BG-25C全液壓鉆機全護筒斜樁施工工法

1、BG-25C型全液壓旋挖鉆機全護筒斜樁施工工法中鐵七局集團有限公司陳 智 殷 建 余 駿 劉 勇 張 濤工法編號： EJGF46-20081. 前言斜鉆樁孔可以克服垂直樁勁度不足的問題，當上部建筑有較大的水平 荷載時采用，它可以將水平荷載傳遞至地層深處，斜鉆孔樁以及有斜鉆孔 樁群樁廣泛應用于橋梁、碼頭以及大型輸電線路基礎等工程。斜樁施工容 易出現(xiàn)塌孔、鉆孔彎曲、鉆桿中心與樁孔設計中心不在同一軸線等問題， 施工難度較大。斜樁施工的關鍵在于控制樁的傾斜度和保證成孔的質(zhì)量，在施工中容 易出現(xiàn)塌孔、鉆孔彎曲、鉆桿中心與樁孔設計中心不在同一軸線等問題， 施工難度較大。 2007年5月至 2007年9月，

2、中鐵七局在塞內(nèi)加爾古魯木橋 斜樁基礎施工中，針對斜樁的施工特點，采用了 BG-25C型全液壓旋挖鉆機 全護筒進行斜樁的施工，收到了良好的效果，并在施工中探索和完善了一 套完整的施工工藝，積累了豐富的經(jīng)驗， 2008年 12月22日中國中鐵股份 有限公司對用BG-25C型全液壓旋挖鉆機全護筒進行斜樁施工技術進行 了評審。在對施工中的控制性技術要點進行整理并形成了本工法。2. 工法特點2.0.1 鉆機鉆進速度快、成孔質(zhì)量高。鉆機的回轉(zhuǎn)、鉆進由液壓驅(qū)動， 回轉(zhuǎn)扭矩大、進給力可根據(jù)地質(zhì)情況進行調(diào)整；旋挖出的巖土由鉆頭直接 提出地面排碴，不需要借助泥漿等其它介質(zhì)，因此鉆進速度快、效率高。在鉆孔作業(yè)時，桅

3、桿傾斜度由電腦控制自動調(diào)整，調(diào)整精度高、速度快， 能保證鉆孔傾斜度偏差在 1%以內(nèi)；鉆孔深度為電腦監(jiān)控，其精度可達到 10cm因此鉆孔的傾斜度及深度偏差值都較小，質(zhì)量高。2.0.2鉆機操作控制系統(tǒng)應用PC電腦，自動化程度高，工人勞動強度低，鉆機操作人員在駕駛室中完成所有作業(yè)。2.0.3 采用全護筒成孔簡便、費用低、成孔可靠，對環(huán)境無污染。2.0.4采用自制鋼板模型墊塊配合鉆機 PC控制鉆孔樁傾斜度，精確度 高、可操作性強。3. 適用范圍 本工法適用于處于粉土層、粘土層、砂層、卵礫石層等地質(zhì)條件下的傾斜鉆孔樁基礎。4. 工法原理4.0.1 BG-25C 型旋挖鉆機的外形及各部位名稱見圖 4.0.

4、1-1:動力頭回轉(zhuǎn)接頭護諭馳動器一F1椰牛身圖4.0.1-1 BG-25C 型旋挖鉆結(jié)構(gòu)外觀4.0.2鉆機鉆孔作業(yè)原理旋挖鉆機就位并調(diào)整桅桿傾斜度后，主卷揚工作落下鉆桿，使鉆頭接 觸地面，正向轉(zhuǎn)動液壓回轉(zhuǎn)動力頭，回轉(zhuǎn)動力頭驅(qū)動從中穿過的鉆桿帶動 鉆頭旋轉(zhuǎn)；同時，操縱桅桿上部的加壓油缸使其工作，加壓油缸推動桅桿 上的滑架，從而推動固定、安裝在滑架上的回轉(zhuǎn)動力頭向下運動，回轉(zhuǎn)動 力頭與第一層鉆桿之間設計有棘齒（該棘齒也是正向旋轉(zhuǎn)咬合、反向旋轉(zhuǎn) 松開），棘齒咬合為鉆頭提供向下的進給力。鉆機向下的進給力以鉆機的自 重為反力。鉆機鉆進的同時，主卷揚隨著鉆頭鉆進行程不斷自動出繩，并保持鋼絲繩具有一定的張緊

