旋挖機(jī)施工工藝

1、前言隨著高速公路的迅速發(fā)展，鉆孔灌注樁運(yùn)用在公路橋梁基礎(chǔ)工程 中日益增加，在大中橋梁中的運(yùn)用顯得愈來(lái)愈重要，同時(shí)也促進(jìn)了橋 梁鉆孔灌注樁施工技術(shù)的快速發(fā)展。近幾年來(lái)，旋挖鉆機(jī)是鉆孔灌注 樁施工中一種較先進(jìn)的施工方法， 該施工方法主要特點(diǎn)是施工效率高， 適用于工期要求緊的工程項(xiàng)目。在成章互通主線跨省道 239 橋樁基施 工中發(fā)揮了充分的作用，同時(shí)使現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員掌握了新技術(shù)，加塊了 施工進(jìn)度，確保了工程質(zhì)量。二 工程概況成章互通主線跨省道 239 橋位于常州市武進(jìn)區(qū)嘉澤鎮(zhèn)成章南，橋梁角度90°橋梁全長(zhǎng)692.85m?；A(chǔ)采用鉆孔灌注樁，樁徑分別為1.4m、1.5m，樁長(zhǎng)45m、47m、5

2、0m、不等，數(shù)量為124根。地基巖土 主要以可塑或硬塑狀中偏低壓縮性粘土、亞粘土、中間夾有中密密 實(shí)狀態(tài)的粉砂層及中密密實(shí)狀態(tài)的亞砂土層為主。三 設(shè)備特點(diǎn)用于樁基施工的旋挖鉆機(jī)是東明TRM140 型，其最大扭矩140KN.m，最大旋挖速度 6-23rpm，發(fā)動(dòng)機(jī)功率 192KW，最大樁徑 1500m m。適用于粘性土、粉質(zhì)土、砂土等土層施工，該鉆機(jī)通過(guò)鉆斗 的旋轉(zhuǎn)、削土、提升、卸土，反復(fù)循環(huán)而成孔，并具有功率大、鉆孔 速度快、移位方便、定位準(zhǔn)確、工作效率高、噪音小、環(huán)保的特點(diǎn)。四 工程施工（一） 施工方案確定根據(jù)該橋址處地質(zhì)情況、施工工期要求緊、施工場(chǎng)地受到限制、環(huán)保等因素，易選用旋挖鉆機(jī)成孔

3、。(二) 施工準(zhǔn)備施工圖紙的會(huì)審，測(cè)量放樣，施工場(chǎng)地平整，機(jī)械設(shè)備、材料的 進(jìn)場(chǎng)。組織施工人員對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行深入的調(diào)查和研究，收集與施工 相關(guān)資料，采用合理的施工組織方法，使樁基施工保持連續(xù)、均衡、 有節(jié)奏地進(jìn)行。機(jī)械設(shè)備投入旋挖鉆機(jī) 2 臺(tái)(東明 TRM140 型)，配備泥漿泵， 1625T 汽車吊 2 臺(tái)等設(shè)備。七 旋挖鉆機(jī) TRM140 型成孔優(yōu)點(diǎn)(1) 因該鉆機(jī)操作由全液壓系統(tǒng)控制， 能保證樁基垂直度、 孔位、 孔深、沉淀厚度等各項(xiàng)指標(biāo)全部達(dá)到施工規(guī)范要求。(2) 該鉆機(jī)適用不同地質(zhì)情況， 成孔效率高， 約 6h 左右即可成孔，1 天成孔 3-4 個(gè)，是該橋回旋鉆機(jī)成孔的 5-6 倍，

4、因此使用于工期要求 緊的工程項(xiàng)目。(3) 孔壁穩(wěn)定性好，成孔后清孔徹底，施工進(jìn)度快。(4) 施工噪音低，不污染環(huán)境，使用于環(huán)境保護(hù)要求高的施工地 區(qū)。八 結(jié)束語(yǔ)通過(guò)本次施工，旋挖鉆機(jī)施工方法具有施工質(zhì)量可靠、成孔速度 快、成孔效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。由于旋挖鉆機(jī)所形成的孔 壁較粗糙，增加了樁側(cè)摩阻力，克服了回旋鉆機(jī)樁側(cè)摩阻力低，以及 孔底沉渣多，泥漿管理差的缺點(diǎn)。盡管旋挖鉆機(jī)投資較高，但適應(yīng)性 強(qiáng)，最終的經(jīng)濟(jì)效益綜合指標(biāo)還是遠(yuǎn)大于回旋鉆機(jī)，可見旋挖鉆機(jī)是一種理想的施工工藝。旋挖鉆機(jī)施工工法通用規(guī)程旋挖鉆機(jī)的施工工藝規(guī)范至今尚無(wú)國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。目前， 旋挖鉆機(jī)已被廣泛推廣于各種鉆孔灌注

