旋挖鉆施工工法

1、厚層卵石土旋挖鉆施工工法中鐵十四局興保鐵路項(xiàng)目經(jīng)理部 近年來，橋梁施工技術(shù)日趨完善，特別是近年來，橋梁施工技術(shù)日趨完善，特別是樁基施工，以往的施工機(jī)械及技術(shù)已不能滿足現(xiàn)樁基施工，以往的施工機(jī)械及技術(shù)已不能滿足現(xiàn)代橋梁工程的需要，旋挖鉆成孔工藝應(yīng)運(yùn)而生。代橋梁工程的需要，旋挖鉆成孔工藝應(yīng)運(yùn)而生。旋挖鉆成孔技術(shù)就是在已定孔位上反復(fù)旋挖鉆進(jìn)，旋挖鉆成孔技術(shù)就是在已定孔位上反復(fù)旋挖鉆進(jìn)，把渣掏出運(yùn)走，直至應(yīng)鉆深度的一種施工方法。把渣掏出運(yùn)走，直至應(yīng)鉆深度的一種施工方法。在鐵路、公路等工程的鉆孔灌注樁施工中，旋挖在鐵路、公路等工程的鉆孔灌注樁施工中，旋挖鉆機(jī)以其對(duì)各種條件土層適應(yīng)性強(qiáng)、無擠壓效應(yīng)、鉆機(jī)以

2、其對(duì)各種條件土層適應(yīng)性強(qiáng)、無擠壓效應(yīng)、無振害、噪音小、無泥漿、成孔速度快等優(yōu)點(diǎn)，無振害、噪音小、無泥漿、成孔速度快等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。對(duì)于一般粘性土、淤泥質(zhì)土、得到了廣泛應(yīng)用。對(duì)于一般粘性土、淤泥質(zhì)土、填土及砂性土、卵石土、泥巖、砂巖等，旋挖鉆填土及砂性土、卵石土、泥巖、砂巖等，旋挖鉆機(jī)穿越能力強(qiáng)，成孔效果好，較沖擊鉆、循環(huán)鉆機(jī)穿越能力強(qiáng)，成孔效果好，較沖擊鉆、循環(huán)鉆等成孔方法表現(xiàn)出很大的優(yōu)越性。等成孔方法表現(xiàn)出很大的優(yōu)越性。一、前言一、前言厚層卵石土旋挖鉆施工工法 旋挖鉆機(jī)成孔具有以下特點(diǎn)：旋挖鉆機(jī)成孔具有以下特點(diǎn)： 1、旋挖鉆機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，就位靈活、旋挖鉆機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，就位靈活。旋挖鉆機(jī)。

3、旋挖鉆機(jī)采用內(nèi)伸縮全導(dǎo)桿鉆進(jìn)，能保證樁的垂直度，且采用內(nèi)伸縮全導(dǎo)桿鉆進(jìn)，能保證樁的垂直度，且樁徑誤差小，孔底殘?jiān)啃?。旋挖鉆機(jī)的特殊成樁徑誤差小，孔底殘?jiān)啃　Ｐ阢@機(jī)的特殊成孔工藝，鉆頭多次上下往復(fù)，使孔壁粗糙，不易孔工藝，鉆頭多次上下往復(fù)，使孔壁粗糙，不易縮徑。與傳統(tǒng)鉆孔樁相比，旋挖樁承載力顯著提縮徑。與傳統(tǒng)鉆孔樁相比，旋挖樁承載力顯著提高。高。 2、進(jìn)度快、工效高、效益好，對(duì)地層擾動(dòng)小，、進(jìn)度快、工效高、效益好，對(duì)地層擾動(dòng)小，一次鉆深可達(dá)一次鉆深可達(dá)0.51.2m，最快可達(dá)，最快可達(dá)1m/min，與，與傳統(tǒng)鉆進(jìn)方法相比優(yōu)勢(shì)明顯，能夠有效保證工程傳統(tǒng)鉆進(jìn)方法相比優(yōu)勢(shì)明顯，能夠有效保證工程進(jìn)