5、力鉆頭鉆進巖土一定深度后，即應向上提升鉆頭排碴，鉆頭每次在土層中鉆進的深度一般為0.81m,旋挖下來的松散巖土將鉆頭工作部的80%左右空腔填滿后停止進給，反向旋轉(zhuǎn)松開各個咬合部位的棘齒咬合，主卷揚 工作即向上提升鉆頭，進行排碴。鉆頭提升出地面一定高度后，旋轉(zhuǎn)底盤轉(zhuǎn)盤將鉆頭移至旋挖鉆機履帶 側(cè)面場地排碴，排碴后轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)回原來位置，鉆頭對正孔口位置繼續(xù)進行 下一鉆進循環(huán)。旋挖鉆機鉆孔排出的棄碴，使用裝載機鏟除、自卸汽車外運棄碴。4.0.3 鉆機全護筒工作原理 護筒端頭與鉆機的動力頭護筒驅(qū)動器相連，筒身由搖管機抱合，搖管 機有液壓驅(qū)動的抱管、晃管、壓拔管機構(gòu)。護筒的長度根據(jù)施工現(xiàn)場具體 條件而定，一

6、般由長度25m的單節(jié)護筒組成，護筒之間由平頭螺栓連接。 可以使用具有大扭矩輸出的鉆機動力頭或搖管機通過邊回旋或邊搖動將護 筒旋轉(zhuǎn)入地下。首節(jié)護筒上裝有護筒靴，護筒靴上配有一圈帶碳化鎢鋼的 切削齒，用于貫入堅硬地層及其他障礙物。全護筒成孔過程是將護筒邊晃邊旋邊壓入地下，并及時用平頭螺栓連 接下一節(jié)護筒，直至成孔。成孔后，在灌注水下混凝土的同時逐節(jié)拔出并 拆除護筒，最后將護筒全部取盡。4.0.4 傾斜度控制原理鉆機的傾斜度由PC控制，可調(diào)節(jié)桅桿角度，從而帶動鉆桿依照設計的 傾斜角度鉆進，同時，用鋼板自制一個模型墊塊（如圖 4.0.4-1 所示），將 搖管機與鉆機相連后置于鋼板模型墊塊上，使搖管機具

7、有設計傾斜度，進 而控制護筒按設計傾斜度壓入土中。O16UO簽塊褂規(guī)陽C1)壘塊俯祗樹I單(匕圖4.0.4-1鋼板模型墊塊4.0.5 導管安放原理導管導向機構(gòu)主要是為了避免導管在下放和以后的提升過程中掛在 鋼筋籠的鋼筋。由于是樁是斜樁，導管是直的，所以在導管末節(jié)的下口用 弓形的鋼板包住，在導管下放或提升時起到平滑的作用，這樣就不會掛到 鋼筋籠。如圖4.0.5-1。圖4.0.5-1 導管導向機構(gòu)5.工藝流程及施工要點5.1工藝流程，見圖5.1-1 :施工場地平整測設樁位旋挖鉆機就位壓入首節(jié)護筒校正護筒傾斜棄土外運鉆頭鉆進、排連接護筒并壓鋼筋籠制作鋼筋籠運輸?shù)竭B接護筒并壓吊放鋼筋籠混凝土拌制1 1

8、吊放導管h _1Vr混凝土運輸1-*1r-灌注水下混凝L Ji1fr1測量砼頂面高度并計算埋管深度C J拔出護筒拔出導管鉆機移位圖5.1-1 施工工藝流程5.2施工要點5.2.1 施工準備BG-25C型全液壓旋挖鉆機屬于大型機械，該型號鉆機工作時的全重75噸，全高約 22.84 米，底盤履帶總寬度 4.4 米，且鉆機在施工場地內(nèi)轉(zhuǎn)移 時，桅桿不可折疊、只能保持直立，具有重量大、重心高的特點，因此使 用該型號鉆機施工，對場地、施工便道要求較高，在為其進行施工現(xiàn)場準 備時，應做到：作業(yè)場地平整、堅實、寬敞，上方無架空輸電、通訊線路 妨礙其作業(yè)及場地內(nèi)轉(zhuǎn)移；施工便道寬度保證 6.0 米以上，并應平坦