5、樁工程。我國(guó)正處在一個(gè)大發(fā) 展時(shí)期，特別是公路橋梁、鐵路、水利、城市發(fā)展，需要大量的樁工 機(jī)械。旋挖鉆機(jī)作為一項(xiàng)新興產(chǎn)業(yè) , 具有高效、節(jié)能、低噪音、無(wú)污 染、適應(yīng)地層較廣泛等這些無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，深得越來(lái)越多的施工單 位的青睞。但是，根據(jù)不同地質(zhì)情況正確合理地運(yùn)用工法是保證順利 進(jìn)行旋挖鉆進(jìn)施工的關(guān)鍵。這對(duì)于新進(jìn)入旋挖鉆機(jī)施工行業(yè)的業(yè)主尤 為重要。一、施工準(zhǔn)備 資料準(zhǔn)備：（1）開工前應(yīng)有相關(guān)部門提供的該工程的地質(zhì)勘察報(bào)告、水文地 質(zhì)資料、樁基工程施工圖及圖紙會(huì)審資料。（2）施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和鄰近區(qū)域內(nèi)的地下管線（管道、電纜） 、地下 構(gòu)筑物、危險(xiǎn)建筑物、精密儀器車間等的調(diào)查資料。（3）主要施工機(jī)械

6、及其配套設(shè)備的技術(shù)性能資料，所需材料的檢 驗(yàn)和配合比試驗(yàn)，對(duì)所需的材料必需作材料的物理性能試驗(yàn)，并委托 有資歷的試驗(yàn)室根據(jù)所用的原材料作好混凝土的配合比試驗(yàn)。（4）有效的樁基工程的施工組織設(shè)計(jì)或施工方案，有關(guān)載荷、施工工 藝的試驗(yàn)參考資料。二、研究工程地質(zhì)情況 做好全面的施工準(zhǔn)備，施工前對(duì)工程的地質(zhì)、水文情況進(jìn)行研究是必 需的。這對(duì)以后施工組織安排和效益預(yù)測(cè)等有相當(dāng)幫助。1: 對(duì)工程地質(zhì)的可鉆性分析 :工程地質(zhì)可鉆性分為土壤可鉆性分析及入 巖可鉆性分析兩個(gè)方面 .土壤可鉆性分析 ,包括地質(zhì)硬度小于 5Mpa 以下的工程地質(zhì)情況，其 分析時(shí)應(yīng)了解的相關(guān)參數(shù)一般為水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)參數(shù)等土性指標(biāo)。此時(shí)

7、土壤的可鉆性主要表現(xiàn)為土壤顆粒脆性斷裂可切削能力，所使用的斗 齒必須是具有鋒快楔入能力的線式刃口刀具。入巖可鉆性分析，應(yīng)考慮巖石的成因和種類，巖石顆粒的大小和形狀，巖石的構(gòu)造及裂隙發(fā)育情況，膠結(jié)的性質(zhì)及膠結(jié)形式等等。一般 應(yīng)了解巖石的壓入硬度、研磨性、彈塑性三個(gè)方面的指標(biāo)。此時(shí)，巖 石的可鉆性主要表現(xiàn)為巖石顆粒的可斷裂破碎能力。巖石破碎的典型方式有兩中：脆性剪切碎巖和動(dòng)載沖擊碎巖。 脆性剪切碎巖廣泛使用于巖石裂隙發(fā)育充分的地質(zhì)情況，其機(jī)理是在巖石顆粒邊界處利用兩向力即加壓力和扭矩或多維應(yīng)力共同作用產(chǎn) 生搓移式剪切從而導(dǎo)致巖石破碎的一種準(zhǔn)靜載破巖方式。常用的碎巖 工具應(yīng)具有點(diǎn)式或圓球形切削刃面。

8、例如裝有子彈頭的短螺旋鉆頭， 嵌巖筒鉆等等都是較常用的有效工具。 動(dòng)載沖擊碎巖是利用沖擊器的沖擊功來(lái)加速巖石顆粒邊界處裂隙的發(fā)育和增大巖石脆性從而實(shí)現(xiàn)斷裂碎巖的一種方式。相對(duì)其它碎巖方式來(lái)說(shuō)，具有單位體積比能耗小，破巖效率高的優(yōu)勢(shì)。常用的方式有 振動(dòng)錘、振動(dòng)鎬、沖擊錘，落錘、牙輪鉆頭、爆破器、射流沖擊器等。 氣舉反循環(huán)全斷面破巖成孔工法兼具脆性剪切破巖和動(dòng)載沖擊碎巖的 一些基本特征，詳情見后述章節(jié)。2：編制施工作業(yè)指導(dǎo)書 編制施工作業(yè)指導(dǎo)書的目的是為了制訂施工時(shí)護(hù)壁穩(wěn)定和提高作業(yè)效 率、降低工程成本的最優(yōu)方案，一般應(yīng)從硬件配置和參數(shù)設(shè)計(jì)兩個(gè)方 面來(lái)考慮。 硬件配置： 針對(duì)不同的地質(zhì)情況， 應(yīng)該

