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(jī)是一種適合建筑基礎(chǔ)工程中成孔作業(yè)的施工機(jī)械，廣泛用于市政建設(shè)、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(yīng)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(jī)具有裝機(jī)功率大、輸出扭矩大、軸向壓力大、機(jī)動(dòng)靈活，施工效率高及多功能等特點(diǎn)。旋挖鉆機(jī)適應(yīng)我國(guó)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(shè)、高層建筑地基等工程的使用。目前，旋挖鉆機(jī)已被廣泛推廣于各種鉆孔灌注樁工程。由于旋挖鉆機(jī)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(yùn)專線設(shè)計(jì)要求橋梁鉆孔樁樁底沉渣厚度不大于5cm ,

2、如果不對(duì)旋挖鉆成孔的樁底沉渣進(jìn)一步清理，勢(shì)必導(dǎo)致樁底沉渣厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)要求。我們根據(jù)旋挖機(jī)的工作原理，設(shè)計(jì)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(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)要求的難題，保證了鉆孔樁孔底沉渣厚度滿足設(shè)計(jì)要求，確保了樁基施工的質(zhì)量。2 工藝特點(diǎn)（1）旋挖鉆機(jī)鉆孔具有施工質(zhì)量可靠、成孔速度快、成孔效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。（2）掏渣筒結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作成本低。（3）掏渣過(guò)程操作簡(jiǎn)便。（4）掏渣效率高。（5）掏渣效果好。3 試驗(yàn)工點(diǎn)及適用范圍本工藝試驗(yàn)工點(diǎn)為梅江河雙線特大橋45#墩1號(hào)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(wú)水掏渣后沉渣厚度均能滿足設(shè)計(jì)要求。4 施工原理旋挖鉆機(jī)成孔原理：旋挖機(jī)鉆桿帶動(dòng)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(jī)鉆筒裝土原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，考慮到旋挖機(jī)鉆頭齒塊高度過(guò)高，無(wú)法滿足沉渣要求，故設(shè)計(jì)掏渣筒時(shí)底部進(jìn)渣刀口與掏渣筒底面齊平，很好地解決了旋挖鉆機(jī)成孔后沉渣厚度過(guò)大的難題。5 施工工藝5.1 施工工藝流程旋挖鉆機(jī)配備掏渣筒鉆孔施工工藝流程見(jiàn)圖1。埋設(shè)護(hù)筒渣液沉淀池樁位放樣樁孔驗(yàn)收鉆機(jī)就位旋挖成孔掏渣筒清孔拆除導(dǎo)管、護(hù)筒灌注水下砼安裝導(dǎo)管吊放鋼筋籠制作護(hù)筒制作掏渣筒預(yù)拼導(dǎo)管、試壓制作鋼筋籠流出

4、渣液施工準(zhǔn)備圖1 旋挖鉆機(jī)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(zhǔn)備一、資料準(zhǔn)備1）開(kāi)工前應(yīng)具備場(chǎng)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(huì)審紀(jì)要。2）場(chǎng)地和鄰近區(qū)域內(nèi)的地下管線（管道、電纜）、地下構(gòu)筑物、危險(xiǎn)建筑、精密儀器車間等的調(diào)查資料。3）主要施工機(jī)械及其配套設(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）具有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、場(chǎng)地準(zhǔn)備1）平整場(chǎng)地（陸地）：陸地場(chǎng)地平整時(shí)需壓實(shí)鉆機(jī)施工范圍