9、、堅 實，縱向坡度不應大于 15 度；作業(yè)場地除滿足旋挖鉆機作業(yè)外，還應給鉆 機排渣、清渣機械、運輸車輛等留有作業(yè)、停靠、轉(zhuǎn)車場地（條件允許時 可利用場地內(nèi)的施工便道） 。5.2.2 樁位放樣及護樁布設 施工中，對于指導旋挖鉆機施工作業(yè)具有真正意義的是樁位中心樁的護樁。護樁是根據(jù)鉆孔樁中心樁放設出的，護樁通常設 4 個，圍繞中心樁 在垂直及平行于鉆機底盤縱向軸線的兩個大致垂直方向上布設，以便于操 作人員從車上觀察。護樁距離中心樁的距離相同，直徑 100 厘米的孔可取 250 厘米。護樁使用木樁，打下后上面再釘上小鐵釘。5.2.3 鉆機就位 為防止鉆機在工作時因地質(zhì)條件不良造成鉆機下陷或傾斜，可

10、在鉆機履帶下放分別墊一塊1.52m寬，68m長，2cm厚的鋼板。鉆機兩側(cè)應留有 排渣場地及灌注樁基混凝土時吊車的工作場地。就位后動力頭施工方向應 和履帶板方向平行，不可垂直。支承搖管機與鉆機的鋼板模型墊塊底面必 須放置水平，以保證樁基傾斜度的精確性，可在鉆機前方稍大于樁徑的地 面預先埋入有一定長度的方木，從而可將鋼板模型墊板一端置于鉆機履帶 下的鋼板上、一端置于方木上以避免鉆機工作時孔壁周圍地質(zhì)條件不良造 成鋼板模型墊塊角度改變。5.2.4 校正首節(jié)護筒傾斜度首節(jié)護筒旋轉(zhuǎn)入地下10cm左右后，應該及時校核護筒的傾斜度，護筒 傾斜度的校核應在垂直和平行于鉆機機身兩個方向用全站儀校核。如護筒 傾斜

11、度不滿足要求，用護筒驅(qū)動器來改變護筒的方向使其滿足要求。5.2.5 連接護 筒 護筒運輸至工地后，吊放前可人力將其推滾至孔口附近，吊裝時使用 鉆機桅桿上的副卷揚提升、吊裝而不需要另配吊車作業(yè)。副卷揚是相對于 主卷揚而言，它主要用于鉆機維修、保養(yǎng)、更換鉆具時使用。一節(jié)護筒壓 入到一定深度（一般高出搖管機 20cm左右）后，用搖管機將該節(jié)護筒抱合 緊密，護筒驅(qū)動器與該節(jié)護筒分離開。鉆機副卷揚將下一節(jié)護筒吊裝、提 升直立后，護筒驅(qū)動器與此節(jié)護筒相連并提升，該節(jié)護筒與前一節(jié)護筒對 位后以平頭螺栓相連，利用護筒驅(qū)動器與搖管機使連接后的護筒下壓進入 土中。護筒頂面應高出地面 50cm以防止孔口處地面坍塌；

12、護筒底部應緊 跟鉆頭壓入，并始終與鉆頭基本處于同一高度，以防止塌孔。5.2.6 排渣鉆機在鉆孔過程中，源源不斷將巖土從孔內(nèi)挖出，如果不及時清運走， 堆積過高將影響鉆機的工作旋鉆，從而影響鉆機的鉆孔作業(yè)，需要配置一 臺專用的機械負責棄碴清運工作，因其鉆孔地層地質(zhì)情況不同，鉆進速度 也不同，因此排碴速度也不同，一般每小時在 510立方米之間，因此配備 裝碴清運設備時，裝碴的孔樁，成孔檢查合格后，采用吊車一次性將鋼筋 籠吊起、并下放到孔內(nèi)。此種情況下提前將鋼筋籠的焊接接長在孔口附近 的施工場地進行，不占用孔口時間，從而可縮短整個孔樁的鉆孔、灌注總 時間，有利于加快施工進度。對于樁長較長、樁體鋼筋籠全