4、度，節(jié)省工期，減少施工投入。進(jìn)度，節(jié)省工期，減少施工投入。 二、二、工法特點(diǎn)工法特點(diǎn)厚層卵石土旋挖鉆施工工法3、對(duì)不同地質(zhì)適用性強(qiáng)，只需配備不同鉆頭，即可用于砂層、卵礫石層、土層等不同地質(zhì)，不受地域限制；在硬土地層，由于傳統(tǒng)鉆機(jī)自重有限，不可能給鉆頭施加更大的壓力，而旋挖鉆機(jī)由于采用動(dòng)力頭 裝置，鉆進(jìn)能力更強(qiáng)。裝置，鉆進(jìn)能力更強(qiáng)。4、對(duì)周邊環(huán)境影響小。傳統(tǒng)鉆機(jī)多采用泥漿循環(huán)方式，施工中需在場(chǎng)內(nèi)設(shè)置泥漿池，文明施工難以控制。而旋挖鉆機(jī)采用動(dòng)力頭形式，其工作原理是用旋挖斗，利用強(qiáng)大的扭矩直接將鉆渣旋轉(zhuǎn)挖掘，然后快速提出孔外，在不需要泥漿支護(hù)的情況下就可實(shí)現(xiàn)干法施工，即使在特殊地層中需要泥漿護(hù)壁的情

5、況下，泥漿也只起支護(hù)作用，泥漿含量較低，污染大大減少，改善了施工環(huán)境。厚層卵石土旋挖鉆施工工法5、設(shè)備性能先進(jìn)，自動(dòng)化程度高、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。旋挖鉆機(jī)為履帶式全液壓自行式鉆機(jī)，采用全套液壓系統(tǒng)，配備先進(jìn)的電腦操作系統(tǒng)。機(jī)、電、液一體化高度集中，結(jié)構(gòu)緊湊，操作靈活方便，機(jī)械化、自動(dòng)化程度高，施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)可自行移動(dòng)，自立桅桿，移動(dòng)、動(dòng)位快捷。旋挖鉆的安裝、拆卸無需輔助設(shè)施來完成。厚層卵石土旋挖鉆施工工法三、適用條件 卵石土地質(zhì)主要以河道和地質(zhì)淤積平原較常見，可分為沙卵、泥卵、純卵三種地質(zhì)，共同特點(diǎn)為施工對(duì)鉆具磨損極嚴(yán)重、易塌落、易漏漿、難鉆進(jìn)等。埋藏較淺的卵石層，主要出現(xiàn)在河道河灘兩側(cè)，施工常見問題有下護(hù)

6、筒困難，孔口易坍塌等。新建興保鐵路嵐漪河特大橋樁基施工實(shí)踐表明，在厚層砂卵石土地層施工大口徑、深孔灌注樁，通過合理有效控制，采取得力措施，使用旋挖鉆機(jī)亦能取得較快的成孔速度，并且施工質(zhì)量能夠得到保證，進(jìn)一步展示了旋挖鉆機(jī)施工的優(yōu)越性和適應(yīng)性。厚層卵石土旋挖鉆施工工法四、工藝原理 靜態(tài)泥漿旋挖鉆機(jī)施工是通過旋挖鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)及自重給筒式鉆頭施加壓力，鉆頭在負(fù)載條件下通過鉆桿的旋轉(zhuǎn)使其旋挖鉆進(jìn)，當(dāng)筒式鉆頭盛滿鉆渣后，鉆桿收縮，將筒式鉆頭提出孔外，打開筒式鉆頭底部封蓋清除鉆頭內(nèi)的鉆渣。同時(shí)用泥漿泵向孔內(nèi)注入泥漿，在孔壁快速形成一層薄膜以減小失水率，保持孔內(nèi)的水頭高度。旋挖鉆機(jī)適用于粘性土、沙類土，含