5、。做到“三通一平”，并做好排水設(shè)施的設(shè)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(hù)外圍，用土筑島。筑島材料應(yīng)用透水性不好、易于壓實(shí)的粘土，且不應(yīng)含有影響島體受力的塊體。島面及地基承載力應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。島面標(biāo)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(yīng)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(tái)施工（深水）：深水施工旋轉(zhuǎn)鉆孔樁可采用鋼管樁施工平臺(tái)、雙壁鋼圍堰平臺(tái)等固定方式，也可采用浮式施工平臺(tái)。平臺(tái)須牢靠、穩(wěn)定，能承受工作時(shí)所有靜、動(dòng)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(jìn)行樁基的位置放樣，進(jìn)行鉆孔的標(biāo)高放樣時(shí)，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)。5.2.3 護(hù)筒制作、埋設(shè)長(zhǎng)度4m以內(nèi)的鋼護(hù)筒，采用厚46mm的鋼板制作，長(zhǎng)度大于4m的鋼護(hù)筒，采用厚68mm鋼板制作；鋼護(hù)筒埋置較深時(shí)，采用多節(jié)鋼護(hù)筒連接使用，連接形式采用焊接，焊接時(shí)保證接頭圓順，同時(shí)滿足剛度、強(qiáng)度及防漏的要求；鋼護(hù)筒的內(nèi)徑應(yīng)大于鉆頭直徑，具體尺寸按設(shè)計(jì)要求選用；鋼護(hù)筒埋設(shè)深度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)及有關(guān)規(guī)范要求。若樁孔在河流中，應(yīng)將鋼護(hù)筒埋置至較堅(jiān)硬密實(shí)的土層中深0.5m以上；鋼護(hù)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(hù)筒埋設(shè)前，先準(zhǔn)確測(cè)量放樣，保證鋼護(hù)筒頂面位置偏差不大于5cm，埋設(shè)中保證鋼護(hù)筒斜度不大于1%；埋設(shè)鋼護(hù)筒前，采用較大口徑的鉆頭先預(yù)鉆至護(hù)筒底的標(biāo)高位置后，提出鉆斗且用鉆斗將鋼護(hù)筒壓入到預(yù)定位置。用粗顆粒土回填護(hù)筒外側(cè)周圍，回填密實(shí)。5.2.4 鉆機(jī)就位待測(cè)量定位和護(hù)筒埋設(shè)完成后，平移鉆機(jī)到樁位上方，調(diào)整鉆機(jī)立架使之垂直，然后調(diào)整鉆機(jī)的鉆頭中心對(duì)準(zhǔn)樁基平面中心點(diǎn)，完成鉆機(jī)就位。5.2.5 旋挖成孔對(duì)粘結(jié)性好的巖土層，可采用干式或清水鉆進(jìn)工藝，無(wú)需泥漿護(hù)壁。而對(duì)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(hù)壁鉆進(jìn)工藝，向孔內(nèi)投入護(hù)壁泥漿或穩(wěn)定液進(jìn)行護(hù)壁。旋

8、挖鉆成孔首先是通過(guò)底部帶有活門(mén)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(fù)，不斷地取土卸土，直至鉆至設(shè)計(jì)深度。5.2.6 樁孔驗(yàn)收 鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，對(duì)孔深、孔徑、孔壁、垂直度等進(jìn)行檢查，不合格時(shí)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(jiàn)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(yīng)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(hù)筒上部連接、加強(qiáng)及鋼管下部底板。進(jìn)渣口為1/8

9、圓周的扇形進(jìn)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(shè)置為正旋轉(zhuǎn)進(jìn)料，扇形進(jìn)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(guò)程中快速排水，上鋪設(shè)一層眼孔為3mm鐵絲網(wǎng)。圖2 旋挖鉆機(jī)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(guò)清孔確保樁孔的質(zhì)量指標(biāo)、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(jī)的筒式鉆頭移至孔外并卸下，在旋挖鉆機(jī)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(dòng)，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(jìn)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(chǎng)分節(jié)制作，長(zhǎng)度根據(jù)定尺鋼筋長(zhǎng)度及鋼筋籠長(zhǎng)度確定。保證接頭按25%錯(cuò)開(kāi)。同一根鋼筋兩個(gè)接頭錯(cuò)開(kāi)200cm以上。如設(shè)計(jì)有聲測(cè)管要預(yù)埋聲測(cè)管，用平車運(yùn)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(biāo)高，用兩根鋼筋固定在正確的標(biāo)高位置上，保證鋼筋骨架不下沉不上浮。5.2.9 安裝導(dǎo)管一、導(dǎo)管在使用前檢驗(yàn)好水密性試驗(yàn)，不合格的接頭不準(zhǔn)使用。保證導(dǎo)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(yīng)的導(dǎo)管節(jié)數(shù)，保證安裝時(shí)一次性到位。三、下放導(dǎo)管時(shí)，位置保證正確，卡口旋緊。四、導(dǎo)管底與孔底保證有3040cm的空間，防止導(dǎo)管進(jìn)入沉渣中，混凝土無(wú)法涌出管外。另避免離孔底太高，使第一斗灌注混凝土無(wú)法埋住導(dǎo)管口或?qū)Ч苈裆钐?，泥漿重新涌入導(dǎo)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(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，坍落度宜控制在16cm22cm。二、澆混凝土前，隔水塞在導(dǎo)管一定高度內(nèi)設(shè)置好，由初灌量計(jì)算確定，初灌量確定原則：當(dāng)導(dǎo)管離孔底3040cm時(shí)，保證第一次混凝土下料使導(dǎo)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(cè)繩測(cè)得導(dǎo)管埋深為6m，拆導(dǎo)管二節(jié)并保證拆導(dǎo)管后，導(dǎo)管在混凝土內(nèi)埋深1m，再澆混凝土。注意控制導(dǎo)管埋深不宜過(guò)大，控制在46m之間，過(guò)深導(dǎo)管無(wú)法拔出導(dǎo)致埋管形成斷樁。四、導(dǎo)管埋深必須保證最少有2m，防止操作中稍有失誤，導(dǎo)管提升過(guò)高、過(guò)快，出現(xiàn)導(dǎo)管埋深過(guò)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(biāo)高比設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高出1米，確保設(shè)計(jì)樁頂以上0.5m內(nèi)混凝土質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。5.2.11 拆除導(dǎo)管、護(hù)筒當(dāng)混凝土灌注完成后，用一臺(tái)吊車吊裝拆卸導(dǎo)管和護(hù)筒。6 機(jī)械設(shè)備旋挖鉆機(jī)配備掏渣筒鉆孔施工機(jī)械配備見(jiàn)表1。表1 機(jī)械設(shè)備配置表序號(hào)機(jī)械設(shè)備名稱臺(tái)/套數(shù)備注1旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)12掏渣筒