13、長超過吊車的 起吊高度時，采取在孔口焊接接長鋼筋籠。為縮短占用孔口時間，可采用 多臺電焊機同時施焊作業(yè)、鋼筋接長采取單面搭接焊，從而降低焊接作業(yè) 的難度。設備選用能力較小的裝載機即可滿足要求。5.2.7 吊放樁體鋼筋籠 鉆孔至設計深度并經(jīng)過檢驗合格后，吊放樁體鋼筋籠，鋼筋籠的間隔圈按設計要求，采用與樁豎筋相同的鋼筋。對于樁長較短的孔樁，成孔檢 查合格后，采用吊車一次性將鋼筋籠吊起、并下放到孔內(nèi)。此種情況下提 前將鋼筋籠的焊接接長在孔口附近的施工場地進行，不占用孔口時間，從 而可縮短整個孔樁的鉆孔、灌注總時間，有利于加快施工進度。對于樁長 較長、樁體鋼筋籠全長超過吊車的起吊高度時，采取在孔口焊接

14、接長鋼筋 籠。為縮短占用孔口時間，可采用多臺電焊機同時施焊作業(yè)、鋼筋接長采 取單面搭接焊，從而降低焊接作業(yè)的難度。5.2.8 吊放導管 鋼筋籠吊放完畢后，在井口安放固定導管的井架。井架的安放應水平、 穩(wěn)固，且使井架中心盡可能居于鉆孔中心。每幾節(jié)導管可預先在井口附近 的施工場地內(nèi)拼接好，以便于縮短吊裝時間，導管的吊放可以利用鉆機的 副卷揚。導管使用前進行拼裝打壓，以檢查導管是否有砂眼，法蘭盤是否有變形、密封不嚴，試水壓力為0.6I.OMPa導管安放觸孔底后，上提300 500mm。為 使導管能夠順利 下放至孔底，自 制一個導管導向 結(jié)構(gòu)（見圖 4.0.5-1 ），以避免導管在下放或以后提升過程中

15、導管口掛在鋼筋籠的鋼筋 上造成導管無法提升或鋼筋籠上浮。5.2.9 灌注水下混凝土為了保證混凝土連續(xù)灌注，導管不脫離混凝土面，且有一定的埋置深 度，在灌注時要不斷測定混凝土面的高度，以此推算導管每次上拔的高度 以及護筒的埋深，避免導管脫離混凝土面和混凝土灌注的中斷以及護筒埋 深過深而導致無法拔出護筒。5.2.10 拔出導管拔出套筒前，內(nèi)部灌滿砼，拔套筒時，速度相對緩慢，且受水下灌注 砼的水壓和自身重力的作用，下落的砼（未凝固，流體狀）完全可以填充 拔出護筒后造成的 2cm 間隙。此步的關鍵工序在于拔護筒時必須緩慢，才 能使砼完好的填充間隙。當遇到需要同時拔出導管和護筒時，應先將提升起來的導管拆

16、除后用 鉆機副卷揚吊住導管，利用鉆機護筒驅(qū)動器及搖管機將需要拆除的護筒提 升，待該節(jié)護筒拆除后，再在井口安放固定導管的井架，然后將導管放下 繼續(xù)灌注混凝土。5.3勞動組織在旋挖鉆全護筒斜樁施工中，實行全面統(tǒng)籌管理，采用先進的現(xiàn)代管 理技術“網(wǎng)絡計劃”，使參加施工人員對施工進度控制和相互制約有比較清 楚的認識，機械設備根據(jù)需要統(tǒng)一調(diào)配。使人、機安排合理有序。以一個工作日（8小時工作時間）為例，其勞動力組織安排見表5.3-1勞動力組織規(guī)劃表。表5.3-1勞動力組織規(guī)劃表序號人員名稱人數(shù)工作內(nèi)容備注1領工員1安排施工任務，協(xié)調(diào)各工種工作，統(tǒng)一指揮現(xiàn)場施工2技術員1放設樁位；埋設護筒標高及鉆孔孔深控制

