旋挖鉆機在巖質(zhì)較硬的石灰?guī)r地層鉆孔樁施工工法

1、旋挖鉆機在巖質(zhì)較硬的石灰?guī)r地層鉆孔樁施工工法隨我國近年來工業(yè)水平發(fā)展，旋挖鉆機功率和扭矩也在增大，從而能夠滿 足進行巖石鉆進的需要，本文重點介紹，大功率旋挖鉆在石灰?guī)r地質(zhì)條件下鉆進 成孔的施工方法。從而減少沖擊鉆及人工鉆孔樁爆破的噪聲、泥漿等對施工現(xiàn)場 環(huán)境的影響，增加施工科技含量。1刖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，近年在中國的 橋梁施工中，已經(jīng)成為樁基施工的主力軍，旋挖鉆機配合不同鉆具，適應于干式 （短螺旋）、濕式（回轉(zhuǎn)斗）及巖層（巖心鉆）的成孔作業(yè)，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。旋挖鉆機的額定功 率一般為125450k

2、W，動力輸出扭矩為120400kNm，最大成孔直徑可達1.5 4m，最大成孔深度為6090m，可以滿足各類大型基礎施工的要求。在地質(zhì)堅硬地區(qū)橋梁施工中，常用樁基施工方法為人工挖孔樁法和沖擊鉆 法。人工挖孔法由于樁基施工周期較長，技術落后，而且由于需要進行爆破作業(yè)， 危險隱患較大，逐漸被淘汰；采用沖擊鉆進行施工也存在一定問題，主要體現(xiàn)為 在地質(zhì)較硬的巖層沖擊鉆成孔速度極慢，甚至出現(xiàn)全天不進尺現(xiàn)象，如果地質(zhì)溶 巖較發(fā)育，經(jīng)常出現(xiàn)卡鉆情況，一但出現(xiàn)卡鉆情況，一根鉆孔樁的施工經(jīng)常需要 1-3個月的時間，甚至更長。采用旋挖鉆機進行樁基施工，不僅施工速度大幅提 高，施工成本大幅降低，在施工質(zhì)量方面也體現(xiàn)出

3、明顯的優(yōu)越性，如哈大高鐵沈 陽段，中鐵九局樁基施工95%以上的工程量是由旋挖鉆完成的，在因動遷原因嚴 重制約開工時間的情況下，橋梁主體施工工期提前一年完成。旋挖鉆機與樁基工程及施工工藝結(jié)合的非常密切，由于旋挖鉆機的大量應 用只是在近幾年，我國當前尚未有較完善的旋挖鉆機施工規(guī)范，尤其對地質(zhì)堅硬 的巖層鉆孔樁施工，沒有開展較系統(tǒng)的工法研究。本文以由*集團*建設有限公司承建的*市甘南路、棋南線BT工程子項 目xxxx及延伸工程為依托，重點介紹旋挖鉆機在巖質(zhì)較硬的中風化、微風化石 灰?guī)r（強度在30-50MPa之間）地層鉆孔樁施工工法，為同類地層的旋挖鉆機鉆 孔樁施工提供參考。2工法特點2.1成孔速度快

4、旋挖鉆機巖石取芯鉆頭的鉆齒布置及鉆齒結(jié)構(gòu)是結(jié)合巖石破碎理論進行設 計而成的，可直接對巖層進行鉆進入巖，故成孔速度快，施工效率大為提高。 2.2質(zhì)量控制優(yōu)勢突出旋挖鉆機一般配備2m左右的孔口護筒（如孔口回填土較厚可加長），而且鉆 機本身可埋設護筒，這樣可盡量避免由孔口回填土對鉆孔樁的影響；旋挖鉆機采 用較成熟的水下導管灌注混凝土的灌樁工藝，可避免孔口掉泥、灌注過程中產(chǎn)生 的沉渣帶來的不利影響；旋挖鉆機是集現(xiàn)代先進的科學技術于一體的樁基施工機 械，在成孔施工過程中，垂直度、孔底巖層檢驗、樁長控制等方面的精確度高， 同時由于孔底沉渣少，易于清孔，故樁基施工質(zhì)量得到了充分的保證。2.3適應地層能力強旋