7、量較小的礫石、卵石層，軟石層，強(qiáng)風(fēng)化巖層、等地質(zhì)情況，地勢(shì)平坦的地理環(huán)境條件下作業(yè)。施工工藝流程見圖1。厚層卵石土旋挖鉆施工工法圖1 旋挖鉆成孔工藝流程圖2 旋挖鉆成孔步驟埋設(shè)護(hù)筒鉆孔下鋼筋籠安裝導(dǎo)管澆筑混凝土澆筑完成 拔出護(hù)筒 1、勞動(dòng)力組織勞動(dòng)力組織 所有人員培訓(xùn)合格后，方能持證上崗，根所有人員培訓(xùn)合格后，方能持證上崗，根據(jù)工程進(jìn)度要求，每臺(tái)旋挖鉆設(shè)據(jù)工程進(jìn)度要求，每臺(tái)旋挖鉆設(shè)2個(gè)班組，每個(gè)班組，每個(gè)班組人員配備如下：個(gè)班組人員配備如下：序號(hào)崗位人數(shù)分工1技術(shù)人員2技術(shù)指導(dǎo)2專職安全員1安全防護(hù)3工班長(zhǎng)1 4鉆機(jī)操作兼施工記錄人員2鉆孔5質(zhì)檢人員1全程監(jiān)控6試驗(yàn)人員2泥漿檢測(cè)7測(cè)量人員3放

8、線、復(fù)核8普通工人5砼澆筑9鋼筋工3鋼筋加工10電工1電力保障表表1 勞動(dòng)力投入表勞動(dòng)力投入表五、資源配置五、資源配置厚層卵石土旋挖鉆施工工法2、機(jī)具設(shè)備配備機(jī)具設(shè)備配備序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)單位數(shù)量用途1吊車25T臺(tái)1鋼筋籠吊裝、灌注混凝土2泥漿泵3PNL臺(tái)2循環(huán)泥漿3旋挖鉆機(jī) 臺(tái)1鉆孔4導(dǎo)管及灌注平臺(tái) 套1灌注作業(yè)5砼罐車9m3臺(tái)5砼運(yùn)輸6電焊機(jī)BX1-500臺(tái) 鋼筋加工7挖機(jī)220臺(tái)1平整場(chǎng)地8試驗(yàn)、測(cè)量設(shè)備 表表2 2 機(jī)具設(shè)備投入表機(jī)具設(shè)備投入表厚層卵石土旋挖鉆施工工法1、工程難點(diǎn)旋挖鉆機(jī)施工對(duì)地層的適應(yīng)性較差，粒徑超過0.3m卵石鉆進(jìn)困難，遇到較大粒徑的卵石層或漂石較難適用。本工程特

9、點(diǎn)主要是砂卵石層中機(jī)械成孔較為困難機(jī)械成孔特別是旋挖鉆機(jī)成孔難度較大，主要存在以下影響：a.卵石層對(duì)鉆頭磨損較大；b.大粒徑卵石影響旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)施工，樁徑為1.5m的旋挖鉆施工、卵石粒徑超過0.2m施工極為困難，粒徑超過0.3m時(shí)必須將石塊破碎方可鉆進(jìn)；c.卵石層漏漿現(xiàn)象嚴(yán)重；d.卵石層中容易塌孔。六、成孔難點(diǎn)及對(duì)策厚層卵石土旋挖鉆施工工法2、塌孔原因分析眾所周知，泥漿比重調(diào)再大也護(hù)不住純卵石層，因?yàn)槟酀{的比重遠(yuǎn)不如卵石的比重大。尤其卵石層的厚度在15m以上時(shí)，就大大增加了施工中事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，通過對(duì)本工程實(shí)際鉆孔進(jìn)行研究，總結(jié)了以下幾點(diǎn)原因：厚層卵石土旋挖鉆施工工法(1)、鉆進(jìn)速度過快原因分析：

