旋挖鉆成孔掏渣筒沉渣處理施工工藝

1、旋挖鉆成孔掏渣筒沉渣處理施工工藝1 前言旋挖鉆機是一種適合建筑基礎工程中成孔作業(yè)的施工機械，廣泛用于市政建設、鐵路、公路橋梁、高層建筑等地基工程施工。配合不同鉆具，適應于干式（短螺旋），或濕式（回轉(zhuǎn)斗）及巖層（巖心鉆）的成孔作業(yè)，旋挖鉆機具有裝機功率大、輸出扭矩大、軸向壓力大、機動靈活，施工效率高及多功能等特點。旋挖鉆機適應我國大部分地區(qū)的土壤地質(zhì)條件，使用范圍廣，基本可滿足橋梁建設、高層建筑地基等工程的使用。目前，旋挖鉆機已被廣泛推廣于各種鉆孔灌注樁工程。由于旋挖鉆機如鉆筒底部的鉆頭齒塊高度為18cm，成孔的樁底沉渣厚度約為18cm。成渝客運專線設計要求橋梁鉆孔樁樁底沉渣厚度不大于5cm ,

2、如果不對旋挖鉆成孔的樁底沉渣進一步清理，勢必導致樁底沉渣厚度遠遠超過設計要求。我們根據(jù)旋挖機的工作原理，設計出與之配套的旋挖鉆掏渣筒，有效地解決了鉆孔樁旋挖鉆沉渣厚度遠遠超過設計要求的難題，保證了鉆孔樁孔底沉渣厚度滿足設計要求，確保了樁基施工的質(zhì)量。2 工藝特點（1）旋挖鉆機鉆孔具有施工質(zhì)量可靠、成孔速度快、成孔效率高、適應性強、環(huán)保等優(yōu)點。（2）掏渣筒結構簡單，制作成本低。（3）掏渣過程操作簡便。（4）掏渣效率高。（5）掏渣效果好。3 試驗工點及適用范圍本工藝試驗工點為梅江河雙線特大橋45#墩1號樁基。鉆孔樁旋挖鉆掏渣筒適用于粘性土、砂類土及碎石類土及軟弱巖層中的旋轉(zhuǎn)鉆成孔后的沉渣處理，鉆孔

3、樁孔底有水、無水掏渣后沉渣厚度均能滿足設計要求。4 施工原理旋挖鉆機成孔原理：旋挖機鉆桿帶動鉆頭正旋轉(zhuǎn)旋挖，把樁基的土卷入鉆筒中，逆旋轉(zhuǎn)把鉆筒底部的封板蓋住，逐步提升鉆桿，把鉆筒中的土帶出孔外以成孔。掏渣筒根據(jù)旋挖鉆機鉆筒裝土原理進行設計，考慮到旋挖機鉆頭齒塊高度過高，無法滿足沉渣要求，故設計掏渣筒時底部進渣刀口與掏渣筒底面齊平，很好地解決了旋挖鉆機成孔后沉渣厚度過大的難題。5 施工工藝5.1 施工工藝流程旋挖鉆機配備掏渣筒鉆孔施工工藝流程見圖1。埋設護筒渣液沉淀池樁位放樣樁孔驗收鉆機就位旋挖成孔掏渣筒清孔拆除導管、護筒灌注水下砼安裝導管吊放鋼筋籠制作護筒制作掏渣筒預拼導管、試壓制作鋼筋籠流出

4、渣液施工準備圖1 旋挖鉆機配備掏渣筒鉆孔施工工藝流程圖5.2 工藝步驟5.2.1 施工準備一、資料準備1）開工前應具備場地工程地質(zhì)資料和必要的水文地質(zhì)資料，樁基工程施工圖及圖紙會審紀要。2）場地和鄰近區(qū)域內(nèi)的地下管線（管道、電纜）、地下構筑物、危險建筑、精密儀器車間等的調(diào)查資料。3）主要施工機械及其配套設備的技術性能資料，所需材料的檢驗和配合比試驗，對所需的材料必需作材料的物理性能試驗，并委托有資歷的試驗室根據(jù)所用的原材料作好混凝土的配合比試驗。 4）具有有效的樁基工程的施工組織設計或施工方案，有關載荷、施工工藝的試驗參考資料。二、場地準備1）平整場地（陸地）：陸地場地平整時需壓實鉆機施工范圍