5、挖鉆機配備不同鉆頭，即可用于沙層、土層、卵礫石、巖層等不同地質(zhì)， 不受地域限制。2.4移動方便、機動性強旋挖鉆機底盤采用履帶式挖掘機底盤，可自行行走。此外，旋挖鉆機能獨 立作業(yè)，機動性強，適應復雜地形，鉆機的安裝、拆卸無需輔助設施來完成，占 用空間小，能靠墻操作。2.5施工現(xiàn)場環(huán)保、干凈旋挖鉆機在巖石地層可以采用無泥漿條件下作業(yè)，不僅減少了水資源的浪 費，還避免了泥漿都周邊環(huán)境的污染。因而，旋挖鉆機施工現(xiàn)場整潔，對環(huán)境造 成的污染小。3適用范圍本工法主要適用于巖質(zhì)較硬的中風化、弱風化巖石地層旋挖鉆機鉆孔樁施 工。4工藝原理4.1設計原理根據(jù)旋挖鉆機成孔工作原理，結(jié)合巖石的力學特性及旋挖鉆機破碎

6、巖石基 礎理論，對巖質(zhì)較硬的中風化石灰?guī)r地層鉆孔樁進行試樁，統(tǒng)計旋挖鉆機采用不 同成孔工藝的相關技術參數(shù)及經(jīng)濟指標，通過系統(tǒng)的技術經(jīng)濟比對、分析，最終 確定旋挖鉆機在巖質(zhì)較硬的中風化石灰?guī)r鉆孔樁施工工法。4.2旋挖鉆機在巖層成孔工藝原理通過旋挖鉆機配備不同型號的鉆頭對巖質(zhì)較硬的地層進行分級擴孔，為旋 挖鉆機鉆頭構(gòu)造孔底自由面，提高旋挖鉆機入巖能力，最終實現(xiàn)旋挖鉆機高效入 巖，同時節(jié)約工程施工成本。5施工工藝流程及操作要點5.1工藝流程管樁施工工藝詳見施工工藝流程圖5.1。圖5.1施工工藝流程圖5.2施工操作要點樁位控制為確保樁位質(zhì)量，采取精密測量方法，即用全站儀定位，護筒埋設完，再 次進行復測

7、，并采用焊制的坐標架校正護筒中心同樁位中心保持一致。樁斜控制埋設護筒采用護筒內(nèi)徑上下兩端十字交叉法定心，通過兩中心點，能確保 護筒垂直。鉆進中及時測定孔斜，保證孔斜率小于1%。發(fā)現(xiàn)孔斜過大，立即采 取糾斜措施。樁徑控制根據(jù)地層情況合理選擇鉆頭直徑，對樁徑控制有重要作用，孔徑可比鉆頭 直徑大1020cm。樁長控制施工中對護筒口高程與各項設計高程要正確進行換算。機具長度丈量要準 確，正確丈量鋼繩長度，并考慮負重后的伸長值，發(fā)現(xiàn)錯誤及時更正。樁頂控制當混凝土灌注至最后一斗時，準確探明浮渣厚度，計算調(diào)整末斗混凝土容 量。灌注完以后再復查樁頂高度，達到設計要求時將導管拆除，否則補料。樁身結(jié)構(gòu)控制制作鋼筋

8、籠不能超過規(guī)范允許的誤差，包括主筋的搭接方式、長度。鋼筋 籠的全部數(shù)據(jù)都按隱蔽工程進行驗收、記錄。確保導管密封良好，灌注時活動導 管時提高不能過多，防止夾泥、斷樁等質(zhì)量事故發(fā)生。原材料控制對每批進場的鋼筋、水泥、外加劑等原材料，嚴格檢查標號、出廠日期和 出廠實驗報告等材質(zhì)證明文件并抽樣檢查，各項性能指標均符合設計要求才能使 用，嚴禁使用不合格或過期硬化水泥。5.3主要施工過程樁位測量放樣采用全站儀來進行樁的中心位置放樣，放樣后四周設護樁并復測，誤差控 制在5mm以內(nèi)。根據(jù)設計所提供的控制點，采用全站儀現(xiàn)場布置控制網(wǎng)并復核。 依據(jù)樁基中心軸線坐標值，用坐標法放樣樁基中心線、樁基中心點等，并打入標