10、 a.旋挖鉆機(jī)采用的是靜態(tài)泥漿護(hù)壁，鉆機(jī)鉆進(jìn)速度過快，有時(shí)會(huì)由于泥漿護(hù)壁不及時(shí)從而造成塌孔； b.鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中進(jìn)尺速度過快，出現(xiàn)泥漿進(jìn)入孔內(nèi)的方量小于挖出孔口的渣方量，造成孔內(nèi)泥漿水頭高度不足而導(dǎo)致坍孔；c.鉆機(jī)提鉆出孔的過程中，提鉆出渣時(shí)的速度過快，會(huì)出現(xiàn)孔內(nèi)泥漿劇烈涌動(dòng)，從而造成護(hù)簡(jiǎn)底部受到?jīng)_刷而導(dǎo)致護(hù)筒下沉最終坍孔；d.鉆進(jìn)速度過快，有時(shí)受地質(zhì)條件限制造成由于外運(yùn)棄渣不及時(shí)，孔位周邊土體壓力過大造成塌孔?？刂拼胧?a.鉆機(jī)就位開鉆前，根據(jù)孔的大小計(jì)算并配制足夠數(shù)量的泥漿，以確?？變?nèi)泥漿水頭高度.b.在鉆機(jī)開始鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)低速鉆進(jìn)，一般鉆頭切入土體的速度控制在20cm/min左右；待鉆頭進(jìn)

11、入護(hù)筒以下3m時(shí)，方可加速鉆進(jìn)，一般鉆頭切入土體的速度控制在3050cm/min。c.鉆進(jìn)過程中安排專人及時(shí)向孔內(nèi)補(bǔ)漿，保持水頭壓力。遇較大卵石或漂石時(shí)換用小鉆頭進(jìn)行破碎后再用1.5m鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn)。d.在鉆孔施工過程中，配備相應(yīng)數(shù)量的運(yùn)輸設(shè)備外運(yùn)棄渣，并保證道路暢通。在確保鉆機(jī)施工進(jìn)度的前提下，及時(shí)外運(yùn)棄渣以減輕其對(duì)孔位周邊土體造成的壓力。 厚層卵石土旋挖鉆施工工法(2)、泥漿指標(biāo)不合格 原因分析： a.泥漿比重過小造成塌孔。泥漿護(hù)壁的原理是通過增大泥漿比重從而增大泥漿對(duì)孔壁土體的壓強(qiáng)而達(dá)到土體的壓力平衡。如果泥漿比重太小，泥漿對(duì)孔壁產(chǎn)生的壓強(qiáng)不足以支撐孔壁外界壓力就會(huì)造成塌孔. b.泥漿粘度

12、指標(biāo)過小造成塌孔。泥漿粘度指標(biāo)是反映泥漿護(hù)壁能力大小的一個(gè)指標(biāo)，泥漿指標(biāo)大，則泥漿粘度高，形成的泥皮厚，護(hù)壁能力強(qiáng)，反之，則泥漿粘度低，形成的泥皮薄，護(hù)壁能力差。厚層卵石土旋挖鉆施工工法控制措施：a.為提高泥漿護(hù)壁質(zhì)量，旋挖鉆機(jī)成孔一般采用化學(xué)泥漿?；瘜W(xué)泥漿調(diào)制的好壞是鉆孔樁施工是否順利的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，因此，在旋挖施工中調(diào)制出良好泥漿各項(xiàng)性能指標(biāo)，確保泥漿對(duì)孔壁的撐護(hù)作用。泥漿指標(biāo)一般控制比重在1.051.20之間，黏度控制在1720s，砂率控制在4%以內(nèi)，常用的泥漿材料有優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土或纖維素等。 b.考慮泥漿的重復(fù)利用，為保證泥漿質(zhì)量，根據(jù)需要現(xiàn)場(chǎng)分別設(shè)置沉淀池，凈漿池和造漿池以組成泥漿凈化和