9、對(duì)鉆機(jī)、 鉆桿、鉆具、 斗齒、 護(hù)筒、泥漿、清孔工具、監(jiān)理檢測(cè)等施工機(jī)械與設(shè)備進(jìn)行選擇和優(yōu)化。 參數(shù)設(shè)計(jì)：針對(duì)不同的地質(zhì)情況和施工設(shè)備， 優(yōu)化考慮施工的方式、 鉆進(jìn)參數(shù)、質(zhì)量控制措施等等。如是否采用接力鉆削，土壤切削、巖 石鉆削時(shí)加壓方式，鉆進(jìn)扭矩，鉆頭轉(zhuǎn)速，進(jìn)尺速度，監(jiān)理檢測(cè)質(zhì)量 控制指標(biāo)等等。詳情見后述章節(jié)。三、施工機(jī)械與設(shè)備測(cè)量?jī)x器（如全站儀、水準(zhǔn)儀） 、起重機(jī)、旋挖鉆機(jī)、電焊機(jī)、泥漿 泵等機(jī)械設(shè)備須有出廠合格證。中小型等機(jī)具的要求（1）起重機(jī)：機(jī)體安裝堅(jiān)實(shí)平穩(wěn)，各類離合器、制動(dòng)器、鋼絲繩、防 護(hù)罩必須安全、可靠有效；操作手應(yīng)持證上崗；（ 2）手持電動(dòng)工具： 必須單獨(dú)安裝漏電保護(hù)器；防護(hù)

10、罩安全有效； 外殼必須有接地或接零；橡皮線不準(zhǔn)破損。（ 3）電焊機(jī)： 有可靠的防雨措施；有良好的接地或接零保護(hù)；一、 二次線接線處應(yīng)有齊全的防護(hù)罩；二次線應(yīng)使用線鼻子；配線不許亂 搭、亂拉，焊把絕緣良好；焊工持證上崗。（4）氣瓶：各類氣瓶有明顯的色標(biāo)和防震圈，不準(zhǔn)在露天曝曬；乙炔氣和氧氣瓶距離應(yīng)大于 5m；乙炔氣瓶在使用時(shí)必須裝回火防止器；皮 管應(yīng)用夾頭緊固；操作人員必須持證上崗。（5）泥漿泵三臺(tái)： 3 千瓦一臺(tái)，也可選用潛水泵； 7.5 千瓦一臺(tái)； 12.5 千瓦一臺(tái)。水管與泥漿管根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)所需購(gòu)置，管徑根據(jù)每臺(tái)泵出水口 配置。四、場(chǎng)地布置原則 根據(jù)設(shè)計(jì)要求合理布置施工場(chǎng)地，必須落實(shí)四通一平，

11、即路、水、電 和通信通；先平整場(chǎng)地、清除雜物、換除軟土、夯打密實(shí)。在進(jìn)行場(chǎng) 地整平后，組織有資格的測(cè)量放樣人員，將所有樁位放出，釘好十字 保護(hù)樁，做好測(cè)量復(fù)核，并記錄放樣數(shù)據(jù)備案；規(guī)劃行車路線時(shí)，使 便道與鉆孔位置保持一定的距離；以免影響孔壁穩(wěn)定；施工場(chǎng)地為旱 地而且在施工期間地下水位在原地面以下時(shí)，將場(chǎng)地平整夯實(shí)，清除 雜物；場(chǎng)地位于淺水時(shí)，采用筑島后在頂面安置鉆機(jī)，筑島頂面高出 施工水位 1.0m 左右； 鉆機(jī)底盤不宜直接置于不堅(jiān)實(shí)的填土上， 以免產(chǎn) 生不均勻沉陷；鉆機(jī)的安置應(yīng)考慮鉆孔施工中孔口出土清運(yùn)的方便。1 樁位放樣：按“從整體到局部的原則”進(jìn)行樁基的位置放樣，進(jìn)行 鉆孔的標(biāo)高放樣時(shí)