17、；灌注混凝土時，控制導管在混凝土中的埋深。3試驗員1控制灌注混凝土質(zhì)量，現(xiàn)場混凝土試驗及檢查試件制作4鉆機司機1旋挖鉆機操縱、日常維修保養(yǎng)5吊車司機1吊車操縱、日常維修保養(yǎng)，負責現(xiàn)場起重作業(yè)6裝載機司機1裝載機操縱、日常維修保養(yǎng)，負責現(xiàn)場棄渣清理、場地 平整，砼拌和站混凝土粗、細骨料機械上料7鋼筋工3鋼筋籠加工、制作8電焊工1現(xiàn)場電焊作業(yè)9砼拌和人員6混凝土水泥、外加劑人工上料；砼攪拌機操作10砼輸送泵操 作人員1混凝土輸送泵操作、日常維修保養(yǎng)11電工1負責各種用電設備的供電官理、線路布設12修理工2負責所有機械設備的維修13普通力工6旋挖鉆鉆頭棄土操作；井架、吊具的裝配、使用管理； 輸送泵管

18、的裝卸；導管的裝卸；套管的裝卸；鋼筋籠下放；灌注混凝土6.材料與設備主要機具使用如下表:表6-1機具需求量表序號設備名稱規(guī)格型號數(shù)量用途1旋挖鉆機BG-25C1鉆孔及灌注水洗混凝土2汽車起重機QY-25K1各種起重作業(yè)3輪式裝載機ZL40B1鉆孔樁施工現(xiàn)場清理、棄渣處理；灌注混 凝土時拌和站粗、細骨料上料4自卸汽車2528K/18m31運輸棄渣5配料機1混凝土各組份配料6混凝土攪拌機500L2混凝土攪拌7混凝土輸送泵1混凝土運輸8電焊機300A2鋼筋籠加工9鋼筋彎曲機40mm1鋼筋彎折加工10鋼筋切斷機40mm1鋼筋切斷加工11導管套112井架、吊具套17.質(zhì)量控制7.0.1建立工地質(zhì)量領導小

19、組，實行質(zhì)量責任制，并制定質(zhì)量獎懲措施, 使質(zhì)量責任落實到人7.0.2施工前由項目部技術部向施工作業(yè)隊伍進行交底，對旋鉆挖全護筒斜樁的施工方案、施工工藝、操作規(guī)程、技術要求、質(zhì)量標準等進行交7.0.3進行鉆孔施工時，以鉆機上操作控制盤顯示的傾斜度、深度為參考，及時對其進行檢查、校核。傾斜度的校核定期進行，深度的校核每個 孔接近孔底2.0米時，每旋挖一次提出鉆頭后，都要使用測繩測測量孔深、 校核鉆機的孔深計量系統(tǒng)，防止過度超鉆發(fā)生。7.0.4 定期進行導管密封性檢驗， 為保證其密封性， 對于導管接頭處的 密封墊圈等定期檢查、更換。7.0.5 施工期間由項目部派技術人員及專職質(zhì)量控制人員對現(xiàn)場進行

20、 質(zhì)量控制。7.0.6 原材料采購和試驗控制：認真執(zhí)行監(jiān)理程序，所有用于本工程 的材料及材料來源必須通過監(jiān)理的批準，其質(zhì)量和性能必須符合技術規(guī)范 和其它標準。8. 安全措施8.0.1 施工前進行技術交底和安全生產(chǎn)教育， 強化全員安全意識。 建立 安全保證體系，使安全管理制度化，安全教育經(jīng)?；?。所有機械設備的使 用、操作，都應嚴格遵守其安全操作規(guī)程 。 嚴禁非操作人員操作旋挖 鉆機等設備，設備尤其是旋挖鉆機使用前，應對操作人員進行培訓，使其 能熟知設備使用章程，明白設備使用注意事項，嚴禁違章操作。設備在投 入使用前應全面檢修，確保設備狀態(tài)良好，滿足使用要求，確保施工安全 和質(zhì)量。8.0.2 旋挖

21、鉆機工作狀態(tài)下的重心較高， 場地內(nèi)轉(zhuǎn)移時注意防止傾覆事 故發(fā)生。因此，除了施工準備時做好場地、便道平整外，要求操作人員嚴 格按照鉆機安全操作規(guī)程操作，場地內(nèi)轉(zhuǎn)移時地面應有輔助駕駛?cè)藛T 提前進行轉(zhuǎn)移路徑的檢查，在地面進行正確引導、指揮。8.0.3 鉆機鉆孔結(jié)束后、 灌注混凝土前， 對于孔口采取保溫覆蓋并作出 明顯的警示標志，防止人員、機具誤墜孔內(nèi)。8.0.4 進行吊放鋼筋籠、 井架、導管等孔口作業(yè)時，注意防止墜落事故 發(fā)生。除了經(jīng)常對施工人員進行安全生產(chǎn)教育、提高其安全生產(chǎn)意識外， 將孔口周圍的作業(yè)場地清理規(guī)整，做到無閑散雜物，便于人員活動、作業(yè)。8.0.5 鉆孔樁施工過程中， 大量使用吊車進行