13、循環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)化學(xué)泥漿循環(huán)使用時(shí)，及時(shí)調(diào)整化學(xué)泥漿中各種原料的用量，使其各項(xiàng)指標(biāo)滿足鉆孔化學(xué)泥漿護(hù)壁指標(biāo)要求。厚層卵石土旋挖鉆施工工法(3)、護(hù)筒埋置不當(dāng)原因分析：a.護(hù)筒埋置深度不夠抗擾動(dòng)能力差造成塌孔；b.護(hù)筒埋置后護(hù)筒周圍沒有夯實(shí)，經(jīng)水浸泡后造成孔口坍塌。 控制措施： a.為了避免擾動(dòng)對(duì)孔的影響，施工時(shí)，根據(jù)孔口地層地質(zhì)情況確定適當(dāng)?shù)淖o(hù)筒長(zhǎng)度，盡量使護(hù)筒穿透卵石層，若孔口卵石層過厚護(hù)筒長(zhǎng)度不得低于5m，以減少因地表上振動(dòng)能量傳遞到無護(hù)筒孔壁。b.在開鉆前檢查護(hù)筒四周土是否密實(shí)，如四周土較為松軟，可利用鉆桿對(duì)護(hù)筒四周進(jìn)行搗實(shí). 厚層卵石土旋挖鉆施工工法(4)、成孔后放置時(shí)間過長(zhǎng)原因分析：放置

14、時(shí)間過長(zhǎng)孔內(nèi)上部泥漿中的細(xì)粒物質(zhì)沉淀，導(dǎo)致泥漿比重降低，形成清水孔，從而造成塌孔現(xiàn)象發(fā)生?？刂拼胧?a.成孔后及時(shí)吊裝鋼筋籠，導(dǎo)管和灌注砼。成孔符合要求后，一次清孔徹底，以減少二次清孔的時(shí)間。b.在成孔結(jié)束前，做好灌注的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，減少灌注的輔助工作時(shí)間。c.加快下導(dǎo)管的速度，可以在下導(dǎo)管前將兩到三節(jié)導(dǎo)管連接好，減少下導(dǎo)管時(shí)的連接次數(shù)，減少下導(dǎo)管的時(shí)間。厚層卵石土旋挖鉆施工工法d.清孔后及時(shí)灌注水下砼，灌注時(shí)要確保各道工序機(jī)具完好，準(zhǔn)備工作充分，砼灌注要連續(xù)。e.現(xiàn)場(chǎng)安排具有灌注經(jīng)驗(yàn)的人員灌注，并配備足夠的勞動(dòng)力。f.成孔后若來不及灌注時(shí)，必須循環(huán)孔內(nèi)泥漿，避免泥漿沉淀。 1、成孔質(zhì)量驗(yàn)收

15、標(biāo)準(zhǔn)中心位置：群樁10cm；孔徑：不小于設(shè)計(jì)孔徑；孔深：不小于設(shè)計(jì)孔深；沉渣厚度：5cm灌注前泥漿指標(biāo)：比重1.051.20，含砂率4%，黏度1722s；傾斜度：1/100。 2、樁的質(zhì)量檢驗(yàn)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行樁的質(zhì)量檢驗(yàn)。七、質(zhì)量要求厚層卵石土旋挖鉆施工工法實(shí)踐表明，采用旋挖鉆機(jī)成孔，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是顯著的，在同等條件下與其它成孔方法相比，優(yōu)勢(shì)如下：1、環(huán)境影響小。與傳統(tǒng)的沖擊鉆相比，旋挖鉆有很大的優(yōu)點(diǎn)，傳統(tǒng)的沖擊鉆成孔，是將水不斷地注進(jìn)孔內(nèi)，然后反復(fù)沖擊，再將泥漿灌進(jìn)預(yù)先挖好的泥漿池內(nèi)，這樣既費(fèi)時(shí)費(fèi)力，又形成了環(huán)境污染和噪音污染。2、成孔速度快。如對(duì)30m樁長(zhǎng)的同一根樁，沖擊鉆用時(shí)十天或

