉆機鉆進時，操作人員應(yīng)集中精力，旋挖鉆機旋轉(zhuǎn)半徑內(nèi)不得站人。8.5 隨時注意檢查樁基施工附近地面有無開裂現(xiàn)象，防止鉆機和護筒等發(fā)生傾斜和下沉。8.6 在危及人身安全設(shè)備旁設(shè)立醒目警示標(biāo)志，嚴(yán)禁人員靠近跨越。8.7用電設(shè)備應(yīng)派專人看管，應(yīng)有良好的接地、接零和漏電保護裝置，嚴(yán)禁帶電作業(yè)，非電工不準(zhǔn)隨意拆卸或修理電器設(shè)備，對過路電纜應(yīng)深埋。8.8搬運、安裝或拆卸導(dǎo)管時動作要一致，吊裝樁基鋼筋籠時應(yīng)安排專人統(tǒng)一指揮。8.9成孔后的孔口要設(shè)蓋，成樁后的孔要及時回填，防止人、物掉入孔中。樁基施工結(jié)束后，泥漿循環(huán)池應(yīng)及時回填處理。9、環(huán)保措施9.1樁基施工中產(chǎn)生的化學(xué)泥漿、棄渣等應(yīng)按環(huán)境保護的有關(guān)法律法規(guī)規(guī)定處理，嚴(yán)禁向河流或農(nóng)田排放，以保護環(huán)境不受污染。9.2在河道、水庫等處施工時，應(yīng)注意不得淤塞河道，影響河道正常的防洪泄洪能力。9.3采取有效的措施和積極采用新工藝，使在施工中產(chǎn)生的廢氣、噪聲、振動等不超過國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。9.4施工中產(chǎn)生的建筑垃圾按當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)規(guī)定運棄，項目部駐地產(chǎn)生的生活污水、糞便等可采用化糞池處理，作為農(nóng)田菜地提供肥料，生活垃圾集中堆放，定期送到當(dāng)?shù)刂付ǖ攸c處理。嚴(yán)格保持駐地周圍的環(huán)境衛(wèi)生，保證每個員工的身體健康。10、資源節(jié)約10.1旋挖鉆機由自帶的柴油發(fā)動機輸出動力來完成鉆機的行走移動和鉆進成孔工作，擺脫了常規(guī)回旋鉆機等對大功率電源的依賴，資源利用率較常規(guī)回旋鉆機高。10.2旋挖鉆機成孔所需泥漿數(shù)量較少，與鉆渣相比基本上是等量帶換，并可循環(huán)利用，一般不需另外征地排放泥漿。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較好時, 旋挖鉆機還可以采用干作業(yè)不需要泥漿護壁。而常規(guī)回旋鉆機所需泥漿數(shù)量較多，泥漿數(shù)量與鉆渣相比可達5：1，需要專門設(shè)置泥漿沉淀池收集泥漿，以一根直徑1.6米、樁長30長的樁基為例，一般產(chǎn)生泥漿約350m3，泥漿沉淀池按3米深計算約需多征耕地0.17畝。10.3旋挖鉆機成孔速度較快,一般是常規(guī)回旋鉆機成孔速度的510倍，施工周期較短，有利用降低施工管理成本。11、效益分析以一根直徑1.6米、樁長30長的樁基為例：旋挖鉆機施工：純鉆進成孔時間約2小時，鋼筋籠焊接時間約5小時，下導(dǎo)管