22、起吊作業(yè)， 作業(yè)人員應按 照安全操作規(guī)程作業(yè)，并做好人員的勞動保護、安全防護。8.0.6 隨時對施工機械用電進行安全教育， 禁止隨拉隨接， 電器的保險 安裝必須符合安全技術規(guī)范，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。8.0.7 進入施工現(xiàn)場必須戴安全帽。8 0.8 禁止違章作業(yè)和酒后上崗。8.0.9 夜間作業(yè)必須具有良好的照明。8.0.10 遇大風（八級以上）時禁止進行鉆孔作業(yè)。9. 環(huán)境保護和節(jié)能措施9.0.1 參照現(xiàn)行當?shù)貒噎h(huán)境保護相關標準，制訂切實可行的環(huán)境工作 計劃以及具有操作性的實施規(guī)程；9.0.2 通過各種手段， 進行環(huán)保教育， 提高全體作業(yè)人員的環(huán)保意識。 ；9.0.3 在生活區(qū)的建設規(guī)模上，進行

23、科學計劃、安排，根據(jù)施工高峰與 低潮的變化，合理設計容納人員的數(shù)量，盡可能減少生活區(qū)的規(guī)模，減少 對環(huán)境的占用；9.0.4 加強施工現(xiàn)場用水、用電管理，做到無常流水、常明燈；施工現(xiàn) 場固定機械設備要及時清洗養(yǎng)護，且必須搭棚防護，設備旁必須懸掛操作 規(guī)程牌和設備標牌；9.0.5 施工機械設備選用低噪，廢氣排放達標型，在運輸過程中必須全 封閉，防止污染場外環(huán)境；9.0.6 施工場區(qū)內(nèi)設垃圾站，及時集中、分揀、回收、利用、清運剩余 料具、包裝容器及其它施工垃圾。旋挖鉆機施工中的排渣應按合同規(guī)定在 監(jiān)理工程師指定的方法處理。污水經(jīng)沉淀后方可排出或回收用于灑水降塵； 棄土堆放在指定位置。10. 效益分析

24、10.1經(jīng)濟效益（以古魯木橋為例，用 BG-25C型旋挖鉆機全護筒和正、反循環(huán)鉆機全護筒施工進行對比）古魯木橋斜樁共有 40 棵，全長為 1000 延米，業(yè)主要求必須采用全護筒進行斜樁施工。因為當?shù)貒覘l件較差，所有設備都需新購。斜樁一般 采用正、反循環(huán)鉆機進行施工，而此鉆機進行施工，護筒無法拔出進行循 環(huán)利用。正、反循環(huán)鉆機國內(nèi)價格一般為 200萬一臺，雙壁鋼護筒一節(jié) （直 徑 1.1 米，長 3 米）為 1 萬元（算上運費及關稅） ，全部 40 棵樁共需護筒 600節(jié)，共 600萬元。而且正、反循環(huán)鉆機還需泥漿攪拌機配合，采用泥漿 護壁進行鉆孔施工，一套泥漿攪拌機也需 20 萬，鉆機和護筒及泥漿攪拌機 等共820萬元；而BG-25C型旋挖鉆機一臺需700萬元，因為護筒可反復循 環(huán)利用，只需 17節(jié)（ 2節(jié)為預備用），共 17萬元。而且不需要泥漿攪拌設 備，總共只需 717 萬元。單設備材料一項就可節(jié)約 103 萬元。而且 BG-25C 型旋挖鉆機全護筒施工斜樁，成孔快，無需清孔，相比正、反循環(huán)鉆進行 斜樁施工，成孔較慢，灌注混凝土前還需進行清孔，一棵斜樁采用此工法 和正、反循環(huán)鉆機相比可節(jié)約半天的時間， 40 棵