13、(自制)1每臺(tái)鉆機(jī)同直徑鉆頭配置1個(gè)掏渣筒3吊車14裝載機(jī)15電焊機(jī)26混凝土罐車27 勞動(dòng)力組織旋挖鉆機(jī)配備掏渣筒鉆孔施工人員配置見(jiàn)表2。表2 施工人員配置表序號(hào)崗位名稱人數(shù)備注1管理人員6包含：機(jī)電工程師、安全工程師、質(zhì)量工程師、測(cè)量工程師、試驗(yàn)工程師、領(lǐng)工員各1名。2旋轉(zhuǎn)鉆司機(jī)13吊車司機(jī)14裝載機(jī)司機(jī)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(jī)28 質(zhì)量控制措施（1）每道工序必須請(qǐng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后再進(jìn)行下道工序施工。（2）確保鉆孔垂直，鉆頭帶導(dǎo)向，孔底減壓鉆進(jìn)。（3）采用掏渣筒清渣,確?？椎壮猎穸炔淮笥?cm。（4）混凝土嚴(yán)格控制坍落度及發(fā)料時(shí)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(chǎng)施工記錄確保正確，每根樁均報(bào)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師予以驗(yàn)收簽字。（7）為防止塌孔發(fā)生，鉆孔采用梅花形間隔法（對(duì)角線）施工。（8）若下雨澆注混凝土，斗上設(shè)防雨棚，防止雨水進(jìn)入混凝土內(nèi)。（9）鉆孔成孔的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。表3 鉆孔成孔的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)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(shè)計(jì)樁徑傾斜度小于1%孔 深摩擦樁：不小于設(shè)計(jì)規(guī)定。支承樁：比設(shè)計(jì)深度超深不小于50mm沉渣厚度（mm）設(shè)計(jì)要求不大于50mm清孔后泥漿指標(biāo)相對(duì)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(hù)（1）施工人員進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)必須佩戴安全帽，工人水上作業(yè)時(shí)要穿救生衣。（2）非工作人員不得進(jìn)入施工區(qū)域，以防發(fā)生人身安全事故。（3）注意機(jī)電安全，非專業(yè)人員不得隨意接觸、使用機(jī)電設(shè)備。（4）混凝土灌注過(guò)程中排出的泥漿及灌注完畢后清洗管道、機(jī)械的廢水要通過(guò)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(jī)鉆孔，配備自制掏渣筒清孔后具有施工質(zhì)量可靠、適應(yīng)性強(qiáng)、掏渣速度快、掏渣效率高、掏渣徹底、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。得到了成渝公司及北京鐵城監(jiān)理公司的認(rèn)可和好評(píng)，有意在成渝客運(yùn)專線全線進(jìn)行推廣應(yīng)用，取得了良好的社會(huì)效益。11 掏渣試驗(yàn)及工程實(shí)例11.1 掏渣試驗(yàn)為了檢驗(yàn)掏渣筒掏渣效果，在梅江河雙線特大橋45號(hào)墩旁選一塊地質(zhì)較硬場(chǎng)地進(jìn)行掏渣試驗(yàn)。一、干鉆試驗(yàn)先做干掏試驗(yàn)，用旋挖機(jī)挖一個(gè)1.5米深孔，成孔后沉渣厚度如圖3。再把旋挖機(jī)主桿套上掏渣筒進(jìn)行掏渣，掏渣筒進(jìn)渣如圖4。圖3 成孔后沉渣厚度照片圖4 掏渣筒進(jìn)渣照片二、水下掏渣試驗(yàn)往孔內(nèi)把掏出來(lái)的沉渣全部倒入孔內(nèi)，再往孔內(nèi)加水，模擬有水樁