9、 樁，中心線的放樣誤差控制在5cm范圍內(nèi)，并設置十字形控制樁，便于校核，樁 上標明樁號。場地平整鉆機底盤不宜直接置于不堅實的填土上，以免產(chǎn)生不均勻沉陷，對于施工 場地為旱地而且在施工期間地下水位在原地面以下時，將場地平整夯實，清除雜 物；場地位于淺水時，采用筑島后在頂面安置鉆機，筑島頂面高出施工水位1.0m 左右。鉆機就位將鉆機行駛到施工樁位，鉆機就位時與平面最大傾角不超過4，調(diào)整桅桿 角度，操作卷揚機，將鉆頭中心與鉆孔中心對準，調(diào)整鉆機垂直度參數(shù)，使鉆桿 垂直。護筒埋設護筒埋設采用挖埋法，即用專用鉆斗挖除所要埋護筒的土層后，將護筒放 入其中。埋設準確、水平、垂直、穩(wěn)固，護筒的四周回填粘土并夯

10、實。鉆機導桿 中心線、回旋盤中心線、護筒中心線保持在同一直線。護筒中心與設計樁位中心 的偏差不得大于20mm，鋼護筒垂直度偏差不允許大于0.5%，保證鉆機沿著樁位 垂直方向順利工作。旋挖鉆機成孔旋挖鉆機成孔過程中，操作人員隨時觀察鉆桿是否垂直，并通過深度計數(shù) 器控制鉆孔深度。鉆孔樁成孔采用分級擴孔的施工方法：首先選用小鉆徑筒式取 芯鉆頭配合撈砂斗鉆至設計孔深，然后使用較大鉆徑鉆頭并配合撈砂鉆頭進行下 一級擴孔作業(yè)，直至鉆孔樁的孔徑、孔深滿足設計要求，最終實現(xiàn)旋挖鉆機成孔。成孔檢查成孔達到設計標高后，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。成孔檢查方法根據(jù)孔徑的情況來定，當

11、鉆孔為十孔時，可用重 錘將孔內(nèi)的虛土夯實，采用直接用測繩及測孔器測，若孔內(nèi)存在地下水，可采用 泵吸反循環(huán)抽漿的方法清孔，則采用水下灌注混凝土施工的方法進行鉆孔的測孔 工作。清孔將沉淀物清出孔位。澆筑水下混凝土前孔底沉渣厚度，柱樁不大于5cm，摩 擦樁不大于20cm。鋼筋骨架的運輸與現(xiàn)場吊裝鋼筋骨架在轉(zhuǎn)運至樁位的過程中必須保證骨架不變形。采用汽車運輸時要 保證在每個加勁筋處設支承點，各支承點高度相等。鋼筋籠入孔時，由吊車吊裝。在安裝鋼筋籠時，采用兩點起吊。第一吊點 設在骨架的下部，第二吊點設在骨架長度的中點到上三分之一點之間。應采取措 施對起吊點予以加強，以保證鋼筋籠在起吊時不致變形。吊放鋼筋籠

12、入孔時應對 準孔徑，保持垂直，輕放、慢放入孔，入孔后應徐徐下放，不宜左右旋轉(zhuǎn)，嚴禁 擺動碰撞孔壁。若遇阻礙應停止下放，查明原因進行處理。嚴禁高提猛落和強制 下放。骨架最上端的定位，必須由測定的孔口標高來計算定位筋的長度，為防止 鋼筋籠掉籠或在灌注過程中浮籠，鋼筋籠的定位采用螺紋鋼筋懸掛在鋼護筒上。 鋼筋籠中心與設計樁中心位置對正，反復核對無誤后再焊接定位于鋼護筒上，完 成鋼筋籠的安裝。鋼筋籠定位后，在6h內(nèi)澆注混凝土，防止塌孔。二次清孔鋼筋籠下放到位固定后，立即安放導管，用吊車逐段吊裝接長、下放，導 管下端距孔底的距離為500mm?；炷翆Ч馨卜磐旰?，若孔底沉碴厚度不滿足設 計要求，利用導管進