5、。做到“三通一平”，并做好排水設施的設置。2）圍堰筑島（淺水）：淺水區(qū)旋挖鉆孔施工一般采用圍堰筑島法。具體可分以下兩種情況：淺水流速不大，可直接采用袋裝土維護外圍，用土筑島。筑島材料應用透水性不好、易于壓實的粘土，且不應含有影響島體受力的塊體。島面及地基承載力應滿足設計要求。島面標高宜高出施工水位2.0m以上。臨水面坡度一般采用1:1.751:3。另外，坡面、坡腳應采取必要的防范措施。淺水流速較大，需用草袋填芯圍堰筑島。 3）平臺施工（深水）：深水施工旋轉(zhuǎn)鉆孔樁可采用鋼管樁施工平臺、雙壁鋼圍堰平臺等固定方式，也可采用浮式施工平臺。平臺須牢靠、穩(wěn)定，能承受工作時所有靜、動荷載。5.2.2 樁位放

6、樣樁位放樣，按“從整體到局部的原則”進行樁基的位置放樣，進行鉆孔的標高放樣時，應及時對放樣的標高進行復核。采用全站儀準確放樣各樁點的位置，使其誤差在規(guī)范要求內(nèi)。5.2.3 護筒制作、埋設長度4m以內(nèi)的鋼護筒，采用厚46mm的鋼板制作，長度大于4m的鋼護筒，采用厚68mm鋼板制作；鋼護筒埋置較深時，采用多節(jié)鋼護筒連接使用，連接形式采用焊接，焊接時保證接頭圓順，同時滿足剛度、強度及防漏的要求；鋼護筒的內(nèi)徑應大于鉆頭直徑，具體尺寸按設計要求選用；鋼護筒埋設深度應滿足設計及有關規(guī)范要求。若樁孔在河流中，應將鋼護筒埋置至較堅硬密實的土層中深0.5m以上；鋼護筒頂高出施工水位或地下水位1.52.0m，并高

7、出施工地面0.3m；鋼護筒埋設前，先準確測量放樣，保證鋼護筒頂面位置偏差不大于5cm，埋設中保證鋼護筒斜度不大于1%；埋設鋼護筒前，采用較大口徑的鉆頭先預鉆至護筒底的標高位置后，提出鉆斗且用鉆斗將鋼護筒壓入到預定位置。用粗顆粒土回填護筒外側(cè)周圍，回填密實。5.2.4 鉆機就位待測量定位和護筒埋設完成后，平移鉆機到樁位上方，調(diào)整鉆機立架使之垂直，然后調(diào)整鉆機的鉆頭中心對準樁基平面中心點，完成鉆機就位。5.2.5 旋挖成孔對粘結性好的巖土層，可采用干式或清水鉆進工藝，無需泥漿護壁。而對于松散易坍塌地層，或有地下水分布，孔壁不穩(wěn)定，必須采用靜態(tài)泥漿護壁鉆進工藝，向孔內(nèi)投入護壁泥漿或穩(wěn)定液進行護壁。旋

8、挖鉆成孔首先是通過底部帶有活門的筒式鉆頭正旋轉(zhuǎn)旋挖破碎巖土，并直接將其裝入鉆筒中，然后逆旋轉(zhuǎn)把鉆筒底部的封板蓋住，逐步提升鉆桿，把鉆筒中的土帶出孔外卸土，這樣循環(huán)往復，不斷地取土卸土，直至鉆至設計深度。5.2.6 樁孔驗收 鉆孔達到設計標高后，對孔深、孔徑、孔壁、垂直度等進行檢查，不合格時采取措施處理。5.2.7 制作掏渣筒、掏渣筒清孔一、制作掏渣筒掏渣筒（見圖2），以鋼筒為主體，采用壁厚10mm鋼板加工制作。外直徑1200mm（適用于直徑1250mm的樁基，其他直徑的樁基相應增減鋼管外直徑即可），高度1m。采用厚度為20mm、10mm的鋼板做鋼護筒上部連接、加強及鋼管下部底板。進渣口為1/8