12、，應(yīng)及時(shí)對(duì)放樣的標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核。采用全站儀準(zhǔn)確 放樣各樁點(diǎn)的位置，使其誤差在規(guī)范要求內(nèi)。2、鉆機(jī)就位 鉆機(jī)就位時(shí)，要事先檢查鉆機(jī)的性能狀態(tài)是否良好。保證鉆機(jī)工 作正常。保證樁位附近平整，把鉆機(jī)開到樁位旁，螺旋鉆頭的尖端正對(duì)樁位標(biāo) 注點(diǎn)。鉆機(jī)停位回轉(zhuǎn)中心距孔位在 34.5m之間。在允許的情況下，變幅油缸盡可能將桅桿縮回，這樣可以減小鉆機(jī)自重和提升下降脈動(dòng)壓力對(duì) 孔的影響。檢查在回轉(zhuǎn)半徑是否有障礙物影響回轉(zhuǎn)。3、埋設(shè)鋼護(hù)筒在準(zhǔn)確放樣的前提下埋設(shè)護(hù)筒，應(yīng)符合埋設(shè)護(hù)筒的方法和要求，如 果鉆孔是在陸地上進(jìn)行的，則一般采用挖坑法，比較簡(jiǎn)單易行。 鋼護(hù)筒埋設(shè)工作是旋挖鉆機(jī)施工的開端，鋼護(hù)筒平面位置與垂直度應(yīng)

13、準(zhǔn)確，鋼護(hù)筒周圍和護(hù)筒底腳應(yīng)緊密，不透水。 埋設(shè)鋼護(hù)筒時(shí)應(yīng)通過(guò)定位的控制樁放樣， 把鉆機(jī)鉆孔的位置標(biāo)于孔底。 再把鋼護(hù)筒吊放進(jìn)孔內(nèi)，找出鋼護(hù)筒的圓心位置，用十字線在鋼護(hù)筒 頂部或底部，然后移動(dòng)鋼護(hù)筒，使鋼護(hù)筒中心與鉆機(jī)鉆孔中心位置重 合。同時(shí)用水平尺或垂球檢查，使鋼護(hù)筒垂直。此后即在鋼護(hù)筒周圍 對(duì)稱地、均勻地回填最佳含水量的粘土，要分層夯實(shí)，達(dá)到最佳密實(shí) 度。以保證其垂直度及防止泥漿流失及位移、掉落，如果護(hù)筒底土層 不是粘性土，應(yīng)挖深或換土，在孔底回填夯實(shí) 300-500mm 厚度的粘土 后，再安放護(hù)筒，以免護(hù)筒底口處滲漏塌方，夯填時(shí)要防止鋼護(hù)筒偏 斜。護(hù)筒上口應(yīng)綁扎木方對(duì)稱吊緊，防止下竄。

14、在易縮徑的淤泥質(zhì)粘土和易垮孔的松散雜填土地層和沙層以及嚴(yán)重透 水地層必須使用 長(zhǎng)護(hù)筒或全護(hù)筒護(hù)壁，下護(hù)筒的方式有兩種： 1、振動(dòng)錘下護(hù)筒： 用汽車吊或履帶吊吊掛電動(dòng)或液壓振動(dòng)錘夾持護(hù)筒 高頻振動(dòng)使護(hù)筒周邊沙土液化重力作用下護(hù)筒順利切入。優(yōu)點(diǎn)是下放 和起拔護(hù)筒速度快，在成孔時(shí)可用干式成孔法或天然水，降低造漿成 本。是開始下護(hù)筒時(shí)需注意調(diào)整垂直度。2 動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)器下護(hù)筒： 利用動(dòng)力頭反正轉(zhuǎn)搓動(dòng)和加壓油缸加壓使 護(hù)筒切入土中。操作方便，并能確保護(hù)筒埋置夯實(shí)性，縮短挖坑埋置 時(shí)間，提高成孔效率。五、泥漿制備 旋挖鉆機(jī)的特點(diǎn) 與傳統(tǒng)的正反循環(huán)鉆機(jī)相比，旋挖鉆機(jī)具有成孔速度快的特點(diǎn)，其工 藝優(yōu)點(diǎn)為：（1）孔壁不會(huì)產(chǎn)生泥皮。因?yàn)槌煽走^(guò)程一直都受鉆斗的刮擦； （2）在孔壁上形成較明顯的螺旋線。這兩點(diǎn)有助于增加樁的摩阻力， 提高樁的質(zhì)量。缺點(diǎn)：因?yàn)椴荒苄纬赡嗥?，護(hù)壁性不好，容易縮徑、垮孔。 在鉆孔灌注樁的施工過(guò)程中 ,為了防止坍孔 ,穩(wěn)定孔內(nèi)水位及便于挾帶 鉆碴,采用澎潤(rùn)土制備成泥漿進(jìn)行護(hù)壁。泥漿護(hù)壁是利用泥漿與地下水 之間的壓力差來(lái)控制水壓力 ,以確?？妆诘姆€(wěn)定 ,所以泥漿的比重則起 到保持這種壓力差的關(guān)鍵作