13、行二次清孔，經(jīng)監(jiān)理工程師現(xiàn)場檢驗合格后，立即拆除吸泥 彎頭，方可開始澆筑水下混凝土。鉆孔樁混凝土灌注灌注混凝土一旦開澆后，連續(xù)進行，不得中斷。每隔30min測量一次樁孔內(nèi)混凝土面深度（澆筑后期和淺孔縮短間隔時間 至515min），并及時填繪混凝土澆筑指示圖及混凝土澆筑量隨深度的理論曲線 和實際變化曲線，指導導管的拆卸工作。當澆筑方量與混凝土頂面位置不相符時， 應及時分析原因，找出問題所在，及時處理。5.4勞動力組織勞動力組織見表5.3。表5.3勞動力組織表序號人員數(shù)量備注1技術負責人1施工技術指導2技術員12技術工作；質(zhì)量監(jiān)督、檢查3班組長2指揮現(xiàn)場作業(yè)4工人45現(xiàn)場作業(yè)合計8106材料與設備

14、6.1所需主要材料鉆孔樁主要材料有鋼筋、混凝土。6.2機具設備根據(jù)鉆孔樁工程數(shù)量和地質(zhì)條件，進行旋挖鉆機成樁工藝性試驗，合理選 擇旋挖鉆機型號和主要設備參數(shù)，同時，根據(jù)施工進度安排配備合適的設備數(shù)量， 具體見表6.1。表6.1旋挖鉆成孔主要配套設備序號設備名稱規(guī)格型號數(shù)量用途1旋挖鉆機TR360D1臺鉆孔2旋挖鉆機TR400C1臺鉆孔3挖掘機1m31臺清理平整場地、裝棄渣4自卸汽車5T2臺運棄渣5吊車25T1臺下鋼筋籠、吊裝導管、協(xié)助灌注砼6電焊機BX400-13臺焊接鋼筋籠7全站儀萊卡1臺樁位放樣8水準儀萊卡1臺高程測量7質(zhì)量控制7.1執(zhí)行標準相關的行業(yè)標準：建設工程質(zhì)量管理條例（國務院【2

15、000 279號）公路工程質(zhì)量管理辦法（交公路發(fā)【1999】90號）公路工程質(zhì)量檢驗評定標準（JTGF80/1-2004）公路橋涵施工技術規(guī)范（JTG/TF50-2011）7.2質(zhì)量檢驗標準7.2.1鋼筋籠制作及安裝質(zhì)量檢驗鉆孔灌注樁鋼筋骨架制作和安裝質(zhì)量應符合表7.1的規(guī)定。表7.1鉆孔灌注樁鋼筋骨架制作和安裝質(zhì)量標準項目允許偏差（mm）主筋間距10箍筋間距20外徑土 10傾斜度0.5保護層厚度20中心平面位置20頂端高程20地面高程507.2.2混凝土質(zhì)量檢驗標準原材料質(zhì)量控制水泥：水泥采用業(yè)主指定的42.5MPa普通硅酸鹽水泥或硫酸鹽，其初凝 時間不宜早于2.5h，水泥質(zhì)量符合GB175

16、-99的相關規(guī)定。骨料：料源為業(yè)主指定的當?shù)厣笆仙a(chǎn)廠生產(chǎn)的骨料。對含有活性成 分的骨料進行專門試驗論證，并經(jīng)監(jiān)理批準后方可使用。細骨料采用級配良好的中砂，細度模數(shù)在2.33.0之間。粗骨料采用級配良好的三級配碎石，最大粒徑不大于40mm；粗骨料應質(zhì)地 堅硬、清潔、級配良好，其極限抗壓強度與所采用的混凝土標號之比不小于1.5, 粗骨料的針片狀顆粒含量不大于10%。(3 )粉煤灰：應采用I級粉煤灰，其指標滿足設計或有關規(guī)范要求。外加劑：用于混凝土中的外加劑為高效緩凝型減水劑，其質(zhì)量應符合國 家或行業(yè)的規(guī)定。根據(jù)混凝土配比的選擇，通過試驗確定外加劑的摻量，并經(jīng)監(jiān) 理人審批后實施。水：拌和用水采用