9、圓周的扇形進渣口，刀口高度40mm（即掏渣筒底板距離鋼管底為40mm），刀口方向設置為正旋轉(zhuǎn)進料，扇形進渣刀口的另一側(cè)焊接一塊高20cm的鋼板擋塊。在掏渣筒底板上鉆40mm的眼孔，以利于撈渣筒提升過程中快速排水，上鋪設一層眼孔為3mm鐵絲網(wǎng)。圖2 旋挖鉆機配備掏渣筒照片二、掏渣筒清孔清孔是鉆孔樁施工中保證成樁質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，通過清孔確保樁孔的質(zhì)量指標、孔底沉渣厚度、循環(huán)液中含鉆渣量等符合樁孔質(zhì)量要求。采用掏渣筒的清孔方法為：樁孔終孔后，將旋挖鉆機的筒式鉆頭移至孔外并卸下，在旋挖鉆機鉆桿上安裝上自制的掏渣筒，將掏渣筒放至孔底后正旋轉(zhuǎn)，鉆桿一邊旋轉(zhuǎn)一邊向下施壓移動，旋轉(zhuǎn)2030圈后停止旋轉(zhuǎn)，提升鉆

10、桿將掏渣筒提出樁孔后卸渣。如發(fā)現(xiàn)掏渣筒內(nèi)鉆渣較多，須進行下一次清孔直至將樁孔底部鉆渣清理徹底，以確保鉆孔樁孔底沉渣厚度符合要求。5.2.8 鋼筋籠制作、吊放一、鋼筋籠制作鋼筋籠在鋼筋場分節(jié)制作，長度根據(jù)定尺鋼筋長度及鋼筋籠長度確定。保證接頭按25%錯開。同一根鋼筋兩個接頭錯開200cm以上。如設計有聲測管要預埋聲測管，用平車運至樁位。二、吊放鋼筋籠吊放鋼筋籠，確保骨架垂直緩慢下放，控制好鋼筋籠頂標高，用兩根鋼筋固定在正確的標高位置上，保證鋼筋骨架不下沉不上浮。5.2.9 安裝導管一、導管在使用前檢驗好水密性試驗，不合格的接頭不準使用。保證導管在填充水下混凝土中不漏水，不漏漿，確保樁的質(zhì)量。二、

11、根據(jù)孔深配制好相應的導管節(jié)數(shù)，保證安裝時一次性到位。三、下放導管時，位置保證正確，卡口旋緊。四、導管底與孔底保證有3040cm的空間，防止導管進入沉渣中，混凝土無法涌出管外。另避免離孔底太高，使第一斗灌注混凝土無法埋住導管口或?qū)Ч苈裆钐伲酀{重新涌入導管內(nèi)形成夾泥，影響成樁質(zhì)量。5.2.10 灌注水下砼 一、鉆孔灌注樁混凝土由混凝土拌合站集中拌和，由混凝土罐車運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，坍落度宜控制在16cm22cm。二、澆混凝土前，隔水塞在導管一定高度內(nèi)設置好，由初灌量計算確定，初灌量確定原則：當導管離孔底3040cm時，保證第一次混凝土下料使導管埋入混凝土中1m以上。三、斗內(nèi)灌滿混凝土，剪斷鐵絲，混

12、凝土連續(xù)灌注。用測繩測得導管埋深為6m，拆導管二節(jié)并保證拆導管后，導管在混凝土內(nèi)埋深1m，再澆混凝土。注意控制導管埋深不宜過大，控制在46m之間，過深導管無法拔出導致埋管形成斷樁。四、導管埋深必須保證最少有2m，防止操作中稍有失誤，導管提升過高、過快，出現(xiàn)導管埋深過小或拔空，涌入泥漿，形成斷樁、夾泥的質(zhì)量事故。五、混凝土頂標高比設計樁頂標高出1米，確保設計樁頂以上0.5m內(nèi)混凝土質(zhì)量符合設計要求。5.2.11 拆除導管、護筒當混凝土灌注完成后，用一臺吊車吊裝拆卸導管和護筒。6 機械設備旋挖鉆機配備掏渣筒鉆孔施工機械配備見表1。表1 機械設備配置表序號機械設備名稱臺/套數(shù)備注1旋轉(zhuǎn)鉆機12掏渣筒