16、半個(gè)月時(shí)間，而對(duì)旋挖鉆來說，半天甚至十幾個(gè)小時(shí)就可成孔。縮短成孔時(shí)間，就等于縮短施工工期，縮短施工工期，也就大大提高了工程效益。3、成樁精度高。傳統(tǒng)的沖擊鉆鉆孔遇不均勻地質(zhì)時(shí)鉆頭易發(fā)生傾斜，機(jī)具受振動(dòng)易發(fā)生移位需時(shí)常糾偏；人工挖孔樁受人為經(jīng)驗(yàn)影響大，孔徑及垂直度難保證，且安全隱患大；旋挖鉆成孔各項(xiàng)參數(shù)由電腦控制，在孔徑、垂直度、深度上能精確保證，從而保證了成樁質(zhì)量，減小浪費(fèi)。八、效益分析厚層卵石土旋挖鉆施工工法1、設(shè)計(jì)情況新建興保鐵路嵐漪河特大橋位于山西省興縣瓦塘鎮(zhèn)，全長(zhǎng)1147m，主要地質(zhì)為卵石土及砂巖。本橋共5聯(lián)80+80mT構(gòu)，其中4、6、8、10、12#為T構(gòu)主墩，511#墩位于嵐漪河

17、河道內(nèi)，樁徑1.5m，共有樁基170根；1215#墩位于河岸上，共有樁基69根，樁徑主要為1.25m。由于我標(biāo)段工期壓力大，距離周邊村莊較近，通過綜合研究比選，決定8#15#墩采用旋挖鉆機(jī)成孔，其中811#墩樁基為泥漿護(hù)壁成孔，1215#墩為干成孔。九、工程實(shí)例厚層卵石土旋挖鉆施工工法以8#墩為例，其位于河道中部，地質(zhì)情況依次為卵石層、粗圓礫土、砂巖，卵石最大粒徑為20cm，所處深度014m；卵石層對(duì)成孔影響較大，塌孔現(xiàn)象嚴(yán)重；周邊自然環(huán)境簡(jiǎn)單，對(duì)施工影響小；水位較淺，位于地表以下4m左右；旋挖鉆機(jī)成孔存在塌孔隱患。地質(zhì)素描見圖3。厚層卵石土旋挖鉆施工工法圖3 8#墩地質(zhì)素描2、施工情況根據(jù)工

18、程施工實(shí)際進(jìn)展情況，及時(shí)總結(jié)了施工中出現(xiàn)的問題，本項(xiàng)目使用的旋挖機(jī)械，存在漏漿和塌孔等嚴(yán)重問題。旋挖鉆機(jī)對(duì)地層擾動(dòng)較小，只用護(hù)壁穩(wěn)定液即可施工。在孔口一定距離內(nèi)挖設(shè)4m6m1.5m的泥漿池及循環(huán)水溝，并采用清水加膨潤(rùn)土制備護(hù)壁穩(wěn)定液，加強(qiáng)試驗(yàn)，擇優(yōu)選擇配合比，加強(qiáng)質(zhì)量控制。泥漿比重控制1.051.20之間。泥漿重量配合比：膨脹土：火堿：黃土：水約5：1：2.5：100。厚層卵石土旋挖鉆施工工法鉆孔過程中，前10m鉆進(jìn)速度較快，地層為卵石土及粗圓礫土，施工過程中無明顯漏漿現(xiàn)象，進(jìn)入砂巖后，鉆進(jìn)較為困難；從混凝土澆筑來情況看，超方較為嚴(yán)重，考慮超灌部分及擴(kuò)孔系數(shù)，基本超出設(shè)計(jì)方量的20%30%；從混凝土澆筑看，樁基塌孔現(xiàn)象較為嚴(yán)重。在后續(xù)施工中，我們及時(shí)總結(jié)教訓(xùn)，進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，采取加長(zhǎng)護(hù)筒、增大泥漿比重及改進(jìn)鉆進(jìn)工藝等方法來克服。如樁徑1.5m、設(shè)計(jì)孔深在30m，上覆15m泥卵或沙卵層時(shí)，施工時(shí)除使用專用泥漿劑造漿外，還可取較干燥的黃粘土，用220型挖掘機(jī)向孔內(nèi)倒黃粘土34鏟，用旋挖鉆機(jī)的鉆頭下到孔內(nèi)反轉(zhuǎn)，使黃粘土被鉆頭強(qiáng)行抹到孔壁上，鉆頭正轉(zhuǎn)一圈，提鉆23m，完后再往下挖4050cm，反復(fù)進(jìn)行，直至挖