17、施工現(xiàn)場地表水和地下水，但必須經(jīng)過水質(zhì)檢驗合格 后方可使用。7.2.3鉆孔灌注樁成孔質(zhì)量檢驗標準鉆孔灌注樁成孔檢驗質(zhì)量檢驗標準見表7.2.表7.2灌注樁鋼筋骨架制作和安裝質(zhì)量標準項目規(guī)定值或允許偏差混凝土強度滿足設計要求樁位50mm孔深大于設計深度50mm孔徑大于等于設計樁徑沉渣厚度小于等于50mm7.3質(zhì)量控制措施7.3.1管理措施建立質(zhì)量責任制度，健全質(zhì)量管理機構(gòu)和質(zhì)量保證體系，建立以項目經(jīng) 理為領導的質(zhì)量管理小組，嚴格崗位責任制。實行三級管理制度：每道工序技術員100%自檢，質(zhì)檢員100%互驗，監(jiān)理 工程師抽查驗收。7.3.2技術措施接到正式圖紙后，組織工程技術人員認閱圖明確設計意圖，并

18、做好施工 圖自審和技術會審工作。施工前每個工程技術人員必須熟悉施工規(guī)范、規(guī)程，掌握施工技術標準， 認真閱讀地質(zhì)資料和設計圖紙及文件，詳細了解施工區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)情況與設計要 求，并在施工前組織全體施工人員進行詳細技術交底，作好記錄和會簽。鉆機就位、安裝必須水平，鉆機就位后經(jīng)現(xiàn)場技術人員檢驗鉆頭對位情 況合格后，才可開鉆。鉆頭在使用前，應由機長檢驗鉆頭直徑及焊縫，以確保成 孔直徑滿足設計要求。清孔過程當中，鉆頭必須提離孔底15cm左右，清孔后由技術人員現(xiàn)場測 沉渣厚度，經(jīng)檢驗合格后清孔半小時方可停機提鉆。下放鋼筋籠時，鋼筋的冷擠壓接頭及聲測管的連接必須符合要求。混凝土澆筑要確保拌合物質(zhì)量，砼有良好和

19、易性，坍落度損失小，流動 度大；3天強度達到設計強度90%。加強原材料檢驗，優(yōu)化配合比，攪拌設備定 期檢修，攪拌過程中嚴格計量。砼運輸、布料等嚴格按規(guī)范要求執(zhí)行。混凝土的 配合比必須滿足混凝土的灌注要求和設計強度要求。首批混凝土的灌注必須將導管埋深1.0m以上。在首批混凝土的灌注過程 中必須連續(xù)，不得間斷。在混凝土灌注過程中，導管埋深要保持在26米左右， 不得埋得過深或過淺，以防止拔斷導管或?qū)Ч馨纬龌炷撩?。凡發(fā)生質(zhì)量事故均按“三不放過”的原則進行分析處理。三不放過即： 質(zhì)量事故查不清原因不放過、不吸取教訓不放過、不制定出整改措施不放過。認真填寫施工日志及各工序施工原始記錄。8安全措施8.1

20、執(zhí)行標準中華人民共和國安全生產(chǎn)法建筑施工安全檢查標準（JGJ5999）8.2安全控制措施建立健全的安全組織機構(gòu)、安全保證體系及安全責任制。實行安全目標 管理，層層分解落實安全指標，嚴格執(zhí)行與經(jīng)濟掛鉤獎懲制度，堅決實施安全否 決權(quán)制度。所有施工機械設備使用時須有專職人員進行檢查，必要的試驗和維修保 養(yǎng)，確保狀態(tài)良好。所有施工人員必須經(jīng)過安全培訓，并經(jīng)考核取得合格證書后，持證上崗， 杜絕違章作業(yè)。工作時必須按規(guī)定佩戴安全帽、電焊手套等安全防護工具，從事高空作 業(yè)的人員必須使用安全保護工具。非施工人員必須服從安全管理員的領導，未經(jīng)許可不得擅自拆除設備上 的安全防護裝置，非操作人員不得擅自操作機械設備。施工前對臨近的建筑物采取有效的保護措施，施工時應隨時進行觀測。機械司機在施工操作時，必須聽從指揮，不得隨意離開崗位；應經(jīng)常注 意機械的運轉(zhuǎn)情況，發(fā)生異常立即檢查處理，操作手不得擅自把施工機械交由他 人操