13、(自制)1每臺鉆機同直徑鉆頭配置1個掏渣筒3吊車14裝載機15電焊機26混凝土罐車27 勞動力組織旋挖鉆機配備掏渣筒鉆孔施工人員配置見表2。表2 施工人員配置表序號崗位名稱人數(shù)備注1管理人員6包含：機電工程師、安全工程師、質(zhì)量工程師、測量工程師、試驗工程師、領工員各1名。2旋轉(zhuǎn)鉆司機13吊車司機14裝載機司機15修理工26鋼筋工47電焊工28電 工19混凝土工410混凝土罐車司機28 質(zhì)量控制措施（1）每道工序必須請監(jiān)理驗收合格后再進行下道工序施工。（2）確保鉆孔垂直，鉆頭帶導向，孔底減壓鉆進。（3）采用掏渣筒清渣,確?？椎壮猎穸炔淮笥?cm。（4）混凝土嚴格控制坍落度及發(fā)料時間，確保混凝土

14、連續(xù)下料。（5）防止斷樁、夾泥，備足第一斗封底混凝土。（6）現(xiàn)場施工記錄確保正確，每根樁均報現(xiàn)場監(jiān)理工程師予以驗收簽字。（7）為防止塌孔發(fā)生，鉆孔采用梅花形間隔法（對角線）施工。（8）若下雨澆注混凝土，斗上設防雨棚，防止雨水進入混凝土內(nèi)。（9）鉆孔成孔的質(zhì)量標準見表3。表3 鉆孔成孔的質(zhì)量標準項目允許偏差孔的中心位置（mm）群樁：100；單排樁：50孔徑（mm）不小于設計樁徑傾斜度小于1%孔 深摩擦樁：不小于設計規(guī)定。支承樁：比設計深度超深不小于50mm沉渣厚度（mm）設計要求不大于50mm清孔后泥漿指標相對密度：1.031.10；粘度：1720pa.s；含砂率：2%；膠體率：98%9 安全管

15、理及環(huán)境保護（1）施工人員進入施工現(xiàn)場必須佩戴安全帽，工人水上作業(yè)時要穿救生衣。（2）非工作人員不得進入施工區(qū)域，以防發(fā)生人身安全事故。（3）注意機電安全，非專業(yè)人員不得隨意接觸、使用機電設備。（4）混凝土灌注過程中排出的泥漿及灌注完畢后清洗管道、機械的廢水要通過引流到沉淀池集中沉淀處理，不得隨地排放或引入河流，以免造成環(huán)境污染。（5）廢棄的鉆渣、混凝土等要集中處理，不得隨地丟棄。10 效益分析旋挖鉆機鉆孔，配備自制掏渣筒清孔后具有施工質(zhì)量可靠、適應性強、掏渣速度快、掏渣效率高、掏渣徹底、環(huán)保等優(yōu)點。得到了成渝公司及北京鐵城監(jiān)理公司的認可和好評，有意在成渝客運專線全線進行推廣應用，取得了良好的社會效益。11 掏渣試驗及工程實例11.1 掏渣試驗為了檢驗掏渣筒掏渣效果，在梅江河雙線特大橋45號墩旁選一塊地質(zhì)較硬場地進行掏渣試驗。一、干鉆試驗先做干掏試驗，用旋挖機挖一個1.5米深孔，成孔后沉渣厚度如圖3。再把旋挖機主桿套上掏渣筒進行掏渣，掏渣筒進渣如圖4。圖3 成孔后沉渣厚度照片圖4 掏渣筒進渣照片二、水下掏渣試驗往孔內(nèi)把掏出來的沉渣全部倒入孔內(nèi)，再往孔內(nèi)加水，模擬有水樁